Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com.Waxaad isticmaalaysa nooc browser ah oo leh taageero CSS xaddidan.Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho browser-ka la cusboonaysiiyay (ama aad damiso Habka Laqabsiga ee Internet Explorer).Dhanka kale, si loo xaqiijiyo taageerada joogtada ah, waxaan ka dhigi doonaa goobta iyada oo aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Waxa uu soo bandhigayaa carousel ka kooban saddex slide hal mar.Isticmaal badhamada hore iyo kan ku xiga si aad ugu gudubto saddex sawir markiiba, ama isticmaal badhamada slider-ka ee dhamaadka si aad ugu gudubto saddex sawir markiiba.
Horumarka degdega ah ee nanotechnology iyo is dhexgalka codsiyada maalinlaha ah waxay khatar gelin kartaa deegaanka.Iyadoo hababka cagaarka ah ee hoos u dhaca wasakhowga organic si fiican loo aasaasay, dib u soo kabashada wasakhda crystalline inorganic waa walaac weyn sababtoo ah dareenkooda hoose ee biotransformation iyo la'aanta fahamka isdhexgalka dusha walxaha leh kuwa noolaha.Halkan, waxaan u isticmaalnaa Nb-ku-saleysan qaab-dhismeedka 2D MXenes oo ay weheliso habka falanqaynta cabbirka qaab fudud si loo raad raaco habka bioremediation ee nanomaterials dhoobada 2D ee microalgae Raphidocelis subcapitata.Waxaan ogaanay in microalgae ay hoos u dhigto MXenes-ku-saleysan Nb sababtoo ah isdhexgalka physico-kiimiko ee la xiriira dusha sare.Markii hore, hal-lakab iyo multilayer MXene nanoflakes ayaa lagu dhejiyay dusha sare ee microalgae, taas oo xoogaa hoos u dhigtay koritaanka algae.Si kastaba ha noqotee, isdhexgalka dheer ee dusha sare, microalgae oxidized MXene nanoflakes oo sii sii daaya NbO iyo Nb2O5.Sababtoo ah oksaydhyadani waa kuwa aan sun ahayn unugyada microalgae, waxay cunaan Nb oxide nanoparticles iyada oo loo marayo habka nuugista kaas oo dib u soo celinaya microalgae ka dib saacadaha 72 ee daaweynta biyaha.Saamaynta nafaqooyinka ee la xidhiidha nuugista ayaa sidoo kale ka muuqata korodhka mugga unugyada, qaabkooda siman iyo isbeddelka heerka koritaanka.Iyada oo ku saleysan natiijooyinkaan, waxaan ku soo gabagabeyneynaa in joogitaanka mustaqbalka dhow iyo kan fog ee MXenes-ku-saleysan Nb ee nidaamyada deegaanka biyaha saafiga ah ay sababi karaan oo kaliya saameynaha deegaanka yar yar.Waxaa xusid mudan, iyadoo la adeegsanayo nanomaterials laba-geesoodka ah sida nidaamyada moodeelka, waxaan muujineynaa suurtagalnimada raadinta qaabka isbeddelka xitaa walxaha dhogorta leh.Guud ahaan, daraasaddan ayaa ka jawaabeysa su'aal muhiim ah oo aasaasi ah oo ku saabsan hababka isdhexgalka ee dusha sare ee wadista habka bioremediation ee 2D nanomaterials waxayna bixisaa saldhig dheeraad ah oo muddo gaaban iyo mid dheer ah oo daraasado ah oo dheeraad ah oo ku saabsan saameynta deegaanka ee nanomaterials crystalline inorganic.
Nanomaterials ayaa dhaliyay xiiso badan tan iyo markii la helay, iyo nanotechnologies kala duwan ayaa dhawaan galay marxalad casri ah1.Nasiib darro, isku darka nanomaterials ee codsiyada maalinlaha ah waxay u horseedi kartaa sii dayn shil ah oo ay ugu wacan tahay daadinta aan habboonayn, maaraynta taxadar la'aanta, ama kaabayaasha badbaadada oo aan ku filnayn.Sidaa darteed, waa macquul in la qiyaaso in nanomaterials, oo ay ku jiraan laba-cabbir (2D), nanomaterials, lagu sii deyn karo deegaanka dabiiciga ah, dabeecadda iyo dhaqdhaqaaqa noolaha kuwaas oo aan weli si buuxda loo fahmin.Sidaa darteed, maahan wax la yaab leh in walaacyada ecotoxicity ay diiradda saareen awoodda 2D nanomaterials si ay u galaan nidaamyada biyaha2,3,4,5,6.Nidaamyada deegaanka, qaar ka mid ah nanomaterials 2D waxay la falgali karaan noole kala duwan oo heerar kala duwan leh, oo ay ku jiraan microalgae.
Microalgae waa noole asaasi ah oo si dabiici ah looga helo biyaha saafiga ah iyo deegaanka badda ee soo saara noocyo kala duwan oo kiimiko ah iyada oo loo marayo photosynthesis7.Sidan oo kale, waxay muhiim u yihiin nidaamka deegaanka biyaha8,9,10,11,12 laakiin sidoo kale waa xasaasi, raqiis ah oo si weyn loo isticmaalo tilmaamayaasha ecotoxicity13,14.Maaddaama unugyada microalgae ay si degdeg ah u tarmaan oo si dhakhso ah uga jawaabaan joogitaanka xeryahooda kala duwan, waxay u ballanqaadayaan horumarinta hababka deegaanka ee saaxiibtinimo ee daaweynta biyaha wasakhaysan walxaha organic15,16.
Unugyada algae waxay ka saari karaan ions aan noolayn biyaha iyada oo loo marayo biosorption iyo ururinta17,18.Qaar ka mid ah noocyada algae sida Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue iyo Synechococcus sp.Waxa la ogaaday in ay sido oo xitaa nafaqayso ion birta sunta ah sida Fe2+, Cu2+, Zn2+ iyo Mn2+19.Daraasado kale ayaa muujiyay in Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ama Pb2+ ions ay xaddidaan korriinka Scenedesmus iyagoo beddelaya qaab-dhismeedka unugyada iyo burburinta chloroplasts20,21.
Hababka cagaarka ah ee wasakhaynta dabiiciga ah iyo ka saarista aions biraha culus ayaa soo jiitay indhaha saynisyahannada iyo injineerada adduunka oo dhan.Tani waxay inta badan sabab u tahay xaqiiqda ah in wasakhooyinkan si sahlan loo farsameeyo marxaladda dareeraha ah.Si kastaba ha ahaatee, wasakhaha wasakhaysan ee crystalline inorganic waxaa lagu gartaa milanka biyaha oo hooseeya iyo u nuglaanshaha hoose ee isbeddellada kala duwan ee biotransformations, taas oo dhibaato weyn ku keenta hagaajinta, horumar yar ayaa laga sameeyay aaggan22,23,24,25,26.Sidaa darteed, raadinta xalalka deegaanka u saaxiibka ah ee dayactirka nanomaterials ayaa weli ah meel adag oo aan la sahamin.Sababtoo ah heerka sare ee hubanti la'aanta ee ku saabsan saameynta biotransformation ee 2D nanomaterials, ma jirto hab sahlan oo lagu ogaan karo waddooyinka suurtogalka ah ee hoos u dhaca inta lagu jiro dhimista.
Daraasaddan, waxaan u isticmaalnay microalgae cagaaran sida wakiilka firfircoon ee bioremediation aqueous ee alaabta dhoobada ah ee aan organic, oo ay weheliso kormeerka goobta ee habka xaalufka ee MXene oo ah wakiilka alaabta dhoobada aan organic.Ereyga "MXene" wuxuu ka tarjumayaa stoichiometry ee walxaha Mn + 1XnTx, halkaasoo M ay tahay birta kala-guurka hore, X waa kaarboon iyo/ama nitrogen, Tx waa terminter dusha sare ah (tusaale, -OH, -F, -Cl), iyo n = 1, 2, 3 ama 427.28.Tan iyo markii la helay MXenes ee Naguib et al.Dareenka, daaweynta kansarka iyo sifaynta xuubabka 27,29,30.Intaa waxaa dheer, MXenes waxaa loo tixgelin karaa qaabka 2D nidaamyada sababtoo ah xasiloonidooda kolloidal ee aadka u fiican iyo isdhexgalka nafleyda31,32,33,34,35,36.
