Mauruuru koe mo te toro ki Nature.com.Kei te whakamahi koe i tetahi putanga tirotiro me te tautoko CSS iti.Mo te wheako pai rawa atu, e taunaki ana matou me whakamahi koe i tetahi kaitirotiro kua whakahoutia (me monohia ranei te Aratau Hototahi ki Internet Explorer).I tenei wa, hei whakarite i te tautoko tonu, ka tukuna e matou te waahi kaore he momo me te JavaScript.
Ka whakaatu i te carousel o nga kiriata e toru i te wa kotahi.Whakamahia nga paatene o mua me te Panuku ki te neke i roto i nga kiriata e toru i te wa kotahi, ka whakamahi ranei i nga patene rereti i te mutunga ki te neke i roto i nga kiriata e toru i te wa kotahi.
Ko te whanaketanga tere o te nanotechnology me tana whakauru ki nga tono o ia ra ka taea te whakawehi i te taiao.Ahakoa ko nga tikanga kaakaariki mo te whakahekenga o nga mea poke pararopi kua tino maaharahara, ko te whakahokinga mai o nga parapara parakoata parakore he tino awangawanga na te iti o te aro ki te huringa koiora me te kore mohio ki nga taunekeneke o te mata me nga mea koiora.I konei, ka whakamahia e matou he tauira 2D MXenes pararopi e ahu mai ana i te Nb me te tikanga tātari tawhā ahua ngawari ki te whai i te tikanga whakatikatika koiora o nga rauemi nano uku 2D na te microalgae Raphidocelis subcapitata matomato.I kitea e matou ko nga microalgae e whakaheke ana i nga MXenes-a-Nb na runga i nga taunekeneke a-ahua-matū e pa ana ki te mata.I te timatanga, ko te paparanga kotahi me te multilayer MXene nanoflakes i piri ki te mata o te microalgae, he iti nei te tipu o te pukohu.Heoi, i runga i te roa o te taunekeneke ki te mata, ka whakahaehaehia e te microalgae nga nanoflakes MXene ka tihorea atu ki roto ki te NbO me te Nb2O5.Na te mea ko enei waikura kaore he paitini ki nga pūtau microalgae, ka pau i te Nb oxide nanoparticles na roto i te tikanga absorption hei whakahoki ano i te microalgae i muri i te 72 haora o te maimoatanga wai.Ko nga paanga o nga matūkai e pa ana ki te whakauru ka kitea ano i te pikinga o te rōrahi pūtau, te ahua maeneene me te rereke o te tipu.I runga i enei kitenga, ka whakatau matou ko te noho poto me te wa roa o nga MXenes-Nb i roto i nga rauwiringa kaiao wai maori ka iti noa nga paanga o te taiao.Ko te mea nui, ma te whakamahi i nga mea nanoahua-rua hei punaha tauira, ka whakaatuhia e matou te whai waahi ki te whai i nga huringa ahua ahakoa i roto i nga rauemi kakano pai.I roto i te katoa, ka whakautua e tenei rangahau tetahi patai matua nui mo nga tukanga e pa ana ki te taunekeneke-a-mata e akiaki ana i te tikanga whakatikatika koiora o nga rauemi nano 2D me te whakarato i te turanga mo etahi atu rangahau mo te wa poto me te waa-roa mo te paanga o te taiao o nga maatanga nanokoata parakore.
He nui te hiahia o nga mea nano mai i to ratou kitenga, a kua uru mai nga momo hangarau nano ki te wahanga hou1.Ko te mea pouri, ko te whakaurunga o nga mea nano ki roto i nga tono o ia ra ka arahi ki te tuku ohorere na te kino o te tuku, te whakahaere pohehe, te koretake ranei o nga hanganga haumaru.Na reira, he mea tika ki te whakaaro ko nga nanomaterials, tae atu ki nga waahanga-rua (2D) nanomaterials, ka taea te tuku ki te taiao taiao, ko te whanonga me te mahi koiora kaore ano kia tino marama.No reira, ehara i te mea miharo ko nga awangawanga o te rauropi kua aro ki te kaha o nga rauemi nano 2D ki te rehu ki roto i nga punaha wai2,3,4,5,6.I roto i enei puunaha rauwiringa kaiao, ka taea e etahi rauemi nano 2D te pahekoheko me nga momo rauropi i nga taumata trophic rereke, tae atu ki te microalgae.
Ko te Microalgae he rauropi o mua ka kitea i roto i te wai maori me te rauwiringa kaiao moana e whakaputa ana i nga momo hua matū ma te photosynthesis7.No reira, he mea tino nui ki nga rauwiringa kaiao wai8,9,10,11,12 engari he tohu tairongo, he iti te utu me te whakamahia whanui mo te rauwiringa kaiao13,14.I te mea ka tere te tini o nga pūtau microalgae me te urupare tere ki te aroaro o nga momo puhui, kei te oati ratou mo te whakawhanaketanga o nga tikanga pai ki te taiao mo te rongoa i nga wai kua poke i nga matū waro15,16.
Ka taea e nga pūtau pükohu te tango i nga katote pararopi mai i te wai ma te koiora me te whakaemi17,18.Ko etahi momo puohu pera i a Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue me Synechococcus sp.Kua kitea ki te kawe me te whangai i nga katote whakarewa paitini penei i te Fe2+, Cu2+, Zn2+ me Mn2+19.Ko etahi atu rangahau i whakaatu ko Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ or Pb2+ katote e whakaiti ana i te tipu o Scenedesmus ma te whakarereke i te ahua o te pūtau me te whakangaro i o ratou chloroplasts20,21.
Ko nga tikanga kaakaariki mo te whakangao i nga parahanga waro me te tango i nga katote whakarewa taumaha kua aro ki nga kaiputaiao me nga miihini huri noa i te ao.Ko te nuinga tenei na te mea he ngawari te tukatuka o enei mea poke i roto i te waahanga wai.Heoi ano, ko nga parahanga tioata parakore e tohuhia ana e te iti o te wairewatanga o te wai me te iti o te whakaraeraetanga ki nga momo panoni-koiora, na te mea he uaua ki te whakatikatika, he iti te ahunga whakamua i roto i tenei waahanga22,23,24,25,26.Na, ko te rapu mo nga otinga taiao mo te whakatikatika i nga nanomaterials ka noho tonu he waahi uaua me te kore e tirotirohia.Na te nui o te kore tino mohio mo nga paanga huringa koiora o nga mea nanomaterial 2D, kaore he huarahi ngawari ki te rapu i nga huarahi ka taea te paheketanga i te wa e whakahekehia ana.
I roto i tenei rangahau, i whakamahia e matou te microalgae matomato hei kaihoko koiora wai kaha mo nga rawa uku pararopi, i honoa me te tirotiro i roto i te waahi o te tukanga whakahekenga o MXene hei kanohi mo nga rawa uku pararopi.Ko te kupu “MXene” e whakaatu ana i te stoichiometry o te rauemi Mn+1XnTx, i reira ko M he konganuku whakawhiti moata, ko X te waro me/ranei te hauota, ko Tx he kaitito mata (hei tauira, -OH, -F, -Cl), me n = 1, 2, 3, 427.28 ranei.Mai i te kitenga o MXenes na Naguib et al.Te rongo, te rongoa mate pukupuku me te tātari membrane 27,29,30.I tua atu, ka taea te whakaaro ko nga MXenes hei tauira tauira 2D na te pai o te pumau o te colloidal me nga taunekeneke koiora pea31,32,33,34,35,36.
