हरियो अग्रसरको रूपमा पाम तेल प्रयोग गर्दै, फोहोर पानी उपचारको लागि माइक्रोवेभ ओभन प्रयोग गरेर चुम्बकीय नानोकार्बनको आर्क संश्लेषण।

Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।थप रूपमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट देखाउँछौं।
एकै पटकमा तीनवटा स्लाइडहरूको क्यारोसेल प्रदर्शन गर्दछ।अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि, वा अन्तमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि।
माइक्रोवेभ विकिरणबाट उत्सर्जित धातुहरूको अस्तित्व विवादास्पद छ किनभने धातुहरू सजिलैसँग प्रज्वलित हुन्छन्।तर चाखलाग्दो कुरा के छ भने शोधकर्ताहरूले पत्ता लगाए कि चाप डिस्चार्ज घटनाले अणुहरू विभाजित गरेर न्यानोमेटेरियलहरूको संश्लेषणको लागि एक आशाजनक मार्ग प्रदान गर्दछ।यो अध्ययनले कच्चा पाम तेललाई चुम्बकीय न्यानोकार्बन (MNC) मा रूपान्तरण गर्न माइक्रोवेभ तताउने र विद्युतीय चापलाई संयोजन गर्ने एक-चरण अझै किफायती सिंथेटिक विधि विकास गरिरहेको छ, जुन पाम तेल उत्पादनको लागि नयाँ विकल्पको रूपमा मान्न सकिन्छ।यसमा स्थायी रूपमा घाउ भएको स्टेनलेस स्टीलको तार (डाइलेक्ट्रिक माध्यम) र आंशिक रूपमा निष्क्रिय अवस्थामा फेरोसिन (उत्प्रेरक) भएको माध्यमको संश्लेषण समावेश छ।यो विधि विभिन्न संश्लेषण समय (10-20 मिनेट) संग 190.9 देखि 472.0 डिग्री सेल्सियस सम्म तापमान दायरा मा तताउन को लागी सफलतापूर्वक प्रदर्शन गरिएको छ।ताजा तयार MNCs ले 20.38–31.04 nm को औसत आकार, एक मेसोपोरस संरचना (SBET: 14.83–151.95 m2/g) र स्थिर कार्बनको उच्च सामग्री (52.79–71.24 wt.%), साथै D र G देखाएको छ। ब्यान्ड (ID/g) ०.९८–०.९९।एफटीआईआर स्पेक्ट्रम (५२२.२९–५८८.४८ सेमी–१) मा नयाँ चुचुराहरूको गठनले फेरोसिनमा FeO यौगिकहरूको उपस्थितिको पक्षमा गवाही दिन्छ।म्याग्नेटोमिटरहरूले लौह चुम्बकीय सामग्रीहरूमा उच्च चुम्बकीकरण संतृप्ति (२२.३२–२६.८४ इमु/जी) देखाउँछन्।फोहोर पानी प्रशोधनमा MNCs को प्रयोग 5 देखि 20 ppm सम्म विभिन्न सांद्रताहरूमा मिथाइलिन नीलो (एमबी) शोषण परीक्षण प्रयोग गरेर तिनीहरूको शोषण क्षमताको मूल्याङ्कन गरेर प्रदर्शन गरिएको छ।संश्लेषण समय (20 मिनेट) मा प्राप्त MNCs ले अरूको तुलनामा उच्चतम सोखन दक्षता (10.36 mg/g) देखायो, र MB डाई हटाउने दर 87.79% थियो।तसर्थ, Langmuir मानहरू फ्रुन्डलिच मानहरूको तुलनामा आशावादी छैनन्, R2 क्रमशः 10 मिनेट (MNC10), 15 मिनेट (MNC15) र 20 मिनेट (MNC20) मा संश्लेषित MNC हरूको लागि लगभग 0.80, 0.98 र 0.99 भएको छ।फलस्वरूप, शोषण प्रणाली एक विषम अवस्थामा छ।तसर्थ, माइक्रोवेभ आर्किङले CPO लाई MNC मा रूपान्तरण गर्नको लागि एक आशाजनक विधि प्रदान गर्दछ, जसले हानिकारक रंगहरू हटाउन सक्छ।
माइक्रोवेभ विकिरणले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रहरूको आणविक अन्तरक्रियाको माध्यमबाट सामग्रीको भित्री भागहरूलाई ताप्न सक्छ।यो माइक्रोवेभ प्रतिक्रिया अद्वितीय छ कि यसले छिटो र समान थर्मल प्रतिक्रिया बढावा दिन्छ।यसरी, ताप प्रक्रियालाई गति दिन र रासायनिक प्रतिक्रियाहरू बढाउन सम्भव छ।एकै समयमा, छोटो प्रतिक्रिया समयको कारण, माइक्रोवेभ प्रतिक्रियाले अन्ततः उच्च शुद्धता र उच्च उपज 3,4 उत्पादनहरू उत्पादन गर्न सक्छ।यसको अद्भुत गुणहरूको कारण, माइक्रोवेव विकिरणले रोचक माइक्रोवेव संश्लेषणलाई सुविधा दिन्छ जुन धेरै अध्ययनहरूमा प्रयोग गरिन्छ, रासायनिक प्रतिक्रियाहरू र न्यानोमेटेरियल्स 5,6 को संश्लेषण सहित।तताउने प्रक्रियाको बखत, माध्यम भित्र स्वीकारकर्ताको डाइलेक्ट्रिक गुणहरूले निर्णायक भूमिका खेल्छ, किनकि यसले माध्यममा तातो ठाउँ सिर्जना गर्दछ, जसले विभिन्न आकार र गुणहरूको साथ न्यानोकार्बनहरूको गठन निम्त्याउँछ।Omoriyekomwan et al द्वारा एक अध्ययन।सक्रिय कार्बन र नाइट्रोजन8 प्रयोग गरेर पाम कर्नेलबाट खोक्रो कार्बन नानोफाइबरको उत्पादन।थप रूपमा, फू र हमिदले 350 W9 माइक्रोवेभ ओभनमा तेल पाम फाइबर सक्रिय कार्बनको उत्पादनको लागि उत्प्रेरकको प्रयोग निर्धारण गरे।त्यसकारण, उपयुक्त स्याभेन्जरहरू परिचय गरेर कच्चा पाम तेललाई बहुराष्ट्रिय कम्पनीहरूमा रूपान्तरण गर्न समान दृष्टिकोण प्रयोग गर्न सकिन्छ।
माइक्रोवेभ विकिरण र धारिलो किनाराहरू, थोप्लाहरू वा सबमाइक्रोस्कोपिक अनियमितताहरू भएका धातुहरू बीच एउटा रोचक घटना अवलोकन गरिएको छ।यी दुई वस्तुहरूको उपस्थिति विद्युतीय चाप वा स्पार्क (सामान्यतया चाप डिस्चार्ज भनिन्छ) 11,12 द्वारा प्रभावित हुनेछ।चापले थप स्थानीयकृत तातो ठाउँहरूको गठनलाई बढावा दिनेछ र प्रतिक्रियालाई प्रभाव पार्छ, जसले गर्दा वातावरणको रासायनिक संरचनामा सुधार हुन्छ।यो विशेष र चाखलाग्दो घटनाले विभिन्न अध्ययनहरूलाई आकर्षित गरेको छ जस्तै दूषित पदार्थ हटाउने14,15, बायोमास टार क्र्याकिंग16, माइक्रोवेभ असिस्टेड पाइरोलिसिस17,18 र सामग्री संश्लेषण 19,20,21।
हालसालै, कार्बन नानोट्यूब, कार्बन नानोस्फियर्स, र परिमार्जित कम ग्राफिन अक्साइड जस्ता न्यानोकार्बनहरूले तिनीहरूको गुणहरूको कारण ध्यान आकर्षित गरेका छन्।यी न्यानोकार्बनहरूले ऊर्जा उत्पादनदेखि पानी शुद्धीकरण वा डिकन्टेमिनेशनसम्मका अनुप्रयोगहरूको लागि ठूलो क्षमता राख्छन्।थप रूपमा, उत्कृष्ट कार्बन गुणहरू आवश्यक छन्, तर एकै समयमा, राम्रो चुम्बकीय गुणहरू आवश्यक छन्।यो बहुकार्यात्मक अनुप्रयोगहरूको लागि धेरै उपयोगी छ जसमा फोहोर पानी प्रशोधनमा धातु आयन र रंगहरूको उच्च शोषण, जैव इन्धनमा चुम्बकीय परिमार्जनहरू र उच्च दक्षता माइक्रोवेभ अवशोषकहरू 24,25,26,27,28 लगायतका छन्।एकै समयमा, यी कार्बनहरूको अर्को फाइदा छ, नमूनाको सक्रिय साइटको सतह क्षेत्रको वृद्धि सहित।