Sidaa daraadeed, habka loo sameeyay maqaalkan iyo mala-awaalkayaga cilmi-baarista ayaa lagu muujiyay Jaantuska 1. Marka loo eego mala-awaalkan, microalgae waxay hoos u dhigtaa Nb-based MXenes oo ah xeryahooda aan sunta ahayn sababtoo ah isdhexgalka physico-chemical ee la xidhiidha dusha sare, taas oo u oggolaanaysa dib u soo kabashada algae.Si loo tijaabiyo mala-awaalkan, laba xubnood oo ka tirsan qoyska hore ee niobium-ku-saleysan kaarbides birta kala-guurka ah iyo/ama nitrides (MXenes), kuwaas oo kala ah Nb2CTx iyo Nb4C3TX, ayaa la doortay.
Habka cilmi-baarista iyo mala-awaalka caddaynta ku salaysan ee soo kabashada MXene ee microalgae Raphidocelis subcapitata.Fadlan la soco in tani ay tahay uun matalaad naqshadeed oo malo-awaal ah oo caddayn ku salaysan.Deegaanka harada ayaa ku kala duwan habka nafaqeynta ee la isticmaalo iyo xaaladaha (tusaale, wareegga maalintii iyo xaddidnaanta nafaqooyinka muhiimka ah ee la heli karo).Waxaa lagu sameeyay BioRender.com.
Sidaa darteed, anagoo adeegsanayna MXene sida nidaamka moodeelka, waxaan furnay albaabka daraasadda saameynaha noolaha ee kala duwan oo aan lagu arki karin nanomaterials kale oo caadi ah.Gaar ahaan, waxaan muujineynaa suurtagalnimada bioremediation ee nanomaterials laba-cabbir ah, sida niobium-based MXenes, by microalgae Raphidocelis subcapitata.Microalgae waxay awoodaan inay hoos u dhigaan Nb-MXenes oxides-ka NbO iyo Nb2O5, kuwaas oo sidoo kale bixiya nafaqo iyada oo loo marayo habka qaadashada niobium.Guud ahaan, daraasaddan ayaa ka jawaabeysa su'aal aasaasi ah oo muhiim ah oo ku saabsan hababka la xiriira isdhexgalka physicochemical oogada ee xukuma hababka bioremediation ee nanomaterials laba-geesoodka ah.Intaa waxaa dheer, waxaan horumarineynaa hab fudud oo ku salaysan qaab-qaabeeya si loola socdo isbeddellada daahsoon ee qaabka 2D nanomaterials.Tani waxay dhiirigelinaysaa cilmi baaris dheeraad ah oo waqti-gaaban iyo fog ah oo lagu samaynayo saamaynta deegaanka ee kala duwan ee nanomaterials crystalline inorganic.Markaa, daraasaddeenu waxay kordhisaa fahamka isdhexgalka ka dhexeeya dusha maaddada iyo walxaha noolaha.Waxaan sidoo kale bixineynaa saldhigga balaadhinta daraasadaha mustaqbalka dhow iyo kuwa fog ee saameynta ay ku yeelan karaan nidaamyada deegaanka biyaha nadiifka ah, kuwaas oo hadda si fudud loo xaqiijin karo.
MXenes waxay ka dhigan tahay qalab xiiso leh oo leh qalab muuqaal iyo kiimiko oo gaar ah oo soo jiidasho leh iyo sidaas darteed codsiyo badan oo suurtagal ah.Guryahaan waxay inta badan ku xiran yihiin stoichiometry iyo kimistariga dusha sare.Sidaa darteed, daraasaddeena, waxaan ku baarnay laba nooc oo ah Nb-ku-saleysan hal-lakab hal-lakab ah (SL) MXenes, Nb2CTx iyo Nb4C3TX, maadaama saameynaha noole ee kala duwan ee nanomaterials-kan la arki karo.MXenes waxaa laga soo saaraa agabkooda bilowga ah iyadoo kor-hoos loo soo xushay oo la xushay oo ah lakabyo MAX-dhuuban oo khafiif ah.Marxaladda MAX waa dhoobo ternary ah oo ka kooban baloogyo "isku xidhan" oo ah kaarbides biraha kala-guurka ah iyo lakabyo khafiif ah oo "A" xubno sida Al, Si, iyo Sn oo leh MnAXn-1 stoichiometry.Qaab-dhismeedka wajiga MAX ee bilowga ah waxaa lagu arkay sawir-qaadis elektaroonig ah (SEM) wuxuuna ahaa mid waafaqsan daraasadihii hore (Fiiri Macluumaadka Dheeraadka ah, SI, Jaantuska S1).Multilayer (ML) Nb-MXene ayaa la helay ka dib markii laga saaray lakabka Al 48% HF (hydrofluoric acid).Qaab-dhismeedka ML-Nb2CTx iyo ML-Nb4C3TX waxaa lagu baadhay iskaanka microscopy elektarooniga ah (SEM) (Jaantusyada S1c iyo S1d siday u kala horreeyaan) iyo qaab-dhismeedka lakabka ee MXene ee caadiga ah ayaa la arkay, oo la mid ah nanoflakes-ka laba-geesoodka ah ee dhex mara daldaloolada dhaadheer ee u eg.Labada Nb-MXenes waxay leeyihiin wax badan oo ay wadaagaan wejiyada MXene oo ay hore u soo saareen etching acid27,38.Ka dib markii aan xaqiijinay qaab-dhismeedka MXene, waxaan ku dhejiyay by intercalation of tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) oo ay ku xigto dhaqidda iyo sonication, ka dib markii taas oo aan helnay hal lakab ama lakabka hoose (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes.
Waxaan isticmaalnay mikroskoobyada gudbinta xallinta sare ee elektarooniga ah (HRTEM) iyo kala-duwanaanta raajada (XRD) si aan u tijaabino waxtarka etching iyo diirinta dheeraadka ah.Natiijooyinka HRTEM ee lagu farsameeyay iyada oo la adeegsanayo Isbeddelka Isbeddelka Degdegga ah ee Isbeddelka (IFFT) iyo Isbeddelka Fast Fourier (FFT) ayaa lagu muujiyay sawirka 2. Nb-MXene nanoflakes waxay ku jihaysan yihiin gees ilaa si loo hubiyo qaab dhismeedka lakabka atomiga oo lagu cabbiro masaafada interplanar.Sawirada HRTEM ee MXene Nb2CTx iyo Nb4C3TX nanoflakes ayaa shaaca ka qaaday dabeecadahooda khafiifka ah ee khafiifka ah (fiiri sawirka 2a1, a2), sida ay horay u soo sheegeen Naguib et al.27 iyo Jastrzębska et al.38.Labada iskuxiran ee Nb2CTx iyo Nb4C3Tx monolayers, waxaanu go'aaminnay masaafooyinka isdhaafsiga ah ee 0.74 iyo 1.54 nm, siday u kala horreeyaan (Sawir 2b1,b2), kaas oo sidoo kale waafaqaya natiijooyinkeenii hore38.Tan waxaa sii xaqiijiyay isbeddelka degdegga ah ee Fourier-ka (Jaantus. 2c1, c2) iyo isbeddelka degdegga ah ee Fourier (Jaantus. 2d1, d2) oo muujinaya masaafada u dhaxaysa Nb2CTx iyo Nb4C3Tx monolayers.Sawirku wuxuu muujinayaa beddelka iftiinka iyo xargaha mugdiga ah ee u dhigma niobium iyo atamka kaarboonka, kaas oo xaqiijinaya dabeecadda lakabka ah ee MXenes ee la bartay.Waxaa muhiim ah in la ogaado in tamarta kala firidhsan ee raajada spectroscopy (EDX) ee loo helay Nb2CTx iyo Nb4C3Tx (Jaantusyada S2a iyo S2b) ma muujin wax hadhaaga wajiga MAX asalka ah, maadaama aan la ogaanin Al ugu sarreysa.
