Daalụ maka ịga leta Nature.com. Ị na-eji ụdị ihe nchọgharị nwere nkwado CSS pere mpe. Maka ahụmịhe kachasị mma, anyị na-akwado ka ị jiri ihe nchọgharị emelitere (ma ọ bụ gbanyụọ Ọnọdụ Ndakọrịta na Internet Explorer). Ka ọ dị ugbu a, iji hụ na nkwado na-aga n'ihu, anyị ga-egosi saịtị ahụ na-enweghị ụdị na JavaScript.
Na-egosi katọn nke slide atọ n'otu oge. Jiri bọtịnụ Gara aga na nke Na-esote gaa n'ime slide atọ n'otu oge, ma ọ bụ jiri bọtịnụ slider dị na njedebe gaa n'ime slide atọ n'otu oge.
Mmepe ngwa ngwa nke nanotechnology na njikọta ya na ojiji kwa ụbọchị nwere ike iyi gburugburu ebe obibi egwu. Ọ bụ ezie na usoro akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ maka mmebi nke ihe ndị na-emerụ ahụ organic ka edobere nke ọma, mgbake nke ihe ndị na-emerụ ahụ na-adịghị mma bụ ihe na-echegbu onwe ya nke ukwuu n'ihi obere mmetụta ha na mgbanwe bio na enweghị nghọta nke mmekọrịta elu ihe na nke ndị dị ndụ. N'ebe a, anyị na-eji ụdị Nb nke na-adịghị mma 2D MXenes jikọtara ya na usoro nyocha nha ọdịdị dị mfe iji chọpụta usoro bioremediation nke nanomaterials seramiiki 2D site na microalgae Raphidocelis subcapitata nke akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ. Anyị chọpụtara na microalgae na-emebi MXenes nke dabeere na Nb n'ihi mmekọrịta physico-chemical metụtara elu. Na mbụ, ejikọtara nanoflakes MXene otu oyi akwa na ọtụtụ oyi akwa na elu nke microalgae, nke belatara uto nke algae. Agbanyeghị, mgbe mmekọrịta ogologo oge na elu ahụ gasịrị, microalgae mere ka nanoflakes MXene dị oxidized ma gbazee ha ka ọ bụrụ NbO na Nb2O5. Ebe ọ bụ na oxide ndị a anaghị egbu mkpụrụ ndụ microalgae, ha na-eri obere mkpụrụ ndụ Nb oxide site na usoro nnabata nke na-eme ka obere mkpụrụ ndụ dịghachi ndụ mgbe awa 72 nke ọgwụgwọ mmiri gasịrị. Mmetụta nke ihe oriri metụtara nnabata na-egosipụtakwa na mmụba nke olu mkpụrụ ndụ, ọdịdị ha dị nro na mgbanwe na ọnụego uto. Dabere na nchọpụta ndị a, anyị kwubiri na ọnụnọ obere na ogologo oge nke MXenes dabere na Nb na gburugburu ebe obibi mmiri dị ọcha nwere ike ibute naanị obere mmetụta gburugburu ebe obibi. Ọ dị mkpa ịmara na, site na iji ihe nano dị n'akụkụ abụọ dị ka sistemụ nlereanya, anyị na-egosi ohere nke isochi mgbanwe ọdịdị ọbụlagodi na ihe ndị a kụrụ nke ọma. N'ozuzu, ọmụmụ ihe a na-aza ajụjụ dị mkpa gbasara usoro mmekọrịta elu na-akwalite usoro bioremediation nke ihe nano 2D ma na-enye ntọala maka ọmụmụ ihe dị mkpirikpi na ogologo oge ọzọ gbasara mmetụta gburugburu ebe obibi nke ihe nano kristal inorganic.
Ihe ndị dị na nanomaterials emeela ka ọtụtụ mmadụ nwee mmasị kemgbe ha chọpụtara ha, ọtụtụ ihe ndị dị na nanotechnology abanyela n'oge na-adịbeghị anya n'ọkwa ọgbara ọhụrụ1. N'ụzọ dị mwute, njikọta nke ihe ndị dị na nanomaterials na ojiji kwa ụbọchị nwere ike ibute mwepụta mberede n'ihi mkpofu na-ezighi ezi, njikwa na-enweghị nlezianya, ma ọ bụ akụrụngwa nchekwa na-ezughị ezu. Ya mere, ọ bụ ihe ezi uche dị na ya iche na ihe ndị dị na nanomaterials, gụnyere ihe ndị dị na nanomaterials abụọ (2D), nwere ike ịpụta na gburugburu ebe obibi, nke a na-aghọtabeghị omume na ọrụ ndu ya nke ọma. Ya mere, ọ bụghị ihe ijuanya na nchegbu gbasara nsị gburugburu ebe obibi lekwasịrị anya n'ike nke ihe ndị dị na nanomaterials 2D ịbanye na sistemụ mmiri2,3,4,5,6. N'ime usoro ihe ndị a, ụfọdụ ihe ndị dị na nanomaterials 2D nwere ike ịkpakọrịta na ihe dị iche iche dị ndụ na ọkwa trophic dị iche iche, gụnyere microalgae.
Microalgae bụ ihe ndị dị ndụ mbụ a na-ahụ n'okike n'ime mmiri dị ọcha na gburugburu ebe obibi mmiri nke na-emepụta ọtụtụ ngwaahịa kemịkalụ site na photosynthesis7. N'ihi ya, ha dị oke mkpa maka gburugburu ebe obibi mmiri8,9,10,11,12 mana ha bụkwa ihe ngosi dị nro, dị ọnụ ala ma na-ejikarị eme ihe nke ecotoxicity13,14. Ebe ọ bụ na mkpụrụ ndụ microalgae na-amụba ngwa ngwa ma na-aza ngwa ngwa maka ọnụnọ nke ọtụtụ ihe mejupụtara, ha na-ekwe nkwa maka mmepe nke ụzọ ndị na-adịghị ize ndụ gburugburu ebe obibi maka ịgwọ mmiri e merụrụ emerụ na ihe ndị dị ndụ15,16.
Mkpụrụ ndụ algae nwere ike iwepụ ion ndị na-adịghị mma na mmiri site na biosorption na nchịkọta17,18. Ụfọdụ ụdị algae dịka Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue na Synechococcus sp. Achọpụtala na ọ na-ebu ma na-azụkwa ion metal ndị na-egbu egbu dịka Fe2+, Cu2+, Zn2+ na Mn2+19. Ọmụmụ ihe ndị ọzọ egosila na ion Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ma ọ bụ Pb2+ na-ebelata uto nke Scenedesmus site na ịgbanwe ọdịdị sel ma bibie chloroplasts ha20,21.
Ụzọ ndụ akwụkwọ ndụ maka ire ere nke ihe ndị na-emerụ emerụ organic na iwepụ ion ígwè dị arọ adọtala uche nke ndị ọkà mmụta sayensị na ndị injinia gburugburu ụwa. Nke a bụ isi n'ihi na a na-edozi ihe ndị a ngwa ngwa n'oge mmiri mmiri. Agbanyeghị, ihe ndị na-emerụ emerụ inorganic bụ obere mmiri na-agbaze na obere mmetụta maka mgbanwe bio dị iche iche, nke na-akpata nnukwu nsogbu na ndozi, enwebeghịkwa ọganihu dị ukwuu na mpaghara a22,23,24,25,26. Ya mere, ịchọ ihe ngwọta na-adịghị emerụ gburugburu ebe obibi maka ndozi nke nanomaterials ka bụ ebe dị mgbagwoju anya na nke a na-enyochabeghị. N'ihi oke ejighị n'aka gbasara mmetụta biotransformation nke nanomaterials 2D, ọ dịghị ụzọ dị mfe iji chọpụta ụzọ ndị nwere ike isi mebie ha n'oge mbelata.
