Faafetai mo le asiasi ile Nature.com.O lo'o e fa'aogaina se su'esu'ega e fa'atapula'aina le lagolago a le CSS.Mo le poto sili ona lelei, matou te fautuaina oe e te faʻaogaina se suʻesuʻega fou (pe faʻamalo le Faiga Faʻatasi i Internet Explorer).I le taimi nei, ina ia mautinoa le faʻaauauina o le lagolago, matou te tuʻuina atu le saite e aunoa ma sitaili ma JavaScript.
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O le televave o le atinaʻeina o nanotechnology ma lona tuʻufaʻatasia i faʻaoga i aso uma e mafai ona lamatia ai le siosiomaga.E ui o auala lanu meamata mo le faʻaleagaina o mea faʻaleagaina o loʻo faʻamautu lelei, o le toe faʻaleleia o mea faʻaleagaina tioata e sili ona popole ona o lo latou maualalo o le lagona i le biotransformation ma le leai o se malamalama i fesoʻotaʻiga i luga o le tino ma meaola.O iinei, matou te fa'aogaina ai le Nb-based inorganic 2D MXenes fa'ata'ita'iga tu'ufa'atasia ma se fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga faigofie auala e su'e ai le bioremediation mechanism o 2D ceramic nanomaterials e le microalgae Raphidocelis subcapitata lanu meamata.Na matou iloa o microalgae e faʻaleagaina MXenes faʻavae Nb ona o fesoʻotaʻiga physico-chemical.I le taimi muamua, o le tasi-layer ma multilayer MXene nanoflakes na faʻapipiʻi i luga o le microalgae, lea na faʻaitiitia ai le tuputupu aʻe o algae.Ae ui i lea, i luga o fegalegaleaiga faaumiumi ma luga, microalgae oxidized MXene nanoflakes ma atili pala i NbO ma Nb2O5.Ona o nei oxides e le oona i sela microalgae, latou te faʻaaogaina Nb oxide nanoparticles e ala i se masini absorption e toe faʻaleleia atili ai le microalgae pe a maeʻa le 72 itula o togafitiga vai.O aʻafiaga o meaʻai e fesoʻotaʻi ma le absorption o loʻo faʻaalia foi i le faʻateleina o le tele o sela, o latou foliga lamolemole ma suiga i le tuputupu aʻe.E tusa ai ma nei su'esu'ega, matou te fa'ai'u ai o le i ai o le Nb-based MXenes i fa'alapotopotoga fa'anatura o le suasami e ono mafua ai na'o ni a'afiaga laiti o le si'osi'omaga.E maitauina, o le fa'aaogaina o nanomaterials e lua-dimensional e fai ma fa'ata'ita'iga faiga, matou te fa'aalia ai le avanoa e siaki ai le suiga o foliga e o'o lava i mea lelei.I le aotelega, o lenei suʻesuʻega e taliina ai se fesili taua tele e uiga i faʻagasologa o fesoʻotaʻiga i luga ole laiga e faʻauluina ai le bioremediation mechanism of 2D nanomaterials ma maua ai se faʻavae mo nisi suʻesuʻega pupuu ma taimi umi o le aʻafiaga o le siosiomaga o nanomaterials crystalline inorganic.
Nanomaterials ua maua ai le tele o le fiafia talu mai le latou mauaina, ma o nanotechnologies eseese talu ai nei na ulufale atu i se vaega faʻaonaponei1.Ae paga lea, o le tuʻufaʻatasia o nanomaterials i faʻaoga i aso uma e mafai ona taʻitaʻia ai faʻalavelave faʻafuaseʻi ona o le le lelei o le lafoaia, faʻatamala le taulimaina, poʻo le le lava o mea saogalemu.O le mea lea, e talafeagai le manatu o nanomaterials, e aofia ai le lua-dimensional (2D) nanomaterials, e mafai ona tuʻuina atu i totonu o le siosiomaga faʻanatura, o le amio ma le gaioiga o meaola e le o malamalama atoatoa i ai.O le mea lea, e le o se mea e ofo ai le taulaʻi atu o popolega o le ecotoxicity i le gafatia o 2D nanomaterials e faʻafefe i totonu o le vai system2,3,4,5,6.I totonu o nei faʻalapotopotoga faʻanatura, o nisi mea 2D nanomaterials e mafai ona fegalegaleai ma meaola eseese i tulaga eseese trophic, e aofia ai microalgae.
O microalgae o ni meaola faanatura ia e maua faanatura i le vai magalo ma le gataifale e maua mai ai ituaiga vaila'au eseese e ala i le photosynthesis7.E pei o lea, e taua tele i le fa'aogaina o meaola faanatura8,9,10,11,12 ae e ma'ale'ale fo'i, taugofie ma fa'aaoga lautele fa'ailoga ole ecotoxicity13,14.Talu ai o sela microalgae e faʻateleina vave ma vave ona tali atu i le i ai o mea faʻapipiʻi eseese, o loʻo folafola mai mo le atinaʻeina o auala faʻafeiloaʻi mo le togafitia o vai ua afaina i mea faʻalaʻau15,16.
E mafai e sela algae ona aveese ions inorganic mai le vai e ala i le biosorption ma le faaputuputuina17,18.O nisi ituaiga algal e pei o Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue ma Synechococcus sp.Ua maua e ave ma fafaga ai ion u'amea oona e pei ole Fe2+, Cu2+, Zn2+ ma le Mn2+19.O isi suʻesuʻega ua faʻaalia ai o Cu2 +, Cd2 +, Ni2 +, Zn2 + poʻo Pb2 + ions faʻatapulaʻaina le tuputupu aʻe o Scenedesmus e ala i le suia o le morphology cell ma faʻaumatia a latou chloroplasts20,21.
O auala lanumeamata mo le faʻaleagaina o mea eleelea ma le aveeseina o uʻamea mamafa ua tosina mai ai le mafaufau o saienitisi ma inisinia i le lalolagi atoa.E mafua ona o le mea moni o nei mea leaga e faigofie ona faʻaogaina i le vai.Ae ui i lea, o mea faʻaleagaina tioata faʻapitoa e faʻaalia i le maualalo o le suavai ma le maualalo o le susceptibility i biotransformations eseese, lea e mafua ai faigata tele i le toe faʻaleleia, ma e itiiti le alualu i luma ua faia i lenei vaega22,23,24,25,26.O le mea lea, o le suʻesuʻeina o fofo faʻale-siosiomaga mo le toe faʻaleleia o nanomaterials o loʻo tumau pea le lavelave ma le le suʻesuʻeina.Ona o le maualuga o le le mautonu e uiga i aafiaga biotransformation o 2D nanomaterials, e leai se auala faigofie e suʻe ai auala e mafai ona latou faʻaleagaina i le taimi o le faʻaitiitia.
I lenei suʻesuʻega, na matou faʻaogaina ai le microalgae lanu meamata e avea o se sui o le bioremediation aqueous malosi mo mea faʻapipiʻi sima, tuʻufaʻatasia ma le mataʻituina o le faʻaleagaina o le MXene e fai ma sui o mea faʻapipiʻi.O le faaupuga "MXene" o loʻo atagia mai ai le stoichiometry o le Mn + 1XnTx meafaitino, lea o le M o se uʻamea vave suiga, X o le carbon ma / poʻo le nitrogen, Tx o se faʻamaʻi luga (eg, -OH, -F, -Cl), ma le n = 1, 2, 3 poʻo le 427.28.Talu mai le mauaina o MXenes e Naguib et al.Sensorics, togafitiga o le kanesa ma le faamamaina o le membrane 27,29,30.E le gata i lea, MXenes e mafai ona manatu o ni faiga 2D faʻataʻitaʻiga ona o lo latou tulaga sili ona lelei colloidal ma mafai ai fegalegaleaiga faʻaola31,32,33,34,35,36.