Astaamaha SL Nb2CTx iyo Nb4C3Tx MXene nanoflakes, oo ay ku jiraan (a) xallinta sare ee mikroskoobyada elektaroonigga ah (HRTEM) dhinaca-fiirinta 2D nanoflake imaging iyo u dhigma, (b) qaabka xoojinta, (c) isbeddelka degdega ah ee Fourier (IFFT), (d) Isbeddel degdeg ah Fourier (FFT), (e) X-MX NbraySL 2D Nb2CTx, tirooyinka waxaa lagu muujiyey sida (a1, b1, c1, d1, e1).SL 2D Nb4C3Tx, tirooyinka waxaa lagu muujiyey sida (a2, b2, c2, d2, e1).
Cabbirrada kala-duwanaanta raajada ee SL Nb2CTx iyo Nb4C3Tx MXenes ayaa lagu muujiyey berdihii.2e1 iyo e2, siday u kala horreeyaan.Meelaha ugu sarreeya (002) ee 4.31 iyo 4.32 waxay u dhigmaan lakabka hore ee MXenes Nb2CTx iyo Nb4C3TX38,39,40,41 siday u kala horreeyaan.Natiijooyinka XRD waxay sidoo kale muujinayaan joogitaanka qaar ka mid ah qaababka ML haraaga ah iyo wejiyada MAX, laakiin inta badan qaababka XRD ee la xidhiidha SL Nb4C3Tx (Jaantus. 2e2).Joogitaanka qaybo yaryar oo ah marxaladda MAX waxay sharxi kartaa heerka ugu sarreeya ee MAX marka la barbar dhigo lakabyada Nb4C3Tx ee si aan kala sooc lahayn loo raray.
Cilmi-baaris dheeraad ah ayaa diiradda saarey microalgae cagaaran oo ka tirsan noocyada R. subcapitata.Waxaan dooranay microalgae sababtoo ah waa soosaarayaal muhiim ah oo ku lug leh websyada cuntada ee waaweyn42.Waxay sidoo kale ka mid yihiin tilmaamayaasha ugu wanaagsan ee sunta sababtoo ah awoodda ka saarista walxaha sunta ah ee lagu qaado heerarka sare ee silsiladda cuntada43.Intaa waxaa dheer, cilmi-baarista R. subcapitata waxay iftiimin kartaa sunta shilka ah ee SL Nb-MXenes ee microorganisms biyaha nadiifka ah ee caadiga ah.Si loo caddeeyo tan, cilmi-baarayaashu waxay qiyaaseen in microbe kasta uu leeyahay dareen ka duwan xeryahooda sunta ah ee ku jira deegaanka.Inta badan noolaha, walxaha hoose ee maadada ma saameeyaan korriimadooda, halka isku-ururinta ka sarreeya xad gaar ah ay xannibi karaan iyaga ama xitaa keeni karaan dhimasho.Sidaa darteed, cilmi-baarisyadayada isdhexgalka dusha sare ee u dhexeeya microalgae iyo MXenes iyo soo kabashada la xiriirta, waxaan go'aansanay inaan tijaabino khatarta aan waxyeellada lahayn iyo kuwa sunta ah ee Nb-MXenes.Si tan loo sameeyo, waxaanu tijaabinay xayndaabyada 0 (tixraac ahaan), 0.01, 0.1 iyo 10 mg l-1 MXene iyo sidoo kale microalgae cudurka qaba oo leh xaddi aad u sarreeya oo MXene (100 mg l-1 MXene), taas oo noqon karta mid aad u daran oo halis ah..deegaan kasta oo bayooloji ah.
Saamaynta SL Nb-MXenes ee microalgae ayaa lagu muujiyey Jaantuska 3, oo lagu muujiyey sida boqolkiiba kor u qaadista kobaca (+) ama xannibaadda (-) ee lagu qiyaasay 0 mg l-1 muunado.Marka la barbardhigo, marxaladda Nb-MAX iyo ML Nb-MXenes ayaa sidoo kale la tijaabiyay natiijadana waxaa lagu muujiyay SI (eeg sawirka S3).Natiijooyinka la helay ayaa xaqiijiyay in SL Nb-MXenes ay gebi ahaanba ka maqan tahay sunta inta u dhexeysa 0.01 ilaa 10 mg / l, sida ku cad sawirka 3a,b.Xaaladda Nb2CTx, waxaan ku aragnay wax ka badan 5% ecotoxicity ee xadka la cayimay.
Kicinta (+) ama joojinta (-) koritaanka microalgae ee joogitaanka SL (a) Nb2CTx iyo (b) Nb4C3TX MXene.24, 48 iyo 72 saacadood ee isdhexgalka MXene-microalgae ayaa la falanqeeyay. Xog muhiim ah (t-tijaab, p <0.05) ayaa lagu calaamadeeyay calaamad (*). Xog muhiim ah (t-tijaab, p <0.05) ayaa lagu calaamadeeyay calaamad (*). Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Xog muhiim ah (t-tijaab, p <0.05) waxaa lagu calaamadeeyay calaamad (*).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-tijaab, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Xogta muhiimka ah (t-tijaab, p <0.05) waxaa lagu calaamadeeyay calaamad (*).Fallaadhaha cas ayaa tilmaamaya baabi'inta kicinta xannibaadda.
Dhanka kale, uruurinta hoose ee Nb4C3TX waxay isu rogtay inay wax yar ka suntan, laakiin aan ka sarreyn 7%.Sida la filayo, waxaan aragnay in MXenes ay lahaayeen sunta sare ee sunta iyo xakameynta koritaanka microalgae ee 100mg L-1.Waxa xiisaha lihi leh, midna walxuhu ma muujin isbeddel isku mid ah iyo ku-tiirsanaanta wakhtiga sunta/saamaynta sunta marka la barbar dhigo shaybaarrada MAX ama ML ( Faahfaahin ka eeg SI).Halka wejiga MAX (eeg Jaantuska. S3) suntu ay gaadhay qiyaastii 15-25% oo ay korodhay wakhti ka dib, isbeddelka rogaal celiska ah ayaa lagu arkay SL Nb2CTx iyo Nb4C3TX MXene.Joojinta koritaanka microalgae ayaa hoos u dhacday waqti ka dib.Waxay gaadhay ku dhawaad ​​17% 24 saacadood ka dib waxayna hoos ugu dhacday in ka yar 5% 72 saacadood kadib (Jaantus. 3a, b, siday u kala horreeyaan).
Waxa ka sii muhiimsan, SL Nb4C3TX, xannibaadda koritaanka microalgae waxay gaadhay 27% 24 saacadood ka dib, laakiin 72 saacadood ka dib waxay hoos ugu dhacday ilaa 1%.Sidaa darteed, waxaan ku calaamadeynay saameynta la arkay inay tahay xannibaad ka soo horjeeda kicinta, saameyntuna waxay ahayd mid xooggan SL Nb4C3TX MXene.Kicinta kobaca microalgae ayaa horay loogu xusay Nb4C3TX (isdhexgalka 10 mg L-1 ee 24 h) marka la barbar dhigo SL Nb2CTx MXene.Saamaynta dib-u-celinta kicinta-ka-hortagga ayaa sidoo kale si fiican loogu muujiyay qalooca laba-laabashada biomass (eeg sawirka S4 wixii faahfaahin ah).Ilaa hadda, kaliya ecotoxicity ee Ti3C2TX MXene ayaa siyaabo kala duwan loo bartay.Ma aha sun ku ah embriyaha zebrafish44 laakiin waa dhexdhexaad ecotoxic ilaa microalgae Desmodesmus quadricauda iyo Sorghum saccharatum dhirta45.Tusaalooyinka kale ee saamaynta gaarka ah waxaa ka mid ah sunta sare ee khadadka unugyada kansarka marka loo eego khadadka unugyada caadiga ah46,47.Waxaa loo maleyn karaa in xaaladaha imtixaanku ay saameyn ku yeelanayaan isbeddelada kobaca microalgae ee lagu arkay joogitaanka Nb-MXenes.Tusaale ahaan, pH qiyaastii 8 ah oo ku jira stroma chloroplast ayaa ugu fiican hawlgalka hufan ee enzyme RuBisCO.Sidaa darteed, isbeddellada pH waxay si xun u saameeyaan heerka photosynthesis48,49.Si kastaba ha ahaatee, ma aanaan arkin isbeddelada muhiimka ah ee pH inta lagu jiro tijaabada (eeg SI, Fig. S5 wixii faahfaahin ah).Guud ahaan, dhaqamada microalgae ee leh Nb-MXenes wax yar ayaa yareeyay pH ee xalka waqti ka dib.Si kastaba ha ahaatee, hoos u dhacani wuxuu la mid ahaa isbeddelka pH ee dhexdhexaadka saafiga ah.Intaa waxaa dheer, kala duwanaanta kala duwanaanta la helay waxay la mid tahay kuwa lagu qiyaasay dhaqanka saafiga ah ee microalgae (muunada xakamaynta).Sidaa darteed, waxaan ku soo gabagabeyneynaa in photosynthesis aysan saameyn ku yeelan isbeddellada pH waqti ka dib.