N'ọmụmụ ihe a, anyị jiri obere algae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ dị ka ihe na-arụ ọrụ na mmiri mmiri maka ihe seramiiki na-adịghị arụ ọrụ, yana nlekota in situ nke usoro mmebi nke MXene dị ka onye nnọchi anya ihe seramiiki na-adịghị arụ ọrụ. Okwu ahụ bụ "MXene" na-egosipụta stoichiometry nke ihe Mn+1XnTx, ebe M bụ ígwè mgbanwe mbụ, X bụ carbon na/ma ọ bụ nitrogen, Tx bụ ihe na-akwụsị elu (dịka ọmụmaatụ, -OH, -F, -Cl), na n = 1, 2, 3 ma ọ bụ 427.28. Kemgbe nchọpụta nke MXenes site n'aka Naguib et al. Sensorics, ọgwụgwọ kansa na nzacha akpụkpọ ahụ 27,29,30. Na mgbakwunye, enwere ike iwere MXenes dị ka sistemụ 2D nlereanya n'ihi nkwụsi ike colloidal ha dị mma na mmekọrịta bayọlọji nwere ike ime31,32,33,34,35,36.
Ya mere, e gosiri usoro e mepụtara n'isiokwu a na echiche nyocha anyị na Foto 1. Dịka echiche a si dị, obere algae na-emebi MXenes nke dabeere na Nb ka ọ bụrụ ihe ndị na-adịghị egbu egbu n'ihi mmekọrịta physico-chemical metụtara elu, nke na-enye ohere ka algae ahụ gbakee ọzọ. Iji nwalee echiche a, ahọpụtara mmadụ abụọ n'ime ezinụlọ nke carbide metal transition based niobium na/ma ọ bụ nitrides (MXenes) mbụ, ya bụ Nb2CTx na Nb4C3TX.
Usoro nyocha na echiche dabere na ihe akaebe maka mgbake MXene site na obere algae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ Raphidocelis subcapitata. Biko mara na nke a bụ naanị ihe nnọchiteanya nke echiche dabere na ihe akaebe. Gburugburu ọdọ mmiri dị iche na usoro nri ejiri na ọnọdụ (dịka ọmụmaatụ, okirikiri ụbọchị na oke na nri dị mkpa dị). Emere ya na BioRender.com.
Ya mere, site n'iji MXene dị ka usoro ihe nlereanya, anyị emepeela ụzọ maka ọmụmụ ihe dị iche iche nke mmetụta ndụ nke a na-apụghị ịhụ na ihe ndị ọzọ a na-ahụkarị na nanomaterials. Karịsịa, anyị na-egosi ohere nke imezi ihe nanomaterials abụọ, dị ka MXenes dabere na niobium, site na microalgae Raphidocelis subcapitata. Microalgae nwere ike imebi Nb-MXenes ka ọ bụrụ oxides na-adịghị egbu egbu NbO na Nb2O5, nke na-enyekwa ihe oriri site na usoro nnabata niobium. N'ozuzu, ọmụmụ ihe a na-aza ajụjụ dị mkpa gbasara usoro ndị metụtara mmekọrịta physicochemical elu nke na-achịkwa usoro nke bioremediation nke nanomaterials abụọ. Na mgbakwunye, anyị na-emepụta usoro dị mfe dabere na ọdịdị-parameter maka ịgbaso mgbanwe dị nro na ọdịdị nke nanomaterials 2D. Nke a na-akpali nyocha dị mkpirikpi na ogologo oge ọzọ na mmetụta gburugburu ebe obibi dị iche iche nke nanomaterials inorganic crystalline. Ya mere, ọmụmụ ihe anyị na-eme ka nghọta nke mmekọrịta dị n'etiti elu ihe na ihe ndị dị ndụ dịkwuo elu. Anyị na-enyekwa ntọala maka ọmụmụ ihe dị mkpirikpi na ogologo oge gbasara mmetụta ha nwere ike inwe na gburugburu ebe obibi mmiri dị ọcha, nke enwere ike ịchọpụta ugbu a ngwa ngwa.
MXenes na-anọchite anya ụdị ihe dị iche iche na-adọrọ mmasị nke nwere ihe pụrụ iche na nke mara mma nke anụ ahụ na kemịkalụ, ya mere ọtụtụ ojiji nwere ike ịdị. Àgwà ndị a dabere na stoichiometry ha na kemistri elu. Ya mere, n'ọmụmụ ihe anyị, anyị nyochachara ụdị abụọ nke Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes, Nb2CTx na Nb4C3TX, ebe ọ bụ na enwere ike ịhụ mmetụta dị iche iche nke ihe ndị a nanomaterials. A na-emepụta MXenes site na ihe mmalite ha site na ntinye nhọrọ nke MAX-phase A-layer dị gịrịgịrị n'elu ala. Usoro MAX bụ seramiiki ternary nke mejupụtara blọk "ejikọtara" nke carbide metal transition na obere oyi akwa nke ihe "A" dị ka Al, Si, na Sn na MnAXn-1 stoichiometry. A hụrụ ọdịdị nke usoro MAX mbụ site na inyocha electron microscopy (SEM) ma kwekọọ na ọmụmụ ihe ndị gara aga (Lee Ozi Mgbakwunye, SI, Foto S1). Enwetara ọtụtụ oyi akwa (ML) Nb-MXene mgbe ewepụchara oyi akwa Al na 48% HF (hydrofluoric acid). E lere anya n'ụdị ML-Nb2CTx na ML-Nb4C3TX site na iji nyocha elektrọn microscopy (SEM) (Foto S1c na S1d n'otu n'otu) wee hụ ụdị MXene a na-ahụkarị, nke yiri nanoflakes nwere akụkụ abụọ na-agafe n'ime oghere ndị dị ka oghere ogologo. Nb-MXenes abụọ ahụ nwere ọtụtụ ihe jikọrọ ha na usoro MXene nke e ji acid etching mepụtabu27,38. Mgbe anyị kwadochara nhazi nke MXene, anyị jiri tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) jikọta ya wee saa ya na sonication, mgbe nke ahụ gasịrị, anyị nwetara nanoflakes otu oyi akwa ma ọ bụ obere oyi akwa (SL) 2D Nb-MXene.
Anyị jiri igwe onyonyo elektrọn nnyefe dị elu (HRTEM) na mgbasa ozi X-ray (XRD) iji nwalee arụmọrụ nke ịkpụcha na ịkpụcha ọzọ. A na-egosi nsonaazụ HRTEM site na iji Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) na Fast Fourier Transform (FFT) na Fig. 2. E tinyere nanoflakes Nb-MXene n'akụkụ elu iji lelee nhazi nke oyi akwa atọm ma tụọ anya dị n'etiti. Foto HRTEM nke nanoflakes MXene Nb2CTx na Nb4C3TX kpughere ọdịdị ha dị gịrịgịrị n'etiti atọm (lee Fig. 2a1, a2), dịka Naguib et al.27 na Jastrzębska et al.38 si kọọ na mbụ. Maka monolayers Nb2CTx na Nb4C3Tx abụọ dị nso, anyị kpebiri anya dị n'etiti oyi akwa nke 0.74 na 1.54 nm, n'otu n'otu (Figs. 2b1,b2), nke kwekọkwara na nsonaazụ anyị gara aga38. E gosikwara nke a site na mgbanwe Fourier ngwa ngwa (Foto 2c1, c2) na mgbanwe Fourier ngwa ngwa (Foto 2d1, d2) nke na-egosi anya dị n'etiti monolayers Nb2CTx na Nb4C3Tx. Foto a na-egosi mgbanwe nke eriri ìhè na ọchịchịrị nke kwekọrọ na niobium na atọm carbon, nke na-akwado ọdịdị nke MXenes a mụrụ. Ọ dị mkpa ịmara na spectra X-ray spectroscopy ike (EDX) nke enwetara maka Nb2CTx na Nb4C3Tx (Foto S2a na S2b) egosighi ihe fọdụrụ na phase MAX mbụ, ebe ọ bụ na achọpụtaghị oke Al ọ bụla.