O le mea lea, o le metotia na atiae i totonu o lenei tusiga ma a tatou suʻesuʻega o loʻo faʻaalia i le Ata 1. E tusa ai ma lenei manatu, o le microalgae e faʻaleagaina le Nb-based MXenes i mea e le oona ona o le faʻaogaina o le physico-chemical interactions, lea e mafai ai ona toe faʻaleleia atili le algae.Ina ia faʻataʻitaʻiina lenei manatu, e toʻalua tagata o le aiga o le niobium-based transition metal carbide ma / poʻo nitrides (MXenes), e taʻua o Nb2CTx ma Nb4C3TX, na filifilia.
Faiga su'esu'e ma fa'amaoniga fa'avae mo le toe fa'aleleia o le MXene e le microalgae lanu meamata Raphidocelis subcapitata.Faamolemole ia matau o lenei mea ua na'o se fa'ata'ita'iga fa'atusa o manatu fa'avae molimau.E 'ese'ese le si'osi'omaga o le vaituloto i le fa'aogaina o mea'ai fa'aaoga ma tulaga (fa'ata'ita'iga, ta'amilosaga o le aso ma tapula'a o mea'ai e maua).Fausia ma BioRender.com.
O le mea lea, i le faʻaaogaina o le MXene e fai ma faʻataʻitaʻiga faiga, ua matou tatalaina le faitotoa i le suʻesuʻeina o aʻafiaga o meaola eseese e le mafai ona matauina ma isi nanomaterials masani.Aemaise lava, matou te faʻaalia le avanoa o le bioremediation o nanomaterials lua-dimensional, e pei o le niobium-based MXenes, e microalgae Raphidocelis subcapitata.Microalgae e mafai ona faʻaleagaina Nb-MXenes i totonu ole oxides e le oona NbO ma Nb2O5, lea e maua ai foi meaʻai e ala i le faʻaogaina o le niobium.I le aotelega, o lenei suʻesuʻega e taliina ai se fesili taua e uiga i faʻagasologa e fesoʻotaʻi ma fesoʻotaʻiga physicochemical i luga o loʻo faʻatonutonuina le faiga ole bioremediation o nanomaterials lua-dimensional.E le gata i lea, o loʻo matou atinaʻeina se auala faigofie faʻavae-parameter-faʻavae mo le siakiina o suiga faʻapitoa i foliga o 2D nanomaterials.Ole mea lea e fa'aosofia atili ai su'esu'ega mo taimi pu'upu'u ma su'esu'ega umi ile a'afiaga ole si'osi'omaga ole nanomaterials crystalline inorganic.O le mea lea, o la matou suʻesuʻega e faʻateleina ai le malamalama i le fegalegaleaiga i le va o mea faitino ma mea faʻaola.O lo'o matou tu'uina atu fo'i le fa'avae mo le fa'alauteleina o su'esu'ega mo taimi pupuu ma su'esu'ega umi o latou a'afiaga i le fa'aogaina o meaola faanatura, lea e mafai nei ona fa'amaonia faigofie.
MXenes e fai ma sui o se vasega manaia o meafaitino ma mea faʻapitoa faʻapitoa ma vailaʻau faʻapitoa ma o le mea lea e tele faʻaoga talafeagai.O nei meatotino e fa'alagolago tele i latou stoichiometry ma kemisi luga.O le mea lea, i la matou suʻesuʻega, na matou suʻesuʻeina ai ni ituaiga se lua o Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes, Nb2CTx ma Nb4C3TX, talu ai e mafai ona matauina aʻafiaga o meaola eseese o nei nanomaterials.O MXene e gaosia mai a latou mea amata e ala i le togiina o le pito i luga i lalo o le faʻaogaina o le MAX-phase A-layers manifinifi atomically.O le vaega MAX o se sima ternary e aofia ai poloka "fusia" o u'amea u'amea suiga ma vaega manifinifi o elemene "A" e pei o Al, Si, ma Sn ma MnAXn-1 stoichiometry.O le morphology o le vaega muamua MAX na matauina i le suʻesuʻeina o le electron microscopy (SEM) ma sa ogatasi ma suʻesuʻega muamua (Vaʻai Faʻamatalaga Faʻaopoopo, SI, Ata S1).Multilayer (ML) Nb-MXene na maua ina ua uma ona aveese le Al layer ma le 48% HF (hydrofluoric acid).O le morphology o le ML-Nb2CTx ma le ML-Nb4C3TX na suʻesuʻeina e ala i le suʻesuʻeina o le electron microscopy (SEM) (Ata S1c ma le S1d taʻitasi) ma se faʻataʻitaʻiga masani o le MXene morphology na matauina, e tutusa ma nanoflakes e lua-dimensional e ui atu i pupuni e pei o pore elongated.O Nb-MXene e lua e tele mea e tutusa ai ma vaega MXene na faʻapipiʻiina muamua e le acid etching27,38.Ina ua uma ona faʻamaonia le fausaga o le MXene, matou te faʻapipiʻiina e ala i le faʻaogaina o le tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) sosoo ai ma le fufuluina ma le sonication, ina ua maeʻa ona matou maua le tasi-layer poʻo le maualalo-layer (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes.
Na matou fa'aogaina le maualuga o le fa'aliliuina o le microscopy electron (HRTEM) ma le X-ray diffraction (XRD) e fa'ata'ita'i ai le lelei o le togiina ma le toe pa'u.O taunu'uga HRTEM na fa'aogaina e fa'aaoga ai le Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) ma le Fast Fourier Transform (FFT) o lo'o fa'aalia i le Ata 2. Nb-MXene nanoflakes na fa'ata'atia pito i luga e siaki ai le fausaga o le atomic layer ma fuaina le mamao va.O ata HRTEM o MXene Nb2CTx ma Nb4C3TX nanoflakes na faʻaalia ai lo latou natura faʻapipiʻi manifinifi atomically (silasila i le Ata 2a1, a2), e pei ona lipotia muamua e Naguib et al.27 ma Jastrzębska et al.38.Mo le lua pito lata ane Nb2CTx ma Nb4C3Tx monolayers, matou fuafua mamao interlayer o 0.74 ma 1.54 nm, faasologa (Fig. 2b1,b2), lea e ioe foi ma a matou taunuuga muamua38.O lenei mea na faʻamaonia atili e ala i le suiga o le Fourier faʻasolosolo vave (Fig. 2c1, c2) ma le vave Fourier transform (Fig. 2d1, d2) faʻaalia le mamao i le va o Nb2CTx ma Nb4C3Tx monolayers.O le ata o loʻo faʻaalia ai se fesuiaiga o fusi malamalama ma pogisa e fetaui ma niobium ma carbon atoms, lea e faʻamaonia ai le natura faʻapipiʻi o MXenes suʻesuʻe.E taua le maitauina o le malosi faʻasalalau X-ray spectroscopy (EDX) spectra na maua mo Nb2CTx ma Nb4C3Tx (Ata S2a ma S2b) na faʻaalia ai le leai o se toega o le vaega muamua MAX, talu ai e leai se Al peak na iloa.
Fa'ailoga o le SL Nb2CTx ma le Nb4C3Tx MXene nanoflakes, e aofia ai (a) microscopy electron high resolution (HRTEM) itu-view 2D nanoflake imaging ma tutusa, (b) fa'aogaina o le malosi, (c) fa'afefe vave Fourier transform (IFFT), (d) vave Fourier transform (FFT), (e) X Nb-MXene mamanu.Mo SL 2D Nb2CTx, o fuainumera o loʻo faʻaalia e pei o (a1, b1, c1, d1, e1).Mo SL 2D Nb4C3Tx, o fuainumera o loʻo faʻaalia e pei o (a2, b2, c2, d2, e1).