Intaa waxaa dheer, MXenes-ka la isku daray waxay leeyihiin dhammaadka dusha sare (oo lagu tilmaamay Tx).Kuwani waa inta badan kooxaha shaqeeya -O, -F iyo -OH.Si kastaba ha ahaatee, kiimikada dusha sare waxay si toos ah ula xiriirtaa habka isku-dhafka.Kooxahan waxaa loo yaqaanaa in si aan kala sooc lahayn loogu qaybiyo dusha sare, taas oo adkeyneysa in la saadaaliyo saameynta ay ku leeyihiin sifooyinka MXene50.Waxaa lagu doodi karaa in Tx ay noqon karto xoogga kicinta ee oksaydhka niobium ee iftiinka.Kooxaha shaqada dusha sare ayaa runtii bixiya goobo badan oo ku xidhidhiyaha sawirqaadayaasha hoose si ay u sameeyaan heterojunctions51.Si kastaba ha ahaatee, kobaca dhexdhexaadka ah ee kobaca ma bixinin sawir-qaade wax ku ool ah (halabuurka dhexdhexaadka ah oo faahfaahsan ayaa laga heli karaa SI Shaxda S6).Intaa waxaa dheer, wax ka beddelka dusha sare sidoo kale waa mid aad muhiim u ah, sida dhaqdhaqaaqa noole ee MXenes waa la bedeli karaa sababtoo ah lakabka post-processing, oxidation, wax ka beddelka dusha kiimikaad ee xeryahooda organic iyo inorganic52,53,54,55,56 ama dusha Engineering charge38.Sidaa daraadeed, si loo tijaabiyo in niobium oxide ay wax ka qabato xasiloonida walxaha dhexdhexaadka ah, waxaanu samaynay daraasado ku saabsan zeta (ζ) ee suurtogalka ah ee koritaanka dhexdhexaadka ah ee microalgae iyo biyaha deionized (marka la barbardhigo).Natiijooyinkayagu waxay muujinayaan in SL Nb-MXenes ay si cadaalad ah u deggan yihiin (eeg SI Fig. S6 ee natiijooyinka MAX iyo ML).Awoodda zeta ee SL MXenes waa ilaa -10 mV.Marka laga hadlayo SR Nb2CTx, qiimaha ζ ayaa xoogaa ka xun midka Nb4C3Tx.Isbeddelka noocan oo kale ah ee qiimaha ζ wuxuu muujin karaa in dusha sare ee MXene nanoflakes ee si xun loo soo dallacay uu nuugo ion si togan loo dallaco oo ka soo jeeda dhexdhexaadinta dhaqanka.Cabbiraadaha ku-meel-gaadhka ah ee awoodda zeta iyo dhaqdhaqaaqa Nb-MXenes ee dhexdhexaadka dhaqanka (fiiri jaantusyada S7 iyo S8 ee SI wixii faahfaahin dheeraad ah) waxay u muuqdaan inay taageerayaan mala-awaalkayaga.
Si kastaba ha ahaatee, labadaba Nb-MXene SLs waxay muujiyeen isbeddello yar oo eber ah.Tani waxay si cad u muujinaysaa xasilloonidooda ku jirta dhexdhexaadinta koritaanka microalgae.Intaa waxaa dheer, waxaan qiimeynay haddii joogitaanka microalgae-yada cagaaran ay saameyn doonto xasiloonida Nb-MXenes ee dhexdhexaadka ah.Natiijooyinka kartida zeta iyo conductivity ee MXenes ka dib isdhexgalka microalgae ee warbaahinta nafaqada iyo dhaqanka waqti ka dib waxaa laga heli karaa SI (Jaantus S9 iyo S10).Waxa xiiso leh, waxaan ogaanay in joogitaanka microalgae ay u muuqatay inay dejiso kala firdhinta labada MXenes.Xaaladda Nb2CTx SL, awoodda zeta xitaa wax yar ayaa hoos u dhacday waqti ka dib si ay u qiimeeyaan qiyamka xun (-15.8 ka soo horjeeda -19.1 mV ka dib 72 h ee ku-dhufashada).Awoodda zeta ee SL Nb4C3TX wax yar ayaa kordhay, laakiin ka dib 72 h waxay weli muujisay xasillooni ka sareysa nanoflakes iyada oo aan la helin microalgae (-18.1 vs. -9.1 mV).
Waxaan sidoo kale helnay hoos u dhac ku yimaada xalalka Nb-MXene ee lagu dhajiyay joogitaanka microalgae, taas oo muujinaysa qadar yar oo ah ions ee dhexdhexaadinta nafaqada.Waxaa xusid mudan, xasilooni darada MXenes ee biyaha inta badan waxaa sabab u ah oksaydheynta dusha sare57.Sidaa darteed, waxaan ka shakisanahay in microalgae cagaaran ay si uun u nadiifisay oksijiinta ka sameysan dusha sare ee Nb-MXene oo xitaa ka hortagtay dhacdooyinkooda (oxidation of MXene).Tan waxaa lagu arki karaa iyadoo la baranayo noocyada walxaha ay nuugaan microalgae.
Inkasta oo daraasadaheena ecotoxicological ay muujiyeen in microalgae ay awoodaan inay ka gudbaan sunta Nb-MXenes waqti ka dib iyo xannibaadda aan caadiga ahayn ee koritaanka kicinta, ujeeddada daraasaddeenu waxay ahayd in la baaro hababka suurtagalka ah ee ficilka.Marka noolaha sida algae ay la kulmaan xeryahooda ama walxaha aan la aqoon hab-nololeedkooda, waxaa laga yaabaa inay siyaabo kala duwan uga falceliyaan58,59.Maqnaanshaha oksaydhyada birta sunta ah, microalgae waxay quudin karaan naftooda, iyaga oo u oggolaanaya inay si joogto ah u koraan60.Ka dib marka la cuno walxaha sunta ah, hababka difaaca ayaa la hawlgelin karaa, sida beddelka qaabka ama qaabka.Suurtagalnimada nuugista waa in sidoo kale la tixgeliyaa58,59.Waxaa xusid mudan, calaamad kasta oo ka mid ah habka difaaca ayaa calaamad cad u ah sunta xarunta tijaabada.Sidaa darteed, shaqadeena dheeraadka ah, waxaan baarnay isdhexgalka dusha sare ee ka dhexeeya SL Nb-MXene nanoflakes iyo microalgae by SEM iyo nuugista suurtagalka ah ee Nb-based MXene by X-ray fluorescence spectroscopy (XRF).Ogsoonow in falanqaynta SEM iyo XRF lagu sameeyay kaliya xoojinta ugu sarreysa ee MXene si wax looga qabto arrimaha sunta dhaqdhaqaaqa.
Natiijooyinka SEM waxaa lagu muujiyey Jaantuska.4.Unugyada microalgae-ka ee aan la daaweynin (eeg sawirka 4a, muunadda tixraaca) waxay si cad u muujiyeen qaabka caadiga ah ee R. subcapitata iyo qaabka unugga u eg.Unugyadu waxay u muuqdaan kuwo fidsan oo xoogaa habaysan.Unugyada microalgae-ka qaarkood ayaa is-dul-saaran oo isku dheggan, laakiin tani waxay u badan tahay inay sababtay habka diyaarinta muunada.Guud ahaan, unugyada microalgae saafiga ah waxay lahaayeen dusha siman mana muujin wax isbeddello ah.
Sawirada SEM oo muujinaya isdhexgalka dusha sare ee u dhexeeya microalgae cagaaran iyo MXene nanosheets ka dib saacadaha 72 ee isdhexgalka ee feejignaanta xad dhaafka ah (100 mg L-1).(a) Microalgae cagaaran oo aan la daweyn ka dib isdhexgalka SL (b) Nb2CTx iyo (c) Nb4C3TX MXenes.Ogsoonow in Nb-MXene nanoflakes ay ku calaamadsan yihiin fallaadho cas.Marka la barbardhigo, sawiro laga soo qaaday mikroskoob indhaha ayaa sidoo kale lagu daray.