Na reira, ko nga tikanga i whakawhanakehia i roto i tenei tuhinga me o maatau rangahau rangahau e whakaatuhia ana i te Whakaahua 1. E ai ki tenei whakapae, ka whakahekehia e te microalgae nga MXenes-Nb ki roto i nga puhui kore-paitini na te taunekeneke a-tinana-matū e pa ana ki te mata, e taea ai te whakaora ano i te pukohu.Hei whakamatautau i tenei whakapae, e rua nga mema o te whanau o te niobium-based transition metal carbide me/ranei nitrides (MXenes), ko Nb2CTx me Nb4C3TX, i tohua.
Tikanga rangahau me nga whakapae i runga i nga taunakitanga mo te whakaora MXene na te microalgae Raphidocelis subcapitata matomato.Kia mahara ko tenei he whakaaturanga hangai noa o nga whakapae e pa ana ki nga taunakitanga.He rereke te taiao o te roto i te tikanga matūkai e whakamahia ana me nga tikanga (hei tauira, te huringa o ia ra me nga herenga o nga matūkai e waatea ana).I hangaia me BioRender.com.
Na reira, ma te whakamahi i te MXene hei punaha tauira, kua whakatuwherahia e matou te tatau ki te ako i nga momo paanga koiora kaore e taea te kite me etahi atu nanomaterials tikanga.Ina koa, ka whakaatuhia e matou te kaha o te whakatikatika koiora o nga mea hangarua-rua, penei i te MXenes-niobium, na te microalgae Raphidocelis subcapitata.Ka taea e te Microalgae te whakaheke i nga Nb-MXenes ki roto i nga waikura kore-paitini NbO me Nb2O5, e whakarato ana hoki i nga matūkai na roto i te tikanga tango niobium.I te katoa, ka whakautua e tenei rangahau tetahi patai tino nui mo nga mahi e pa ana ki nga taunekeneke ahupūngao o te mata e whakahaere ana i nga tikanga o te whakatikatika koiora o nga mea nano ahu-rua.I tua atu, kei te whanakehia e matou he tikanga hanga-tawhā ngawari mo te whai i nga huringa ngawari o te ahua o nga papanga nano 2D.Ko tenei ka whakaawe i etahi atu rangahau mo te wa poto me te rangahau mo te waa-roa ki nga momo paanga o te taiao o nga papanga nano tioata parakore.No reira, ka piki ake te maaramatanga o ta maatau rangahau mo te pahekoheko i waenga i te mata rawa me nga mea koiora.Kei te whakarato ano hoki matou i te turanga mo nga rangahau mo te wa poto me te wa roa mo o raatau paanga ka taea ki nga rauwiringa kaiao wai maori, ka ngawari te manatoko inaianei.
Ko nga MXenes e tohu ana i te karaehe whakamere o nga rawa he ahurei, ataahua hoki nga ahuatanga o te tinana me te matū, na reira he maha nga tono ka taea.Ko enei ahuatanga ka whakawhirinaki nui ki o raatau stoichiometry me te matū mata.Na reira, i roto i ta maatau rangahau, i tirotirohia e matou nga momo e rua o nga MXenes (SL) hierarchical hierarchical hierarchical single-layer (SL) MXenes, Nb2CTx me Nb4C3TX, i te mea ka taea te kite i nga paanga koiora rereke o enei nanomaterials.Ka mahia nga MXenes mai i a raatau rauemi tiimata ma te tarai i runga-iho o nga papahanga MAX-waa A angiangi ngota.Ko te wahanga MAX he karaika ternary i titoa mai i nga poraka "hononga" o nga kaarai whakarewa whakawhiti me nga papa angiangi o nga huānga "A" penei i te Al, Si, me Sn me te MnAXn-1 stoichiometry.Ko te ahua o te wahanga MAX tuatahi i kitea ma te karapa irahiko microscopy (SEM) me te rite ki nga rangahau o mua (Tirohia nga korero taapiri, SI, Whakaahua S1).I whiwhihia te Multilayer (ML) Nb-MXene i muri i te tango i te paparanga Al me te 48% HF (hydrofluoric acid).Ko te ahua o te ML-Nb2CTx me te ML-Nb4C3TX i tirotirohia e te karapa irahiko microscopy (SEM) (Whakaahua S1c me S1d) me te ahua o te MXene morphology paparanga, he rite ki nga nanoflakes e rua-ahu e haere ana i roto i nga waahanga pore-rite.He nui te rite o nga Nb-MXene e rua ki nga wahanga MXene i whakahiatotia i mua e te waikawa etching27,38.I muri i te whakapumautanga o te hanganga o te MXene, ka whakakakahuhia e matou na roto i te whakawhitinga o te tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) i muri mai i te horoi me te sonication, i muri mai ka whiwhi matou i te paparanga kotahi, i te papa iti ranei (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes.
I whakamahia e matou te moroiti irahiko tuku taumira teitei (HRTEM) me te whakamaarama hihi-X (XRD) hei whakamatautau i te pai o te tarai me te tihorenga ake.Ko nga hua HRTEM i tukatukahia ma te Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) me te Fast Fourier Transform (FFT) e whakaatuhia ana i te Fig. 2. Ko nga nanoflakes Nb-MXene i hangai ki runga ki te tirotiro i te hanganga o te paparanga ngota me te ine i nga tawhiti waenga.Ko nga whakaahua HRTEM o te MXene Nb2CTx me te Nb4C3TX nanoflakes i whakaatu i to raatau ahua angiangi ngota (tirohia te 2a1, a2), pera i korerohia i mua e Naguib et al.27 me Jastrzębska et al.38.Mo nga takirua takirua Nb2CTx me Nb4C3Tx e tata ana, i whakatauhia e matou nga tawhiti o waenga o te 0.74 me te 1.54 nm, (Fig. 2b1,b2), e whakaae ana hoki ki o maatau hua o mua38.I whakapumauhia ano tenei e te huringa hurihuri tere a Fourier (Fig. 2c1, c2) me te huringa Fourier tere (Fig. 2d1, d2) e whakaatu ana i te tawhiti i waenga i nga monolayers Nb2CTx me Nb4C3Tx.Ko te ahua e whakaatu ana i te rerekeetanga o nga here marama me te pouri e rite ana ki te niobium me te ngota waro, e whakau ana i te ahua paparanga o nga MXenes i akohia.He mea nui kia mohio ko te hiko dispersive X-ray spectroscopy (EDX) spectra i whiwhi mo Nb2CTx me Nb4C3Tx (Figures S2a me S2b) i whakaatu kaore he toenga o te wahanga MAX taketake, no te mea kaore i kitea he tihi Al.