हालका वर्षहरूमा, चुम्बकीय न्यानोकार्बन सामग्रीहरूमा अनुसन्धान बढिरहेको छ।सामान्यतया, यी चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरू नानोसाइज्ड चुम्बकीय सामग्रीहरू समावेश गर्ने बहु-कार्यात्मक सामग्री हुन् जसले बाह्य उत्प्रेरकहरूलाई प्रतिक्रिया दिन सक्छ, जस्तै बाह्य इलेक्ट्रोस्टेटिक वा वैकल्पिक चुम्बकीय क्षेत्रहरू29।तिनीहरूको चुम्बकीय गुणहरूको कारणले गर्दा, चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरू सक्रिय अवयवहरूको विस्तृत दायरा र स्थिरताका लागि जटिल संरचनाहरू 30 सँग जोड्न सकिन्छ।यसैबीच, चुम्बकीय न्यानोकार्बन (MNCs) ले जलीय समाधानबाट प्रदूषकहरू सोस्नमा उत्कृष्ट दक्षता देखाउँछन्।यसको अतिरिक्त, उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र र MNCs मा गठन pores ले सोखन क्षमता वृद्धि गर्न सक्छ31।चुम्बकीय विभाजकहरूले MNCs लाई उच्च प्रतिक्रियात्मक समाधानहरूबाट अलग गर्न सक्छ, तिनीहरूलाई व्यवहार्य र व्यवस्थित sorbent32 मा परिणत गर्दछ।
कच्चा पाम आयल ३३,३४ प्रयोग गरेर उच्च गुणस्तरको न्यानोकार्बन उत्पादन गर्न सकिन्छ भनेर धेरै अनुसन्धानकर्ताहरूले प्रदर्शन गरेका छन्।पाम तेल, वैज्ञानिक रूपमा Elais Guneensis भनेर चिनिन्छ, 202135 मा लगभग 76.55 मिलियन टन उत्पादन भएको एक महत्त्वपूर्ण खाद्य तेल मानिन्छ। कच्चा पाम तेल वा CPO मा असंतृप्त फ्याटी एसिड (EFAs) र संतृप्त फ्याटी एसिडको सन्तुलित अनुपात हुन्छ। (सिंगापुर मौद्रिक प्राधिकरण)।CPO मा अधिकांश हाइड्रोकार्बनहरू ट्राइग्लिसराइडहरू हुन्, ग्लिसराइड तीन ट्रिग्लिसराइड एसीटेट कम्पोनेन्टहरू र एउटा ग्लिसरोल कम्पोनेन्टबाट बनेको हुन्छ।यी हाइड्रोकार्बनहरू तिनीहरूको विशाल कार्बन सामग्रीको कारणले सामान्यीकरण गर्न सकिन्छ, तिनीहरूलाई नैनोकार्बन उत्पादनको लागि सम्भावित हरियो अग्रदूत बनाउँछ37।साहित्य अनुसार, CNT37,38,39,40, कार्बन nanospheres33,41 र graphene34,42,43 सामान्यतया कच्चा पाम तेल वा खाद्य तेल प्रयोग गरेर संश्लेषित गरिन्छ।यी न्यानोकार्बनहरूमा ऊर्जा उत्पादनदेखि लिएर पानी शुद्धीकरण वा डिकन्टेमिनेशनसम्मका अनुप्रयोगहरूमा ठूलो क्षमता छ।
CVD38 वा pyrolysis33 जस्ता थर्मल संश्लेषण पाम तेलको विघटनका लागि अनुकूल विधि भएको छ।दुर्भाग्यवश, प्रक्रियामा उच्च तापमान उत्पादन लागत बढ्छ।मनपर्ने सामग्री 44 उत्पादन गर्न लामो, कठिन प्रक्रियाहरू र सफाई विधिहरू आवश्यक पर्दछ।यद्यपि, उच्च तापक्रममा कच्चा पाम तेलको राम्रो स्थिरताका कारण शारीरिक विभाजन र क्र्याकिंगको आवश्यकता निर्विवाद छ।त्यसकारण, कच्चा पाम तेललाई कार्बनसियस सामग्रीमा रूपान्तरण गर्न अझै उच्च तापक्रम आवश्यक छ।तरल चाप चुम्बकीय न्यानोकार्बन 46 को संश्लेषण को लागी सबै भन्दा राम्रो क्षमता र नयाँ विधि मान्न सकिन्छ।यो दृष्टिकोणले अत्यधिक उत्साहित राज्यहरूमा अग्रगामी र समाधानहरूको लागि प्रत्यक्ष ऊर्जा प्रदान गर्दछ।चाप डिस्चार्जले कच्चा पाम तेलमा कार्बन बन्डहरू तोड्न सक्छ।यद्यपि, प्रयोग गरिएको इलेक्ट्रोड स्पेसिङले कडा आवश्यकताहरू पूरा गर्न आवश्यक पर्दछ, जसले औद्योगिक स्तरलाई सीमित गर्नेछ, त्यसैले एक कुशल विधि अझै विकास गर्न आवश्यक छ।
हाम्रो ज्ञान अनुसार, नानोकार्बनहरू संश्लेषण गर्ने विधिको रूपमा माइक्रोवेभहरू प्रयोग गरेर आर्क डिस्चार्जमा अनुसन्धान सीमित छ।एकै समयमा, कच्चा पाम तेलको अग्रदूतको रूपमा प्रयोगको पूर्ण रूपमा अन्वेषण गरिएको छैन।तसर्थ, यस अध्ययनले माइक्रोवेभ ओभन प्रयोग गरी विद्युतीय चाप प्रयोग गरेर कच्चा पाम तेलको पूर्ववर्तीबाट चुम्बकीय न्यानोकार्बन उत्पादन गर्ने सम्भावना अन्वेषण गर्ने लक्ष्य राखेको छ।पाम तेलको प्रशस्तता नयाँ उत्पादन र अनुप्रयोगहरूमा प्रतिबिम्बित हुनुपर्छ।पाम तेल प्रशोधन गर्नको लागि यो नयाँ दृष्टिकोणले आर्थिक क्षेत्रलाई बढावा दिन र पाम तेल उत्पादकहरूको लागि आम्दानीको अर्को स्रोत हुन सक्छ, विशेष गरी साना किसानहरूको पाम तेल बगैंचामा असर गर्छ।Ayompe et al. द्वारा अफ्रिकी साना होल्डरहरूको अध्ययन अनुसार, साना मालिकहरूले ताजा फल क्लस्टरहरू आफैं प्रशोधन गरे र बिचौलियाहरूलाई बेच्नुको सट्टा कच्चा पाम तेल बेचेर मात्र बढी पैसा कमाउँछन्, जुन एक महँगो र थकाइपूर्ण काम हो।उही समयमा, COVID-19 को कारणले कारखाना बन्द हुने संख्यामा भएको वृद्धिले पाम तेलमा आधारित अनुप्रयोग उत्पादनहरूलाई असर गरेको छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, अधिकांश घरपरिवारमा माइक्रोवेभ ओभनको पहुँच भएको र यस अध्ययनमा प्रस्तावित विधिलाई सम्भाव्य र किफायती मान्न सकिन्छ, MNC उत्पादनलाई सानो स्तरको पाम तेल बगानको विकल्पको रूपमा मान्न सकिन्छ।यस बीचमा, ठूलो मात्रामा, कम्पनीहरूले ठूला TNC उत्पादन गर्न ठूला रिएक्टरहरूमा लगानी गर्न सक्छन्।
यस अध्ययनले मुख्यतया विभिन्न अवधिहरूको लागि डाइइलेक्ट्रिक माध्यमको रूपमा स्टेनलेस स्टील प्रयोग गरेर संश्लेषण प्रक्रियालाई समेट्छ।माइक्रोवेभ र न्यानोकार्बन प्रयोग गर्ने अधिकांश सामान्य अध्ययनहरूले ३० मिनेट वा बढी ३३,३४ को स्वीकार्य संश्लेषण समय सुझाव दिन्छ।पहुँचयोग्य र सम्भाव्य व्यावहारिक विचारलाई समर्थन गर्नको लागि, यो अध्ययनले औसत भन्दा कम संश्लेषण समयको साथ MNCs प्राप्त गर्ने लक्ष्य राखेको छ।एकै समयमा, अध्ययनले प्राविधिक तयारी स्तर 3 को चित्र चित्रण गर्दछ किनकि सिद्धान्त प्रमाणित र प्रयोगशाला मापनमा लागू गरिएको छ।पछि, परिणामस्वरूप MNCs तिनीहरूको भौतिक, रासायनिक, र चुम्बकीय गुणहरू द्वारा विशेषता थिए।नतिजा MNCs को सोखन क्षमता प्रदर्शन गर्न मिथाइलिन नीलो प्रयोग गरियो।