Taas bedelkeeda, unugyada microalgae-ka ee ay ku dhajiyeen SL Nb-MXene nanoflakes ayaa waxyeelo soo gaartay (eeg sawirka 4b, c, fallaadho cas).Xaaladda Nb2CTx MXene (Sawir 4b), microalgae waxay u muuqdaan inay ku koraan nanoscales laba-geesoodka ah, kuwaas oo bedeli kara qaab-dhismeedkooda.Waxa xusid mudan, waxa aanu sidoo kale ku aragnay isbeddeladan hoostiisa muraayadda iftiinka (eeg SI Jaantuska S11 wixii faahfaahin ah).Kala-guurkan qaab-dhismeedku wuxuu saldhig macquul ah ku leeyahay physiology microalgae iyo awoodda ay isku difaacayaan iyagoo beddelaya qaab-dhismeedka unugyada, sida kordhinta mugga unugyada61.Sidaa darteed, waxaa muhiim ah in la hubiyo tirada unugyada microalgae ee dhab ahaantii xiriir la leh Nb-MXenes.Daraasadaha SEM waxay muujiyeen in qiyaastii 52% unugyada microalgae ay la kulmeen Nb-MXenes, halka 48% unugyada microalgae ay iska ilaaliyeen xiriirka.SL Nb4C3Tx MXene, microalgae waxay isku daydaa inay iska ilaaliso xidhiidhka MXene, si ay deegaan uga dhigto ugana korto nanoscales laba-geesoodka ah (Jaantus. 4c).Si kastaba ha ahaatee, ma aynaan ilaalin gelitaanka nanoscales ee unugyada microalgae iyo waxyeelladooda.
Is-ilaalinta sidoo kale waa habdhaqanka jawaab-celinta waqti-ku-tiirsan ee xannibaadda photosynthesis sababtoo ah xajinta qaybo ka mid ah unugyada dusha sare iyo waxa loogu yeero shading (hadhka) saamaynta62.Way caddahay in shay kasta (tusaale ahaan, Nb-MXene nanoflakes) ee u dhexeeya microalgae iyo isha iftiinka ayaa xaddidaya qaddarka iftiinka ay nuugaan chloroplasts.Si kastaba ha ahaatee, wax shaki ah kama qabno in tani ay saameyn weyn ku leedahay natiijooyinka la helay.Sida lagu muujiyey indha-indheynteena microscopic, 2D nanoflakes si buuxda uma duubin ama uma hoggaansanayn dusha sare ee microalgae, xitaa marka unugyada microalgae ay la xiriiraan Nb-MXenes.Taa baddalkeeda, nanoflakes waxay u jeesteen inay ku jihaysan yihiin unugyada microalgae iyaga oo aan daboolin dusha sare.Noocyada noocan oo kale ah ee nanoflakes/microalgae si weyn uma xaddidi karaan cadadka iftiinka ay nuugaan unugyada microalgae.Waxaa intaa dheer, daraasadaha qaarkood ayaa xitaa muujiyay horumarinta nuugista iftiinka ee noolaha sawir-qaadista ee joogitaanka nanomaterials laba-geesoodka ah63,64,65,66.
Maaddaama sawirada SEM aysan si toos ah u xaqiijin karin qaadashada niobium ee unugyada microalgae, daraasaddeena dheeraadka ah waxay u leexatay X-ray fluorescence (XRF) iyo X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) falanqaynta si loo caddeeyo arrintan.Sidaa daraadeed, waxaanu isbarbar dhignay xoojinta Nb ee ugu sarreeya ee shaybaarrada microalgae tixraaca ah ee aan la falgelin MXenes, MXene nanoflakes oo ka go'ay dusha sare ee unugyada microalgae, iyo unugyada microalgal ka dib markii laga saaro MXenes ku xiran.Waxaa habboon in la ogaado in haddii aysan jirin wax Nb ah, qiimaha Nb ee ay heleen unugyada microalgae waa inay noqdaan eber ka dib marka laga saaro nanoscales ku xiran.Sidaa darteed, haddii qaadashada Nb ay dhacdo, natiijooyinka XRF iyo XPS labaduba waa inay muujiyaan Nb ugu sarreeya.
Xaaladda XRF spectra, shaybaarrada microalgae waxay muujiyeen Nb ugu sarreeya ee SL Nb2CTx iyo Nb4C3Tx MXene ka dib markii ay la falgaleen SL Nb2CTx iyo Nb4C3Tx MXene (eeg sawirka 5a, sidoo kale ogow in natiijooyinka MAX iyo ML MXenes lagu muujiyay SI, Figs S12).Waxa xiiso leh, xoojinta Nb ugu sarreysa waa isku mid labada xaaladood (baararka cas ee sawirka 5a).Tani waxay muujisay in algae aysan nuugi karin Nb badan, iyo awoodda ugu badan ee ururinta Nb ayaa lagu gaaray unugyada, inkastoo laba jeer ka badan Nb4C3Tx MXene lagu dhejiyay unugyada microalgae (baararka buluuga ah ee sawirka 5a).Waxaa xusid mudan, awoodda microalgae si ay u nuugaan biraha waxay kuxirantahay xoojinta okssaydhka birta ee deegaanka67,68.Shamshada et al.67 waxay ogaatay in awoodda nuugista algae-ka biyaha saafiga ah ay hoos u dhacdo pH-ka sii kordhaya.Raize et al.68 waxay xustay in awoodda geed-badeedku ay ku nuugi karto biraha ay ahayd qiyaastii 25% ka sarreeya Pb2 + marka loo eego Ni2+.
(a) Natiijooyinka XRF ee qaadashada basal Nb ee unugyada microalgae cagaaran ee lagu beeray xaddi xad dhaaf ah oo SL Nb-MXenes (100 mg L-1) saacadaha 72.Natiijooyinku waxay muujinayaan joogitaanka α ee unugyada microalgae saafi ah (muunada kantaroolka, tiirarka cawl), 2D nanoflakes oo ka go'ay unugyada microalgae (tiirarka buluuga ah), iyo unugyada microalgae ka dib marka la kala saaro 2D nanoflakes oo ka soo baxa dusha sare (tiirarka cas).Qadarka elemental Nb, (b) boqolkiiba halabuurka kiimikaad ee qaybaha microalgae organic (C = O iyo CHx / C-O) iyo Nb oxides ee ku jira unugyada microalgae ka dib marka la isku daro SL Nb-MXenes, (c-e) Ku habboonaanta ugu sarreysa ee ka kooban XPS SL Nb2CTx spectra iyo (f4e) SL.
Sidaa darteed, waxaan filaynay in Nb ay nuugi karaan unugyada algal ee qaabka oksaydhyada.Si loo tijaabiyo tan, waxaan ku sameynay daraasado XPS ah MXenes Nb2CTx iyo Nb4C3TX iyo unugyada algae.Natiijooyinka isdhexgalka microalgae ee Nb-MXenes iyo MXenes ee ka go'ay unugyada algae ayaa lagu muujiyay berdihii.5b.Sidii la filayay, waxaan ogaanay Nb 3d ugu sarreeya ee shaybaarada microalgae ka dib markii laga saaray MXene dusha sare ee microalgae.Go'aaminta tirada ee C=O, CHx/CO, iyo Nb oxides ayaa la xisaabiyay iyadoo lagu salaynayo Nb 3d, O 1s, iyo C 1s spectra oo la helay Nb2CTx SL (Sawir 5c-e) iyo Nb4C3Tx SL (Sawir 5c-e).) laga helay microalgae la kariyey.Jaantuska 5f–h) MXenes.Shaxda S1-3 waxay tuseysaa faahfaahinta halbeegyada ugu sarreeya iyo guud ahaan kimistariga ee ka dhashay ku habboonaanta.Waxaa xusid mudan in gobollada Nb 3d ee Nb2CTx SL iyo Nb4C3Tx SL (Sawir 5c, f) ay u dhigmaan hal qayb oo Nb2O5 ah.Halkan, waxaan ka helin meelaha ugu sarreeya ee MXene ee la xidhiidha spectra, taas oo muujinaysa in unugyada microalgae kaliya ay nuugaan qaabka oksaydhka ee Nb.Intaa waxaa dheer, waxaan ku qiyaasnay ​​spectrum C 1 oo leh qaybaha C-C, CHx/C–O, C=O, iyo -COOH.Waxaan u xilsaarnay CHx/C–O iyo C=O meelaha ugu sarreeya tabaruca organic ee unugyada microalgae.Qaybahan dabiiciga ah waxay xisaabiyaan 36% iyo 41% ee ugu sarreeya C 1s ee Nb2CTx SL iyo Nb4C3TX SL, siday u kala horreeyaan.Waxaan markaas ku rakibnay O 1s spectra of SL Nb2CTx iyo SL Nb4C3TX Nb2O5, qaybaha organic ee microalgae (CHx/CO), iyo biyaha dusha sare leh.
