ボトムアップアプローチによるコアシェル型ナノスケールゼロバレント鉄(CS-nZVI)の合成。Cu(II)イオン吸着を利用した物理化学的・分光学的特性評価を行った

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MethodsX.2020;7:100976. S2215-0161(20)30196-5. doi: 10.1016/j.mex.2020.100976.Epub 2020-06-25.

ボトムアップアプローチによるコアシェル型ナノスケールゼロバレント鉄(CS-nZVI)の合成。Cu(II)イオン吸着を利用した物理化学的・分光学的特性評価を行った

Bottom-up approach synthesis of core-shell nanoscale zerovalent iron (CS-nZVI): Physicochemical and spectroscopic characterization with Cu(II) ions adsorption application.

Adewumi Oluwasogo Dada
Folahan Amoo Adekola
Ezekiel Oluyemi Odebunmi
Fehintoluwa Elizabeth Dada
Olugbenga Solomon Bello
Adeniyi Sunday Ogunlaja

PMID: 32670804 PMCID: PMC7341451. DOI: 10.1016/j.mex.2020.100976.

抄録

ボトムアップ法による化学還元を用いたシングルポットシステムを用いて、コアシェルナノスケールのゼロバレント鉄(CS-nZVI)を合成した。CS-nZVIは、物理化学的及び分光学的手法を組み合わせて特徴づけられた。得られたデータは、BET表面積20.8643m/g、t-Plotミクロ細孔容積0.001895cm/g、BJH体積細孔0.115083cm/g、平均細孔幅186.9268Å、平均細孔径240.753Å、PZC5.24、pH6.80であった。UV-Vis分光光度計による表面プラズモン共鳴は340nmで観測された。SEMとTEMからの表面形態は、サイズ範囲15.425 nm -97.566 nmの球状クラスターと鎖状のナノ構造を明らかにした。エネルギー分散型蛍光X線分析では、96.05%のコアシェルがnZVIの優位性を示す元素量を明らかにした。EDXは6.2keVにnZVIの強いピークを示した。FTIRデータは、686.68cm, 569.02cm, 434cmに特徴的なピークを持つFe-Oの表面官能基を明らかにした。バッチ法では、内分泌かく乱性のあるCu(II)イオンの効果的な吸着は、操作パラメータに依存していた。等温線及び速度論的研究は統計モデルによって検証された。本研究により、CS-nZVIの特徴と排水処理における有効性が明らかになった。

Single pot system in chemical reduction via bottom-up approach was used for the synthesis of core shell nanoscale zerovalent iron (CS-nZVI). CS-nZVI was characterized by a combination of physicochemical and spectroscopic techniques. Data obtained showed BET surface area 20.8643 m/g, t-Plot micropore volume 0.001895 cm/g, BJH volume pores 0.115083 cm/g, average pore width 186.9268 Å, average pore diameter 240.753 Å, PZC 5.24, and pH 6.80. Surface plasmon Resonance from UV-Vis spectrophotometer was observed at 340 nm. Surface morphology from SEM and TEM revealed a spherical cluster and chain-like nanostructure of size range 15.425 nm -97.566 nm. Energy Dispersive XRF revealed an elemental abundance of 96.05% core shell indicating the dominance of nZVI. EDX showed an intense peak of nZVI at 6.2 keV. FTIR data revealed the surface functional groups of Fe-O with characteristics peaks at 686.68 cm, 569.02 cm and 434 cm. In a batch technique, effective adsorption of endocrine disruptive Cu(II) ions was operational parameters dependent. Isotherm and kinetics studies were validated by statistical models. The study revealed unique characteristics of CS-nZVI and its efficacy in waste water treatment.