Ko te tohu o te SL Nb2CTx me te Nb4C3Tx MXene nanoflakes, tae atu ki te (a) te whakaata irahiko teitei (HRTEM) taha-tirohanga 2D nanoflake atahanga me te rite, (b) aratau kaha, (c) tere hurihuri Fourier huringa (IFFT), (d) tere Fourier huringa (FFT), (e) X-ray tauira.Mo te SL 2D Nb2CTx, ka whakaatuhia nga tau hei (a1, b1, c1, d1, e1).Mo te SL 2D Nb4C3Tx, ka whakaatuhia nga tau hei (a2, b2, c2, d2, e1).
Ko nga inenga rerekee-a-X o SL Nb2CTx me Nb4C3Tx MXenes e whakaatuhia ana i te Fig.2e1 me e2.Ko nga tihi (002) i te 4.31 me te 4.32 e rite ana ki te MXenes Nb2CTx me te Nb4C3TX38,39,40,41 i whakaahuahia i mua.Ko nga hua XRD ano e whakaatu ana i te waahi o etahi hanganga ML toenga me nga waahanga MAX, engari ko te nuinga o nga tauira XRD e hono ana ki te SL Nb4C3Tx (Fig. 2e2).Ko te noho mai o nga matūriki iti o te wahanga MAX ka whakamarama pea i te kaha ake o te tihi MAX ina whakaritea ki nga paparanga Nb4C3Tx kua tapae matapōkeretia.
Ko etahi atu rangahau e aro ana ki nga microalgae kaakaariki no te momo R. subcapitata.I whiriwhiria e matou te microalgae na te mea he kaihanga nui ratou e uru ana ki nga whare tukutuku kai nui42.Koia hoki tetahi o nga tohu pai mo te paitini na te kaha ki te tango i nga matū paitini ka kawea ki nga taumata teitei o te mekameka kai43.I tua atu, ka taea e te rangahau mo te R. subcapitata te whakamarama i te paitini o te SL Nb-MXenes ki nga moroiti wai maori noa.Hei whakaatu i tenei, i whakapaehia e nga kairangahau he rereke te ahua o ia moroiti ki nga puhui paitini kei te taiao.Mo te nuinga o nga rauropi, ko te iti o nga kukū o nga matū e kore e pa ki te tipu, engari ko nga kukū ki runga ake i tetahi tepe ka taea te aukati i a raatau, ka mate ranei.Na reira, mo o maatau rangahau mo te taunekeneke o te mata i waenga i te microalgae me te MXenes me te whakaoranga e pa ana, i whakatau matou ki te whakamatautau i nga kohinga kino me te paitini o Nb-MXenes.Ki te mahi i tenei, i whakamatauria e matou nga kuhanga o te 0 (hei tohutoro), 0.01, 0.1 me te 10 mg l-1 MXene me etahi atu microalgae kua pangia me nga kohinga teitei o te MXene (100 mg l-1 MXene), he tino kino, he whakamate..mo tetahi taiao koiora.
Ko nga paanga o te SL Nb-MXenes i runga i te microalgae e whakaatuhia ana i te Whakaahua 3, e whakaatuhia ana ko te paheketanga o te whakatairanga tipu (+) ranei te aukati (-) i whanganga mo nga tauira 0 mg l-1.Hei whakataurite, i whakamatauria ano te wahanga Nb-MAX me te ML Nb-MXenes ka whakaatuhia nga hua ki te SI (tirohia te S3).Ko nga hua i puta mai i whakapumautia ko te SL Nb-MXenes kua tata te kore o te paitini i roto i te awhe o nga kohinga iti mai i te 0.01 ki te 10 mg/l, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 3a,b.I roto i te take o Nb2CTx, i kite matou kaore i neke atu i te 5% te kaiao i roto i te awhe kua tohua.
Te whakaoho (+) ranei te aukati (-) o te tipu microalgae i te aroaro o SL (a) Nb2CTx me (b) Nb4C3TX MXene.Ko nga haora 24, 48 me 72 o te taunekeneke MXene-microalgae i tātarihia. Ko nga raraunga nui (t-test, p <0.05) i tohua ki te whetūriki (*). Ko nga raraunga nui (t-test, p <0.05) i tohua ki te whetūriki (*). Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Ko nga raraunga nui (whakamatautau-t, p <0.05) kua tohua ki te whetūriki (*).重要数据（t 检验，p < 0.05）用星号(*) 标记。重要数据（t 检验，p < 0.05）用星号(*) 标记。 Важные данные (t-test, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Ko nga raraunga nui (whakamatautau-t, p <0.05) kua tohua ki te whetūriki (*).Ko nga pere whero e tohu ana i te whakakorenga o te whakaihiihi aukati.
I tetahi atu taha, ko nga kohinga iti o Nb4C3TX i puta he paku paitini, engari kaore i teitei ake i te 7%.I te mea i tumanakohia, i kite matou he nui ake te paitini a MXenes me te aukati tipu microalgae i te 100mg L-1.He mea whakamiharo, kaore tetahi o nga rawa i whakaatu i te ahua rite me te wa e whakawhirinaki ana ki nga paanga paitini/paitini ka whakaritea ki nga tauira MAX, ML ranei (tirohia te SI mo nga taipitopito).Ahakoa mo te wahanga MAX (tirohia te Whakaahua S3) i tae te paitini ki te 15-25% me te piki haere i te wa, ka kitea te ahua whakamuri mo SL Nb2CTx me Nb4C3TX MXene.Ko te aukati i te tipu o te microalgae ka heke i te waa.I tae ki te 17% i muri i nga haora 24 ka heke iho ki te 5% i muri i nga haora 72 (Fig. 3a, b, ia).
Ko te mea nui ake, mo te SL Nb4C3TX, kua tae ki te 27% te aukati tipu o te microalgae i muri i nga haora 24, engari i muri i nga haora 72 ka heke ki te 1%.Na reira, i tapaina e matou te paanga i kitea ko te aukati hurihuri o te whakaongaonga, a he kaha ake te paanga mo SL Nb4C3TX MXene.Ko te whakaongaonga o te tipu microalgae i tuhia i mua me Nb4C3TX (te taunekeneke i te 10 mg L-1 mo te 24 h) i whakaritea ki te SL Nb2CTx MXene.I pai hoki te whakaatu i te huanga whakamuri whakaihiihi-whakaongaonga i roto i te anau reeti rearua koiora (tirohia te Whakaahua S4 mo nga taipitopito).I tenei wa, ko te ecotoxicity o Ti3C2TX MXene anake i akohia i nga huarahi rereke.Ehara i te mea paitini ki nga kukuna ika zebrafish44 engari he paitini ki te microalgae Desmodesmus quadricauda me Sorghum saccharatum tipu45.Ko etahi atu tauira o nga paanga motuhake ko te nui ake o te paitini ki nga raina pūtau mate pukupuku i nga raina pūtau noa46,47.Ka taea te whakaaro ko nga ahuatanga whakamatautau ka awe i nga huringa o te tipu o te microalgae i kitea i te aroaro o Nb-MXenes.Hei tauira, ko te pH o te 8 pea i roto i te chloroplast stroma he tino pai mo te mahi pai o te enzyme RuBisCO.Na reira, ka pa kino nga huringa pH ki te tere o te whakaahuahanga48,49.Engari, kaore matou i kite i nga huringa nui o te pH i te wa o te whakamatautau (tirohia te SI, Fig. S5 mo nga taipitopito).I te nuinga o te waa, ko nga ahurea o te microalgae me te Nb-MXenes i whakaiti paku te pH o te otinga i roto i te waa.Heoi, he rite tenei hekenga ki te huringa o te pH o te reo parakore.I tua atu, he rite te whānuitanga o nga rereketanga i kitea ki tera i ine mo te ahurea parakore o te microalgae (tauira mana).No reira, ka whakatauhia e matou kaore e pa ana te photosynthesis e nga huringa o te pH i roto i te waa.
