سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت GO-NH2-Fe-Zn-DAC با قابلیت حذف یون سرب

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 ارومیه، دانشگاه ارومیه، مرکز آموزش عالی شهید باکری میاندوآب، گروه گیاهان دارویی

2 تهران، دانشگاه پیام نور، گروه شیمی، کد پستی 4697-19395

چکیده

فرضیه: نانوذرات دوفلزی به‌دلیل خواص هم‌افزایی و سنتز سبز با استفاده از عصاره‌های گیاهی، توجه گسترده‌ای را جلب کرده‌اند. گرافن اکسید بستر ایده‌آلی برای تثبیت نانوذرات است، اما مشکلات انبوهش و جداسازی نانوصفحه‌ها، کاربرد آن را محدود می‌کند. سلولوز یوکا می‌تواند بر این محدودیت‌ها غلبه کند. این مطالعه با هدف سنتز سبز نانوکامپوزیت بر پایه سلولوز دی‌آلدهید یوکا که به‌صورت کووالانسی روی نانوذرات گرافن اکسید عامل‌دار دارای آهن-روی تثبیت شده است، همراه با بررسی اولیه حذف یون سرب  انجام شده است.
روش‌ها: سلولوز استخراج‌شده از یوکا با سدیم پریدات به سلولوز دی‌آلدهید اکسید شد. نانوذرات آهن-روی با عصاره چای سبز روی گرافن اکسید سنتزشده نشانده و نانوهیبرید حاصل با اتیلن دی‌آمین عامل‌دار و به سلولوز دی‌آلدهید متصل شد. نانوکامپوزیت GO-NH2-Fe-Zn-DAC با روش‌های مختلف مشخصه‌یابی و عملکرد آن در حذف یون سرب بررسی شد.
یافته‌ها: FTIR پیوند کووالانسی بین گرافن اکسید آمین‌دار و سلولوز دی‌آلدهید را تأیید کرد. FE-SEM توزیع نانوذرات تقریباً کروی با اندازه 50-30  نانومتر را روی گرافن اکسید نشان داد. XRD وجود هم‌زمان نانوذرات آهن-روی و پتانسیل زتا پایداری کلوئیدی نانوکامپوزیت نهایی (mV -1.82 در مقایسه با mV 28 - برای گرافن اکسید خالص) را نشان دادند. مغناطش اشباع افزایش‌یافته (2.36emu/g، تقریباً 4/3 برابر GO-Fe-Zn)، همراه با میدان وادارندگی کم (کمتر از  ۱۲۰ اورستد) و نسبت کم Mᵣ/Mₛ (کمتر از 0.5)، ویژگی‌های فرومغناطیس نرم مطلوب نانوکامپوزیت را تأیید کرد. در بررسی مقدماتی حذف سرب، نانوکامپوزیت توانست %۸۴ از یون‌های سرب را به‌مدتmin  ۶۰ حذف کند و ظرفیت جذب تعادلی آن حدود۲۱۰mg/g  برآورد شد. نانوکامپوزیت سنتزشده به‌دلیل زیست‌تخریب‌پذیری، پایداری کلوئیدی زیاد، خواص فرومغناطیس نرم، قابلیت جداسازی مغناطیسی و سنتز سبز، گزینه‌ای امیدوارکننده برای تصفیه پساب‌های دارای فلزات سنگین و کاربردهای جداسازی مغناطیسی به‌شمار می‌آید.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Graphine Oxide-NH2-Fe-Zn-DAC Nanocomposite Synthesis and Characterization: System’s Effective Capability in Pb(II) Ions Removal

نویسندگان [English]

  • soghra fathalipour 1
  • Sima Pourbeyram 2
  • bakhshali Masoumi 2
  • Arezoo bababamiri 2
1 Shahid Bakeri High Education Center of Miandoab, Urmia University, Urmia, Iran
2 Department of Chemistry, Payame Noor University, Tehran, 19395-4697, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Bimetallic nanoparticles have attracted attention due to synergistic properties and green synthesis. Graphene oxide (GO) is an ideal substrate for nanoparticle immobilization, but nanosheet aggregation and separation issues limit its application. Yucca cellulose can overcome these limitations. This study aims to green-synthesize a nanocomposite based on Yucca dialdehyde cellulose covalently immobilized onto functionalized GO containing Fe-Zn nanoparticles, along with a preliminary investigation of Pb (II) removal
Methods: Cellulose extracted from Yucca was oxidized to dialdehyde cellulose with sodium periodate. Fe-Zn nanoparticles were deposited onto graphene oxide (synthesized by the modified Hummers method) using green tea extract. The resulting nanohybrid was functionalized with ethylenediamine and covalently attached to dialdehyde cellulose. The GO-NH2-Fe-Zn-DAC nanocomposite was characterized using various techniques, and its performance in removing Pb(II) ions was investigated 
Findings: FTIR confirmed the covalent bonding between aminated graphene oxide and dialdehyde cellulose. FE-SEM revealed the distribution of quasi-spherical nanoparticles with sizes of 30-50 nm on graphene oxide. XRD confirmed the presence of Fe-Zn nanoparticles, and zeta potential analysis demonstrated the colloidal stability of the final nanocomposite (-82.1 mV compared to -28 mV for pristine graphene oxide). The enhanced saturation magnetization (2.36 emu/g, approximately 3.4 times that of GO-Fe-Zn), along with low coercivity (<120 Oe) and low Mᵣ/Mₛ ratio (<0.5) confirmed the favorable soft ferromagnetic properties of the nanocomposite. In a preliminary Pb(II) removal test, the nanocomposite removed 84% of lead ions within 60 min, and its equilibrium adsorption capacity was estimated to be approximately 210 mg/g. The synthesized nanocomposite, featuring biodegradability, high colloidal stability, soft ferromagnetic behavior, magnetic separability, and a green synthesis route, holds great promise for the remediation of heavy metal-contaminated wastewater and magnetic separation applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanocomposite
  • Yucca dialdehyde cellulose
  • Functionalized graphene oxide
  • Iron-zinc bimetallic nanoparticles
  • Green synthesis

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار