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Jun 02, 2024

強化された吸着力

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17054 (2022) この記事を引用 1722 アクセス 9 引用 1 オルトメトリクスの詳細 廃乾電池および未処理の不適切な放電

Scientific Reports volume 12、記事番号: 17054 (2022) この記事を引用

1722 アクセス

9 件の引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

廃乾電池や未処理の抗生物質を含む廃液が不適切に環境に排出されると、生態系の維持に深刻な脅威が生じます。 この研究では、酸化グラフェン (GO) 前駆体として廃乾電池棒を使用する生物還元プロセスを介して、還元酸化グラフェン - ZnO (rGO-ZnO) ナノ複合材料の合成が達成されました。 このナノ複合材料は、過酸化水素の存在下での 290 nm でのクロラムフェニコール (CAP) の紫外線光触媒分解に適用されました。 RGO-ZnO ナノ複合材料は、SEM、TEM、XRD、BET、および FTIR によって特性評価されました。 ナノ複合材料の TEM 画像から、粗い還元酸化グラフェン表面上に多分散した準球状酸化亜鉛が存在することが明らかになりました。 XRD パターンでは、ZnO と rGO のシャープで顕著な結晶性ウルツ鉱六方晶相が示されました。 ナノ複合材料のＢＥＴ表面積は７２２ｍ ２ ／ｇであり、細孔サイズは２ｎｍ、細孔容積は０．４ｃｃ／ｇであった。 % 光除去効率は照射時間が増加するにつれて増加しましたが、pH、温度、CAP 濃度が高くなると減少しました。 光触媒吸着プロセスは、多層吸着メカニズムを示すフロイントリヒ モデル (R2 = 0.99) により正確に適合しました。 ナノコンポジットによる処理後、獣医療排水の化学的酸素要求量 (COD) レベルの 92.74% 減少が得られ、実際の廃水サンプルにおけるその有効性が確認されました。

数十年前の最初の発見以来、抗生物質は病気の予防、治療、成長促進を目的として人間や動物のケアに有用な用途が見出されてきました1。 これらの目的で使用されてきたさまざまな抗生物質には、アジスロマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、ストレプトマイシンなどが含まれます。しかし、近年、抗生物質とその残留物が生産工場、廃水処理施設、病院、埋め立て地などを介して環境中に侵入するようになりました。現在、それらは環境汚染物質の重要なグループとして浮上しています2。 製薬廃液や農業廃水中にはさまざまなレベルの抗生物質が残留しており、それに伴う水生生物や陸生生物への毒性影響が報告されています2。

半導体ベースの均一/不均一光触媒、超音波触媒、フェントン、電気化学的酸化、オゾン化などの高度な酸化プロセスは、費用対効果を含む多くの利点により、製薬および農業排水の処理において過去数十年にわたって大きな注目を集めてきました。有機および無機汚染物質をより毒性の低い物質に分解する時間と能力3、4、5、6、7。 硫化カドミウム (CdS)、硫化亜鉛 (ZnS)、酸化第二鉄 (Fe2O3)、酸化チタン (TiO2)、酸化亜鉛 (ZnO) ナノ粒子などの半導体は、反応性酸化種の生成を介して光還元酸化還元反応の増感剤として機能します。ヒドロキシルラジカル、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンを含む8.

酸化亜鉛はII-VI族化合物半導体です。 それは 3.4 eV のバンドギャップと 387 nm の波長を持ち、電磁スペクトルの紫外 (UV) 領域で励起できます9。 酸化亜鉛ナノ粒子は、比較的安価な製造コスト、穏やかな反応条件などにより、抗菌剤、ガス検知用途、そして最も重要なことに光触媒廃水処理に広く使用されています10、11。

逆に、半導体光触媒でよく遭遇する問題には、狭い吸収範囲、光腐食、電子正孔対の再結合、水性媒体中での光不安定性、巨大な活性化エネルギーを必要とする広いバンドギャップなどが含まれます11,12。 黒鉛材料（還元酸化グラフェン）の統合は、電子正孔対の再結合の防止、半導体内の電荷キャリアの輸送の強化、吸着容量、導電性、および全体的な光触媒活性の向上に効果的であることが証明されています13、14。