Nkọwa nke SL Nb2CTx na Nb4C3Tx MXene nanoflakes, gụnyere (a) onyonyo nanoflake 2D elektrọn dị elu (HRTEM) na ihe kwekọrọ na ya, (b) ụdị ike, (c) mgbanwe Fourier dị ngwa ngwa (IFFT), (d) mgbanwe Fourier dị ngwa (FFT), (e) ụkpụrụ X-ray Nb-MXenes. Maka SL 2D Nb2CTx, a na-egosipụta ọnụọgụgụ dị ka (a1, b1, c1, d1, e1). Maka SL 2D Nb4C3Tx, a na-egosipụta ọnụọgụgụ dị ka (a2, b2, c2, d2, e1).
A na-egosi nha mgbasa ozi X-ray nke SL Nb2CTx na Nb4C3Tx MXenes na Fig. 2e1 na e2, n'otu n'otu. Oke (002) na 4.31 na 4.32 kwekọrọ na oyi akwa MXenes Nb2CTx na Nb4C3TX38,39,40,41 akọwapụtara na mbụ. Nsonaazụ XRD na-egosikwa ọnụnọ nke ụfọdụ nhazi ML fọdụrụnụ na usoro MAX, mana ọkachasị ụkpụrụ XRD jikọtara ya na SL Nb4C3Tx (Fig. 2e2). Ọnụnọ nke obere ihe nke usoro MAX nwere ike ịkọwa oke MAX siri ike ma e jiri ya tụnyere oyi akwa Nb4C3Tx a kpọkọtara na-enweghị usoro.
Nnyocha ndị ọzọ elekwasịla anya na obere algae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ nke ụdị R. subcapitata. Anyị họọrọ obere algae n'ihi na ha bụ ndị na-emepụta ihe dị mkpa na isi ihe oriri42. Ha bụkwa otu n'ime ihe ngosi kachasị mma nke nsí n'ihi ikike iwepụ ihe ndị na-egbu egbu nke a na-ebuga na ọkwa dị elu nke usoro nri43. Na mgbakwunye, nyocha na R. subcapitata nwere ike ime ka a mata nsí nke SL Nb-MXenes na obere nje ndị a na-ahụkarị n'ime mmiri dị ọcha. Iji gosi nke a, ndị nchọpụta chere na obere microbe ọ bụla nwere mmetụta dị iche na ihe ndị na-egbu egbu dị na gburugburu ebe obibi. Maka ọtụtụ ihe ndị dị ndụ, obere mkpokọta nke ihe anaghị emetụta uto ha, ebe njupụta karịrị oke nwere ike igbochi ha ma ọ bụ ọbụna kpatara ọnwụ. Ya mere, maka ọmụmụ ihe anyị gbasara mmekọrịta elu dị n'etiti obere algae na MXenes na mgbake metụtara ya, anyị kpebiri ịnwale njupụta na-adịghị emerụ ahụ na nke na-egbu egbu nke Nb-MXenes. Iji mee nke a, anyị nwalere njupụta nke 0 (dịka ntụaka), 0.01, 0.1 na 10 mg l-1 MXene yana microalgae ndị nwere nnukwu njupụta nke MXene (100 mg l-1 MXene), nke nwere ike ịdị oke njọ ma gbuo mmadụ. . . maka gburugburu ebe obibi ọ bụla.
A na-egosi mmetụta nke SL Nb-MXenes na microalgae na Foto nke 3, nke a na-egosi dị ka pasent nke nkwalite uto (+) ma ọ bụ mgbochi (-) nke a tụrụ maka ihe nlele 0 mg l-1. Maka ntụnyere, a nwalekwara usoro Nb-MAX na ML Nb-MXenes ma gosipụta nsonaazụ ya na SI (lee Foto nke S3). Nsonaazụ enwetara gosipụtara na SL Nb-MXenes fọrọ nke nta ka ọ ghara inwe nsí na oke nke obere mkpokọta site na 0.01 ruo 10 mg/l, dịka egosiri na Foto nke 3a,b. N'ihe gbasara Nb2CTx, anyị ahụghị ihe karịrị 5% ecotoxicity na oke akọwapụtara.
Mkpali (+) ma ọ bụ igbochi (-) nke uto obere algae n'ihu SL (a) Nb2CTx na (b) Nb4C3TX MXene. E nyochachara mmekọrịta MXene-microalgae awa 24, 48 na 72. E jiri akara akara (*) mara data dị mkpa (t-test, p < 0.05). E jiri akara akara (*) mara data dị mkpa (t-test, p < 0.05). Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). E jiri akara akara (*) mara data dị mkpa (t-test, p < 0.05).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-ule, p <0,05) отмечены звездочкой (*). A na-eji akara akara (*) akara data dị mkpa (t-test, p < 0.05).Akụ uhie na-egosi iwepụ mkpali mgbochi.
N'aka nke ọzọ, obere mkpokọta Nb4C3TX pụtara na ọ na-egbu egbu karịa, mana ọ bụghị karịa 7%. Dịka a tụrụ anya ya, anyị hụrụ na MXenes nwere nnukwu nsí na mgbochi uto microalgae na 100mg L-1. Ọ dị mma ịmara na ọ dịghị otu n'ime ihe ndị ahụ gosiri otu usoro na ndabere oge nke mmetụta atoxic/toxic ma e jiri ya tụnyere ihe nlele MAX ma ọ bụ ML (lee SI maka nkọwa zuru ezu). Ọ bụ ezie na maka usoro MAX (lee Fig. S3) nsí ruru ihe dị ka 15–25% ma mụbaa ka oge na-aga, a hụrụ mgbanwe mgbanwe maka SL Nb2CTx na Nb4C3TX MXene. Mgbochi nke uto microalgae belatara ka oge na-aga. O ruru ihe dị ka 17% mgbe awa 24 gachara ma daa ruo ihe na-erughị 5% mgbe awa 72 gasịrị (Fig. 3a, b, n'otu n'otu).
Ihe kacha mkpa bụ na maka SL Nb4C3TX, mgbochi uto microalgae ruru ihe dị ka 27% mgbe awa 24 gachara, mana mgbe awa 72 gachara, ọ belatara ruo ihe dị ka 1%. Ya mere, anyị kpọrọ mmetụta a hụrụ dị ka mgbochi mkpali na-agbanwe agbanwe, mmetụta ahụ dịkwa ike maka SL Nb4C3TX MXene. A hụrụ mkpali nke uto microalgae na mbụ na Nb4C3TX (mmekọrịta na 10 mg L-1 maka awa 24) ma e jiri ya tụnyere SL Nb2CTx MXene. E gosikwara mmetụta mgbanwe mgbochi-mkpali nke ọma na usoro ọnụego okpukpu abụọ nke biomass (lee Fig. S4 maka nkọwa zuru ezu). Ruo ugbu a, naanị ecotoxicity nke Ti3C2TX MXene ka amụọla n'ụzọ dị iche iche. Ọ bụghị ihe na-egbu egbu nye embryo zebrafish44 mana ọ na-egbu egbu nke ọma na osisi microalgae Desmodesmus quadricauda na Sorghum saccharatum45. Ihe atụ ndị ọzọ nke mmetụta kpọmkwem gụnyere nsí dị elu na ahịrị mkpụrụ ndụ kansa karịa ahịrị mkpụrụ ndụ nkịtị46,47. A pụrụ iche na ọnọdụ nnwale ahụ ga-emetụta mgbanwe na uto microalgae a hụrụ n'ihu Nb-MXenes. Dịka ọmụmaatụ, pH nke ihe dị ka 8 na stroma chloroplast kacha mma maka ọrụ dị irè nke enzyme RuBisCO. Ya mere, mgbanwe pH na-emetụta ọsọ nke photosynthesis48,49. Agbanyeghị, anyị ahụghị mgbanwe dị ukwuu na pH n'oge nnwale ahụ (lee SI, Fig. S5 maka nkọwa zuru ezu). N'ozuzu, ọdịbendị microalgae nwere Nb-MXenes belatara pH nke ngwọta ahụ ka oge na-aga. Agbanyeghị, mbelata a yiri mgbanwe na pH nke ihe dị ọcha. Na mgbakwunye, oke mgbanwe achọtara yiri nke a tụrụ maka ọdịbendị microalgae dị ọcha (ihe nlele njikwa). Ya mere, anyị kwubiri na mgbanwe na pH anaghị emetụta photosynthesis ka oge na-aga.