Ugu dambeyntii, natiijooyinka XPS waxay si cad u muujiyeen qaabka Nb, ma aha oo kaliya joogitaankiisa.Marka loo eego booska Nb 3d signalka iyo natiijooyinka deconvolution, waxaan xaqiijineynaa in Nb lagu nuugo oo kaliya qaabka oxides oo aan ahayn ions ama MXene laftiisa.Intaa waxaa dheer, natiijooyinka XPS waxay muujiyeen in unugyada microalgae ay awood weyn u leeyihiin inay Nb oxides ka qaataan SL Nb2CTx marka la barbar dhigo SL Nb4C3TX MXene.
In kasta oo natiijooyinkayaga qaadashada Nb ay yihiin kuwo cajiib ah oo noo oggolaanaya inaan aqoonsanno hoos u dhaca MXene, ma jiro hab la heli karo si loola socdo isbeddellada qaabdhismeedka jirka ee 2D nanoflakes.Sidaa darteed, waxaan sidoo kale go'aansanay inaan horumarino hab ku habboon oo si toos ah uga jawaabi kara isbeddel kasta oo ku dhaca 2D Nb-MXene nanoflakes iyo microalgae unugyada.Waxaa muhiim ah in la ogaado in aan u maleyneyno in haddii noocyada isdhexgalka ay ku dhacaan isbeddel kasta, jajab ama jajabin, tani waa inay si dhakhso ah u muujiso isbeddelka cabbirrada qaabka, sida dhexroorka wareegga wareegga ah ee u dhigma, wareegsan, ballaca Feet, ama dhererka Feetka.Maaddaama xuduudahani ay ku habboon yihiin in lagu qeexo qaybaha dhaadheer ama nanoflakes laba-geesoodka ah, dabagalkooda falanqaynta qaabka qaybta firfircoon waxay na siin doontaa macluumaad qiimo leh oo ku saabsan isbeddelka morphological ee SL Nb-MXene nanoflakes inta lagu jiro dhimista.
Natiijooyinka la helay ayaa lagu muujiyay Jaantuska 6. Isbarbardhigga, waxaan sidoo kale tijaabinay marxaladda MAX ee asalka ah iyo ML-MXenes (fiiri jaantusyada SI S18 iyo S19).Falanqaynta firfircoon ee qaabka qaybtu waxay muujisay in dhammaan xuduudaha qaabka laba Nb-MXene SLs ay si weyn u beddeleen ka dib markii ay la falgaleen microalgae.Sida lagu muujiyey cabbirka dhexroorka goobada wareegta ah ee u dhigma (Jaantus. 6a, b), xoojinta ugu sarreysa ee la dhimay ee jajabka nanoflakes weyn waxay muujinaysaa inay u muuqdaan inay qudhunayaan jajabyo yaryar.On berde.6c, d waxay muujinaysaa hoos u dhac ku yimaadda meelaha ugu sarreeya ee la xidhiidha cabbirka qumman ee jajabyada (kordhinta nanoflakes), taas oo muujinaysa isbeddelka 2D nanoflakes ee qaabka qayb-u eg.Jaantuska 6e-h oo muujinaya ballaca iyo dhererka Feret, siday u kala horreeyaan.Balaadhka iyo dhererka bararka ayaa ah cabbirro is-kaabaya oo sidaas awgeed waa in si wadajir ah loo tixgeliyo.Ka dib markii la soo saaray 2D Nb-MXene nanoflakes ee joogitaanka microalgae, xiriirkoodii ugu sarreeyay ee Feret ayaa isbeddelay xooggooduna hoos ayuu u dhacay.Iyada oo ku saleysan natiijooyinkan oo ay weheliyaan morphology, XRF iyo XPS, waxaan ku soo gabagabeynay in isbeddellada la arkay ay si xooggan ula xiriiraan oksaydhka sida MXenes oksaydhisku ay noqdaan kuwo laalaab badan oo u jajaban jajabyada iyo qaybaha oxide spherical69,70.
Falanqaynta isbeddelka MXene ka dib isdhexgalka microalgae cagaaran.Falanqaynta qaabka walxaha firfircooni waxay ku xisaabtamaysaa cabbirrada sida (a, b) dhexroorka aagga wareegtada u dhigma, (c, d) wareegsan, (e, f) Ballaca feerada iyo (g, h) Dhererka Feetka.Si taas loo gaaro, laba muunado microalgae tixraac ah ayaa la falanqeeyay iyadoo ay weheliso SL Nb2CTx aasaasiga ah iyo SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx iyo SL Nb4C3Tx MXenes, microalgae hoos u dhacay, iyo daaweeyay microalgae SL Nb2CTx iyo SL Nb4C3Tx MXenes.Fallaadhaha guduudan waxay muujinayaan kala-guurka cabbirrada qaab-dhismeedka nanoflakes-ka laba-geesoodka ah ee la bartay.
Maaddaama falanqaynta cabbirka qaabka ay tahay mid la isku halleyn karo, waxay sidoo kale muujin kartaa isbeddellada morphological ee unugyada microalgae.Sidaa darteed, waxaanu falanqeynay dhexroorka goobada wareegta ah ee u dhigma, wareega, iyo Feet balac / dhererka unugyada microalgae saafiga ah iyo unugyada ka dib isdhexgalka 2D Nb nanoflakes.On berde.6a-h waxay muujinaysaa isbeddelada qaababka qaabka unugyada algae, sida caddaynta hoos u dhaca xoogga ugu sarreeya iyo isbeddelka maxima ee qiimaha sare.Gaar ahaan, xuduudaha wareega unuggu waxay muujiyeen hoos u dhac ku yimaada unugyada dheereeya iyo kororka unugyada wareega (Sawir 6a, b).Intaa waxaa dheer, ballaca unugga Feret wuxuu kordhay dhowr mikromitir ka dib isdhexgalka SL Nb2CTx MXene (Jaantus. 6e) marka la barbar dhigo SL Nb4C3TX MXene (Jaantus 6f).Waxaan ka shakisanahay in tani ay sabab u tahay kor u qaadista xooggan ee Nb oxides by microalgae marka la isdhexgalka Nb2CTx SR.Ku-xidhnaanta adag ee Nb-da ee korkooda waxay keeni kartaa korriinka unugyada oo leh saameyn yar oo hadh ah.
Aragtidayada isbeddelka ee cabbirrada qaabka iyo cabbirka microalgae waxay dhamaystiraan daraasado kale.Microalgae cagaaran waxay bedeli karaan qaab-dhismeedkooda si ay uga jawaabaan walaaca deegaanka iyagoo bedelaya cabbirka unugyada, qaabka ama dheef-shiid kiimikaadka61.Tusaale ahaan, beddelidda cabbirka unugyadu waxay sahlaysa nuugista nafaqo71.Unugyada algae-yada yaryar waxay muujinayaan qaadashada nafaqo ee hoose iyo heerka korriinka oo daciifay.Taa beddelkeeda, unugyada waaweyni waxay u muuqdaan inay cunaan nafaqooyin badan, kuwaas oo markaa lagu kaydiyo intracellularly72,73.Machado iyo Soares waxay ogaadeen in triclosan fungicides ay kordhin karto cabbirka unugyada.Waxay sidoo kale heleen isbeddello qotodheer oo ku saabsan qaabka algae74.Intaa waxaa dheer, Yin et al.9 ayaa sidoo kale shaaca ka qaaday isbeddellada morphological ee algae ka dib markii la soo bandhigay hoos u dhigista graphene oxide nanocomposites.Sidaa darteed, way caddahay in cabbirada cabbirka / qaabka beddelka ee microalgae ay sababto joogitaanka MXene.Maaddaama isbeddelkan cabbirka iyo qaabka uu muujinayo isbeddelada qaadashada nafaqada, waxaan aaminsanahay in falanqaynta cabbirka cabbirka iyo qaabka waqtigu ay muujin karaan qaadashada niobium oxide by microalgae joogitaanka Nb-MXenes.
