Высокая удельная поверхность γ

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6131 (2023) Цитировать эту статью

1083 доступа

3 цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Наночастицы (НЧ) оксида алюминия (Al2O3) представляют собой особенно адсорбирующие НЧ с высокой удельной площадью поверхности (SSA), которые вполне могут быть использованы для очистки воды. В данной работе методом соосаждения успешно синтезированы чистые НЧ γ-глинозема и изучено влияние концентрации бикарбоната аммония на синтезированные НЧ с целью найти оптимальную концентрацию, обеспечивающую максимальную эффективность удаления ионов меди из воды. Результаты показывают, что сферические НЧ оксида алюминия со средним диаметром в диапазоне 19–23 нм образуются при различных концентрациях осадителя, и эта концентрация не оказывает существенного влияния на морфологию НЧ. Кроме того, концентрация осадителя влияет на оптические характеристики полученных НЧ оксида алюминия, а энергии запрещенной зоны образцов варьируются от 4,24 до 5,05 эВ. Наиболее важное влияние концентрации осаждающих агентов отражается на их SSA и способности к удалению ионов меди. Сверхвысокое SSA = 317 м2/г, а наибольшее удаление меди при концентрации адсорбата 184 мг/л достигается в растворе щелочи с последующим нейтральное решение. Однако замечательное удаление меди на уровне 98,2% достигается даже в кислых растворах с 0,9 г/л НЧ оксида алюминия, синтезированных при заданной концентрации бикарбоната аммония, поэтому этот образец может быть хорошим кандидатом для удаления ионов Cu из кислых сточных вод.

Производство наноструктурированных материалов на основе оксидов металлов в последнее время привлекает большое внимание из-за их уникальных особенностей, таких как высокое соотношение поверхности к объему, высокая поверхностная реакционная способность и необычные электрические свойства. Оксиды металлов широко используются в электронных и фотонных устройствах, медицине, а также в качестве катализаторов и фотокатализаторов. Они нашли особую желательность во многих научных областях, включая химию, материаловедение, физику, медицину и электронику1,2,3.

Оксид алюминия, широко известный как глинозем, является одним из наиболее частых оксидов металлов, используемых в промышленности. Наночастицы оксида алюминия широко используются в приложениях, основанных на адсорбции, из-за их интересных свойств, таких как кислотно-основные свойства, высокая удельная площадь поверхности (SSA), структурная стабильность, низкая стоимость, механическая и термическая стабильность, хорошая механическая прочность, летучая кислотность, теплопроводность. , жесткость, инертность к большинству кислот и щелочей, адсорбционная способность, износостойкость, стойкость к окислению, хорошая электрическая и химическая стойкость, электроизоляция, высокие температуры плавления, а также нетоксичность. Среди этих особенностей высокая площадь поверхности и открытая пористость позволяют применять γ-оксид алюминия в качестве катализаторов и адсорбентов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности4,5,6,7,8.

В отличие от органических загрязнителей, тяжелые металлы не разлагаются естественным путем и склонны накапливаться в живых организмах, а многие ионы тяжелых металлов являются наиболее распространенными токсичными загрязнителями, которые в основном накапливаются в промышленных сточных водах. К токсичным тяжелым металлам, требующим особого внимания при очистке промышленных сточных вод, относятся медь, никель, свинец, ртуть, цинк, хром и кадмий9.

Ион меди (Cu2+) – один из вредных тяжелых металлов, который в изобилии и в природе присутствует в городских и промышленных сточных водах и очень вреден для здоровья человека10. Ионы меди, как токсичный загрязнитель ресурсов питьевой воды, должны быть устранены из-за их опасного риска при несанкционированных дозах (более 2 мг/л) для возникновения проблем со здоровьем человека, таких как головные боли, депрессия и проблемы с обучением11. Адсорбция признана одним из наиболее перспективных методов удаления токсичных металлов из водных растворов благодаря ее простоте, гибкости и высокой эффективности в промышленном применении12. Использование наноматериалов в этой области привлекло значительное внимание из-за их большой удельной поверхности и избыточного количества активных групп.