Tinyere nke ahụ, MXenes ndị a na-emepụta nwere njedebe elu (a na-akpọ Tx). Ndị a bụ otu ọrụ -O, -F na -OH. Agbanyeghị, kemịkalụ elu nwere njikọ kpọmkwem na usoro mmepụta. A maara na a na-ekesa otu ndị a n'enweghị usoro n'elu elu, na-eme ka ọ sie ike ịkọ mmetụta ha na ihe onwunwe nke MXene50. Enwere ike ikwu na Tx nwere ike ịbụ ike catalytic maka oxidation nke niobium site na ìhè. Otu ọrụ elu na-enye ọtụtụ ebe nkwado maka fotocatalysts ha dị n'okpuru iji mepụta heterojunctions51. Agbanyeghị, nhazi etiti uto enyeghị photocatalyst dị irè (enwere ike ịchọta nhazi etiti zuru ezu na SI Table S6). Na mgbakwunye, mgbanwe elu ọ bụla dịkwa oke mkpa, ebe ọ bụ na enwere ike ịgbanwe ọrụ ndu nke MXenes n'ihi nhazi oyi akwa, oxidation, mgbanwe elu kemịkal nke ogige organic na inorganic52,53,54,55,56 ma ọ bụ injinịa chajị elu38. Ya mere, iji nwalee ma niobium oxide nwere ihe jikọrọ ya na enweghị ike ime ihe dị na ihe dị n'ime ihe ahụ, anyị mere nnyocha banyere ikike zeta (ζ) na microalgae etolite medium na mmiri deionized (maka ntụnyere). Nsonaazụ anyị na-egosi na SL Nb-MXenes kwụsiri ike nke ọma (lee SI Fig. S6 maka nsonaazụ MAX na ML). Ike zeta nke SL MXenes dị ihe dị ka -10 mV. N'ihe gbasara SR Nb2CTx, uru nke ζ dịtụ njọ karịa nke Nb4C3Tx. Mgbanwe dị otú ahụ na uru ζ nwere ike igosi na elu nke nanoflakes MXene chajị na-adịghị mma na-amịkọrọ ion chajị dị mma site na ihe dị n'ime ihe. Ntụle oge nke ikike zeta na conductivity nke Nb-MXenes na ihe dị n'ime ihe (lee Fig S7 na S8 na SI maka nkọwa ndị ọzọ) yiri ka ọ na-akwado echiche anyị.
Agbanyeghị, ma Nb-MXene SL abụọ ahụ gosiri obere mgbanwe site na efu. Nke a na-egosi nke ọma nkwụsi ike ha na microalgae na-eto eto. Na mgbakwunye, anyị tụlere ma ọnụnọ nke microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ anyị ga-emetụta nkwụsi ike nke Nb-MXenes na medium. Nsonaazụ nke ike zeta na conductivity nke MXenes mgbe ha na microalgae na-akpakọrịta na medium na nri na omenala ka oge na-aga nwere ike ịchọta na SI (Foto S9 na S10). N'ụzọ na-adọrọ mmasị, anyị hụrụ na ọnụnọ nke microalgae yiri ka ọ na-eme ka mgbasa nke MXenes abụọ ahụ sie ike. N'ihe gbasara Nb2CTx SL, ikike zeta belatara ntakịrị ka oge na-aga ruo uru na-adịghị mma (-15.8 megide -19.1 mV mgbe awa 72 nke incubation gasịrị). Ike zeta nke SL Nb4C3TX mụbara ntakịrị, mana mgbe awa 72 gachara, ọ ka gosipụtara nkwụsi ike ka elu karịa nanoflakes na-enweghị microalgae (-18.1 vs. -9.1 mV).
Anyị chọpụtakwara na mmiri Nb-MXene anaghị agbanwe agbanwe nke ọma n'ebe microalgae dị, nke na-egosi obere ion n'ime ihe na-edozi ahụ. Ihe pụrụ iche bụ na enweghị ike nke MXenes n'ime mmiri bụ n'ihi oxidation elu57. Ya mere, anyị na-eche na obere algae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ kpochapụrụ oxides ndị e guzobere n'elu Nb-MXene ma gbochie ha ime (oxidation nke MXene). A pụrụ ịhụ nke a site n'ịmụ ụdị ihe ndị microalgae na-amịkọrọ.
Ọ bụ ezie na ọmụmụ ihe gbasara gburugburu ebe obibi anyị gosiri na obere algae nwere ike imeri nsị nke Nb-MXenes ka oge na-aga na mgbochi pụrụ iche nke uto na-akpali akpali, ebumnuche nke ọmụmụ ihe anyị bụ inyocha usoro ihe omume nwere ike ime. Mgbe ihe ndị dị ndụ dị ka algae kpugheere ihe ndị dị ndụ ma ọ bụ ihe ndị na-amaghị gburugburu ebe obibi ha, ha nwere ike imeghachi omume n'ụzọ dị iche iche58,59. Ọ bụrụ na enweghị oxides metal na-egbu egbu, obere algae nwere ike inye onwe ha nri, na-enye ha ohere itolite mgbe niile60. Mgbe e risịrị ihe ndị na-egbu egbu, enwere ike ịgbalite usoro nchebe, dị ka ịgbanwe ọdịdị ma ọ bụ ụdị. A ga-atụlekwa ohere nke ịmịkọrọ ihe58,59. Ihe pụrụ iche bụ na ihe ịrịba ama ọ bụla nke usoro nchebe bụ ihe na-egosi nsí nke ihe nnwale ahụ. Ya mere, n'ọrụ anyị ọzọ, anyị nyochachara mmekọrịta elu nwere ike dị n'etiti nanoflakes SL Nb-MXene na microalgae site na SEM na o kwere omume ịmịkọrọ MXene nke dabeere na Nb site na X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). Rịba ama na nyocha SEM na XRF ka emere naanị na oke MXene kachasị elu iji dozie nsogbu nsí ọrụ.
E gosiri nsonaazụ SEM na Fig.4. Mkpụrụ ndụ obere algae a na-agwọghị (lee Fig. 4a, ihe atụ ntụaka) gosiri nke ọma ụdị R. subcapitata na ụdị mkpụrụ ndụ dị ka croissant. Mkpụrụ ndụ dị ka croissant na-adị larịị ma na-adịghị ahazi nke ọma. Ụfọdụ mkpụrụ ndụ obere algae na-ejikọta ọnụ ma na-arapara n'ahụ ibe ha, mana nke a nwere ike ịbụ n'ihi usoro nkwadebe ihe nlele ahụ. N'ozuzu, mkpụrụ ndụ obere algae dị ọcha nwere elu dị larịị ma egosighi mgbanwe ọ bụla.
Foto SEM na-egosi mmekọrịta dị n'etiti microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ na mpempe akwụkwọ MXene mgbe awa 72 nke mmekọrịta na oke njupụta (100 mg L-1). (a) Microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ na-enweghị ọgwụgwọ mgbe mmekọrịta ya na SL (b) Nb2CTx na (c) Nb4C3TX MXenes. Rịba ama na ejiri akụ uhie mee akara nanoflakes Nb-MXene. Maka ntụnyere, a na-agbakwụnyekwa foto sitere na microscope anya.