कच्चा पाम तेल अपास बालुङ मिल, सावित किनबालु अस्पतालबाट प्राप्त भएको थियो।Bhd., Tawau, र संश्लेषणको लागि कार्बन अग्रदूतको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।यस अवस्थामा, ०.९० मिमीको व्यास भएको स्टेनलेस स्टीलको तारलाई डाइइलेक्ट्रिक माध्यमको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो।सिग्मा-एल्ड्रिच, संयुक्त राज्य अमेरिकाबाट प्राप्त फेरोसिन (शुद्धता 99%), यस कार्यमा उत्प्रेरकको रूपमा छनोट गरिएको थियो।Methylene नीलो (Bendosen, 100 ग्राम) थप सोखन प्रयोगहरूको लागि प्रयोग गरिएको थियो।
यस अध्ययनमा, घरको माइक्रोवेभ ओभन (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) लाई माइक्रोवेभ रिएक्टरमा रूपान्तरण गरिएको थियो।माइक्रोवेभ ओभनको माथिल्लो भागमा ग्यासको इनलेट र आउटलेट र थर्मोकलका लागि तीनवटा प्वालहरू बनाइएका थिए।थर्मोकोपल प्रोबहरू सिरेमिक ट्युबहरूद्वारा इन्सुलेट गरिएको थियो र दुर्घटनाहरू रोक्न प्रत्येक प्रयोगको लागि समान अवस्थाहरूमा राखिएको थियो।यसैबीच, नमूनाहरू र श्वासनली समायोजन गर्न तीन-प्वाल ढक्कन भएको बोरोसिलिकेट गिलास रिएक्टर प्रयोग गरियो।माइक्रोवेभ रिएक्टरको योजनाबद्ध रेखाचित्रलाई पूरक चित्र १ मा उल्लेख गर्न सकिन्छ।
कच्चा पाम तेललाई कार्बनको अग्रसरको रूपमा र फेरोसिनलाई उत्प्रेरकको रूपमा प्रयोग गर्दै, चुम्बकीय नानोकार्बनहरू संश्लेषित गरियो।फेरोसिन उत्प्रेरकको तौलको लगभग 5% स्लरी उत्प्रेरक विधिद्वारा तयार गरिएको थियो।फेरोसिनलाई २० एमएल कच्चा पाम तेलमा ६० आरपीएममा ३० मिनेटसम्म मिसाइएको थियो।त्यसपछि मिश्रणलाई एल्युमिना क्रुसिबलमा स्थानान्तरण गरियो, र 30 सेन्टिमिटर लामो स्टेनलेस स्टीलको तार कुण्डल गरी क्रुसिबल भित्र ठाडो रूपमा राखियो।एल्युमिना क्रुसिबललाई गिलास रिएक्टरमा राख्नुहोस् र यसलाई सुरक्षित रूपमा माइक्रोवेभ ओभन भित्र सील गरिएको गिलासको ढक्कनले सुरक्षित गर्नुहोस्।नाइट्रोजन चेम्बरबाट अनावश्यक हावा हटाउन प्रतिक्रिया सुरु हुनु भन्दा 5 मिनेट पहिले च्याम्बरमा उडाइएको थियो।माइक्रोवेभ पावर 800W मा बढाइएको छ किनभने यो अधिकतम माइक्रोवेभ पावर हो जसले राम्रो चाप सुरु गर्न सक्छ।तसर्थ, यसले सिंथेटिक प्रतिक्रियाहरूको लागि अनुकूल अवस्था सिर्जना गर्न योगदान गर्न सक्छ।एकै समयमा, यो माइक्रोवेव फ्यूजन प्रतिक्रियाहरू 48,49 को लागि वाट मा एक व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको पावर दायरा पनि हो।प्रतिक्रियाको समयमा मिश्रण 10, 15 वा 20 मिनेटको लागि तताइएको थियो।प्रतिक्रिया पूरा भएपछि, रिएक्टर र माइक्रोवेभ प्राकृतिक रूपमा कोठाको तापक्रममा चिसो गरियो।एल्युमिना क्रुसिबलमा अन्तिम उत्पादन हेलिकल तारको साथ कालो अवक्षेपण थियो।
कालो अवक्षेपण संकलन गरी एकान्तरमा इथानोल, आइसोप्रोप्यानोल (७०%) र डिस्टिल्ड वाटरले धेरै पटक धोइयो।धुने र सफा गरिसकेपछि, अनावश्यक अशुद्धताहरू वाष्पीकरण गर्न परम्परागत ओभनमा 80 डिग्री सेल्सियसमा उत्पादनलाई रातभर सुकाइन्छ।उत्पादन त्यसपछि चरित्रीकरणको लागि सङ्कलन गरिएको थियो।MNC10, MNC15, र MNC20 लेबल गरिएका नमूनाहरू 10 मिनेट, 15 मिनेट, र 20 मिनेटको लागि चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरू संश्लेषण गर्न प्रयोग गरियो।
100 देखि 150 kX म्याग्निफिकेसनमा फिल्ड इमिसन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप वा FESEM (Zeiss Auriga मोडेल) सँग MNC मोर्फोलजी अवलोकन गर्नुहोस्।एकै समयमा, मौलिक संरचना ऊर्जा-वितरण एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) द्वारा विश्लेषण गरिएको थियो।EMF विश्लेषण 2.8 mm को कार्य दूरी र 1 kV को एक द्रुत भोल्टेज मा गरिएको थियो।विशिष्ट सतह क्षेत्र र MNC छिद्र मानहरू Brunauer-Emmett-Teller (BET) विधिद्वारा मापन गरिएको थियो, जसमा N2 को 77 K मा सोर्स्प्शन-डेसोर्प्शन आइसोथर्म समावेश थियो। विश्लेषण एक मोडेल सतह क्षेत्र मिटर (MICROMERITIC ASAP 2020) प्रयोग गरी गरिएको थियो। ।
चुम्बकीय न्यानोकार्बनको क्रिस्टलिनिटी र चरण एक्स-रे पाउडर विवर्तन वा XRD (Burker D8 Advance) λ = 0.154 nm द्वारा निर्धारण गरिएको थियो।Diffractograms 2° min-1 को स्क्यान दरमा 2θ = 5 र 85° बीच रेकर्ड गरियो।थप रूपमा, फोरियर ट्रान्सफर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) को प्रयोग गरेर MNCs को रासायनिक संरचनाको अनुसन्धान गरियो।विश्लेषण पर्किन एल्मर एफटीआईआर-स्पेक्ट्रम 400 प्रयोग गरी 4000 देखि 400 सेमी-1 सम्मको स्क्यान गतिको साथ गरिएको थियो।चुम्बकीय न्यानोकार्बनको संरचनात्मक विशेषताहरू अध्ययन गर्दा, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी 100X उद्देश्यको साथ U-RAMAN स्पेक्ट्रोस्कोपीमा नियोडिमियम-डोपेड लेजर (532 एनएम) प्रयोग गरी गरिएको थियो।
MNCs मा आइरन अक्साइडको चुम्बकीय संतृप्ति मापन गर्न एक भाइब्रेटिंग म्याग्नेटोमीटर वा VSM (लेक शोर 7400 श्रृंखला) प्रयोग गरिएको थियो।लगभग 8 kOe को चुम्बकीय क्षेत्र प्रयोग गरियो र 200 अंक प्राप्त गरियो।