X-ray diffraction fuataga o SL Nb2CTx ma Nb4C3Tx MXenes o loʻo faʻaalia i Ata.2e1 ma le e2, faasologa.Peaks (002) i le 4.31 ma le 4.32 e fetaui ma le MXenes Nb2CTx faʻamatalaina muamua ma Nb4C3TX38,39,40,41 taʻitasi.O taunu'uga o le XRD o lo'o fa'aalia ai fo'i le iai o nisi vaega o totoe o le ML ma vaega MAX, ae o le tele o fa'asologa o le XRD e feso'ota'i ma le SL Nb4C3Tx (Fig. 2e2).O le iai o ni vaega laiti o le vaega MAX e mafai ona fa'amatalaina le maualuga MAX maualuga pe a fa'atusatusa i fa'aputuga fa'aputu fa'afuase'i Nb4C3Tx.
O isi su'esu'ega o lo'o fa'atatau ile microalgae lanu meamata o le ituaiga R. subcapitata.Na matou filifilia microalgae ona o i latou e gaosi oloa taua o lo'o a'afia i upega o mea'ai tetele42.O ia foi o se tasi o faailoga sili ona lelei o le oona ona o le mafai ona aveese mea oona e feaveai i tulaga maualuga o le filifili meaai43.E le gata i lea, o su'esu'ega ile R. subcapitata e mafai ona fa'amalamalamaina ai le fa'alavelave fa'afuase'i ole SL Nb-MXenes i meaola ninii masani ole vai fou.Ina ia faʻataʻitaʻia lenei mea, na manatu le au suʻesuʻe o microbe taʻitasi e ese le lagona i mea oona o loʻo iai i le siosiomaga.Mo le tele o meaola, o mea maualalo maualalo e le afaina ai lo latou tuputupu aʻe, ae o faʻasalalauga i luga aʻe o se tapulaʻa e mafai ona faʻalavelaveina pe mafua ai le oti.O le mea lea, mo a matou suʻesuʻega o fesoʻotaʻiga i luga o le va o microalgae ma MXenes ma le toe faʻaleleia o loʻo fesoʻotaʻi, na matou filifili e faʻataʻitaʻi le le afaina ma le oona o Nb-MXenes.Ina ia faia lenei mea, matou te suʻeina faʻatonuga o le 0 (e fai ma faʻamatalaga), 0.01, 0.1 ma le 10 mg l-1 MXene ma faʻaopoopoina microalgae faʻamaʻi ma le maualuga maualuga o le MXene (100 mg l-1 MXene), lea e mafai ona ogaoga ma oti..mo so'o se si'osi'omaga olaola.
O aʻafiaga o le SL Nb-MXenes i luga o microalgae o loʻo faʻaalia i le Ata 3, o loʻo faʻaalia o le pasene o le faʻalauteleina o le tuputupu aʻe (+) poʻo le faʻasaina (-) fuaina mo 0 mg l-1 faʻataʻitaʻiga.Mo faʻatusatusaga, na faʻataʻitaʻiina foi le vaega Nb-MAX ma ML Nb-MXenes ma o faʻaiʻuga o loʻo faʻaalia i le SI (silasila i le Ata S3).O faʻaiʻuga na maua na faʻamaonia ai o le SL Nb-MXenes e toetoe lava a leai se oona i le va o le maualalo o faʻatonuga mai le 0.01 i le 10 mg / l, e pei ona faʻaalia i le Ata 3a,b.I le tulaga o le Nb2CTx, matou te matauina e le sili atu i le 5% ecotoxicity i le vaega faʻamaonia.
Faʻamalosia (+) poʻo le faʻasaina (-) o le tuputupu aʻe o microalgae i luma o SL (a) Nb2CTx ma (b) Nb4C3TX MXene.24, 48 ma 72 itula o fegalegaleaiga MXene-microalgae na suʻesuʻeina. O faʻamatalaga taua (t-test, p <0.05) na faʻailogaina i se fetu (*). O faʻamatalaga taua (t-test, p <0.05) na faʻailogaina i se fetu (*). Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). O faʻamatalaga taua (t-test, p <0.05) o loʻo faʻailogaina i se fetu (*).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 (*). O fa'amaumauga taua (t-test, p <0.05) o lo'o fa'ailogaina i se fetū (*).O aū mumu e taʻu mai ai le soloia o le faʻalavelave faʻalavelave.
I le isi itu, o le maualalo o le Nb4C3TX na foliga mai e sili atu ona oona, ae le sili atu nai lo le 7%.E pei ona faʻamoemoeina, na matou matauina o MXenes e maualuga atu le oona ma microalgae faʻalavelave faʻatupulaia i le 100mg L-1.O le mea e malie ai, e leai se mea o loʻo faʻaalia le tulaga tutusa ma le taimi faʻalagolago i aʻafiaga oona / oona pe a faʻatusatusa i faʻataʻitaʻiga MAX poʻo ML (silasila SI mo faʻamatalaga).Aʻo mo le vaega MAX (silasila i le Ata S3) oona oona na oʻo atu i le 15-25% ma faʻateleina i le taimi, o le suiga i tua na matauina mo SL Nb2CTx ma Nb4C3TX MXene.O le taofiofia o le tuputupu aʻe o microalgae na faʻaitiitia i le taimi.Na oʻo ile 17% ile maeʻa ole 24 itula ma faʻaitiitia ile 5% ile 72 itula (Fig. 3a, b, i le faasologa).
Ae sili atu le taua, mo SL Nb4C3TX, microalgae faʻalavelave faʻatupulaia na oʻo i le 27% i le maeʻa ai o le 24 itula, ae a maeʻa le 72 itula na faʻaititia i le 1%.O le mea lea, na matou faʻaigoaina le aʻafiaga na matauina e pei o le faʻalavelave faʻafefe o le faʻaosofia, ma o le aʻafiaga na malosi atu mo SL Nb4C3TX MXene.O le faʻaosofia o le tuputupu aʻe o le microalgae na matauina muamua i le Nb4C3TX (fesoʻotaʻiga i le 10 mg L-1 mo 24 h) faʻatusatusa i le SL Nb2CTx MXene.Na fa'aalia lelei fo'i le a'afiaga o le fa'asao-fa'aosoina i le fua fa'aluaina o le biomass (silasila i le Ata S4 mo fa'amatalaga).I le taimi nei, naʻo le ecotoxicity o Ti3C2TX MXene na suʻesuʻeina i auala eseese.E le o'ona i afuafua i'a o le zebrafish44 ae ose ecotoxic i le microalgae Desmodesmus quadricauda ma le Sorghum saccharatum laau45.O isi faʻataʻitaʻiga o aʻafiaga faʻapitoa e aofia ai le maualuga o le oona i laina sela o le kanesa nai lo laina sela masani46,47.E mafai ona manatu o tulaga o suʻega o le a aʻafia ai suiga i le tuputupu aʻe o microalgae na matauina i le i ai o Nb-MXenes.Mo se faʻataʻitaʻiga, o le pH e tusa ma le 8 i le chloroplast stroma e sili ona lelei mo le faʻaogaina lelei o le enzyme RuBisCO.O le mea lea, o suiga o le pH e afaina ai le fua o le photosynthesis48,49.Ae ui i lea, matou te leʻi matauina suiga taua i le pH i le taimi o le suʻega (vaʻai SI, Ata S5 mo faʻamatalaga).I se tulaga lautele, o aganuu o microalgae ma Nb-MXenes na faʻaititia teisi le pH o le fofo ile taimi.Ae ui i lea, o lenei faʻaititia e tutusa ma se suiga i le pH o se ala mama.E le gata i lea, o le tele o fesuiaiga na maua e tutusa ma le fuaina mo se aganuu mama o microalgae (faʻataʻitaʻiga faʻatonutonu).O le mea lea, matou te faʻamaonia e le afaina le photosynthesis i suiga i le pH i le taimi.