N'ụzọ dị iche, mkpụrụ ndụ microalgae nke SL Nb-MXene nanoflakes tinyere mebiri emebi (lee Fig. 4b, c, akụ uhie). N'ihe gbasara Nb2CTx MXene (Fig. 4b), microalgae na-etokarị site na nanoscales abụọ ejikọtara, nke nwere ike ịgbanwe ọdịdị ha. Ihe pụrụ iche bụ na anyị hụkwara mgbanwe ndị a n'okpuru obere microscopy (lee SI Fig S11 maka nkọwa zuru ezu). Mgbanwe ọdịdị a nwere ntọala a pụrụ ịdabere na ya na physiology nke microalgae na ikike ha ichebe onwe ha site na ịgbanwe ọdịdị sel, dị ka ịbawanye olu sel 61. Ya mere, ọ dị mkpa ịlele ọnụọgụ nke microalgae ndị na-akpakọrịta na Nb-MXenes n'ezie. Ọmụmụ SEM gosiri na ihe dị ka 52% nke mkpụrụ ndụ microalgae ekpughere na Nb-MXenes, ebe 48% nke mkpụrụ ndụ microalgae ndị a zere kọntaktị. Maka SL Nb4C3Tx MXene, microalgae na-agbalị izere kọntaktị na MXene, si otú a na-eme ka ha dị nso ma na-eto site na nanoscales abụọ (Foto 4c). Agbanyeghị, anyị ahụghị ntinye nke nanoscales n'ime mkpụrụ ndụ microalgae na mmebi ha.
Nchekwa onwe bụkwa omume nzaghachi dabere na oge maka mkpọchi nke photosynthesis n'ihi mmịpụta nke ihe ndị dị n'elu sel na ihe a na-akpọ shading (shading) mmetụta62. O doro anya na ihe ọ bụla (dịka ọmụmaatụ, Nb-MXene nanoflakes) nke dị n'etiti microalgae na isi iyi ìhè na-ebelata oke ìhè nke chloroplasts na-amịkọrọ. Agbanyeghị, anyị enweghị obi abụọ na nke a nwere mmetụta dị ukwuu na nsonaazụ enwetara. Dịka egosiri site na ihe anyị hụrụ na microscopic, 2D nanoflakes anọghị kpamkpam ma ọ bụ rapara n'elu microalgae, ọbụlagodi mgbe microalgae sel na-akpakọrịta na Nb-MXenes. Kama nke ahụ, nanoflakes pụtara na a na-eche ihu na microalgae sel na-ekpuchighị elu ha. Ụdị nanoflakes/microalgae dị otú ahụ enweghị ike igbochi oke ìhè nke microalgae sel na-amịkọrọ nke ukwuu. Ọzọkwa, ụfọdụ ọmụmụ egosila na ihe ndị dị ndụ na-enweta fotosynthesis emeela ka ìhè dịkwuo mma ma e jiri ya tụnyere ihe ndị dị na ya nke nwere akụkụ abụọ63,64,65,66.
Ebe ọ bụ na onyonyo SEM enweghị ike igosi ozugbo na mkpụrụ ndụ microalgae na-anabata niobium, ọmụmụ ihe anyị gara n'ihu gaa na nyocha X-ray fluorescence (XRF) na X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) iji mee ka okwu a doo anya. Ya mere, anyị tụnyere ike nke elu Nb nke ihe nlele microalgae ntụaka nke na-anaghị emekọrịta ihe na MXenes, nanoflakes MXene nke e kewapụrụ na elu mkpụrụ ndụ microalgae, na mkpụrụ ndụ microalgal mgbe ewepụsịrị MXenes ndị ejikọtara. Ọ dị mkpa ịmara na ọ bụrụ na enweghị nnabata Nb, uru Nb nke mkpụrụ ndụ microalgae nwetara kwesịrị ịbụ efu mgbe ewepụsịrị nanoscales ejikọtara. Ya mere, ọ bụrụ na nnabata Nb emee, ma nsonaazụ XRF na XPS kwesịrị igosi oke Nb doro anya.
N'ihe gbasara XRF spectra, ihe nlele microalgae gosiri oke Nb maka SL Nb2CTx na Nb4C3Tx MXene mgbe ha na SL Nb2CTx na Nb4C3Tx MXene kparịtara ụka (lee Fig. 5a, marakwa na a na-egosi nsonaazụ maka MAX na ML MXenes na SI, Fig. S12–C17). N'ụzọ na-adọrọ mmasị, ike nke oke Nb bụ otu ihe ahụ n'ọnọdụ abụọ ahụ (ogwe uhie na Fig. 5a). Nke a gosiri na algae enweghị ike ịmịkọrọ Nb karịa, a na-enwetakwa ikike kachasị maka nchịkọta Nb na sel, ọ bụ ezie na ejiri okpukpu abụọ karịa Nb4C3Tx MXene na sel microalgae (ogwe anụnụ anụnụ na Fig. 5a). Nke pụtara ìhè bụ na ikike nke microalgae ịmịkọrọ ọla dabere na mkpokọta nke oxides metal na gburugburu ebe obibi67,68. Shamshada et al.67 chọpụtara na ikike ịmịkọrọ nke algae mmiri dị ọcha na-ebelata ka pH na-abawanye. Raize na ndị otu ya 68 kwuru na ikike nke ahịhịa mmiri nwere ịmịkọrọ ọla dị ihe dịka 25% karịa maka Pb2+ karịa maka Ni2+.
(a) Nsonaazụ XRF nke nnabata basal Nb site na mkpụrụ ndụ microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ nke a kpọchiri na oke mkpokọta nke SL Nb-MXenes (100 mg L-1) ruo awa 72. Nsonaazụ ya na-egosi ọnụnọ nke α na mkpụrụ ndụ microalgae dị ọcha (ihe nlele njikwa, kọlụm isi awọ), nanoflakes 2D nke e kewapụrụ site na mkpụrụ ndụ microalgae dị n'elu (kọlụm acha anụnụ anụnụ), na mkpụrụ ndụ microalgae mgbe nkewa nke nanoflakes 2D site na elu (kọlụm uhie). Ọnụọgụ nke elemental Nb, (b) pasent nke mejupụtara kemịkalụ nke ihe ndị dị ndụ microalgae (C=O na CHx/C–O) na Nb oxides dị na mkpụrụ ndụ microalgae mgbe a kpọchiri ya na SL Nb-MXenes, (c–e) Ịtinye elu nke XPS SL Nb2CTx spectra na (fh) SL Nb4C3Tx MXene nke mkpụrụ ndụ microalgae tinyere n'ime ya.