I tua atu, ko nga MXenes synthesized he pito mata (e kiia ana ko Tx).Ko enei te nuinga o nga roopu mahi -O, -F me -OH.Heoi, ko te matū mata e hono tika ana ki te tikanga whakahiato.Ko enei roopu e mohiotia ana ka tohatoha noa ki runga i te mata, he uaua ki te matapae i o raatau paanga ki nga taonga o MXene50.Ka taea te whakapae ko Tx pea te kaha catalytic mo te waiora o te niobium ma te marama.Ko nga roopu mahi mata e whakarato ana i nga waahi punga maha mo o raatau whakaahua whakaahua hei hanga heterojunctions51.Heoi, karekau te hanganga o te reo tipu i whakarato i te kaikokoti whakaahua whai hua (ka kitea te titonga reo moohio ki te Ripanga S6).I tua atu, he mea nui ano te whakarereketanga o te mata, na te mea ka taea te whakarereke i te mahi koiora o MXenes na te paparanga i muri i te tukatuka, te waioratanga, te whakarereketanga o te mata matū o nga pūhui pararopi me te pararopi52,53,54,55,56 me te miihini utu mata38.Na reira, ki te whakamatau mehemea he hononga to niobium oxide ki te koretake o nga rawa i roto i te reo, i whakahaerehia e matou he rangahau mo te kaha o te zeta (ζ) i roto i te reo tipu microalgae me te wai whakaheke (mo te whakataurite).Ko o maatau hua e whakaatu ana he tino pumau te SL Nb-MXenes (tirohia te SI Fig. S6 mo nga hua MAX me ML).Ko te kaha o te zeta o SL MXenes he -10 mV.Mo te SR Nb2CTx, he ahua kino ake te uara o te ζ i tera o Nb4C3Tx.Ko te whakarereketanga o te uara ζ ka tohu pea ko te mata o nga MXene nanoflakes he mea toraro ki te whakauru i nga katote pai mai i te tikanga tikanga.Ko nga inenga rangitahi o te kaha o te zeta me te kawe o Nb-MXenes i roto i te tikanga tikanga (tirohia nga Whakaahua S7 me te S8 i te SI mo etahi atu korero) kei te tautoko i to maatau whakaaro.
Engari, ko nga Nb-MXene SL e rua i whakaatu i nga huringa iti mai i te kore.Ka tino whakaatu tenei i to raatau pumau i roto i te momo tipu microalgae.I tua atu, i aromatawaihia mehemea ka pa te noho o to tatou microalgae matomato ki te pumau o Nb-MXenes i roto i te reo.Ko nga hua o te kaha o te zeta me te kawe o MXenes i muri i te taunekeneke me te microalgae i roto i nga matūkai me te ahurea i roto i te waa ka kitea i roto i te SI (Whakaahua S9 me S10).He mea whakamiharo, i kite matou ko te ahua o te microalgae te ahua e whakapumau ana i te mararatanga o nga MXenes e rua.I roto i te take o Nb2CTx SL, ko te kaha o te zeta kua heke noa atu i te waa ki nga uara kino ake (-15.8 versus -19.1 mV i muri i te 72 h o te heki).Ko te kaha o te zeta o SL Nb4C3TX kua piki ake, engari i muri i te 72 h ka whakaatu tonu i te kaha ake i nga nanoflakes me te kore o te microalgae (-18.1 vs. -9.1 mV).
I kitea ano e matou he iti ake te kawe o nga otinga Nb-MXene i whakakororia i te aroaro o te microalgae, e tohu ana he iti ake te nui o nga katote i roto i te reo matūkai.Otirā, ko te koretake o te MXenes i roto i te wai na te waiora o te mata57.No reira, e whakapae ana matou na te microalgae kaakaariki i whakakore i nga waikura i hanga i runga i te mata o Nb-MXene me te aukati i te puta mai (te whakaroroharatanga o te MXene).Ka kitea tenei ma te ako i nga momo matū ka horomia e te microalgae.
Ahakoa i tohu a maatau rangahau ecotoxicological i taea e te microalgae te hinga i te paitini o Nb-MXenes i roto i te waa me te aukati rereke o te tipu whakaihiihi, ko te whainga o ta maatau rangahau he tirotiro i nga tikanga mahi ka taea.Ina pa ana nga rauropi penei i te pukohu ki nga puhui, ki nga rawa tauhou ranei ki o ratau puunaha rauwiringa kaiao, ka rereke pea nga ahuatanga58,59.Ki te kore he waikura whakarewa paitini, ka taea e te microalgae te whangai i a ratou ano, ka tipu haere tonu60.I muri i te horomitanga o nga matū paitini, ka taea te whakahoe i nga tikanga arai, penei i te whakarereke i te ahua, i te ahua ranei.Me whakaaro ano te whai waahi ki te whakauru58,59.Otirā, ko nga tohu o te taputapu arai he tohu maamaa mo te paitini o te puhui whakamatautau.Na reira, i roto i a maatau mahi ano, i tirotirohia e matou te pahekoheko o te mata i waenga i te SL Nb-MXene nanoflakes me te microalgae na SEM me te whakaurunga pea o te MXene-Nb e te X-ray fluorescence spectroscopy (XRF).Kia mahara ko nga tātaritanga SEM me XRF anake i mahia i te kukū teitei o te MXene hei whakatika i nga take paitini mahi.
Ko nga hua SEM e whakaatuhia ana i te Fig.4.Ko nga pūtau microalgae kaore i tukuna (tirohia te Fig. 4a, tauira tohutoro) i whakaatu marama te ahua o te R. subcapitata morphology me te ahua o te ahua o te pūtau croissant.Ko nga pūtau ka ahua papatahi me te ahua kino.Ko etahi o nga pūtau microalgae i īnakihia, i maataki tetahi ki tetahi, engari na te tukanga whakarite tauira i take mai ai.I te nuinga o te waa, he maeneene te mata o nga pūtau microalgae parakore, a, kaore i kitea he huringa ahua.
Ko nga whakaahua SEM e whakaatu ana i te taunekeneke o te mata i waenga i nga microalgae matomato me nga nanosheets MXene i muri i nga haora 72 o te taunekeneke i te tino kukū (100 mg L-1).(a) Ko nga microalgae matomato kaore i tukuna i muri i te taunekeneke me SL (b) Nb2CTx me (c) Nb4C3TX MXenes.Kia mahara ko nga nanoflakes Nb-MXene kua tohua ki nga pere whero.Hei whakatairite, ka taapirihia ano nga whakaahua mai i te karu whatu.