E le gata i lea, o le MXene faʻapipiʻiina o loʻo i ai pito i luga (faʻailogaina o Tx).O vaega nei e masani ona galue -O, -F ma -OH.Ae ui i lea, o le kemisi i luga e fesoʻotaʻi saʻo ma le auala o le faʻasologa.O nei vaega ua lauiloa e tufatufa faʻafuaseʻi i luga o le fogaeleele, e faigata ai ona vaʻai lo latou aafiaga i meatotino a MXene50.E mafai ona finau e faapea o le Tx e mafai ona avea ma malosiaga catalytic mo le faʻamaʻiina o le niobium e ala i le malamalama.O vaega fa'atino i luga ole laiga e maua ai le tele o nofoaga fa'amau mo a latou fa'ata'ita'iga fa'avae e fai ai heterojunctions51.Ae ui i lea, o le tuputupu aʻe ala fatu e leʻi maua ai se photocatalyst aoga (e mafai ona maua auiliiliga faʻasalalauga i le SI Table S6).E le gata i lea, o soʻo se suiga i luga e taua tele, aua e mafai ona suia le gaioiga o le MXenes ona o le faʻasologa o le faʻasologa, faʻamaʻi, faʻamaʻi faʻamaʻi luga o mea faʻapipiʻi ma inorganic 52,53,54,55,56 poʻo le inisinia totogi luga38.O le mea lea, ina ia faʻataʻitaʻi pe iai se mea o le niobium oxide i le faʻaletonu o meafaitino i totonu o le alalaupapa, na matou faia suʻesuʻega o le zeta (ζ) gafatia i le microalgae tuputupu aʻe ala ma vai deionized (mo faʻatusatusaga).O a matou fa'ai'uga o lo'o fa'aalia ai o SL Nb-MXenes e fa'amautu lelei (silasila SI Fig. S6 mo MAX ma ML i'uga).Ole malosi ole zeta ole SL MXenes e tusa ma le -10 mV.I le tulaga o le SR Nb2CTx, o le tau o le ζ e sili atu le leaga nai lo le Nb4C3Tx.O sea suiga i le tau o le ζ e mafai ona faʻaalia ai o le pito i luga ole MXene nanoflakes o loʻo tuʻuina atu e le lelei e mitiia ai ion lelei mai le aganuu.O fua fa'aletino ole malosi ole zeta ma le fa'aosoina ole Nb-MXenes ile aganu'u (silasila Fa'atusa S7 ma le S8 ile SI mo nisi fa'amatalaga) e foliga mai e lagolagoina lo tatou manatu.
Ae ui i lea, o Nb-MXene SLs na faʻaalia ni suiga laiti mai le zero.O lenei mea e faʻaalia manino ai lo latou mautu i le microalgae tuputupu aʻe ala.E le gata i lea, na matou iloiloina pe o le i ai o la matou microalgae lanumeamata o le a aʻafia ai le mautu o Nb-MXenes i le ala.O taunuʻuga o le zeta gafatia ma le amio a MXenes pe a maeʻa fegalegaleaiga ma microalgae i faʻasalalauga nutrient ma aganuu i le aluga o taimi e mafai ona maua i le SI (Ata S9 ma S10).O le mea e malie ai, na matou matauina o le i ai o microalgae e foliga mai e faʻamautu le faʻasalalauina o MXenes uma.I le tulaga o Nb2CTx SL, o le zeta gafatia e oʻo lava i sina faʻaititia i le taimi i le tele o tau le lelei (-15.8 versus -19.1 mV ina ua maeʻa le 72 h o le incubation).O le gafatia o le zeta o SL Nb4C3TX na faʻatupulaʻia laʻititi, ae a maeʻa le 72 h na faʻaalia pea le maualuga o le mautu nai lo nanoflakes e aunoa ma le iai o microalgae (-18.1 vs. -9.1 mV).
Na matou maua foi le maualalo o le amio o Nb-MXene fofo o loʻo faʻapipiʻiina i le i ai o microalgae, e faʻaalia ai se aofaʻi maualalo o ion i totonu o le meaʻai.Ae maise lava, o le le mautu o MXenes i le vai e mafua ona o le faʻamaʻiina o luga57.O le mea lea, matou te masalomia o le microalgae lanu meamata na faʻamama ai le oxides na fausia i luga o le Nb-MXene ma e oʻo lava i le taofia o latou mea na tupu (oxidation of MXene).E mafai ona iloa lenei mea i le suʻesuʻeina o ituaiga o vailaʻau e mitiia e microalgae.
E ui o a matou suʻesuʻega ecotoxicological na faʻaalia ai na mafai e microalgae ona faʻatoʻilaloina le oona o le Nb-MXenes i le aluga o taimi ma le faʻalavelave faʻafuaseʻi o le tuputupu aʻe faʻaosofia, o le faʻamoemoe o la matou suʻesuʻega o le suʻesuʻeina lea o auala e mafai ai.Pe a o'o atu meaola e pei o algae i mea fa'afefiloi po'o mea e le masani ai o latou fa'anatura, e mafai ona latou tali atu i ni auala eseese58,59.I le leai o ni u'amea u'amea oona, e mafai e microalgae ona fafagaina i latou lava, e mafai ai ona latou ola fa'aauau60.A mae'a le 'aina o vaila'au o'ona, e mafai ona fa'agaoioia le puipuiga, e pei o le suia o foliga po'o foliga.O le avanoa e faʻaaogaina e tatau foi ona mafaufauina58,59.Fa'amatagofie, so'o se fa'ailoga o se faiga e puipuia ai ose fa'ailoga manino lea ole o'ona ole vaila'au ole su'ega.O le mea lea, i la matou galuega faʻaopoopo, na matou suʻesuʻeina le faʻaogaina o fesoʻotaʻiga i le va o SL Nb-MXene nanoflakes ma microalgae e SEM ma le faʻaogaina o le Nb-based MXene e le X-ray fluorescence spectroscopy (XRF).Manatua o suʻesuʻega a le SEM ma le XRF na naʻo le maualuga maualuga o le MXene e faʻatalanoaina ai faʻafitauli oona.
O faʻaiʻuga SEM o loʻo faʻaalia ile Fig.4.O sela microalgae e le'i togafitia (silasila i le Ata 4a, fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga) na fa'aalia manino mai ai le fa'asologa masani R. subcapitata morphology ma le croissant-pei o le sela foliga.O sela e foliga mai e mafolafola ma fai si faaletonu.O nisi sela o microalgae na o'o i luga ma lavelavea le tasi ma le isi, ae masalo na mafua ona o le faiga o sauniuniga faataitai.I se tulaga lautele, o sela mama microalgae e lamolemole luga ma e leʻi faʻaalia ni suiga faʻapitoa.
SEM ata o loʻo faʻaalia ai fegalegaleaiga i luga o le va o microalgae lanumeamata ma MXene nanosheets pe a uma le 72 itula o fegalegaleaiga i le maualuga o le faʻaogaina (100 mg L-1).(a) Microalgae lanumeamata e leʻi togafitia pe a maeʻa fegalegaleaiga ma SL (b) Nb2CTx ma (c) Nb4C3TX MXenes.Manatua o le Nb-MXene nanoflakes ua faʻailogaina i aū mumu.Mo faʻatusatusaga, o ata mai se microscope opitika ua faʻaopoopoina foi.