Waxaa intaa dheer, MXenes waa la oksidhiyey karaa joogitaanka algae.Dalai et al.75 waxay arkeen in qaab-dhismeedka algae cagaaran ay soo bandhigeen nano-TiO2 iyo Al2O376 ma aha labis.Inkasta oo indha-indhayntayadu ay la mid yihiin daraasadda hadda jirta, waxay kaliya ku habboon tahay daraasadda saameynta bioremediation ee ku saabsan alaabta wax-soo-saarka MXene ee joogitaanka 2D nanoflakes oo aan ahayn nanoparticles.Maaddaama MXenes ay hoos u dhigi karto oksijiinta birta, 31,32,77,78 waa macquul in la qiyaaso in Nb nanoflakes ay sidoo kale sameyn karaan Nb oxides ka dib marka ay la falgalaan unugyada microalgae.
Si loo sharaxo dhimista 2D-Nb nanoflakes iyada oo loo marayo habka kala-goynta ee ku salaysan habka oksaydhka, waxaanu samaynay daraasado la isticmaalayo mikroskoobyada elektarooniga ah ee gudbinta xallinta sare (HRTEM) (Sawir 7a,b) iyo raajada sawir-qaadista sawir-qaadista (XPS) (Jaantus 7).7c-i iyo miisaska S4-5).Labada habba waxay ku habboon yihiin in la barto oksaydhka walxaha 2D oo midba midka kale kabo.HRTEM waxay awood u leedahay inay falanqeyso hoos u dhaca dhismayaasha lakabyada laba-geesoodka ah iyo muuqaalka xiga ee nanoparticles oxide birta ah, halka XPS ay xasaasi u tahay curaarta dusha sare.Ujeedadaas awgeed, waxaan tijaabinay 2D Nb-MXene nanoflakes oo laga soo saaray kala firdhinta unugyada microalgae, taas oo ah, qaabkooda ka dib isdhexgalka unugyada microalgae (eeg sawirka 7).
Sawirada HRTEM oo muujinaya qaab-dhismeedka oxidized (a) SL Nb2CTx iyo (b) SL Nb4C3Tx MXenes, natiijooyinka falanqaynta XPS ee muujinaya (c) isku dhafka alaabada oksaydhka ka dib marka la dhimo, (d-f) isbarbardhigga ugu sarreeya ee qaybaha muuqaalka XPS ee SL Nb2CTx iyo (g-i) Nb4C3T oo cagaar ah oo la dayactiray.
Daraasadaha HRTEM waxay xaqiijiyeen oksaydhka laba nooc ee nanoflakes Nb-MXene.Inkasta oo nanoflakes ay xajiyeen qaab-dhismeedkooda laba-geesoodka ah ilaa xad, oxidation waxay keentay muuqaalka nanoparticles badan oo daboolaya dusha sare ee nanoflakes MXene (eeg sawirka 7a,b).Falanqaynta XPS ee c Nb 3d iyo calaamadaha O 1s waxay muujiyeen in Nb oxides la sameeyay labada xaaladoodba.Sida ku cad Jaantuska 7c, 2D MXene Nb2CTx iyo Nb4C3TX waxay leeyihiin calaamadaha Nb 3d ee muujinaya joogitaanka NbO iyo Nb2O5 oxides, halka calaamadaha O 1s ay muujinayaan tirada O-Nb bonds ee la xidhiidha shaqeynta 2D nanoflake.Waxaan ogaanay in wax-ku-darka Nb oxide uu ku badan yahay marka loo eego Nb-C iyo Nb3+-O.
On berde.Jaantusyada 7g-i waxay muujinayaan muuqaalka XPS ee Nb 3d, C 1s, iyo O 1s SL Nb2CTx (eeg sawirka 7d-f) iyo SL Nb4C3TX MXene oo ka go'an unugyada microalgae.Faahfaahinta cabbiraadaha ugu sarreeya ee Nb-MXenes ayaa lagu bixiyaa Shaxannada S4-5, siday u kala horreeyaan.Waxaan marka hore falanqaynay halabuurka Nb 3d.Si ka duwan Nb oo ay nuugaan unugyada microalgae, ee MXene oo ka go'an unugyada microalgae, marka laga reebo Nb2O5, qaybo kale ayaa la helay.Nb2CTx SL, waxaan ku aragnay wax ku darsiga Nb3+-O oo dhan 15%, halka inta kale ee Nb 3d spectrum ay u badan tahay Nb2O5 (85%).Intaa waxaa dheer, muunadda SL Nb4C3TX waxay ka kooban tahay Nb-C (9%) iyo Nb2O5 (91%) qaybo.Halkan Nb-C waxay ka timaadaa laba lakab oo atomic oo gudaha ah oo kaarbiide bir ah oo ku jira Nb4C3Tx SR.Ka dib waxaanu khariidad ku samaynaa spectra C 1s afar qaybood oo kala duwan, sidii aan ku samaynay muunado gudaha ah.Sida la filayo, spectrum C 1s waxaa u badan kaarboon garaaf ah, oo ay ku xigto wax ku biirinta walxaha organic (CHx/CO iyo C=O) ee unugyada microalgae.Intaa waxaa dheer, in spectrum O 1s, waxaan ku aragnay wax ku biirinta qaababka dabiiciga ah ee unugyada microalgae, niobium oxide, iyo biyaha adsorbed.
Intaa waxaa dheer, waxaan baarnay in Nb-MXenes jeexjeexa ay la xiriirto joogitaanka noocyada oksijiinta falcelinta (ROS) ee dhexdhexaadinta nafaqada iyo / ama unugyada microalgae.Si taas loo gaaro, waxaan qiimeynay heerarka oksijiinta hal-abuurka ah (1O2) ee dhexdhexaadka dhaqanka iyo glutathione intracellular, thiol oo u dhaqma sida antioxidant ee microalgae.Natiijooyinka waxaa lagu muujiyay SI (Jaantusyada S20 iyo S21).Dhaqamada leh SL Nb2CTx iyo Nb4C3TX MXenes waxaa lagu gartaa qadar yar oo 1O2 ah (eeg Jaantuska S20).Xaaladda SL Nb2CTx, MXene 1O2 waa la dhimay ilaa 83%.Dhaqamada microalgae ee isticmaalaya SL, Nb4C3TX 1O2 ayaa hoos u dhacday xitaa in ka badan, ilaa 73%.Waxa xiiso leh, isbeddellada 1O2 waxay muujiyeen isbeddel la mid ah sidii hore loo arkay saameynta kicinta-kicinta (eeg sawirka 3).Waxaa lagu doodi karaa in ku-soo-baxa iftiinka dhalaalaya uu bedeli karo photooxidation.Si kastaba ha ahaatee, natiijooyinka falanqaynta xakamaynta ayaa muujisay heerar joogto ah oo joogto ah oo ah 1O2 inta lagu jiro tijaabada (Sawir S22).Marka la eego heerarka ROS intracellular, waxaan sidoo kale aragnay isla isbeddelka hoos u dhaca (eeg sawirka S21).Ugu horreyntii, heerarka ROS ee unugyada microalgae ee lagu dhaqay joogitaanka Nb2CTx iyo Nb4C3Tx SLs waxay dhaafeen heerarka laga helay dhaqamada saafiga ah ee microalgae.Ugu dambeyntii, si kastaba ha ahaatee, waxay u muuqatay in microalgae ay ku habboon tahay joogitaanka labadaba Nb-MXenes, maaddaama heerarka ROS ay hoos u dhaceen 85% iyo 91% ee heerarka lagu qiyaasay dhaqamada saafiga ah ee microalgae ee lagu tallaalay SL Nb2CTx iyo Nb4C3TX, siday u kala horreeyaan.Tani waxay muujin kartaa in microalgae ay dareemaan raaxo badan waqti ka dib joogitaanka Nb-MXene marka loo eego dhexdhexaadinta nafaqada oo keliya.