Engari, i pakaru nga pūtau microalgae i whakauruhia e SL Nb-MXene nanoflakes (tirohia te Whakaahua 4b, c, nga pere whero).I roto i te take o Nb2CTx MXene (Fig. 4b), ka tipu te microalgae me nga nanoscales e rua-ahua piri, ka taea te whakarereke i o raatau ahua.Ko te mea nui, i kite ano matou i enei huringa i raro i te miihini marama (tirohia te SI Figure S11 mo nga taipitopito).Ko tenei whakawhitinga ahua he tino take i roto i te ahuwhenua o te microalgae me to ratou kaha ki te tiaki i a ratou ano ma te whakarereke i te ahua o te pūtau, penei i te whakanui ake i te rōrahi pūtau61.No reira, he mea nui kia tirohia te maha o nga pūtau microalgae e pa ana ki a Nb-MXenes.Ko nga rangahau SEM i whakaatu ko te 52% o nga pūtau microalgae i kitea ki a Nb-MXenes, ko te 48% o enei pūtau microalgae i karo i te whakapiri.Mo te SL Nb4C3Tx MXene, ka ngana te microalgae ki te karo i te whakapiri atu ki a MXene, na reira ka whakatau me te tipu mai i nga nanoscales e rua-ahu (Fig. 4c).Heoi, kaore matou i kite i te urunga o nga nanoscales ki roto i nga pūtau microalgae me o ratou kino.
Ko te tiaki i a koe ano he whanonga whakautu e whakawhirinaki ana ki te wa ki te aukati i te photosynthesis na te whakaurunga o nga matūriki i runga i te mata o te pūtau me te mea e kiia nei ko te whakamarumaru (whakauriuri) hua62.E marama ana ko ia ahanoa (hei tauira, Nb-MXene nanoflakes) kei waenganui i te microalgae me te puna marama e whakawhäiti ana i te nui o te rama e horomia e nga chloroplasts.Heoi ano, kaore matou e ruarua he nui te paanga o tenei ki nga hua ka puta.E ai ki a maatau tirohanga moroiti, kaore nga nanoflakes 2D i tino takai, i piri ranei ki te mata o te microalgae, ahakoa i te wa e pa ana nga pūtau microalgae ki a Nb-MXenes.Engari, ka huri nga nanoflakes ki nga pūtau microalgae me te kore e hipoki i te mata.Ko taua huinga nanoflakes/microalgae e kore e kaha ki te whakawhāiti i te nui o te marama ka uru mai e nga pūtau microalgae.I tua atu, kua whakaatu etahi rangahau i te whakapai ake i te whakauru marama e nga rauropi whakaahua i te aroaro o nga nanomaterials e rua-ahu63,64,65,66.
I te mea kaore e taea e nga whakaahua SEM te whakaū tika i te tangohanga o te niobium e nga pūtau microalgae, ka huri ta maatau rangahau ki te X-ray fluorescence (XRF) me te X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) hei whakamaarama i tenei take.Na reira, ka whakatauritehia e matou te kaha o nga tihi Nb o nga tauira microalgae tohutoro kaore i te taunekeneke ki a MXenes, MXene nanoflakes i wehe mai i te mata o nga pūtau microalgae, me nga pūtau microalgae i muri i te tangohanga o nga MXenes piri.E tano ia tapao e, ki te kahore he Nb uptake, te uara Nb whiwhi e te microalgae pūtau kia kore i muri i te tangohanga o nga nanoscales piri.No reira, ki te puta te tangohanga o te Nb, me whakaatu nga hua XRF me te XPS i te tihi Nb marama.
I roto i te ahua o te XRF spectra, ko nga tauira microalgae i whakaatu i nga tihi Nb mo SL Nb2CTx me Nb4C3Tx MXene i muri i te taunekeneke me te SL Nb2CTx me te Nb4C3Tx MXene (tirohia te 5a, me mahara ano ko nga hua mo MAX me ML MXenes e whakaatuhia ana i te SI, Figs S12-C17).He mea whakamiharo, he rite tonu te kaha o te tihi o te Nb i roto i nga keehi e rua (nga tutaki whero i te Whakaahua 5a).I tohu tenei kaore e taea e te pukohu te whakauru atu i te Nb, a, ko te kaha o te kaha mo te kohikohi Nb i tutuki i roto i nga ruma, ahakoa e rua nga wa nui atu te Nb4C3Tx MXene i piri ki nga pūtau microalgae (paera puru i te Whakaahua 5a).Ko te mea nui, ko te kaha o te microalgae ki te tango i nga konganuku ka whakawhirinaki ki te kukū o nga waikura whakarewa i te taiao67,68.I kitea e Shamshada et al.67 ka heke iho te kaha o te urunga o nga pukohu wai maori i te piki haere o te pH.I kii a Raize et al.68 ko te kaha o te rimurimu ki te tango konganuku he 25% teitei ake mo te Pb2+ i te Ni2+.
(a) Ko nga hua XRF o te tangohanga o te Nb basal e nga pūtau microalgae kākāriki i whakakororiahia i te kukū nui o SL Nb-MXenes (100 mg L-1) mo te 72 haora.Ko nga hua e whakaatu ana i te waahi o te α i roto i nga pūtau microalgae parakore (tauira mana, nga pou hina), nga nanoflakes 2D kua wehea mai i nga pūtau microalgae mata (nga pou puru), me nga pūtau microalgae i muri i te wehenga o nga nanoflakes 2D mai i te mata (nga pou whero).Ko te nui o te Nb huānga, ( b) te ōrau o te hanganga matū o te microalgae wae waro (C=O me CHx/C–O) me Nb waikura kei roto i nga pūtau microalgae i muri i te hekitanga ki te SL Nb-MXenes, (c–e) Te whakaurunga o te tihi titonga o XPS SL Nb2CTx spectra me (fh) SLXeNb4CTx spectra me te (fh) SL MXeNb4CTx spectra me te (fh) SLxalgae microalgae.
No reira, i tumanako matou ka uru atu a Nb e nga pūtau puohu ki te ahua o te waikura.Hei whakamatautau i tenei, i mahia e matou nga rangahau XPS mo MXenes Nb2CTx me Nb4C3TX me nga pūtau pukohu.Ko nga hua o te taunekeneke o te microalgae me Nb-MXenes me MXenes kua wehea mai i nga pūtau pükohu e whakaatuhia ana i te Fig.5b.I te mea i tumanakohia, i kitea e matou nga tihi Nb 3d i roto i nga tauira microalgae i muri i te tangohanga o te MXene mai i te mata o te microalgae.Ko te whakatau ine ine o C=O, CHx/CO, me Nb oxides i tatauhia i runga i te Nb 3d, O 1s, me C 1s spectra i whiwhi me Nb2CTx SL (Fig. 5c–e) me Nb4C3Tx SL (Fig. 5c–e).) ka riro mai i te microalgae kua whakamomori.Whakaahua 5f–h) MXenes.Ko te Ripanga S1-3 e whakaatu ana i nga taipitopito o nga tawhā teitei me te matū katoa i puta mai i te pai.He mea nui ko nga rohe Nb 3d o Nb2CTx SL me Nb4C3Tx SL (Fig. 5c, f) e rite ana ki tetahi waahanga Nb2O5.I konei, karekau i kitea he tihi e pa ana ki te MXene i roto i te hihinga, e tohu ana ko nga pūtau microalgae anake te tango i te ahua waikura o Nb.I tua atu, i tata ki te C1 s spectrum me nga waahanga C–C, CHx/C–O, C=O, me –COOH.I tohua e matou nga tihi CHx/C–O me C=O ki te takoha waro o nga pūtau microalgae.Ko enei waahanga kaiao mo te 36% me te 41% o nga tihi C 1s i Nb2CTx SL me Nb4C3TX SL, ia.Na ka whakaurua e matou te O 1s spectra o SL Nb2CTx me SL Nb4C3TX ki te Nb2O5, nga waahanga waro o te microalgae (CHx/CO), me te wai urunga ki runga.