I se faʻatusatusaga, o sela microalgae faʻapipiʻiina e SL Nb-MXene nanoflakes na faʻaleagaina (silasila i le ata 4b, c, aū mumu).I le tulaga o le Nb2CTx MXene (Fig. 4b), microalgae e masani ona tupu faʻatasi ma faʻapipiʻi nanoscales lua-dimensional, lea e mafai ona suia o latou morphology.Ae maise, na matou matauina foi nei suiga i lalo o le microscopy malamalama (silasila i le SI Figure S11 mo auiliiliga).O lenei suiga morphological o loʻo i ai se faʻavae talafeagai i le physiology o microalgae ma lo latou gafatia e puipuia i latou lava e ala i le suia o le cell morphology, e pei o le faateleina o le volume61 cell.O le mea lea, e taua le siakiina o le numera o sela microalgae o loʻo faʻafesoʻotaʻi moni ma Nb-MXenes.O suʻesuʻega a le SEM na faʻaalia ai e tusa ma le 52% o sela microalgae na faʻaalia i Nb-MXenes, ae 48% o nei sela microalgae na aloese mai le faʻafesoʻotaʻi.Mo SL Nb4C3Tx MXene, microalgae taumafai e aloese mai le faʻafesoʻotaʻi ma le MXene, ma faʻapea ona faʻaogaina ma tuputupu aʻe mai nanoscales lua-dimensional (Fig. 4c).Ae ui i lea, matou te leʻi matauina le faʻaogaina o nanoscales i totonu o sela microalgae ma o latou faʻaleagaina.
O le fa'asaoina o le tagata lava ia ose tali fa'alagolago i le taimi i le poloka o le photosynthesis ona o le adsorption o vaega i luga o le cell cell ma le mea e ta'ua o le paolo (shading) effect62.E manino lava o mea taʻitasi (mo se faʻataʻitaʻiga, Nb-MXene nanoflakes) o loʻo i le va o le microalgae ma le puna malamalama e faʻatapulaʻaina le aofaʻi o le malamalama e mitiia e chloroplasts.Ae ui i lea, matou te le masalosalo o lenei mea e i ai se aafiaga taua i taunuuga na maua.E pei ona faʻaalia e a matou suʻesuʻega faʻapitoa, o le 2D nanoflakes e leʻi afifi atoatoa pe pipii i luga o le microalgae, e tusa lava pe faʻafesoʻotaʻi sela microalgae ma Nb-MXenes.Nai lo lena, o nanoflakes na liliu atu e faʻatatau i sela microalgae e aunoa ma le ufiufi o latou luga.O sea seti o nanoflakes/microalgae e le mafai ona matua fa'atapula'aina le aofa'i o le malamalama e mitiia e sela microalgae.E le gata i lea, o nisi suʻesuʻega ua faʻaalia ai se faʻaleleia atili o le malamalama e ala i meaola photosynthetic i le i ai o nanomaterials e lua-dimensional63,64,65,66.
Talu ai e le mafai e ata SEM ona faʻamaonia saʻo le faʻaogaina o le niobium e sela microalgae, o la matou suʻesuʻega na liliu atu i le X-ray fluorescence (XRF) ma le X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) suʻesuʻega e faʻamalamalama ai lenei mataupu.O le mea lea, matou te faʻatusatusaina le malosi o Nb tumutumu o faʻamatalaga microalgae faʻataʻitaʻiga e leʻi fegalegaleai ma MXenes, MXene nanoflakes vavae ese mai luga o sela microalgae, ma sela microalgae pe a uma ona aveese MXenes faʻapipiʻi.E taua le maitauina afai e leai se Nb uptake, o le Nb tau e maua mai i sela microalgae e tatau ona zero pe a uma ona aveese nanoscales faʻapipiʻi.O le mea lea, afai e tupu le Nb uptake, o le XRF ma le XPS i'uga e tatau ona fa'aalia ai se tumutumu Nb manino.
I le tulaga o le XRF spectra, microalgae samples na faʻaalia ai Nb peaks mo SL Nb2CTx ma Nb4C3Tx MXene pe a maeʻa fegalegaleaiga ma SL Nb2CTx ma Nb4C3Tx MXene (silasila i le Ata 5a, ia maitauina foi o taunuuga mo MAX ma ML MXenes o loʻo faʻaalia i le SI, Fig S12-C17).O le mea e malie ai, o le malosi o le Nb peak e tutusa i tulaga uma e lua (faʻamau mumu i le Ata 5a).O lenei mea na faʻaalia ai e le mafai e le algae ona faʻaaogaina le tele o Nb, ma o le maualuga maualuga mo le faʻaputuina o le Nb na ausia i totonu o sela, e ui ina faʻalua taimi sili atu Nb4C3Tx MXene faʻapipiʻi i sela microalgae (paʻu lanumoana i le Ata 5a).Aemaise lava, o le malosi ole microalgae e mitiia ai metala e fa'alagolago ile fa'aogaina ole oxide u'amea ile si'osi'omaga67,68.Na maua e Shamshada et al.67 e fa'aitiitia le malosi fa'afefe o limu vai fou pe a fa'ateleina le pH.Na matauina e Raize et al.68 o le malosi o le limu e mitiia ai metala e tusa ma le 25% maualuga mo le Pb2 + nai lo le Ni2 +.
(a) XRF taunu'uga o le basal Nb uptake e sela microalgae lanu meamata fa'a'a'ofu i se fa'atonuga ogaoga o SL Nb-MXenes (100 mg L-1) mo le 72 itula.O faʻaiʻuga o loʻo faʻaalia ai le i ai o le α i totonu o sela microalgae mama (faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga, koluma efuefu), 2D nanoflakes vavae ese mai sela microalgae luga (koluma lanumoana), ma sela microalgae pe a uma ona vavae ese 2D nanoflakes mai luga (koluma mumu).Ole aofaʻi ole elemene Nb, (b) pasene o vailaʻau faʻapipiʻi o microalgae vaega faʻaletino (C = O ma CHx / C-O) ma Nb oxides o loʻo i ai i sela microalgae pe a uma ona faʻapipiʻiina ma le SL Nb-MXenes, (c-e) Faʻapipiʻiina o le tumutumu o le XPS SL Nb2CTx spectra ma le (fh) SLx Nb4CTx spectra ma (fh) SLx Nb4CTx faʻapipiʻi totonu.
O le mea lea, na matou faʻamoemoe e mafai ona mitiia le Nb e sela algal i foliga o oxides.Ina ia faʻataʻitaʻiina lenei mea, na matou faia suʻesuʻega XPS ile MXenes Nb2CTx ma Nb4C3TX ma sela algae.O taunuʻuga o fesoʻotaʻiga o microalgae ma Nb-MXenes ma MXenes vavae ese mai sela algae o loʻo faʻaalia i le Fig.5b.E pei ona faʻamoemoeina, na matou mauaina Nb 3d tumutumu i faʻataʻitaʻiga microalgae ina ua uma ona aveese le MXene mai luga ole microalgae.O le fua fa'atatau o C = O, CHx / CO, ma Nb oxides na fa'atatauina e fa'atatau i le Nb 3d, O 1s, ma le C 1s spectra na maua ma Nb2CTx SL (Fig. 5c-e) ma Nb4C3Tx SL (Fig. 5c-e).) maua mai microalgae ua fa'a'a'ofu.Ata 5f–h) MXenes.O le Siata S1-3 o lo'o fa'aalia ai fa'amatalaga o pito pito i luga ma le kemisi atoa e mafua mai i le fetaui.E maitauina o Nb 3d itulagi o Nb2CTx SL ma Nb4C3Tx SL (Fig. 5c, f) e fetaui ma le tasi Nb2O5 vaega.Iinei, matou te le'i mauaina ni tumutumu e feso'ota'i ma le MXene i le spectra, e fa'ailoa mai ai o sela microalgae na'o le mitiia o le oxide fomu o Nb.E le gata i lea, matou te faʻatusatusaina le fusi o le C 1 s ma le C-C, CHx / C-O, C = O, ma -COOH vaega.Na matou tuʻuina atu le CHx / C-O ma C = O pito i luga o le sao o meaola o microalgae sela.O nei vaega faʻaletino e faʻatatau mo le 36% ma le 41% o C 1s tumutumu i Nb2CTx SL ma Nb4C3TX SL, faasologa.Ona matou fa'apipi'iina lea o le O 1s spectra o le SL Nb2CTx ma le SL Nb4C3TX fa'atasi ma le Nb2O5, vaega fa'aola ole microalgae (CHx/CO), ma le vai fa'afefeteina i luga.