Ya mere, anyị tụrụ anya na mkpụrụ ndụ algae nwere ike ịmịkọrọ Nb n'ụdị oxides. Iji nwalee nke a, anyị mere ọmụmụ XPS na mkpụrụ ndụ algae MXenes Nb2CTx na Nb4C3TX na algae. E gosiri nsonaazụ nke mmekọrịta nke microalgae na Nb-MXenes na MXenes ndị e kewapụrụ site na mkpụrụ ndụ algae na Fig. 5b. Dịka a tụrụ anya ya, anyị chọpụtara oke Nb 3d na ihe nlele microalgae mgbe ewepụsịrị MXene n'elu microalgae. A gbakọrọ mkpebi ọnụọgụ nke C=O, CHx/CO, na Nb oxides dabere na spectra Nb 3d, O 1s, na C 1s nke e nwetara na Nb2CTx SL (Fig. 5c–e) na Nb4C3Tx SL (Fig. 5c–e). ) nke e nwetara site na microalgae ndị a kpọchiri akpọchi. Fig. 5f–h) MXenes. Tebụl S1-3 na-egosi nkọwa nke paramita elu na kemistri zuru oke sitere na nhazi ahụ. Ọ dị mkpa ịmara na mpaghara Nb 3d nke Nb2CTx SL na Nb4C3Tx SL (Foto 5c, f) kwekọrọ na otu ihe mejupụtara Nb2O5. N'ebe a, anyị ahụghị oke MXene metụtara na spectra, nke na-egosi na mkpụrụ ndụ microalgae na-amịkọrọ naanị ụdị oxide nke Nb. Na mgbakwunye, anyị mere atụmatụ na spectrum C 1 s na ihe mejupụtara C-C, CHx/C-O, C=O, na –COOH. Anyị kenyere CHx/C–O na C=O elu na ntinye aka organic nke mkpụrụ ndụ microalgae. Ihe mejupụtara organic ndị a na-agụnye 36% na 41% nke elu C 1s na Nb2CTx SL na Nb4C3TX SL, n'otu n'otu. Anyị wee tinye spectra O 1s nke SL Nb2CTx na SL Nb4C3TX na Nb2O5, ihe mejupụtara organic nke microalgae (CHx/CO), na mmiri a na-etinye n'elu.
N'ikpeazụ, nsonaazụ XPS gosiri nke ọma ụdị Nb, ọ bụghị naanị ọnụnọ ya. Dịka ọnọdụ nke mgbaàmà Nb 3d na nsonaazụ nke deconvolution si dị, anyị na-akwado na a na-etinye Nb naanị n'ụdị oxides ọ bụghị ion ma ọ bụ MXene n'onwe ya. Na mgbakwunye, nsonaazụ XPS gosiri na mkpụrụ ndụ microalgae nwere ikike ka ukwuu iji nweta Nb oxides site na SL Nb2CTx ma e jiri ya tụnyere SL Nb4C3TX MXene.
Ọ bụ ezie na nsonaazụ nnabata Nb anyị dị egwu ma na-enye anyị ohere ịchọpụta mmebi MXene, ọ dịghị ụzọ dịnụ iji soro mgbanwe morphological metụtara nanoflakes 2D. Ya mere, anyị kpebikwara ịmepụta usoro kwesịrị ekwesị nke nwere ike ịzaghachi ozugbo na mgbanwe ọ bụla na-eme nanoflakes 2D Nb-MXene na mkpụrụ ndụ microalgae. Ọ dị mkpa ịmara na anyị na-eche na ọ bụrụ na ụdị ndị na-emekọ ihe ọnụ na-enwe mgbanwe ọ bụla, mmebi ma ọ bụ mmebi, nke a kwesịrị ịpụta ngwa ngwa dị ka mgbanwe na paramita ọdịdị, dị ka dayameta nke mpaghara okirikiri kwekọrọ, gburugburu, obosara Feret, ma ọ bụ ogologo Feret. Ebe ọ bụ na paramita ndị a dabara adaba maka ịkọwa ihe ndị dị ogologo ma ọ bụ nanoflakes nwere akụkụ abụọ, nsochi ha site na nyocha ọdịdị ihe dị iche iche ga-enye anyị ozi bara uru gbasara mgbanwe morphological nke nanoflakes SL Nb-MXene n'oge mbelata.
E gosiri ihe ndị a chọpụtara na eserese nke 6. Maka ntụnyere, anyị nwalekwara usoro MAX mbụ na ML-MXenes (lee eserese SI S18 na S19). Nnyocha siri ike nke ọdịdị ihe ndị ahụ gosiri na paramita ọdịdị niile nke Nb-MXene SL abụọ gbanwere nke ukwuu mgbe ha na microalgae mekọrịtara. Dịka egosiri site na paramita dayameta mpaghara gburugburu nke nha nhata (Fig. 6a, b), mbelata ike kachasị elu nke akụkụ nke nnukwu nanoflakes na-egosi na ha na-erekarị ka ọ bụrụ obere iberibe. Na eserese nke 6c, d na-egosi mbelata na elu ndị metụtara nha transverse nke flakes (ogologo nke nanoflakes), na-egosi mgbanwe nke nanoflakes 2D ka ọ bụrụ ọdịdị dị ka ihe ndị ọzọ. Foto nke 6e-h na-egosi obosara na ogologo nke Feret, n'otu n'otu. Obosara na ogologo Feret bụ paramita ndị na-emekọ ihe ọnụ, ya mere a ga-atụle ha ọnụ. Mgbe a kpọchiri nanoflakes 2D Nb-MXene n'ihu microalgae, elu njikọ Feret ha gbanwere ma ike ha belatara. Dabere na nsonaazụ ndị a yana njikọta na ọdịdị, XRF na XPS, anyị kwubiri na mgbanwe ndị a hụrụ nwere njikọ siri ike na oxidation ka MXenes ndị e tinyere na oxidation na-aghọ ndị a na-agbakọta nke ọma ma na-agbaji n'ime iberibe na ihe ndị dị n'ime oxide 69,70.
Nyocha nke mgbanwe MXene mgbe mmekọrịta ya na microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ. Nyocha ọdịdị ihe dị iche iche na-atụle paramita dịka (a, b) dayameta nke mpaghara okirikiri kwekọrọ, (c, d) gburugburu, (e, f) obosara Feret na (g, h) ogologo Feret. Iji mezuo nke a, a tụlere ihe nlele microalgae abụọ a na-atụ aka yana SL Nb2CTx na SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx na SL Nb4C3Tx MXenes, microalgae ndị e mebiri emebi, na microalgae SL Nb2CTx na SL Nb4C3Tx MXenes a gwọrọ. Àkwà uhie na-egosi mgbanwe nke paramita ọdịdị nke nanoflakes nwere akụkụ abụọ a mụrụ.
Ebe ọ bụ na nyocha paramita ọdịdị dị ezigbo mma, ọ nwekwara ike ikpughe mgbanwe morphological na mkpụrụ ndụ microalgae. Ya mere, anyị nyochachara dayameta mpaghara okirikiri, gburugburu, na obosara/ogologo Feret nke mkpụrụ ndụ microalgae dị ọcha na mkpụrụ ndụ mgbe ha mekọrịtara na nanoflakes 2D Nb. Na fig. 6a–h na-egosi mgbanwe na paramita ọdịdị nke mkpụrụ ndụ algae, dịka egosiri site na mbelata na ike kachasị elu na mgbanwe nke maxima gaa na uru dị elu. Karịsịa, paramita gburugburu sel gosiri mbelata na mkpụrụ ndụ ogologo na mmụba na mkpụrụ ndụ gburugburu (Fig. 6a, b). Na mgbakwunye, obosara mkpụrụ ndụ Feret mụbara site na ọtụtụ micrometers mgbe mmekọrịta ya na SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) ma e jiri ya tụnyere SL Nb4C3TX MXene (Fig. 6f). Anyị na-eche na nke a nwere ike ịbụ n'ihi nnabata siri ike nke Nb oxides site na microalgae mgbe mmekọrịta ya na Nb2CTx SR. Njikọta na-adịghị ike nke flakes Nb na elu ha nwere ike ibute uto mkpụrụ ndụ na obere mmetụta ndo.