Ka mutu, ko nga hua XPS i tino whakaatu te ahua o Nb, ehara i te mea ko tona aroaro anake.E ai ki te waahi o te tohu Nb 3d me nga hua o te whakahekenga, ka whakapumautia e matou ko te Nb anake ka uru ki te ahua o te waikura, ehara i te katote, i te MXene ranei.I tua atu, i whakaatu nga hua XPS he nui ake te kaha o nga pūtau microalgae ki te tango i nga waikura Nb mai i te SL Nb2CTx ki te SL Nb4C3TX MXene.
Ahakoa he mea whakamīharo a maatau hua tango Nb me te tuku i a maatau ki te tautuhi i te whakahekenga o te MXene, kaore he tikanga e waatea ana ki te whai i nga huringa morphological e pa ana ki nga nanoflakes 2D.Na reira, i whakatau ano matou ki te whakawhanake i tetahi tikanga pai ka taea te whakautu tika ki nga huringa ka puta i roto i te 2D Nb-MXene nanoflakes me nga pūtau microalgae.He mea nui ki te whakaaro, mena ka huri nga momo tauwhitiwhiti, he whakapohehe, he whakangao ranei, me tere te whakaatu i a ia ano he huringa i roto i nga tawhā hanga, penei i te diameter o te horahanga porohita rite, te porowhita, te whanui Feret, te roa o te Feret.I te mea he pai enei tawhā mo te whakaahua i nga matūriki elongated, nanoflakes rua-ahu ranei, ko ta ratou whainga ma te tātari ahua matūriki hihiri ka homai he korero nui mo te huringa ahua o nga nanoflakes SL Nb-MXene i te wa e whakahekehia ana.
Ko nga hua ka puta mai i te Whakaahua 6. Mo te whakataurite, i whakamatauria ano e matou te waahanga MAX taketake me te ML-MXenes (tirohia nga SI Figures S18 me S19).Ko te tātaritanga hihiko o te hanga matūriki i whakaatu ko nga tawhā hanga katoa o nga Nb-MXene SL e rua i tino rerekee i muri i te taunekeneke ki te microalgae.Ka rite ki te whakaatu i te tawhā diameter porohita rite (Fig. 6a, b), ko te whakahekenga o te kaha o te tihi o te hautanga o nga nanoflakes nui e tohu ana ka pirau ratou ki nga wahanga iti.I te piki.6c, d e whakaatu ana i te hekenga o nga tihi e pa ana ki te rahi whakawhiti o nga tawerewere (te whakaroa o nga nanoflakes), e tohu ana i te hurihanga o nga nanoflakes 2D ki te ahua o te matūriki.Ko te ahua 6e-h e whakaatu ana i te whanui me te roa o te Feret.Ko te whanui me te roa o te feret he taapiri taapiri, na reira me whakaaro tahi.I muri i te hekitanga o nga nanoflakes 2D Nb-MXene i te aroaro o te microalgae, ka neke o ratou tihi hononga Feret me te heke o te kaha.I runga i enei hua i te whakakotahitanga me te morphology, XRF me XPS, i whakatauhia e matou ko nga huringa i kitea e tino pa ana ki te waikura i te mea ka korukoru ake nga MXene kua waikura, ka pakaru ki roto ki nga kongakonga me nga matūriki waikura porowhita69,70.
Te tātaritanga o te huringa MXene i muri i te taunekeneke me te microalgae matomato.Ka whai whakaaro te wetewete ahua matūriki hihiko ki nga tawhā penei i te (a, b) te diameter o te horahanga porohita rite, (c, d) te porowhita, (e, f) te whanui feret me te (g, h) te roa o te Feret.I tenei mutunga, e rua nga tauira moroiti tohutoro i tātarihia me te SL Nb2CTx tuatahi me te SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx me SL Nb4C3Tx MXenes, te microalgae kua whakahekehia, me te rongoa moroiti SL Nb2CTx me SL Nb4C3Tx MXenes.Ko nga pere whero e whakaatu ana i nga whakawhitinga o nga tawhā ahua o nga nanoflakes-rua i akohia.
I te mea he tino pono te tātari tawhā hanga, ka taea hoki e ia te whakaatu i nga huringa ahua o roto i nga pūtau microalgae.Na reira, i tātarihia e matou te whanui o te rohe porohita rite, te porowhita, me te whanui/roa o Feret o nga pūtau microalgae parakore me nga pūtau i muri i te taunekeneke ki nga nanoflakes 2D Nb.I te piki.Ko te 6a–h e whakaatu ana i nga huringa i roto i nga tawhā hanga o nga pūtau pukohu, e kitea ana e te hekenga o te kaha o te tihi me te neke o te maxima ki nga uara teitei ake.Ina koa, ko nga tawhā porowhita pūtau i whakaatu i te hekenga o nga pūtau elongated me te pikinga o nga pūtau porowhita (Fig. 6a, b).I tua atu, ka piki ake te whanui o te pūtau Feret e te maha o nga micrometers i muri i te taunekeneke ki te SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) whakaritea ki te SL Nb4C3TX MXene (Fig. 6f).E whakapae ana matou na te kaha o te tangohanga o nga waikura Nb e te microalgae i runga i te taunekeneke ki a Nb2CTx SR.He iti ake te whakapiringa o nga tawerewere Nb ki te mata ka hua te tipu o te pūtau me te iti o te whakamarumaru.
Ko o maatau kitenga mo nga huringa o nga tawhā o te ahua me te rahi o te microalgae ka whakakiia etahi atu rangahau.Ka taea e nga microalgae kaakaariki te whakarereke i o raatau ahua hei whakautu i te taumahatanga o te taiao ma te huri i te rahi, te hanga, te metabolism61.Hei tauira, ko te whakarereke i te rahi o nga pūtau ka ngawari te whakauru o nga matūkai71.Ko te iti ake o nga pūtau pukohu e whakaatu ana he iti ake te tango matūkai me te ngoikore o te tipu.He rereke, he nui ake nga matūkai ka pau i nga pūtau nui, katahi ka tukuna ki roto i nga pūtau72,73.I kitea e Machado raua ko Soares ka taea e te triclosan te whakanui i te rahi o nga pūtau.I kitea ano e ratou nga huringa hohonu o te ahua o te pukohu74.I tua atu, i whakaatu ano a Yin et al.9 i nga huringa morphological i roto i te pükohu i muri i te rongo ki nga nanocomposites graphene oxide iti.No reira, e marama ana ko te whakarereketanga o te rahi/ahua tawhā o te microalgae na te noho mai o MXene.I te mea ko tenei huringa o te rahi me te ahua he tohu mo nga huringa o te tango matūkai, e whakapono ana matou ka taea e te tātaritanga o te rahi me nga tawhā te hanga i roto i te waa te whakaatu i te tangohanga o te waikura niobium e te microalgae i te aroaro o Nb-MXenes.