Mulimuli ane, o taunuʻuga XPS na faʻaalia manino le foliga o Nb, ae le naʻo lona i ai.E tusa ai ma le tulaga o le Nb 3d faailo ma taunuuga o le deconvolution, matou te faʻamaonia o le Nb e naʻo le faʻaogaina o oxides ae le o ions poʻo MXene lava ia.E le gata i lea, o taunuʻuga XPS na faʻaalia ai o sela microalgae e sili atu le malosi e faʻaogaina ai Nb oxides mai le SL Nb2CTx faʻatusatusa i le SL Nb4C3TX MXene.
E ui ina manaia a matou taunuuga o le Nb ma mafai ai ona matou iloa le faʻaleagaina o le MXene, e leai se auala e maua e siaki ai suiga o le morphological i 2D nanoflakes.O le mea lea, na matou filifili ai foi e atiina ae se auala talafeagai e mafai ona tali saʻo i soʻo se suiga o loʻo tupu i le 2D Nb-MXene nanoflakes ma microalgae sela.E taua le matauina tatou te manatu afai o le fegalegaleai ituaiga e feagai ma so o se suiga, decomposition po defragmentation, e tatau ona vave faʻaalia o ia lava o suiga i foliga tapulaʻa, e pei o le lautele o le eria lapotopoto tutusa, lapotopoto, feret lautele, po Feret umi.Talu ai o nei fa'amaufa'ailoga e talafeagai mo le fa'amatalaina o vaega fa'aumiumi po'o le lua-dimensional nanoflakes, o la latou su'esu'ega e ala i su'esu'ega fa'apitoa o foliga o le a tu'uina mai ia i tatou fa'amatalaga taua e uiga i le suiga morphological o SL Nb-MXene nanoflakes i le taimi fa'aitiitiga.
O faʻaiʻuga na maua o loʻo faʻaalia i le Ata 6. Mo le faʻatusatusaga, na matou faʻataʻitaʻiina foi le vaega muamua MAX ma ML-MXenes (vaʻai SI Figures S18 ma S19).O le su'esu'ega fa'anatinati o foliga fa'apitoa na fa'aalia ai le suiga tele o foliga uma o Nb-MXene SL e lua ina ua mae'a fegalegaleai ma microalgae.E pei ona fa'aalia i le fa'ata'ita'iga ta'amilosaga tutusa o le lautele o le eria (Fig. 6a, b), o le fa'aitiitia o le maualuga o le malosi o le vaega o nanoflakes tetele o lo'o ta'u mai ai e masani ona pala i ni vaega laiti.I luga o le fig.6c, d o loʻo faʻaalia ai le faʻaitiitia o pito i luga e fesoʻotaʻi ma le tele transverse o flakes (elongation of the nanoflakes), e faʻaalia ai le suiga o le 2D nanoflakes i se foliga e sili atu.Ata 6e-h o lo'o fa'aalia ai le lautele ma le umi o le Feret.O le lautele ma le umi o feret e fa'atasi ma e tatau ona iloiloina fa'atasi.Ina ua uma le incubation o 2D Nb-MXene nanoflakes i le i ai o microalgae, o latou Feret correlation pito i luga na suia ma o latou malosi ua faaitiitia.Faʻavae i luga o nei taunuʻuga faʻatasi ma le morphology, XRF ma XPS, na matou faʻamaonia ai o suiga na matauina e malosi le fesoʻotaʻi ma le faʻamaʻiina e pei o le MXenes faʻamaʻiina e sili atu ona maanuminumi ma malepe i lalo i ni vaega ma ni vaega oxide spherical69,70.
Suʻesuʻega o le suiga o le MXene pe a maeʻa fegalegaleaiga ma microalgae lanumeamata.O le su'esu'eina o si'osi'omaga fa'amalosi e fa'atatau i vaega e pei o le (a, b) le lautele o le vaega lapotopoto tutusa, (c, d) lapotopoto, (e, f) Feret lautele ma (g, h) Feret umi.I lea tulaga, e lua fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga microalgae sa su'esu'eina fa'atasi ma SL Nb2CTx ma SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx ma SL Nb4C3Tx MXenes, microalgae fa'aleagaina, ma togafitia microalgae SL Nb2CTx ma SL Nb4C3Tx MXenes.O aū mumu o loʻo faʻaalia ai suiga o foliga o le nanoflakes lua-dimensional suʻesuʻeina.
Talu ai e matua fa'atuatuaina le su'esu'ega fa'atusa, e mafai fo'i ona fa'aalia suiga fa'aletino i sela microalgae.O le mea lea, na matou suʻesuʻeina le tutusa o le lautele o le eria, lapotopoto, ma Feret lautele / umi o sela microalgae mama ma sela pe a maeʻa fegalegaleaiga ma 2D Nb nanoflakes.I luga o le fig.6a-h faʻaalia suiga i foliga o sela o algae, e pei ona faʻamaonia i le faʻaitiitia o le maualuga o le malosi ma le suiga o le maualuga i tulaga maualuga.Aemaise lava, o le faataamilosaga o le cell na faʻaalia ai le faʻaitiitia o sela faʻaumiumi ma le faʻateleina o sela spherical (Ata. 6a, b).E le gata i lea, o le lautele o le feret cell na faateleina i le tele o micrometers ina ua maeʻa fegalegaleaiga ma SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) faʻatusatusa i le SL Nb4C3TX MXene (Fig. 6f).Matou te masalomia atonu e mafua mai i le malosi o le faʻaogaina o Nb oxides e microalgae i luga o fegalegaleaiga ma Nb2CTx SR.Ole fa'apipi'i fa'aitiitiga ole Nb fa'apipi'i i luga ole la'au e mafai ona fa'atupuina ai le sela e itiiti le paolo.
O a matou suʻesuʻega o suiga i faʻamaufaʻailoga o foliga ma le tele o microalgae e fetaui ma isi suʻesuʻega.E mafai e microalgae lanumeamata ona suia o latou morphology i le tali atu i le faʻafitauli o le siosiomaga e ala i le suia o le tele o sela, foliga poʻo le metabolism61.Mo se fa'ata'ita'iga, o le suia o le lapo'a o sela e faafaigofie ai le mitiia o mea'ai71.O sela la'ititi o algae e fa'aalia ai le maualalo o mea'ai ma le fa'aletonu o le tuputupu a'e.I le isi itu, o sela lapopoa e masani ona faʻaaogaina le tele o meaʻai, ona teuina lea i totonu ole sela72,73.Na maua e Machado ma Soares e mafai e le fungicide triclosan ona faʻateleina le tele o sela.Na latou maua foi suiga tetele i foliga o le algae74.E le gata i lea, o Yin et al.9 na faʻaalia foi suiga o le morphological i algae ina ua uma ona faʻaalia i le faʻaitiitia o le graphene oxide nanocomposites.O le mea lea, e manino lava o le suiga o le tele / foliga o le microalgae e mafua mai i le i ai o le MXene.Talu ai ona o lenei suiga i le lapopoa ma foliga o loʻo faʻaalia ai suiga i le faʻaogaina o meaʻai, matou te talitonu o le auiliiliga o le lapopoa ma foliga faʻasologa i le aluga o taimi e mafai ona faʻaalia le faʻaogaina o le niobium oxide e microalgae i luma o Nb-MXenes.