सोखन प्रयोगहरूमा adsorbents रूपमा MNCs को सम्भाव्यता अध्ययन गर्दा, cationic डाई methylene नीलो (MB) प्रयोग गरिएको थियो।MNCs (20 mg) लाई 5-20 mg/L50 को दायरामा मानक सांद्रताको साथ मिथाइलिन नीलोको जलीय समाधानको 20 मिलीलीटरमा थपियो।समाधानको pH सम्पूर्ण अध्ययनमा 7 को तटस्थ pH मा सेट गरिएको थियो।समाधान मेकानिकली रूपमा 150 rpm र 303.15 K मा रोटरी शेकर (ल्याब कम्प्यानियन: SI-300R) मा हलचल गरिएको थियो।MNCs त्यसपछि चुम्बक प्रयोग गरेर अलग गरिन्छ।अवशोषण प्रयोग अघि र पछि MB समाधानको एकाग्रता अवलोकन गर्न UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोफोटोमिटर (Varian Cary 50 UV-Vis स्पेक्ट्रोफोटोमीटर) प्रयोग गर्नुहोस्, र 664 nm को अधिकतम तरंग लम्बाइमा methylene नीलो मानक वक्र सन्दर्भ गर्नुहोस्।प्रयोग तीन पटक दोहोर्याइएको थियो र औसत मान दिइएको थियो।समाधानबाट MG हटाउने सामान्य समीकरण प्रयोग गरेर गणना गरिएको थियो MC को मात्रा को सन्तुलन qe मा सोखिएको र हटाउने % को प्रतिशत।
सबै MNCs को लागि 293.15 K. mg को स्थिर तापमानमा MG समाधानको विभिन्न सांद्रता (5-20 mg/l) र 20 mg adsorbent को हलचलको साथ शोषण आइसोथर्ममा प्रयोगहरू पनि गरियो।
फलाम र चुम्बकीय कार्बन विगत केही दशकहरूमा व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको छ।यी कार्बन-आधारित चुम्बकीय सामग्रीहरूले तिनीहरूको उत्कृष्ट विद्युत चुम्बकीय गुणहरूको कारण बढ्दो ध्यान आकर्षित गर्दै छन्, विभिन्न सम्भावित प्राविधिक अनुप्रयोगहरू, मुख्यतया विद्युतीय उपकरणहरू र पानी उपचारमा।यस अध्ययनमा, माइक्रोवेभ डिस्चार्ज प्रयोग गरेर कच्चा पाम तेलमा हाइड्रोकार्बनहरू क्र्याक गरेर नानोकार्बनहरू संश्लेषित गरिएको थियो।संश्लेषण विभिन्न समयमा, 10 देखि 20 मिनेट सम्म, पूर्ववर्ती र उत्प्रेरक को एक निश्चित अनुपात (5: 1) मा, धातु वर्तमान कलेक्टर (ट्विस्टेड SS) र आंशिक रूपमा निष्क्रिय (अनचाहिने हावा मा नाइट्रोजन संग शुद्ध) को प्रयोग गरी गरिएको थियो। प्रयोगको सुरुवात)।परिणामस्वरूप कार्बनसियस निक्षेपहरू कालो ठोस पाउडरको रूपमा हुन्छन्, जस्तै पूरक चित्र 2a मा देखाइएको छ।अवक्षेपित कार्बन उत्पादन क्रमशः १० मिनेट, १५ मिनेट र २० मिनेटको संश्लेषण समयमा लगभग ५.५७%, ८.२१% र ११.६७% थियो।यस परिदृश्यले सुझाव दिन्छ कि लामो संश्लेषण समयले उच्च उपज51-कम उपजमा योगदान पुर्‍याउँछ, सम्भवतः छोटो प्रतिक्रिया समय र कम उत्प्रेरक गतिविधिको कारणले।
यसैबीच, प्राप्त न्यानोकार्बनहरूको लागि समय बनाम संश्लेषण तापमानको प्लटलाई पूरक चित्र 2b मा सन्दर्भ गर्न सकिन्छ।MNC10, MNC15 र MNC20 को लागि प्राप्त उच्चतम तापमान क्रमशः 190.9°C, 434.5°C र 472°C थियो।प्रत्येक वक्र को लागी, एक ठाडो ढलान देख्न सकिन्छ, धातु चाप को समयमा उत्पन्न गर्मी को कारण रिएक्टर भित्र तापमान मा लगातार वृद्धि को संकेत गर्दछ।यो MNC10, MNC15, र MNC20 को लागि क्रमशः 0-2 मिनेट, 0-5 मिनेट, र 0-8 मिनेटमा देख्न सकिन्छ।एक निश्चित बिन्दुमा पुगेपछि, ढलान उच्चतम तापमानमा होभर गर्न जारी राख्छ, र ढलान मध्यम हुन्छ।
क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FESEM) MNC नमूनाहरूको सतह स्थलाकृति अवलोकन गर्न प्रयोग गरिएको थियो।अंजीर मा देखाइएको छ।1, चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरूको संश्लेषणको फरक समयमा थोरै फरक आकारको संरचना हुन्छ।FESEM MNC10 को छविहरू चित्रमा।1a,b ले देखाउँदछ कि कार्बन क्षेत्रहरूको गठन उच्च सतह तनावको कारणले गर्दा अलमलिएको र संलग्न माइक्रो- र नानोस्फियरहरू हुन्छन्।एकै समयमा, भ्यान डेर वाल्स बलहरूको उपस्थितिले कार्बन क्षेत्रहरूको एकत्रीकरणमा नेतृत्व गर्दछ52।संश्लेषण समयको वृद्धिले सानो आकार र लामो क्र्याकिंग प्रतिक्रियाहरूको कारण क्षेत्रहरूको संख्यामा वृद्धि भयो।अंजीर मा।1c ले MNC15 सँग लगभग पूर्ण गोलाकार आकार छ भनेर देखाउँछ।यद्यपि, एकत्रित क्षेत्रहरूले अझै पनि मेसोपोरहरू बनाउन सक्छ, जुन पछि मिथाइलिन नीलो शोषणको लागि राम्रो साइटहरू बन्न सक्छ।चित्रमा 15,000 पटकको उच्च म्याग्निफिकेसनमा 1d थप कार्बन क्षेत्रहरू 20.38 एनएमको औसत आकारको साथ जम्मा भएको देख्न सकिन्छ।
7000 र 15000 पटक म्याग्निफिकेसनमा 10 मिनेट (a, b), 15 मिनेट (c, d) र 20 मिनेट (e-g) पछि संश्लेषित नानोकार्बनको FESEM छविहरू।
अंजीर मा।1e–g MNC20 ले चुम्बकीय कार्बनको सतहमा साना क्षेत्रहरू भएका छिद्रहरूको विकासलाई चित्रण गर्छ र चुम्बकीय सक्रिय कार्बन53 को आकारविज्ञानलाई पुन: जम्मा गर्छ।विभिन्न व्यास र चौडाइका छिद्रहरू अनियमित रूपमा चुम्बकीय कार्बनको सतहमा अवस्थित हुन्छन्।तसर्थ, यसले किन MNC20 ले BET विश्लेषणले देखाएको ठूलो सतह क्षेत्र र छिद्र भोल्युम देखायो, यसको सतहमा अन्य सिंथेटिक समयको तुलनामा धेरै छिद्रहरू बनेको कारणले व्याख्या गर्न सक्छ।15,000 पटकको उच्च म्याग्निफिकेसनमा लिइएको माइक्रोग्राफले चित्र 1g मा देखाइएझैं असंगत कण आकार र अनियमित आकारहरू देखायो।जब वृद्धि समय 20 मिनेटमा बढाइयो, थप संकलित क्षेत्रहरू बनाइयो।
चाखलाग्दो कुरा के छ भने, ट्विस्टेड कार्बन फ्लेक्स पनि त्यही क्षेत्रमा फेला परेको थियो।गोलाकारहरूको व्यास 5.18 देखि 96.36 एनएम सम्म भिन्न थियो।यो गठन विभेदक न्यूक्लिएशन को घटना को कारण हुन सक्छ, जो उच्च तापमान र माइक्रोवेव द्वारा सुविधा छ।तयार MNCs को गणना गरिएको क्षेत्र आकार MNC10 को लागि 20.38 nm, MNC15 को लागि 24.80 nm, र MNC20 को लागि 31.04 nm थियो।गोलाकारहरूको आकार वितरण पूरक फिगमा देखाइएको छ।३.