I tua atu, ka taea te MXenes te oxidized i te aroaro o te pükohu.I kite a Dalai et al.75 ko te ahua o te pukohu kaakaariki ka kitea ki te nano-TiO2 me Al2O376 kaore i te rite.Ahakoa he rite tonu o taatau tirohanga ki te rangahau o tenei wa, he mea tika ki te ako i nga paanga o te koiora i runga i nga hua whakahekenga MXene i te aroaro o nga nanoflakes 2D me te kore nanoparticles.I te mea ka taea e nga MXenes te whakaheke ki nga waikura whakarewa, 31,32,77,78 he mea tika ki te whakaaro ka taea ano e o tatou Nb nanoflakes te hanga i nga waikura Nb i muri i te taunekeneke ki nga pūtau microalgae.
Hei whakamarama i te whakahekenga o nga nanoflakes 2D-Nb na roto i te tikanga whakapohehe i runga i te tukanga o te waikura, i whakahaerehia e matou he rangahau ma te whakamahi i te miihini hiko hiko (HRTEM) (Fig. 7a,b) me te X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (Fig. 7).7c-i me nga ripanga S4-5).He pai nga huarahi e rua mo te ako i te waikura o nga rawa 2D me te whakakii tetahi ki tetahi.Ka taea e HRTEM te wetewete i te paheketanga o nga hanganga paparanga-rua me te ahua o muri mai o nga nanoparticles waikura whakarewa, ko te XPS he tairongo ki nga here mata.Mo tenei kaupapa, i whakamatauria e matou nga nanoflakes 2D Nb-MXene i tangohia mai i nga mararatanga o nga pūtau microalgae, ara, ko to ratou ahua i muri i te taunekeneke ki nga pūtau microalgae (tirohia te Whakaahua 7).
Ko nga whakaahua HRTEM e whakaatu ana i te ahua o te waikura (a) SL Nb2CTx me (b) SL Nb4C3Tx MXenes, XPS nga hua tātaritanga e whakaatu ana (c) te hanganga o nga hua waikura i muri i te whakahekenga, (d–f) te whakaritenga teitei o nga waahanga o te XPS spectra o SL Nb2CTx me (g– i) micro Nb4C3Tx kua oti te whakatika me te (g– i) Nb4C3Tx matomato.
Ko nga rangahau a HRTEM i whakapumau i te waikura o nga momo nanoflakes Nb-MXene e rua.Ahakoa i mau tonu nga nanoflakes i to ratau ahua e rua-ahua ki etahi waahanga, ka puta te oxidation i te ahua o te maha o nga nanoparticles e hipoki ana i te mata o nga nanoflakes MXene (tirohia te 7a,b).Ko te tātaritanga XPS o nga tohu c Nb 3d me O 1s i tohu i hangaia nga waikura Nb i roto i nga keehi e rua.E whakaatu ana i te Whakaahua 7c, 2D MXene Nb2CTx me Nb4C3TX he tohu Nb 3d e tohu ana i te aroaro o nga waikura NbO me Nb2O5, ko nga tohu O 1s e tohu ana i te maha o nga here O-Nb e hono ana ki te mahi o te mata nanoflake 2D.I kite matou ko te koha o te waikura Nb he tino nui ki a Nb-C me Nb3+-O.
I te piki.Ko nga ahua 7g–i e whakaatu ana i te momo XPS o Nb 3d, C 1s, me O 1s SL Nb2CTx (tirohia te Whakaahua 7d–f) me SL Nb4C3TX MXene kua wehea mai i nga pūtau microalgae.Ko nga korero mo nga tawhā teitei o Nb-MXenes kei te Ripanga S4–5.I tātarihia i te tuatahi te hanganga o Nb 3d.He rereke ki te Nb ka uruhia e nga pūtau microalgae, i roto i te MXene i wehea mai i nga pūtau microalgae, i tua atu i te Nb2O5, i kitea etahi atu waahanga.I roto i te Nb2CTx SL, i kitea e matou te takoha o Nb3 + -O i te nui o te 15%, ko te toenga o te Nb 3d spectrum i kaha ki te Nb2O5 (85%).I tua atu, kei roto i te tauira SL Nb4C3TX nga waahanga Nb-C (9%) me Nb2O5 (91%).I konei ka puta mai a Nb-C i nga paparanga ngota o roto e rua o te carbide whakarewa i roto i te Nb4C3Tx SR.Na ka maatakihia e matou te C1s spectra ki nga waahanga rereke e wha, pera i ta matou i mahi i roto i nga tauira o roto.Ka rite ki te whakaaro, ko te C 1s hihinga kei te nuinga o te waro kauwhata, whai muri ko nga takoha mai i nga matūriki waro (CHx/CO me C=O) mai i nga pūtau microalgae.I tua atu, i roto i te O 1s tuāwhiorangi, i kite matou i te takoha o te ahua pararopi o nga pūtau microalgae, te waikura niobium, me te wai whakauru.
I tua atu, i tirotirohia e matou mehemea kei te hono te wehenga o Nb-MXenes ki te noho o nga momo hāora tauhohenga (ROS) i roto i te reo matūkai me te / ranei nga pūtau microalgae.I tenei mutunga, i aromatawaihia e matou nga taumata o te hāora kotahi (1O2) i roto i te tikanga ahurea me te glutathione intracellular, he thiol e mahi ana hei antioxidant i roto i te microalgae.Ka whakaatuhia nga hua ki te SI (Whakaahua S20 me S21).Ko nga ahurea me te SL Nb2CTx me te Nb4C3TX MXenes i tohuhia e te iti o te 1O2 (tirohia te Whakaahua S20).I roto i te take o SL Nb2CTx, MXene 1O2 kua heke ki te 83%.Mo nga ahurea microalgae e whakamahi ana i te SL, Nb4C3TX 1O2 i heke ake, ki te 73%.He mea whakamiharo, ko nga huringa i roto i te 1O2 i whakaatu i te ahua o te ahua o te paanga aukati-whakaongaonga o mua (tirohia te Whakaahua 3).Ka taea te whakapae ka taea e te incubation i roto i te marama marama te whakarereke i te photooxidation.Engari, ko nga hua o te tātaritanga mana i whakaatu i nga taumata tata tonu o te 1O2 i te wa o te whakamatautau (Fig. S22).I roto i te take o nga taumata ROS intracellular, i kite ano matou i te ahua o raro (tirohia te Whakaahua S21).I te timatanga, ko nga taumata o te ROS i roto i nga pūtau microalgae i whakatipuhia i te aroaro o Nb2CTx me Nb4C3Tx SL i nui atu i nga taumata i kitea i roto i nga ahurea parakore o te microalgae.Heoi, i te mutunga, ka puta ko te microalgae i urutau ki te aroaro o nga Nb-MXenes e rua, i te mea kua heke nga taumata ROS ki te 85% me te 91% o nga taumata i whanganga i roto i nga ahurea parakore o te microalgae kua werohia ki te SL Nb2CTx me Nb4C3TX, ia.Ka tohu pea tenei he pai ake te ahua o te microalgae i roto i te waa ki te aroaro o Nb-MXene i te waahi matūkai anake.