E le gata i lea, MXenes e mafai ona faʻamaʻiina i le i ai o algae.Na matauina e Dalai et al.75 o le morphology o algae lanu meamata na faʻaalia i nano-TiO2 ma Al2O376 e leʻi tutusa.E ui lava e tutusa a matou faʻamatalaga ma le suʻesuʻega o loʻo i ai nei, e naʻo le suʻesuʻeina o aʻafiaga o le bioremediation i tulaga o oloa faʻaleagaina MXene i le i ai o 2D nanoflakes ae le o nanoparticles.Talu ai e mafai e MXenes ona faʻaleagaina i uʻamea uʻamea, 31,32,77,78 e talafeagai le manatu e mafai foi e a tatou Nb nanoflakes ona fausia Nb oxides pe a uma ona fegalegaleai ma sela microalgae.
Ina ia mafai ona faʻamatalaina le faʻaitiitia o le 2D-Nb nanoflakes e ala i se faiga faʻaleagaina e faʻavae i luga o le faʻamaʻiina o le faʻamaʻiina, matou te faʻatautaia suʻesuʻega e faʻaogaina ai le microscopy eletise eletise maualuga (HRTEM) (Fig. 7a,b) ma le X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (Fig 7).7c-i ma laulau S4-5).O auala uma e lua e fetaui lelei mo le suʻesuʻeina o le faʻamaʻiina o mea 2D ma faʻapipiʻi le tasi i le isi.E mafai e le HRTEM ona suʻeina le faʻaleagaina o fausaga faʻapipiʻi lua-dimensional ma le faʻaalia mulimuli ane o nanoparticles oxide uʻamea, ae o le XPS e maʻaleʻale i faʻamauga luga.Mo lenei faʻamoemoe, matou faʻataʻitaʻiina le 2D Nb-MXene nanoflakes na maua mai i le microalgae cell dispersions, o lona uiga, o latou foliga pe a maeʻa fegalegaleaiga ma sela microalgae (silasila i le Ata 7).
O ata HRTEM o loʻo faʻaalia ai le morphology o oxidized (a) SL Nb2CTx ma (b) SL Nb4C3Tx MXenes, XPS auʻiliʻili iʻuga o loʻo faʻaalia ai (c) le tuʻufaʻatasia o oloa oxide pe a uma ona faʻaititia, (d-f) pito maualuga o vaega o le XPS spectra o SL Nb2CTx ma (g- i) micro Nb4C3 toe faʻaleleia.
O suʻesuʻega a le HRTEM na faʻamaonia ai le faʻamaʻiina o ituaiga e lua o Nb-MXene nanoflakes.E ui lava o le nanoflakes o loʻo taofia a latou morphology e lua-dimensional i se tulaga, o le faʻamaʻiina na mafua ai le faʻaalia o le tele o nanoparticles e ufiufi ai luga ole MXene nanoflakes (silasila i le Ata 7a,b).O suʻesuʻega XPS o faailoilo c Nb 3d ma O 1s na faʻaalia ai o Nb oxides na fausia i tulaga uma e lua.E pei ona faʻaalia i le Ata 7c, 2D MXene Nb2CTx ma Nb4C3TX o loʻo i ai faʻailoga Nb 3d e faʻaalia ai le i ai o NbO ma Nb2O5 oxides, aʻo faʻailoga O 1s o loʻo faʻaalia ai le numera o noataga O-Nb e fesoʻotaʻi ma le faʻatinoina o le 2D nanoflake surface.Na matou maitauina o le saofaga o le Nb oxide e sili ona maualuga pe a faʻatusatusa i le Nb-C ma le Nb3 + -O.
I luga o le fig.O ata 7g-i o loʻo faʻaalia ai le XPS spectra o Nb 3d, C 1s, ma O 1s SL Nb2CTx (vaʻai Ata 7d-f) ma SL Nb4C3TX MXene vavae ese mai sela microalgae.O faʻamatalaga o Nb-MXenes pito i luga o loʻo tuʻuina atu ile Siata S4-5, taʻitasi.Na matou suʻesuʻeina muamua le tuufaatasiga o Nb 3d.E ese mai i le Nb e mitiia e sela microalgae, i le MXene vavae ese mai sela microalgae, e ese mai le Nb2O5, na maua isi vaega.I le Nb2CTx SL, na matou matauina le sao o le Nb3 + -O i le aofaʻi o le 15%, ae o le vaega o totoe o le spectrum Nb 3d na pulea e Nb2O5 (85%).E le gata i lea, o le SL Nb4C3TX faʻataʻitaʻiga o loʻo i ai Nb-C (9%) ma Nb2O5 (91%) vaega.O iinei Nb-C e sau mai i totonu e lua vaega atomic o carbide uamea i Nb4C3Tx SR.Ona matou faʻafanua lea o le C 1s spectra i vaega eseese e fa, e pei ona matou faia i totonu o faʻataʻitaʻiga.E pei ona fa'amoemoeina, o le fusi o le C 1s o lo'o pulea e le kaponi graphitic, soso'o ai ma sao mai vaega fa'aola (CHx/CO ma C=O) mai sela microalgae.E le gata i lea, i le O 1s spectrum, matou te matauina le sao o ituaiga meaola o sela microalgae, niobium oxide, ma vai faʻafefe.
E le gata i lea, na matou suʻesuʻeina pe o le Nb-MXenes cleavage e fesoʻotaʻi ma le i ai o ituaiga okesene faʻafoʻi (ROS) i totonu ole meaʻai ma / poʻo sela microalgae.I lea itu, na matou iloiloina le maualuga o le okesene singlet (1O2) i le aganuu ma le intracellular glutathione, o se thiol e galue o se antioxidant i microalgae.O fa'ai'uga o lo'o fa'aalia ile SI (Ata S20 ma le S21).Aganu'u fa'atasi ma SL Nb2CTx ma Nb4C3TX MXenes na fa'aalia i le fa'aitiitia o le aofa'i o le 1O2 (silasila i le Ata S20).I le tulaga o SL Nb2CTx, MXene 1O2 ua faʻaititia ile 83%.Mo aganuu microalgae faʻaaogaina SL, Nb4C3TX 1O2 faʻaititia atili, i le 73%.O le mea e malie ai, o suiga i le 1O2 na faʻaalia ai le tulaga tutusa e pei o le faʻalavelave faʻafefe-stimulatory na matauina muamua (silasila i le Ata 3).E mafai ona finauina o le incubation i le malamalama susulu e mafai ona suia le photooxidation.Ae ui i lea, o taunuʻuga o suʻesuʻega faʻatonutonu na faʻaalia ai toetoe lava o tulaga tumau o le 1O2 i le taimi o le suʻega (Fig. S22).I le tulaga o le intracellular ROS maualuga, na matou matauina foi le tulaga tutusa i lalo (silasila i le Ata S21).I le taimi muamua, o le maualuga o le ROS i sela microalgae faʻatupuina i luma o Nb2CTx ma Nb4C3Tx SLs na sili atu nai lo tulaga o loʻo maua i aganuu mama o microalgae.Ae ui i lea, mulimuli ane, na foliga mai o le microalgae na faʻafetaui i le i ai o Nb-MXenes uma, ona o le maualuga o le ROS na faʻaititia i le 85% ma le 91% o le maualuga o le fuaina o aganuʻu mama o microalgae tui ma SL Nb2CTx ma Nb4C3TX, faasologa.E ono fa'ailoa mai ai o le microalgae e lagona le sili atu le to'a i le taimi pe a iai le Nb-MXene nai lo na'o le mea'ai.