पूरक चित्र 4 ले क्रमशः MNC10, MNC15, र MNC20 को EDS स्पेक्ट्रा र एलिमेन्टल कम्पोजिसन सारांश देखाउँछ।स्पेक्ट्रा अनुसार, यो नोट गरिएको थियो कि प्रत्येक न्यानोकार्बन C, O, र Fe को फरक मात्रा समावेश गर्दछ।यो अतिरिक्त संश्लेषण समयको समयमा हुने विभिन्न अक्सीकरण र क्र्याकिंग प्रतिक्रियाहरूको कारण हो।C को ठूलो मात्रा कार्बन अग्रसर, कच्चा पाम तेलबाट आउँछ भन्ने विश्वास गरिन्छ।यस बीच, O को कम प्रतिशत संश्लेषण को समयमा अक्सीकरण प्रक्रिया को कारण हो।उही समयमा, फेरोसिन विघटन पछि नानोकार्बन सतहमा जम्मा भएको आइरन अक्साइडलाई श्रेय दिइन्छ।थप रूपमा, पूरक चित्र 5a–c ले MNC10, MNC15, र MNC20 तत्वहरूको म्यापिङ देखाउँछ।आधारभूत नक्साङ्कनको आधारमा, यो फेला पर्यो कि MNC सतहमा फे राम्रोसँग वितरण गरिएको छ।
नाइट्रोजन सोखन-desorption विश्लेषण सोखना संयन्त्र र सामग्री को छिद्रपूर्ण संरचना बारे जानकारी प्रदान गर्दछ।MNC BET सतहको N2 अवशोषण आइसोथर्महरू र ग्राफहरू चित्रहरूमा देखाइएको छ।2. FESEM छविहरूको आधारमा, शोषण व्यवहारले एकत्रीकरणको कारणले माइक्रोपोरस र मेसोपोरस संरचनाहरूको संयोजन प्रदर्शन गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।यद्यपि, चित्र 2 मा ग्राफले देखाउँछ कि शोषक प्रकार IV आइसोथर्म र IUPAC55 को H2 हिस्टेरेसिस लुपसँग मिल्दोजुल्दो छ।यस प्रकारको आइसोथर्म प्रायः मेसोपोरस सामग्रीको जस्तै हुन्छ।मेसोपोरसको सोखन व्यवहार सामान्यतया गाढा पदार्थको अणुहरूसँग सोखन-सोषण प्रतिक्रियाहरूको अन्तरक्रियाद्वारा निर्धारण गरिन्छ।S-shaped वा S-shaped adsorption isotherms सामान्यतया एकल-तह-बहु-तह शोषणको कारणले गर्दा हुन्छ जसमा ग्यास बल्क तरलको संतृप्ति प्रेशर भन्दा कम दबाबमा छिद्रहरूमा तरल चरणमा संकुचन हुन्छ, जसलाई पोर कन्डेन्सेसन 56 भनिन्छ। 0.50 भन्दा माथि सापेक्ष दबाव (p/po) मा छिद्रहरूमा केशिका संक्षेपण हुन्छ।यसैबीच, जटिल छिद्र संरचनाले H2-प्रकारको हिस्टेरेसिस प्रदर्शन गर्दछ, जुन छिद्रहरूको साँघुरो दायरामा पोर प्लगिङ वा चुहावटलाई श्रेय दिइन्छ।
BET परीक्षणहरूबाट प्राप्त सतहको भौतिक मापदण्डहरू तालिका 1 मा देखाइएको छ। BET सतह क्षेत्र र कुल छिद्रको मात्रा बढ्दै गएको संश्लेषण समयसँगै उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ।MNC10, MNC15, र MNC20 को औसत छिद्र आकार क्रमशः 7.2779 nm, 7.6275 nm, र 7.8223 nm छन्।IUPAC सिफारिसहरू अनुसार, यी मध्यवर्ती छिद्रहरूलाई मेसोपोरस सामग्रीको रूपमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ।मेसोपोरस संरचनाले मिथाइलिन नीलोलाई MNC57 द्वारा सजिलै पारगम्य र सोज्न योग्य बनाउन सक्छ।अधिकतम संश्लेषण समय (MNC20) ले उच्चतम सतह क्षेत्र देखायो, त्यसपछि MNC15 र MNC10।उच्च BET सतह क्षेत्रले सोखन कार्यसम्पादन सुधार गर्न सक्छ किनकि थप सर्फैक्टेन्ट साइटहरू उपलब्ध छन्।
संश्लेषित MNCs को एक्स-रे विवर्तन ढाँचाहरू चित्र 3 मा देखाइएको छ। उच्च तापक्रममा, फेरोसिनले पनि चर्किन्छ र फलामको अक्साइड बनाउँछ।अंजीर मा।3a ले MNC10 को XRD ढाँचा देखाउँछ।यसले 2θ, 43.0° र 62.32° मा दुई चुचुराहरू देखाउँछ, जुन ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346) मा तोकिएको छ।उही समयमा, Fe3O4 को 2θ: 35.27° मा एक तनावपूर्ण शिखर छ।अर्कोतर्फ, चित्र 3b मा MHC15 विवर्तन ढाँचामा नयाँ चुचुराहरू देखाउँदछ, जुन सम्भवतः तापमान र संश्लेषण समयको वृद्धिसँग सम्बन्धित छ।यद्यपि 2θ: 26.202° शिखर कम तीव्र छ, विवर्तन ढाँचा ग्रेफाइट JCPDS फाइल (JCPDS # 75–1621) सँग मिल्दोजुल्दो छ, नानोकार्बन भित्र ग्रेफाइट क्रिस्टलहरूको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ।यो शिखर MNC10 मा अनुपस्थित छ, सम्भवतः संश्लेषणको समयमा कम चाप तापक्रमको कारणले।2θ मा त्यहाँ तीन पटक चुचुराहरू छन्: 30.082°, 35.502°, 57.422° Fe3O4 को श्रेय।यसले 2θ: 43.102° र 62.632° मा ɣ-Fe2O3 को उपस्थिति संकेत गर्ने दुई चोटीहरू पनि देखाउँछ।20 मिनेट (MNC20) को लागि संश्लेषित MNC को लागी, चित्र 3c मा देखाइए अनुसार, MNK15 मा समान विवर्तन ढाँचा अवलोकन गर्न सकिन्छ।26.382° मा ग्राफिकल शिखर MNC20 मा पनि देख्न सकिन्छ।2θ मा देखाइएका तीन तीखा चुचुराहरू: 30.102°, 35.612°, 57.402° Fe3O4 का लागि हुन्।थप रूपमा, ε-Fe2O3 को उपस्थिति 2θ: 42.972° र 62.61 मा देखाइएको छ।परिणामस्वरूप MNCs मा आइरन अक्साइड यौगिकहरूको उपस्थितिले भविष्यमा मिथाइलिन नीलो शोषण गर्ने क्षमतामा सकारात्मक प्रभाव पार्न सक्छ।
MNC र CPO नमूनाहरूमा रासायनिक बन्ड विशेषताहरू पूरक चित्र 6 मा FTIR प्रतिबिम्ब स्पेक्ट्राबाट निर्धारण गरिएको थियो। प्रारम्भिक रूपमा, कच्चा पाम तेलको छवटा महत्त्वपूर्ण चुचुराहरूले पूरक तालिका 1 मा वर्णन गरिए अनुसार चार फरक रासायनिक घटकहरू प्रतिनिधित्व गर्थे। CPO मा पहिचान गरिएका आधारभूत चुचुराहरू 2913.81 cm-1, 2840 cm-1 र 1463.34 cm-1 हुन्, जसले अल्केन्स र अन्य एलीफेटिक CH2 वा CH3 समूहहरूको CH स्ट्रेचिङ कम्पनलाई जनाउँछ।पहिचान गरिएका शिखर वनहरू 1740.85 cm-1 र 1160.83 cm-1 छन्।1740.85 सेमी-1 मा चोटी ट्राइग्लिसराइड कार्यात्मक समूहको एस्टर कार्बोनिल द्वारा विस्तारित C=O बन्ड हो।यसैबीच, 1160.83 cm-1 मा शिखर विस्तारित CO58.59 एस्टर समूहको छाप हो।यसैबीच, 813.54 सेमी-1 मा शिखर अल्केन समूहको छाप हो।