Ko te Microalgae he roopu kanorau o nga rauropi whakaahua.I te wa o te photosynthesis, ka hurihia e ratou te waro hauhau (CO2) ki te waro waro.Ko nga hua o te whakaahua ko te huka me te hāora79.Ki ta matou whakapae he nui te mahi a te hāora i hanga i roto i te hāoratanga o Nb-MXenes.Ko tetahi whakamarama ka taea mo tenei ko te hanga i te tawhā rererangi rereke i te iti me te teitei o nga pehanga wahanga o te hāora i waho me roto i nga nanoflakes Nb-MXene.Ko te tikanga ko nga waahi katoa he waahi rereke nga pehanga o te hāora, ko te waahi kei te iti rawa te taumata ka hanga i te anode 80, 81, 82. I konei, ka whai waahi te microalgae ki te hanga i nga pūtau rererangi rereke i runga i te mata o nga tawerewere MXene, e whakaputa ana i te hāora na runga i o raatau ahuatanga whakaahua.Ko te mutunga, ko nga hua biocorrosion (i tenei keehi, ko nga waikura niobium) ka hangaia.Ko tetahi atu ahuatanga ka taea e te microalgae te whakaputa waikawa waro ka tukuna ki te wai83,84.Na reira, ka hangaia he taiao pukuriri, na reira ka huri i te Nb-MXenes.I tua atu, ka taea e te microalgae te huri i te pH o te taiao ki te kawakore na runga i te whakaurunga o te hauhaha waro, ka taea hoki te pirau79.
Ko te mea nui ake, ko te whakaahua pouri/maama e whakamahia ana i roto i ta maatau ako he mea nui ki te maarama ki nga hua ka puta.Ko tenei ahuatanga e whakaahuahia ana i roto i te Djemai-Zoghlache et al.85 I ata whakamahia e ratou he wa whakaahua 12/12 haora hei whakaatu i te waikura-koiora e pa ana ki te koiora e te microalgae whero Porphyridium purpureum.E whakaatu ana ratou ko te photoperiod e hono ana ki te kukuwhatanga o te kaha me te kore biocorrosion, e whakaatu ana ano he oscillations pseudoperiodic huri noa i te 24:00.Ko enei tirohanga i whakapumautia e Dowling et al.86 I whakaatu ratou i nga kiriata koiora whakaahua o te cyanobacteria Anabaena.Ko te hāora rewa ka hangaia i raro i te mahi a te marama, e pa ana ki te huringa, te rereke ranei o te pumanawa koiora kore utu.Ko te hiranga o te photoperiod e whakanuia ana e te mea ko te kaha kore utu mo te biocorrosion ka piki ake i roto i te waahanga marama me te heke iho i te waahanga pouri.Ko te mea tenei na te hāora i puta mai i te moroiti whakaahua, e whakaawe ana i te tauhohenga cathodic na roto i te pehanga wahanga i hangaia e tata ana ki nga electrodes87.
I tua atu, i mahia a Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ki te mohio mena ka puta he huringa i roto i te hanganga matū o nga pūtau microalgae i muri i te taunekeneke ki a Nb-MXenes.He uaua enei hua ka whakaatuhia e matou ki te SI (Whakaahua S23-S25, tae atu ki nga hua o te atamira MAX me ML MXenes).Hei poto, ko te tohutoro tohutoro o te microalgae e whakarato ana i nga korero nui mo nga ahuatanga matū o enei rauropi.Ko enei wiri pea ka kitea i nga iarere o 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.kotahi.1 1 (C–H) me te 3280 cm–1 (O–H).Mo SL Nb-MXenes, i kitea e matou he hainatanga totoro here-CH e rite ana ki ta maatau rangahau o mua38.Heoi, i kite matou kua ngaro etahi atu tihi e hono ana ki nga here C=C me CH.E tohu ana tenei ka taea e te hanganga matū o te microalgae nga huringa iti na te taunekeneke me SL Nb-MXenes.
Ina whakaarohia nga huringa o te matū koiora o te microalgae, me whakaaro ano te whakaemi o nga waikura pararopi, penei i te waikura niobium59.Kei roto i te tangohanga o nga konganuku e te mata o te pūtau, to ratou kawe ki roto i te cytoplasm, to ratou hononga ki nga roopu carboxyl intracellular, me to ratou whakaemi i roto i te microalgae polyphosphosomes20,88,89,90.I tua atu, ko te hononga i waenga i te microalgae me nga konganuku ka mau tonu e nga roopu mahi o nga pūtau.Mo konei, ka whakawhirinaki ano te whakauru ki te matū o te mata o te microalgae, he tino uaua9,91.I te nuinga o te waa, i runga i te whakaaro, he paku rereke te hanganga matū o te microalgae kākāriki nā te whakaurunga o te Nb oxide.
Ko te mea whakamiharo, ko te aukati tuatahi o te microalgae ka taea te huri i roto i te waa.I a matou i kite, ka hinga te microalgae i te huringa tuatahi o te taiao, ka hoki ki te reiti tupu noa, ka piki ake ano.Ko nga rangahau mo te kaha o te zeta e whakaatu ana i te tino pumau ina whakaurua ki roto i nga purongo matūkai.Na, ko te taunekeneke mata i waenga i nga pūtau microalgae me nga nanoflakes Nb-MXene i mau tonu puta noa i nga whakamatautau whakaheke.I roto i ta maatau wetewetetanga, ka whakarapopotohia e matou nga tikanga matua o te mahi kei raro i tenei whanonga whakamiharo o te microalgae.
Kua kitea e nga kitenga a SEM ko te microalgae ka piri ki a Nb-MXenes.Ma te whakamahi i te tātari atahanga hihiri, ka whakau matou ko tenei paanga ka arahi ki te hurihanga o nga nanoflakes Nb-MXene e rua ki roto i nga matūriki porowhita ake, na reira e whakaatu ana ko te pirau o nga nanoflakes e hono ana ki o raatau waikura.Hei whakamatautau i to maatau whakapae, i whakahaerehia e matou he raupapa o nga rangahau matū me te koiora.I muri i te whakamatautau, ka whakapouri haere nga nanoflakes ka pirau ki roto i nga hua NbO me Nb2O5, kaore i puta he riri ki nga microalgae matomato.Ma te whakamahi i te tirohanga FTIR, kaore i kitea he huringa nui i roto i te hanganga matū o te microalgae i whakamomorihia i te aroaro o nga nanoflakes 2D Nb-MXene.I runga i te whakaaro mo te whakaurunga o te waikura niobium e te microalgae, i mahia e matou he tātaritanga fluorescence X-ray.Ko enei hua e whakaatu marama ana ko nga microalgae kua akohia e kai ana i nga waikura niobium (NbO me Nb2O5), he kore paitini ki te microalgae kua akohia.