Microalgae waa koox kala duwan oo ah noolaha photosynthetic.Inta lagu jiro photosynthesis, waxay u beddelaan kaarboon laba ogsaydh (CO2) atmospheric carbon carbon organic.Alaabta photosynthesis waa gulukoos iyo oksijiin79.Waxaan ka shakisanahay in ogsijiinku sidaas sameeyay uu door muhiim ah ka ciyaaro oksaydhka Nb-MXenes.Mid ka mid ah sharraxaadda suurtogalka ah ee tan ayaa ah in cabbirka kala duwan ee hawo-mareenka lagu sameeyay cadaadiska qayb ahaan hooseeya iyo sare ee oksijiinta ka baxsan iyo gudaha Nb-MXene nanoflakes.Tani waxay ka dhigan tahay in meel kasta oo ay jiraan meelo ka mid ah cadaadiska qaybeed ee kala duwan ee oksijiinta, aagga heerka ugu hooseeya ayaa samayn doona anode 80, 81, 82. Halkan, microalgae waxay gacan ka geystaan ​​abuurista unugyo kala duwan oo hawo leh oo ku yaal dusha sare ee jajabyada MXene, kuwaas oo soo saara oksijiin sababtoo ah sifooyinka sawirada.Natiijo ahaan, alaabada biocorrosion (kiiskan, niobium oxides) ayaa la sameeyay.Dhinac kale ayaa ah in microalgae ay soo saari karto acids organic kuwaas oo lagu sii daayo biyaha83,84.Sidaa darteed, jawi gardarro ah ayaa la sameeyay, taas oo beddeleysa Nb-MXenes.Intaa waxaa dheer, microalgae waxay bedeli kartaa pH ee deegaanka ilaa alkaline sababtoo ah nuugista carbon dioxide, taas oo sidoo kale sababi karta daxalka79.
Waxa ka sii muhiimsan, wakhtiga sawirka mugdiga/iftiinka ee lagu isticmaalo daraasaddeena ayaa muhiim u ah fahamka natiijooyinka la helay.Dhinacan waxaa si faahfaahsan loogu qeexay Djemai-Zoglache et al.85 Waxay si ula kac ah u isticmaaleen 12/12 saacadood oo sawir qaade ah si ay u muujiyaan biocorrosion la xidhiidha biofouling by microalgae cas Porphyridium purpureum.Waxay muujinayaan in sawir-qaadista ay la xiriirto kobcinta awoodda iyada oo aan lahayn biocorrosion, oo isu muujisa sida oscillations pseudoperiodic agagaarka 24:00.Indho-indhayntan waxaa xaqiijiyay Dowling et al.86 Waxay soo bandhigeen biofilms-ka sawir-qaadista ee cyanobacteria Anabaena.Ogsajiinta kala diri waxay ku sameysan tahay waxqabadka iftiinka, taas oo la xiriirta isbeddelka ama isbeddelka awoodda biocorrosion ee bilaashka ah.Muhiimadda sawir-qaadista waxaa lagu xoojiyay xaqiiqda ah in awoodda bilaashka ah ee biocorrosion ay kordhiso wajiga iftiinka waxayna hoos u dhigtaa marxaladda mugdiga ah.Tan waxaa u sabab ah ogsijiinta ay soo saarto microalgae-ka loo yaqaan 'photosynthetic microalgae', taas oo saameyn ku yeelata falcelinta cathodic iyada oo loo marayo cadaadiska qayb ka mid ah ee ka soo baxa electrodes87.
Intaa waxaa dheer, Fourier transforming infrared spectroscopy (FTIR) ayaa la sameeyay si loo ogaado haddii wax isbeddel ah ay ku dhaceen halabuurka kiimikada ee unugyada microalgae ka dib isdhexgalka Nb-MXenes.Natiijooyinkan la helay waa kuwo adag waxaanan ku soo bandhigaynaa SI (Jaantusyada S23-S25, oo ay ku jiraan natiijooyinka marxaladda MAX iyo ML MXenes).Marka la soo koobo, spectra tixraaca ee la helay ee microalgae ayaa na siinaya macluumaad muhiim ah oo ku saabsan sifooyinka kiimikada ee noolahaas.Gariiradan ugu macquulsan waxay ku yaalaan inta jeer ee 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.mid.1 1 (C-H) iyo 3280 cm-1 (O-H).SL Nb-MXenes, waxaanu u helnay saxeex fidineed CH-bond kaas oo waafaqsan daraasaddeenii hore38.Si kastaba ha ahaatee, waxaanu aragnay in qaar ka mid ah meelaha ugu sarreeya ee la xidhiidha C=C iyo CH bonds ay lumeen.Tani waxay muujinaysaa in isku-dhafka kiimikada ee microalgae laga yaabo inuu galo isbeddello yaryar sababtoo ah isdhexgalka SL Nb-MXenes.
Marka la tixgeliyo isbeddelada suurtagalka ah ee biochemistry ee microalgae, ururinta oksaydhyada aan noolaha lahayn, sida niobium oxide, waxay u baahan tahay in dib loo eego59.Waxay ku lug leedahay kor u qaadista biraha ee dusha unugga, gaadiidkooda cytoplasmka, xiriirka ay la leeyihiin kooxaha carboxyl intracellular, iyo ururintooda microalgae polyphosphosomes20,88,89,90.Intaa waxaa dheer, xiriirka ka dhexeeya microalgae iyo biraha waxaa ilaaliya kooxaha shaqeynaya ee unugyada.Sababtan awgeed, nuugista waxay sidoo kale ku xiran tahay kiimikada dusha sare ee microalgae, taas oo aad u adag9,91.Guud ahaan, sida la filayo, halabuurka kiimikada ee microalgae cagaaran ayaa isbeddelay wax yar sababtoo ah nuugista Nb oxide.
Waxa xiiso leh, xannibaadda bilawga ah ee la arkay microalgae ayaa dib loo rogi lahaa wakhti ka dib.Sida aan aragnay, microalgae waxay ka gudubtay isbeddelkii hore ee deegaanka waxayna ugu dambeyntii ku soo laabatay heerarka kobaca caadiga ah waxayna xitaa korodhay.Daraasadaha suurtagalka ah ee zeta waxay muujinayaan xasillooni sare marka la soo geliyo warbaahinta nafaqada.Sidaa daraadeed, isdhexgalka dusha sare ee u dhexeeya unugyada microalgae iyo Nb-MXene nanoflakes ayaa lagu hayaa inta lagu jiro tijaabooyinka dhimista.Falanqayntayada dheeraadka ah, waxaan ku soo koobeynaa hababka ugu muhiimsan ee ficilka ee ka hooseeya habdhaqankan cajiibka ah ee microalgae.
Kormeerka SEM ayaa muujiyay in microalgae ay u muuqdaan inay ku xiran yihiin Nb-MXenes.Isticmaalka falanqaynta sawirka firfircoon, waxaan xaqiijineynaa in saameyntani ay horseedayso isbeddelka laba-geesoodka Nb-MXene nanoflakes ee qaybo badan oo wareegsan, taas oo muujinaysa in kala-goynta nanoflakes ay la xiriirto oksaydhkooda.Si aan u tijaabino mala-awaalkayaga, waxaanu samaynay daraasado taxane ah oo agab iyo kiimiko ah.Ka dib markii la tijaabiyey, nanoflakes si tartiib tartiib ah ayay oksaydheeyeen oo u jajabeen alaabada NbO iyo Nb2O5, kuwaas oo aan khatar ku ahayn microalgae cagaaran.Isticmaalka indho-indheynta FTIR, ma helin wax isbeddel ah oo ku yimid isku-dhafka kiimikada ee microalgae-ka oo lagu dhajiyay joogitaanka 2D Nb-MXene nanoflakes.Iyadoo la tixgelinayo suurtagalnimada nuugista niobium oxide ee microalgae, waxaanu samaynay falanqaynta faylalka raajada.Natiijooyinkani waxay si cad u muujinayaan in microalgae-ka la bartay ay ku quudiyaan niobium oxides (Nbo iyo Nb2O5), kuwaas oo aan sun ku ahayn microalgae-ka la bartay.