त्यसकारण, कच्चा पाम तेलमा केही अवशोषण शिखरहरू संश्लेषण समय बढ्दै गएपछि गायब भयो।MNC10 मा 2913.81 cm-1 र 2840 cm-1 मा चुचुराहरू अझै पनि अवलोकन गर्न सकिन्छ, तर यो चाखलाग्दो छ कि MNC15 र MNC20 मा चुचुराहरू अक्सिडेशनको कारण हराउने प्रवृत्ति हो।यसैबीच, चुम्बकीय न्यानोकार्बनको FTIR विश्लेषणले MNC10-20 को पाँच फरक कार्यात्मक समूहहरूको प्रतिनिधित्व गर्ने नवगठित अवशोषण शिखरहरू पत्ता लगाए।यी चुचुराहरूलाई पूरक तालिका १ मा पनि सूचीबद्ध गरिएको छ। २३२५.९१ सेमी-१ मा रहेको शिखर CH360 aliphatic समूहको असममित CH स्ट्रेच हो।1463.34-1443.47 cm-1 मा रहेको चुचुरोले CH2 र CH पाम तेल जस्ता एलीफेटिक समूहहरूको झुकेको देखाउँछ, तर शिखर समयसँगै घट्न थाल्छ।८१३.५४–८७५.३५ सेमी–१ मा रहेको शिखर सुगन्धित CH-अल्केन समूहको छाप हो।
यसैबीच, 2101.74 cm-1 र 1589.18 cm-1 मा भएका चुचुराहरूले क्रमशः C=C alkyne र सुगन्धित घण्टीहरू बनाउने CC 61 बन्डहरू प्रतिनिधित्व गर्छन्।1695.15 cm-1 मा सानो चोटीले कार्बोनिल समूहबाट मुक्त फैटी एसिडको C=O बन्धन देखाउँछ।यो संश्लेषण को समयमा CPO कार्बोनिल र ferrocene बाट प्राप्त गरिन्छ।539.04 देखि 588.48 cm-1 सम्मको दायरामा भर्खरै बनेका चुचुराहरू फेरोसिनको Fe-O कम्पन बन्डसँग सम्बन्धित छन्।पूरक चित्र 4 मा देखाइएको चुचुराहरूको आधारमा, यो देख्न सकिन्छ कि संश्लेषण समयले चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरूमा धेरै चोटीहरू र पुन: बन्धन कम गर्न सक्छ।
514 nm को तरंग लम्बाइको घटना लेजर प्रयोग गरेर संश्लेषणको विभिन्न समयमा प्राप्त चुम्बकीय न्यानोकार्बनको रमन स्क्याटरिङको स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण चित्र 4 मा देखाइएको छ। MNC10, MNC15 र MNC20 को सबै स्पेक्ट्रा दुई तीव्र ब्यान्डहरू मिलेर बनेको छ, कम कार्बनसँग सम्बन्धित छ। कार्बन प्रजाति sp262 को कम्पन मोड मा दोष संग नैनोग्राफाइट क्रिस्टलाइट मा पाइन्छ।1333–1354 cm–1 को क्षेत्रमा अवस्थित पहिलो चुचुरोले D ब्यान्डलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, जुन आदर्श ग्रेफाइटको लागि प्रतिकूल छ र संरचनात्मक विकार र अन्य अशुद्धतासँग मेल खान्छ।1537-1595 cm-1 वरपरको दोस्रो सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण चुचुरो इन-प्लेन बन्ड स्ट्रेचिङ वा क्रिस्टलीय र अर्डर गरिएको ग्रेफाइट फारमहरूबाट उत्पन्न हुन्छ।यद्यपि, शिखर ग्रेफाइट G ब्यान्डको तुलनामा लगभग 10 सेमी-1 ले सरेको छ, जसले MNCs सँग कम पाना स्ट्याकिङ अर्डर र एक दोषपूर्ण संरचना रहेको संकेत गर्दछ।D र G ब्यान्डहरू (ID/IG) को सापेक्ष तीव्रताहरू क्रिस्टल र ग्रेफाइट नमूनाहरूको शुद्धता मूल्याङ्कन गर्न प्रयोग गरिन्छ।रमन स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषणका अनुसार, सबै MNCs को ID/IG मानहरू 0.98-0.99 को दायरामा थिए, जसले Sp3 हाइब्रिडाइजेसनको कारण संरचनात्मक दोषहरू देखाउँछ।यो अवस्थाले XPA स्पेक्ट्रामा कम तीव्र 2θ चुचुराहरूको उपस्थितिको व्याख्या गर्न सक्छ: MNK15 को लागि 26.20° र MNK20 को लागि 26.28°, चित्र 4 मा देखाइएको छ, जुन JCPDS फाइलमा ग्रेफाइट शिखरमा तोकिएको छ।यस कार्यमा प्राप्त ID/IG MNC अनुपातहरू अन्य चुम्बकीय न्यानोकार्बनको दायरामा छन्, उदाहरणका लागि, हाइड्रोथर्मल विधिको लागि ०.८५–१.०३ र पाइरोलाइटिक विधिको लागि ०.७८–०.९६६५.६६।त्यसकारण, यो अनुपातले वर्तमान सिंथेटिक विधि व्यापक रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ भनेर संकेत गर्दछ।
MNCs को चुम्बकीय विशेषताहरु एक कम्पन म्याग्नेटोमीटर प्रयोग गरी विश्लेषण गरियो।परिणामस्वरूप हिस्टेरेसिस चित्रमा देखाइएको छ।नियमको रूपमा, MNCs ले संश्लेषणको क्रममा फेरोसिनबाट आफ्नो चुम्बकत्व प्राप्त गर्दछ।यी थप चुम्बकीय गुणहरूले भविष्यमा न्यानोकार्बनहरूको शोषण क्षमता बढाउन सक्छ।चित्र 5 मा देखाइए अनुसार, नमूनाहरूलाई सुपरपराम्याग्नेटिक सामग्रीको रूपमा पहिचान गर्न सकिन्छ।वहाजुद्दीन र अरोरा ६७ का अनुसार, बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र लागू गर्दा नमूनालाई संतृप्ति चुम्बकीकरण (एमएस) मा चुम्बकीकृत गरिन्छ।पछि, अवशिष्ट चुम्बकीय अन्तरक्रियाहरू अब नमूनाहरूमा देखा पर्दैन67।यो उल्लेखनीय छ कि संतृप्ति चुम्बकीकरण संश्लेषण समय संग बढ्छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, MNC15 सँग उच्चतम चुम्बकीय संतृप्ति छ किनभने बलियो चुम्बकीय संरचना (चुम्बकीकरण) बाह्य चुम्बकको उपस्थितिमा इष्टतम संश्लेषण समयको कारण हुन सक्छ।यो Fe3O4 को उपस्थितिको कारण हुन सक्छ, जसमा ɣ-Fe2O जस्ता अन्य आइरन अक्साइडहरूको तुलनामा राम्रो चुम्बकीय गुणहरू छन्।MNCs को प्रति एकाइ मास संतृप्ति को अवशोषण क्षण को क्रम MNC15>MNC10>MNC20 हो।प्राप्त चुम्बकीय मापदण्डहरू तालिकामा दिइएको छ।२.