Microalgae o se vaega 'ese'ese o meaola fa'a-photosynthetic.I le taimi o le photosynthesis, latou te liua le carbon dioxide i le ea (CO2) i le carbon organic.O oloa o le photosynthesis o le kulukose ma le okesene79.Matou te masalo o le okesene na faia e faia se sao taua i le faʻamaʻiina o Nb-MXenes.O se tasi o fa'amatalaga e mafai ona fa'apea o le fa'avasegaga fa'a'ese'esega e fa'atupuina i le maualalo ma le maualuga o le mamafa o le okesene i fafo ma totonu ole Nb-MXene nanoflakes.O lona uiga o soʻo se mea e iai vaega eseese o le mamafa o le okesene, o le vaega e maualalo le maualuga o le a fausia ai le anode 80, 81, 82. O iinei, o le microalgae e saofagā i le fausiaina o sela faʻaeseeseese i luga o le MXene flakes, lea e maua ai le okesene ona o latou mea faʻa-photosynthetic.O le iʻuga, o meaʻai o le biocorrosion (i lenei tulaga, niobium oxides) ua faia.O le isi itu o le microalgae e mafai ona gaosia ai meaola faʻalaʻau e tuʻuina atu i totonu o le vai83,84.O le mea lea, ua faia ai se siosiomaga faʻamalosi, ma suia ai le Nb-MXenes.E le gata i lea, e mafai e microalgae ona suia le pH o le siosiomaga i le alkaline ona o le mitiia o le carbon dioxide, lea e mafai foi ona mafua ai le pala79.
Ae sili atu le taua, o le pogisa / malamalama photoperiod faʻaaogaina i la matou suʻesuʻega e taua tele i le malamalama i taunuʻuga na maua.O lenei itu o loʻo faʻamatalaina auiliili i Djemai-Zoghlache et al.85 Na latou fa'aaogaina ma le loto i ai se ata 12/12 itula e fa'aalia ai le biocorrosion e feso'ota'i ma le biofouling e le microalgae mumu Porphyridium purpureum.Latou te faʻaalia o le photoperiod e fesoʻotaʻi ma le evolusione o le gafatia e aunoa ma le biocorrosion, faʻaalia o ia lava o pseudoperiodic oscillations ile 24:00.O nei faʻamatalaga na faʻamaonia e Dowling et al.86 Na latou fa'aalia ata fa'akomepiuta o le cyanobacteria Anabaena.O le okesene faʻamavae e faʻavaeina i lalo o le gaioiga o le malamalama, lea e fesoʻotaʻi ma se suiga poʻo fesuiaiga i le gafatia o le biocorrosion saoloto.O le taua o le photoperiod o loʻo faʻamamafaina e le mea moni e faapea o le avanoa saoloto mo le biocorrosion faʻateleina i le vaega malamalama ma faʻaitiitia i le vaega pogisa.E mafua lenei mea i le okesene e gaosia e le photosynthetic microalgae, lea e aʻafia ai le tali cathodic e ala i le mamafa o le vaega na gaosia i tafatafa o le electrodes87.
E le gata i lea, o le Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) na faia e suʻesuʻe ai pe iai ni suiga na tupu i le vailaʻau vailaʻau o sela microalgae pe a maeʻa fegalegaleaiga ma Nb-MXenes.O nei fa'ai'uga na maua e lavelave ma matou tu'uina atu i le SI (Ata S23-S25, e aofia ai fa'ai'uga o le tulaga MAX ma le ML MXenes).I se faapuupuuga, o faʻamatalaga faʻamatalaga o microalgae maua mai ia i tatou faʻamatalaga taua e uiga i uiga kemisi o nei meaola.O nei fa'alavelave fa'afuase'i o lo'o maua i laina ole 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.tasi.1 1 (C–H) ma le 3280 cm–1 (O–H).Mo SL Nb-MXenes, na matou mauaina se saini faʻalauteleina CH-faʻalauteleina e ogatasi ma a matou suʻesuʻega muamua38.Ae ui i lea, na matou matauina o nisi tumutumu faaopoopo e fesoʻotaʻi ma C = C ma CH faʻamau na mou atu.O loʻo faʻaalia ai o le vailaʻau vailaʻau o microalgae e ono faia ni suiga laiti ona o fegalegaleaiga ma SL Nb-MXenes.
Pe a mafaufau i suiga e mafai i le biochemistry o microalgae, o le faʻaputuina o oxide inorganic, e pei o le niobium oxide, e manaʻomia ona toe iloilo59.O loʻo aʻafia i le faʻaogaina o metala i luga o le sela, o latou felauaiga i totonu o le cytoplasm, o latou fegalegaleaiga ma vaega o le carboxyl intracellular, ma lo latou faʻaputuina i microalgae polyphosphosomes20,88,89,90.E le gata i lea, o le sootaga i le va o microalgae ma metals e tausia e vaega galue o sela.Mo lea mafua'aga, e fa'alagolago fo'i le absorption i luga ole kemisi microalgae, e fai si lavelave9,91.I se tulaga lautele, e pei ona faʻamoemoeina, o le vailaʻau vailaʻau o microalgae lanu meamata na suia ona o le faʻaogaina o le Nb oxide.
O le mea e mataʻina ai, o le vaʻaia muamua o le microalgae na mafai ona toe faʻafoʻi i le taimi.E pei ona matou matauina, na manumalo le microalgae i le suiga muamua o le siosiomaga ma iu ai ina toe foi i fua masani o le tuputupu ae ma oo lava ina faateleina.O su'esu'ega o le zeta e mafai ona fa'aalia ai le maualuga o le mautu pe a fa'aofi i totonu o ala fa'asalalau.O le mea lea, o fesoʻotaʻiga i luga o le va o sela microalgae ma Nb-MXene nanoflakes na tausia i le taimi atoa o faʻataʻitaʻiga faʻaitiitia.I la matou au'ili'iliga atili, matou te fa'apotopotoina auala autu o gaioiga o lo'o fa'avae ai lenei amio mata'ina a microalgae.
O suʻesuʻega a le SEM ua faʻaalia ai o microalgae e masani ona faʻapipiʻi i Nb-MXenes.I le faʻaaogaina o le suʻesuʻeina o ata malosi, matou te faʻamaonia ai o lenei aafiaga e oʻo atu ai i le suiga o le Nb-MXene nanoflakes e lua-dimensional i ni vaega sili atu spherical, ma faʻaalia ai o le faʻaleagaina o nanoflakes e fesoʻotaʻi ma a latou faʻamaʻi.Ina ia fa'ata'ita'i lo matou manatu, sa matou fa'atautaia se fa'asologa o meafaitino ma su'esu'ega fa'aolaola.A maeʻa le suʻega, o le nanoflakes na faasolosolo malie ona faʻamaʻiina ma faʻaleagaina i oloa NbO ma Nb2O5, lea e leʻi faʻafefe ai le microalgae lanu meamata.I le faʻaaogaina o le mataʻituina o le FTIR, matou te leʻi mauaina ni suiga taua i le vailaʻau vailaʻau o microalgae faʻapipiʻiina i luma o le 2D Nb-MXene nanoflakes.I le amanaia o le avanoa e faʻaaogaina ai le niobium oxide e microalgae, na matou faia ai se suʻesuʻega o le fluorescence X-ray.O nei fa'ai'uga o lo'o fa'aalia manino mai ai o microalgae su'esu'e e fafaga i niobium oxides (NbO ma Nb2O5), ia e le o'ona i microalgae su'esu'e.