Ihe anyị hụrụ gbasara mgbanwe na paramita nke ọdịdị na nha nke microalgae na-emeju ọmụmụ ihe ndị ọzọ. Microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ nwere ike ịgbanwe ọdịdị ha n'ihi nrụgide gburugburu ebe obibi site na ịgbanwe nha, ọdịdị ma ọ bụ metabolism61. Dịka ọmụmaatụ, ịgbanwe nha nke sel na-eme ka nnabata nke nri dị mfe71. Mkpụrụ ndụ algae pere mpe na-egosi obere nnabata nri na mbelata ọnụego uto. N'aka nke ọzọ, mkpụrụ ndụ buru ibu na-eri ọtụtụ nri, nke a na-etinye n'ime sel72,73. Machado na Soares chọpụtara na triclosan fungicide nwere ike ịbawanye nha mkpụrụ ndụ. Ha hụkwara mgbanwe dị ukwuu n'ụdị algae74. Na mgbakwunye, Yin et al.9 kpughekwara mgbanwe morphological na algae mgbe ekpughere ya na obere graphene oxide nanocomposites. Ya mere, o doro anya na mgbanwe nha/ụdị paramita nke microalgae bụ site na ọnụnọ nke MXene. Ebe ọ bụ na mgbanwe a na nha na ọdịdị na-egosi mgbanwe na nnabata nri, anyị kwenyere na nyocha nke nha na ọdịdị paramita ka oge na-aga nwere ike igosi nnabata nke niobium oxide site na microalgae n'ihu Nb-MXenes.
Ọzọkwa, enwere ike ịgbaze MXenes n'ihu algae. Dalai et al.75 chọpụtara na ọdịdị nke algae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ e kpughere na nano-TiO2 na Al2O376 abụghị otu. Ọ bụ ezie na ihe anyị hụrụ yiri nke a na ọmụmụ ihe a, ọ dị mkpa naanị maka ọmụmụ ihe nke mmetụta nke bioremediation n'ihe gbasara ngwaahịa MXene na-emebi emebi n'ihu nanoflakes 2D ọ bụghị nanoparticles. Ebe ọ bụ na MXenes nwere ike ịgbaze ghọọ oxides metal, 31,32,77,78 ọ bụ ihe ezi uche dị na ya iche na nanoflakes Nb anyị nwekwara ike ịmepụta Nb oxides mgbe ha na mkpụrụ ndụ microalgae na-akpakọrịta.
Iji kọwaa mbelata nke nanoflakes 2D-Nb site na usoro mmebi dabere na usoro oxidation, anyị mere ọmụmụ ihe site na iji igwe elektrọn nnyefe dị elu (HRTEM) (Foto 7a,b) na X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (Foto 7). 7c-i na tebụl S4-5). Ụzọ abụọ a dabara adaba maka ịmụ oxidation nke ihe 2D ma mejupụta ibe ha. HRTEM nwere ike inyocha mmebi nke ihe owuwu nwere akụkụ abụọ na ọdịdị nke nanoparticles metal oxide na-esote, ebe XPS na-enwe mmetụta na njikọ elu. Maka ebumnuche a, anyị nwalere nanoflakes 2D Nb-MXene ewepụtara na mgbasa mkpụrụ ndụ microalgae, ya bụ, ọdịdị ha mgbe ha mekọrịtara na mkpụrụ ndụ microalgae (lee Fig. 7).
Foto HRTEM na-egosi ọdịdị nke oxidized (a) SL Nb2CTx na (b) SL Nb4C3Tx MXenes, nsonaazụ nyocha XPS na-egosi (c) nhazi nke ngwaahịa oxide mgbe ebelatachara, (d–f) njikọ kachasị elu nke akụkụ nke spectra XPS nke SL Nb2CTx na (g–i) Nb4C3Tx SL ejiri obere algae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ rụzie ya.
Ọmụmụ HRTEM kwadoro oxidation nke ụdị Nb-MXene nanoflakes abụọ. Ọ bụ ezie na nanoflakes nọgidere na-enwe ọdịdị akụkụ abụọ ha ruo n'ókè ụfọdụ, oxidation mere ka ọtụtụ nanoparticles kpuchiri elu nke nanoflakes MXene pụta ìhè (lee Fig. 7a,b). Nyocha XPS nke akara c Nb 3d na O 1s gosiri na e mepụtara Nb oxides n'ọnọdụ abụọ ahụ. Dịka egosiri na Foto 7c, 2D MXene Nb2CTx na Nb4C3TX nwere akara Nb 3d na-egosi ọnụnọ nke oxides NbO na Nb2O5, ebe akara O 1s na-egosi ọnụọgụ nke njikọ O-Nb jikọtara ya na ọrụ nke elu nanoflake 2D. Anyị hụrụ na ntinye aka Nb oxide bụ nke kachasị ma e jiri ya tụnyere Nb-C na Nb3+-O.
Na eserese 7g–i na-egosi ụdị XPS nke Nb 3d, C 1s, na O 1s SL Nb2CTx (lee eserese 7d–f) na SL Nb4C3TX MXene nke e kewapụrụ site na mkpụrụ ndụ microalgae. Nkọwa nke paramita elu Nb-MXenes dị na Tebụl S4–5, n'otu n'otu. Anyị buru ụzọ nyochaa ihe mejupụtara Nb 3d. N'adịghị ka Nb nke mkpụrụ ndụ microalgae na-amịkọrọ, na MXene nke e kewapụrụ site na mkpụrụ ndụ microalgae, ewezuga Nb2O5, achọtara ihe ndị ọzọ. Na Nb2CTx SL, anyị hụrụ onyinye nke Nb3+-O na ọnụọgụ nke 15%, ebe ndị ọzọ nke Nb 3d spectrum bụ nke Nb2O5 (85%) na-achịkwa. Na mgbakwunye, ihe nlele SL Nb4C3TX nwere ihe mejupụtara Nb-C (9%) na Nb2O5 (91%). N'ebe a, Nb-C sitere na akwa atọm abụọ dị n'ime nke ígwè carbide na Nb4C3Tx SR. Anyị na-ese onyinyo spectra C 1s gaa na ihe anọ dị iche iche, dịka anyị mere na ihe atụ dị n'ime. Dịka a tụrụ anya ya, spectrum C 1s na-achịkwa site na carbon graphitic, nke na-esote onyinye sitere na ihe ndị dị ndụ (CHx/CO na C=O) sitere na mkpụrụ ndụ microalgae. Na mgbakwunye, na spectrum O 1s, anyị hụrụ onyinye nke ụdị organic nke mkpụrụ ndụ microalgae, niobium oxide, na mmiri a na-etinye n'ime.
Na mgbakwunye, anyị nyochachara ma Nb-MXenes nwere njikọ na ọnụnọ nke ụdị oxygen reactive (ROS) na ihe oriri na/ma ọ bụ mkpụrụ ndụ microalgae. Iji mezuo nke a, anyị tụlere ọkwa nke singlet oxygen (1O2) na ihe omume ọdịbendị na glutathione intracellular, thiol nke na-arụ ọrụ dị ka antioxidant na microalgae. A na-egosi nsonaazụ ya na SI (Foto S20 na S21). A na-eji obere ego nke 1O2 mara ọdịbendị nwere SL Nb2CTx na Nb4C3TX MXenes (lee Foto S20). N'ihe gbasara SL Nb2CTx, a na-ebelata MXene 1O2 ruo ihe dị ka 83%. Maka ọdịbendị microalgae na-eji SL, Nb4C3TX 1O2 belatara karịa, ruo 73%. N'ụzọ na-adọrọ mmasị, mgbanwe na 1O2 gosiri otu usoro ahụ dị ka mmetụta mgbochi-mkpali a hụrụ na mbụ (lee Foto 3). Enwere ike ikwu na incubation na ìhè na-egbuke egbuke nwere ike ịgbanwe photooxidation. Agbanyeghị, nsonaazụ nke nyocha njikwa gosiri ọkwa 1O2 fọrọ nke nta ka ọ na-adịgide adịgide n'oge nnwale ahụ (Foto S22). N'ihe gbasara ọkwa ROS dị n'ime sel, anyị hụkwara otu mgbanwe ahụ (lee Foto S21). Na mbụ, ọkwa ROS dị na mkpụrụ ndụ microalgae a zụlitere n'ihu Nb2CTx na Nb4C3Tx SL gafere ọkwa dị na omenala microalgae dị ọcha. Agbanyeghị, n'ikpeazụ, o yiri ka microalgae ahụ gbanwere na ọnụnọ nke Nb-MXenes abụọ ahụ, ka ọkwa ROS belatara ruo 85% na 91% nke ọkwa a tụrụ na omenala dị ọcha nke microalgae a gbara ọgwụ na SL Nb2CTx na Nb4C3TX, n'otu n'otu. Nke a nwere ike igosi na microalgae na-enwe ahụ iru ala karịa ka oge na-aga n'ihu na ọnụnọ nke Nb-MXene karịa na nri naanị.