चुम्बकीय पृथकीकरणमा परम्परागत चुम्बकहरू प्रयोग गर्दा चुम्बकीय संतृप्तिको न्यूनतम मान लगभग 16.3 इमु g-1 हो।जलीय वातावरणमा रङहरू जस्ता प्रदूषकहरू हटाउने MNCs को क्षमता र MNCs हटाउन सहजता प्राप्त न्यानोकार्बनहरूको लागि अतिरिक्त कारक बनेको छ।अध्ययनहरूले देखाएको छ कि LSM को चुम्बकीय संतृप्ति उच्च मानिन्छ।यसरी, सबै नमूनाहरू चुम्बकीय पृथक्करण प्रक्रियाको लागि पर्याप्त भन्दा बढी चुम्बकीय संतृप्ति मानहरूमा पुगे।
हालै, धातु स्ट्रिपहरू वा तारहरूले माइक्रोवेभ फ्यूजन प्रक्रियाहरूमा उत्प्रेरक वा डाइलेक्ट्रिक्सको रूपमा ध्यान आकर्षित गरेका छन्।धातुहरूको माइक्रोवेभ प्रतिक्रियाहरूले उच्च तापक्रम वा रिएक्टर भित्र प्रतिक्रियाहरू निम्त्याउँछ।यो अध्ययनले दावी गर्छ कि टिप र कन्डिसन (कुंडल) स्टेनलेस स्टील तारले माइक्रोवेभ डिस्चार्ज र धातु तताउने सुविधा दिन्छ।स्टेनलेस स्टीलले टिपमा नरमपनको उच्चारण गरेको छ, जसले सतह चार्ज घनत्व र बाह्य विद्युतीय क्षेत्रको उच्च मानहरू निम्त्याउँछ।जब चार्जले पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्राप्त गरेको छ, चार्ज गरिएका कणहरू स्टेनलेस स्टीलबाट बाहिर निस्कनेछन्, जसले वातावरणलाई आयनीकरण गर्न, डिस्चार्ज वा स्पार्क 68 उत्पादन गर्दछ।धातु डिस्चार्जले उच्च तापमान तातो स्पटहरूको साथमा समाधान क्र्याकिंग प्रतिक्रियाहरूमा महत्त्वपूर्ण योगदान दिन्छ।पूरक चित्र 2b मा रहेको तापक्रम नक्सा अनुसार, तापक्रम तीव्र गतिमा बढ्छ, जसले बलियो डिस्चार्ज घटनाको अतिरिक्त उच्च-तापमान तातो ठाउँहरूको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ।
यस अवस्थामा, एक थर्मल प्रभाव अवलोकन गरिन्छ, किनकि कमजोर रूपमा बाँधिएको इलेक्ट्रोनहरू सतहमा र टिप69 मा सार्न र ध्यान केन्द्रित गर्न सक्छन्।जब स्टेनलेस स्टील घाउ हुन्छ, समाधानमा धातुको ठूलो सतह क्षेत्रले सामग्रीको सतहमा एडी धाराहरू उत्प्रेरित गर्न मद्दत गर्दछ र तताउने प्रभावलाई कायम राख्छ।यो अवस्थाले प्रभावकारी रूपमा सीपीओ र फेरोसिन र फेरोसिनको लामो कार्बन चेनहरू हटाउन मद्दत गर्दछ।पूरक चित्र 2b मा देखाइए अनुसार, स्थिर तापक्रम दरले समाधानमा एकसमान तताउने प्रभाव देखाइएको छ भनी संकेत गर्छ।
MNCs को गठन को लागी एक प्रस्तावित संयन्त्र पूरक चित्र 7 मा देखाइएको छ। CPO र ferrocene को लामो कार्बन चेन उच्च तापमान मा क्र्याक गर्न सुरु हुन्छ।तेल फुटेर विभाजित हाइड्रोकार्बनहरू बनाउँछ जुन FESEM MNC1070 छविमा ग्लोब्युलहरू भनेर चिनिने कार्बन पूर्ववर्ती बन्छन्।वातावरणको ऊर्जा र वायुमण्डलीय अवस्थाहरूमा दबाव 71 को कारण।एकै समयमा, फेरोसिन पनि क्र्याक हुन्छ, Fe मा जम्मा भएको कार्बन परमाणुहरूबाट उत्प्रेरक बनाउँछ।त्यसपछि द्रुत न्यूक्लिएसन हुन्छ र कार्बन कोर अक्सिडाइज हुन्छ र कोरको शीर्षमा एक आकारहीन र ग्राफिक कार्बन तह बनाउँछ।समय बढ्दै जाँदा, गोलाकारको आकार अझ सटीक र एकरूप हुन्छ।एकै समयमा, अवस्थित भ्यान डेर वाल्स बलहरूले पनि गोलाकारहरूको समूहको नेतृत्व गर्दछ52।Fe3O4 र ɣ-Fe2O3 मा Fe आयनहरू घटाउँदा (एक्स-रे चरण विश्लेषण अनुसार), नानोकार्बनको सतहमा विभिन्न प्रकारका आइरन अक्साइडहरू बन्छन्, जसले चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरूको गठनमा नेतृत्व गर्छ।EDS म्यापिङले देखायो कि Fe परमाणुहरू MNC सतहमा कडा रूपमा वितरित गरिएको थियो, जस्तै पूरक फिगर 5a-c मा देखाइएको छ।
फरक यो हो कि 20 मिनेटको संश्लेषण समयमा, कार्बन एकत्रीकरण हुन्छ।यसले MNCs को सतहमा ठूला प्वालहरू बनाउँछ, MNCs लाई सक्रिय कार्बनको रूपमा मान्न सकिन्छ, जस्तै चित्र 1e-g मा FESEM छविहरूमा देखाइएको छ।छिद्र आकारमा यो भिन्नता फेरोसिनबाट फलामको अक्साइडको योगदानसँग सम्बन्धित हुन सक्छ।एकै समयमा, उच्च तापमान पुगेका कारण, विकृत तराजूहरू छन्।चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरूले विभिन्न संश्लेषण समयमा विभिन्न आकारहरू प्रदर्शन गर्छन्।नानोकार्बनहरू छोटो संश्लेषण समयको साथ गोलाकार आकारहरू बन्ने सम्भावना बढी हुन्छ।एकै समयमा, pores र तराजूहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ, यद्यपि संश्लेषण समय मा अंतर मात्र 5 मिनेट भित्र छ।
चुम्बकीय न्यानोकार्बनले जलीय वातावरणबाट प्रदूषकहरू हटाउन सक्छ।प्रयोग पछि सजिलै हटाउन सकिने तिनीहरूको क्षमता यो काममा प्राप्त न्यानोकार्बनहरू शोषकहरूको रूपमा प्रयोग गर्नको लागि एक अतिरिक्त कारक हो।चुम्बकीय न्यानोकार्बनको अवशोषण गुणहरू अध्ययन गर्दा, हामीले कुनै पनि पीएच समायोजन बिना 30 डिग्री सेल्सियसमा मिथाइलिन नीलो (एमबी) समाधानहरू डिकोलराइज गर्न MNCs को क्षमताको अनुसन्धान गर्‍यौं।धेरै अध्ययनहरूले निष्कर्ष निकालेका छन् कि 25-40 डिग्री सेल्सियसको तापमान दायरामा कार्बन शोषकहरूको प्रदर्शनले MC हटाउने निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्दैन।यद्यपि चरम pH मानहरूले महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्, चार्जहरू सतह कार्यात्मक समूहहरूमा बन्न सक्छ, जसले adsorbate-adsorbent अन्तरक्रियामा अवरोध निम्त्याउँछ र सोखनलाई असर गर्छ।तसर्थ, यी अवस्थाहरू र विशिष्ट फोहोर पानी प्रशोधनको आवश्यकतालाई ध्यानमा राख्दै यस अध्ययनमा माथिका सर्तहरू छनौट गरिएको थियो।