Microalgae bụ otu ìgwè dị iche iche nke ihe ndị na-emepụta fotosynthetic. N'oge photosynthesis, ha na-agbanwe ikuku carbon dioxide (CO2) ka ọ bụrụ carbon organic. Ihe ndị sitere na photosynthesis bụ glucose na oxygen79. Anyị na-eche na oxygen e si otú a mepụta na-arụ ọrụ dị mkpa na oxidation nke Nb-MXenes. Otu ihe nwere ike ịkọwa nke a bụ na a na-emepụta paramita aeration dị iche na nrụgide akụkụ dị ala na nke dị elu nke oxygen n'èzí na n'ime Nb-MXene nanoflakes. Nke a pụtara na ebe ọ bụla enwere mpaghara nke nrụgide akụkụ dị iche iche nke oxygen, mpaghara nwere ọkwa kachasị ala ga-emepụta anode 80, 81, 82. N'ebe a, microalgae na-enye aka na imepụta mkpụrụ ndụ aerated dị iche iche n'elu flakes MXene, nke na-emepụta oxygen n'ihi ihe onwunwe photosynthesis ha. N'ihi ya, a na-emepụta ngwaahịa biocorrosion (n'ọnọdụ a, niobium oxides). Akụkụ ọzọ bụ na microalgae nwere ike ịmepụta asịd organic nke a na-ewepụta n'ime mmiri83,84. Ya mere, a na-emepụta gburugburu ebe obibi siri ike, si otú a na-agbanwe Nb-MXenes. Tinyere nke ahụ, obere algae nwere ike ịgbanwe pH nke gburugburu ebe obibi ka ọ bụrụ alkaline n'ihi mmịpụta nke carbon dioxide, nke nwekwara ike ibute nchara79.
Ihe kacha mkpa bụ na oge foto gbara ọchịchịrị/ìhè ejiri mee ihe n'ọmụmụ ihe anyị dị oke mkpa iji ghọta ihe ndị e nwetara. A kọwara akụkụ a nke ọma na Djemai-Zoglache et al. 85 Ha ji oge foto foto nke awa 12/12 gosi biocorrosion nke metụtara biofouling site na microalgae uhie Porphyridium purpureum. Ha na-egosi na oge foto foto jikọtara ya na evolushọn nke ike na-enweghị biocorrosion, na-egosipụta onwe ya dị ka pseudoperiodic oscillations ihe dị ka elekere 24:00. Dowling et al. kwadoro ihe ndị a. 86 Ha gosipụtara fotosynthetic biofilms nke cyanobacteria Anabaena. A na-emepụta oxygen gbazere agbaze n'okpuru ọrụ nke ìhè, nke jikọtara ya na mgbanwe ma ọ bụ mgbanwe na ikike biocorrosion efu. A na-emesi mkpa nke photoperiod ike site n'eziokwu ahụ bụ na ikike free maka biocorrosion na-abawanye na oge ìhè ma na-ebelata na oge gbara ọchịchịrị. Nke a bụ n'ihi oxygen nke microalgae photosynthetic na-emepụta, nke na-emetụta mmeghachi omume cathodic site na nrụgide akụkụ nke na-emepụta nso electrodes87.
Tinyere nke ahụ, e mere Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) iji chọpụta ma mgbanwe ọ bụla mere na nhazi kemịkalụ nke mkpụrụ ndụ microalgae mgbe ha na Nb-MXenes kpakọrịtara. Nsonaazụ ndị a enwetara dị mgbagwoju anya, anyị na-egosikwa ha na SI (Foto S23-S25, gụnyere nsonaazụ nke ọkwa MAX na MXenes ML). Na nkenke, spectra ntụaka enwetara nke microalgae na-enye anyị ozi dị mkpa gbasara njirimara kemịkalụ nke ihe ndị a. Mkpọtụ ndị a kacha nwee ike ịdị na ugboro ole nke 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1. otu. 1 1 (C–H) na 3280 cm-1 (O–H). Maka SL Nb-MXenes, anyị chọtara mbinye aka CH-bond nke kwekọrọ na ọmụmụ ihe anyị gara aga38. Agbanyeghị, anyị hụrụ na ụfọdụ elu ndị ọzọ metụtara njikọ C=C na CH kwụsịrị. Nke a na-egosi na ihe mejupụtara kemịkalụ nke microalgae nwere ike ịgbanwe obere mgbanwe n'ihi mmekọrịta ya na SL Nb-MXenes.
Mgbe a na-atụle mgbanwe ndị nwere ike ime na biochemistry nke microalgae, a ga-atụleghachi mkpokọta oxides inorganic, dị ka niobium oxide,59. Ọ na-etinye aka na nnabata nke ọla site na elu sel, mbufe ha na cytoplasm, njikọ ha na otu carboxyl intracellular, na mkpokọta ha na microalgae polyphosphosomes20,88,89,90. Na mgbakwunye, otu mkpụrụ ndụ na-arụ ọrụ na-akwado mmekọrịta dị n'etiti microalgae na metal. N'ihi nke a, nnabata na-adaberekwa na kemịkalụ elu microalgae, nke dị mgbagwoju anya9,91. N'ozuzu, dịka a tụrụ anya ya, ihe mejupụtara kemịkalụ nke microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ gbanwere ntakịrị n'ihi nnabata nke Nb oxide.
N'ụzọ na-akpali mmasị, mgbochi mbụ a hụrụ na microalgae gbanwere ka oge na-aga. Dịka anyị hụrụ, microalgae meriri mgbanwe gburugburu ebe obibi mbụ wee laghachi na ọnụego uto nkịtị ma mụbaakwa. Ọmụmụ ihe gbasara ikike zeta na-egosi nkwụsi ike dị elu mgbe etinyere ya na nri. Ya mere, mmekọrịta dị n'elu n'etiti mkpụrụ ndụ microalgae na nanoflakes Nb-MXene nọgidere na-enwe n'oge nnwale mbelata ahụ. Na nyocha anyị ọzọ, anyị na-achịkọta usoro ọrụ bụ isi nke na-adabere na omume a dị ịrịba ama nke microalgae.
Ihe ndị SEM chọpụtara egosila na microalgae na-ejikọkarị na Nb-MXenes. Site na iji nyocha onyonyo na-agbanwe agbanwe, anyị na-akwado na mmetụta a na-eduga na mgbanwe nke nanoflakes Nb-MXene abụọ ka ọ bụrụ ihe ndị gbara okirikiri karịa, si otú a na-egosi na mmebi nke nanoflakes jikọtara ya na oxidation ha. Iji nwalee echiche anyị, anyị mere usoro ọmụmụ ihe na biochemical. Mgbe anyị nwalechara, nanoflakes ahụ ji nwayọọ nwayọọ gbazee ma gbazee ka ọ bụrụ ngwaahịa NbO na Nb2O5, nke na-eyighị microalgae akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ egwu. Site na iji nlele FTIR, anyị ahụghị mgbanwe dị mkpa na nhazi kemịkalụ nke microalgae nke a kpọchiri n'ihu nanoflakes 2D Nb-MXene. N'iburu n'uche ohere nke ịmịkọrọ niobium oxide site na microalgae, anyị mere nyocha X-ray fluorescence. Nsonaazụ ndị a na-egosi nke ọma na microalgae a mụrụ na-eri niobium oxides (NbO na Nb2O5), nke na-adịghị egbu egbu nye microalgae a mụrụ.