यस कार्यमा, एक निश्चित सम्पर्क समय60 मा विभिन्न मानक प्रारम्भिक सांद्रता (5-20 पीपीएम) को साथ मिथाइलिन नीलो को एक जलीय समाधान को 20 मिलीलीटर मा MNCs को 20 मिलीग्राम थपेर एक ब्याच सोखन प्रयोग गरिएको थियो।पूरक चित्र 8 ले MNC10, MNC15, र MNC20 सँग उपचार अघि र पछि मिथाइलिन नीलो समाधानको विभिन्न सांद्रता (5-20 ppm) को स्थिति देखाउँछ।विभिन्न MNCs प्रयोग गर्दा, MB समाधानहरूको रंग स्तर घट्यो।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, MNC20 ले 5 ppm को एकाग्रतामा MB समाधानहरूलाई सजिलैसँग रंगीन गरेको फेला पर्यो।यसैबीच, MNC20 ले अन्य MNCs को तुलनामा MB समाधानको रंग स्तर पनि घटाएको छ।MNC10-20 को UV देखिने स्पेक्ट्रम पूरक चित्र 9 मा देखाइएको छ। यस बीचमा, हटाउने दर र सोखना जानकारी क्रमशः चित्र 9. 6 र तालिका 3 मा देखाइएको छ।
बलियो मिथाइलीन नीलो चुचुराहरू 664 एनएम र 600 एनएममा फेला पार्न सकिन्छ।एक नियमको रूपमा, शिखरको तीव्रता बिस्तारै एमजी समाधानको प्रारम्भिक एकाग्रता घट्दै जान्छ।थप चित्रमा 9a ले MNC10 सँग उपचार पछि विभिन्न सांद्रताको MB समाधानहरूको UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रा देखाउँछ, जसले चुचुराहरूको तीव्रतालाई मात्र थोरै परिवर्तन गर्यो।अर्कोतर्फ, MNC15 र MNC20 सँग उपचार गरेपछि MB समाधानहरूको अवशोषण शिखरहरू क्रमशः पूरक फिगर 9b र c मा देखाइए अनुसार घट्यो।एमजी समाधानको एकाग्रता घट्दा यी परिवर्तनहरू स्पष्ट रूपमा देखिएका छन्।यद्यपि, सबै तीन चुम्बकीय कार्बनहरू द्वारा प्राप्त वर्णक्रमीय परिवर्तनहरू मेथिलिन निलो डाई हटाउन पर्याप्त थिए।
तालिका 3 को आधारमा, MC सोस्न गरिएको मात्रा र MC सोखिएको प्रतिशतको परिणाम चित्र 3 मा देखाइएको छ। 6. सबै MNCs को लागि उच्च प्रारम्भिक सांद्रता को प्रयोग संग MG को सोखना बढ्यो।यसैबीच, प्रारम्भिक एकाग्रता बढ्दा सोखन प्रतिशत वा MB हटाउने दर (MBR) ले विपरीत प्रवृत्ति देखायो।कम प्रारम्भिक एमसी सांद्रतामा, खाली सक्रिय साइटहरू शोषक सतहमा रह्यो।डाई एकाग्रता बढ्दै जाँदा, डाई अणुहरूको शोषणको लागि उपलब्ध खाली सक्रिय साइटहरूको संख्या घट्नेछ।अरूले निष्कर्ष निकालेका छन् कि यी अवस्थाहरूमा बायोसोर्प्शनको सक्रिय साइटहरूको संतृप्ति प्राप्त हुनेछ72।
दुर्भाग्यवश MNC10 को लागि, MBR बढ्यो र 10 ppm MB समाधान पछि घट्यो।एकै समयमा, MG को एक धेरै सानो भाग मात्र सोखिएको छ।यसले 10 पीपीएम MNC10 अवशोषणको लागि इष्टतम एकाग्रता हो भनेर संकेत गर्दछ।यस कार्यमा अध्ययन गरिएका सबै MNC हरूको लागि, सोखन क्षमताहरूको क्रम निम्नानुसार थियो: MNC20 > MNC15 > MNC10, औसत मानहरू 10.36 mg/g, 6.85 mg/g र 0.71 mg/g थिए, MG दरहरूको औसत हटाउने। 87, 79%, 62.26% र 5.75% थियो।यसरी, MNC20 ले संश्लेषित चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरू बीचको उत्कृष्ट अवशोषण विशेषताहरू प्रदर्शन गर्‍यो, सोखन क्षमता र UV-दृश्य स्पेक्ट्रमलाई ध्यानमा राख्दै।MWCNT चुम्बकीय कम्पोजिट (11.86 mg/g) र halloysite nanotube-magnetic Fe3O4 nanoparticles (18.44 mg/g) जस्ता अन्य चुम्बकीय न्यानोकार्बनहरूको तुलनामा सोखन क्षमता कम भए पनि, यस अध्ययनलाई उत्तेजकको अतिरिक्त प्रयोगको आवश्यकता पर्दैन।रसायनहरूले उत्प्रेरकको रूपमा काम गर्छन्।स्वच्छ र सम्भाव्य सिंथेटिक विधिहरू प्रदान गर्दै73,74।
MNCs को SBET मानहरू द्वारा देखाइए अनुसार, उच्च विशिष्ट सतहले MB समाधानको अवशोषणको लागि थप सक्रिय साइटहरू प्रदान गर्दछ।यो सिंथेटिक न्यानोकार्बन को आधारभूत विशेषताहरु मध्ये एक बनिरहेको छ।एकै समयमा, MNCs को सानो आकार को कारण, संश्लेषण समय छोटो र स्वीकार्य छ, जो आशाजनक adsorbents75 को मुख्य गुणहरु संग मेल खान्छ।परम्परागत प्राकृतिक adsorbents को तुलनामा, संश्लेषित MNCs चुम्बकीय रूपमा संतृप्त छन् र सजिलै बाहिरी चुम्बकीय क्षेत्र को कार्य अन्तर्गत समाधानबाट हटाउन सकिन्छ76।यसरी, सम्पूर्ण उपचार प्रक्रियाको लागि आवश्यक समय कम हुन्छ।
सोखन प्रक्रिया बुझ्न र त्यसपछि सन्तुलन पुग्दा तरल र ठोस चरणहरू बीचको adsorbate विभाजनहरू कसरी प्रदर्शन गर्नको लागि शोषण आइसोथर्महरू आवश्यक छन्।Langmuir र Freundlich समीकरणहरू मानक आइसोथर्म समीकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसले चित्र 7 मा देखाइए अनुसार, शोषणको संयन्त्रको व्याख्या गर्दछ। Langmuir मोडेलले शोषकको बाहिरी सतहमा एकल adsorbate तहको गठनलाई राम्रोसँग देखाउँछ।आइसोथर्महरूलाई एकरूपता सोख्ने सतहहरूको रूपमा उत्तम रूपमा वर्णन गरिएको छ।एकै समयमा, Freundlich isotherm ले धेरै adsorbent क्षेत्रहरूको सहभागिता र एक inhomogeneous सतहमा adsorbate थिच्ने सोखन ऊर्जालाई राम्रोसँग बताउँछ।
MNC10, MNC15 र MNC20 को लागि Langmuir isotherm (a–c) र Freundlich isotherm (d–f) को लागि मोडेल आइसोथर्म।
कम घुलनशील सांद्रतामा सोखन आइसोथर्महरू सामान्यतया रेखीय हुन्छन्।Langmuir isotherm मोडेलको रैखिक प्रतिनिधित्वलाई समीकरणमा व्यक्त गर्न सकिन्छ।1 अवशोषण मापदण्डहरू निर्धारण गर्नुहोस्।
KL (l/mg) एक Langmuir स्थिरता हो जसले MNC लाई MB को बाध्यकारी सम्बन्ध प्रतिनिधित्व गर्दछ।यस बीचमा, qmax अधिकतम शोषण क्षमता (mg/g) हो, qe MC (mg/g) को अवशोषित एकाग्रता हो, र Ce MC समाधानको सन्तुलन एकाग्रता हो।Freundlich isotherm मोडेलको रैखिक अभिव्यक्ति निम्न रूपमा वर्णन गर्न सकिन्छ: