Kea leboha ha le etetse Nature.com. Le sebelisa mofuta oa sebatli o nang le tšehetso e fokolang ea CSS. Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetisisa, re khothaletsa hore le sebelise sebatli se ntlafalitsoeng (kapa le tima Mokhoa oa ho Ikamahanya le Maemo ho Internet Explorer). Ho sa le joalo, ho netefatsa tšehetso e tsoelang pele, re tla etsa sebaka sena sa marang-rang ntle le mekhoa le JavaScript.
E bonts'a carousel ea li-slide tse tharo ka nako e le 'ngoe. Sebelisa likonopo tsa E fetileng le tse Latelang ho tsamaea ka har'a li-slide tse tharo ka nako, kapa sebelisa likonopo tsa li-slider qetellong ho tsamaea ka har'a li-slide tse tharo ka nako.
Nts'etsopele e potlakileng ea nanotechnology le ho kopanngoa ha eona lits'ebetsong tsa letsatsi le letsatsi ho ka sokela tikoloho. Leha mekhoa e tala ea ho senyeha ha litšila tsa tlhaho e se e thehiloe hantle, ho hlaphoheloa ha litšila tsa kristale tse sa tloaelehang ho tšoenya haholo ka lebaka la kutloisiso ea tsona e tlase phetohong ea bio le ho hloka kutloisiso ea likamano tsa bokaholimo ba thepa le tsa baeloji. Mona, re sebelisa mohlala oa 2D MXenes tse sa tloaelehang tse thehiloeng ho Nb tse kopantsoeng le mokhoa o bonolo oa tlhahlobo ea liparamente tsa sebopeho ho latela mokhoa oa bioremediation oa lisebelisoa tsa ceramic tsa 2D ka microalgae e tala ea Raphidocelis subcapitata. Re fumane hore microalgae e senya MXenes e thehiloeng ho Nb ka lebaka la likamano tsa physico-chemical tse amanang le bokaholimo. Qalong, li-nanoflakes tsa MXene tse nang le lera le le leng le tse nang le lera le lengata li ne li khomaretsoe holim'a microalgae, e leng se ileng sa fokotsa kholo ea bolele. Leha ho le joalo, ha li sebelisana nako e telele le bokaholimo, microalgae e ile ea oxidation ea MXene nanoflakes 'me ea li arola ho NbO le Nb2O5. Kaha di-oxide tsena ha di na chefo ho disele tsa microalgae, di ja di-nanoparticles tsa Nb oxide ka mokhoa wa ho monya o tsosolosang microalgae hape kamora dihora tse 72 tsa kalafo ya metsi. Ditlamorao tsa dikotla tse amanang le ho monya di boetse di bonahala keketsehong ya bophahamo ba sele, sebopeho sa tsona se boreledi le phetoho ya sekgahla sa kgolo. Ho itshetlehile ka diphihlello tsena, re etsa qeto ya hore boteng ba nako e kgutshwane le e telele ba MXenes tse thehilweng ho Nb dibakeng tsa metsi a hlwekileng bo ka baka ditlamorao tse nyane feela tikolohong. Hoa hlokomeleha hore, re sebedisa di-nanomaterials tse nang le mahlakore a mabedi e le ditsamaiso tsa mohlala, re bontsha kgonahalo ya ho latela phetoho ya sebopeho esita le disebedisweng tse nang le dimela tse ntle. Ka kakaretso, phuputso ena e araba potso ya bohlokwa ya motheo mabapi le ditshebetso tse amanang le tshebedisano hodima metsi tse kgannang mokgwa wa bioremediation wa di-nanomaterials tsa 2D mme e fana ka motheo wa dithuto tse ding tsa nako e kgutshwane le tse telele tsa tshusumetso ya tikoloho ya di-nanomaterials tse sa pheleng.
Li-nanomaterials li hlahisitse thahasello e kholo ho tloha ha li sibolloa, 'me li-nanotechnologies tse fapaneng li sa tsoa kena mohatong oa ntlafatso1. Ka bomalimabe, ho kopanngoa ha li-nanomaterials lits'ebetsong tsa letsatsi le letsatsi ho ka lebisa ho lokolloeng ka phoso ka lebaka la ho lahla ho sa lokelang, ho sebetsana ka bohlasoa, kapa meralo ea motheo ea polokeho e sa lekaneng. Ka hona, hoa utloahala ho nahana hore li-nanomaterials, ho kenyeletsoa le li-nanomaterials tsa mahlakore a mabeli (2D), li ka lokolloa tikolohong ea tlhaho, eo boitšoaro le ts'ebetso ea baeloji ea eona li e-so utloisisoe ka botlalo. Ka hona, ha ho makatse hore ebe matšoenyeho a chefo ea tikoloho a shebane le bokhoni ba li-nanomaterials tsa 2D ba ho kena lits'ebetsong tsa metsing2,3,4,5,6. Libakeng tsena tsa tikoloho, li-nanomaterials tse ling tsa 2D li ka sebelisana le lintho tse phelang tse fapaneng maemong a fapaneng a trophic, ho kenyeletsoa le microalgae.
Ma-microalgae ke diphedi tsa kgale tse fumanwang ka tlhaho metsing a hlwekileng le a lewatle tse hlahisang dihlahiswa tse fapaneng tsa dikhemikhale ka photosynthesis7. Ka hona, di bohlokwa haholo ho diphedi tsa metsing8,9,10,11,12 empa hape ke matshwao a bonolo, a theko e tlase le a sebediswang haholo a chefo ya tikoloho13,14. Kaha disele tsa ma-microalgae di ata ka potlako le ka potlako ho arabela boteng ba metswako e fapaneng, di tshepisa ntshetsopele ya mekgwa e mosa ho tikoloho bakeng sa ho phekola metsi a silafaditsweng ke dintho tse phelang15,16.
Lisele tsa algae li ka tlosa li-ion tse sa pheleng metsing ka ho li kopanya le ho li bokella17,18. Mefuta e meng ea algae e kang Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolica, Stigeoclonium tenue le Synechococcus sp. E fumanoe e jara le ho fepa li-ion tse chefo tsa tšepe tse kang Fe2+, Cu2+, Zn2+ le Mn2+19. Lithuto tse ling li bontšitse hore li-ion tsa Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ kapa Pb2+ li fokotsa kholo ea Scenedesmus ka ho fetola sebopeho sa sele le ho senya li-chloroplast tsa tsona20,21.
Mekhoa e tala ea ho bola ha litšila tse silafatsang tsa tlhaho le ho tlosoa ha li-ion tsa tšepe e boima e hohetse tlhokomelo ea bo-rasaense le baenjiniere lefatšeng ka bophara. Sena se bakoa haholo-holo ke taba ea hore litšila tsena li sebetsoa habonolo mohatong oa metsi. Leha ho le joalo, litšila tse kristale tse sa tloaelehang li khetholloa ka ho qhibiliha ha metsi ho fokolang le ho ba kotsing e tlase ea liphetoho tse fapaneng tsa bio, e leng se bakang mathata a maholo tokisong, 'me ho entsoe tsoelo-pele e nyane sebakeng sena22,23,24,25,26. Kahoo, ho batla litharollo tse sireletsang tikoloho bakeng sa ho lokisa lisebelisoa tsa nanomaterial ho ntse ho le sebaka se rarahaneng le se sa hlahlojoang. Ka lebaka la ho se tsitse ho hoholo mabapi le liphello tsa phetoho ea bio ea lisebelisoa tsa nanomaterial tsa 2D, ha ho na tsela e bonolo ea ho fumana litsela tse ka bang teng tsa ho senyeha ha tsona nakong ea phokotso.
Thutong ena, re sebelisitse mahlaka a matala a manyane e le sesebelisoa se sebetsang sa ho lokisa lintho tse phelang metsing bakeng sa thepa ea letsopa e sa pheleng, hammoho le ho beha leihlo ts'ebetso ea ho senyeha ha MXene sebakeng seo e le moemeli oa thepa ea letsopa e sa pheleng. Lentsoe "MXene" le bonts'a stoichiometry ea thepa ea Mn+1XnTx, moo M e leng tšepe ea phetoho ea pele, X e le carbon le/kapa naetrojene, Tx ke terminator ea bokaholimo (mohlala, -OH, -F, -Cl), le n = 1, 2, 3 kapa 427.28. Ho tloha ha ho sibolloa MXenes ke Naguib et al. Sensorics, kalafo ea kankere le ho sefa ha lera 27,29,30. Ho phaella moo, MXenes e ka nkoa e le litsamaiso tsa mohlala tsa 2D ka lebaka la botsitso ba tsona bo botle ba colloidal le likamano tse ka bang teng tsa baeloji31,32,33,34,35,36.
Ka hona, mokhoa o hlahisitsoeng sehloohong sena le likhopolo-taba tsa rona tsa lipatlisiso li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 1. Ho ea ka khopolo-taba ena, microalgae e senya MXenes e thehiloeng ho Nb hore e be metsoako e seng chefo ka lebaka la likamano tse amanang le physico-chemical tse amanang le bokaholimo, e leng se lumellang ho hlaphoheloa ho eketsehileng ha bolele. Ho leka khopolo-taba ena, litho tse peli tsa lelapa la li-carbide tsa tšepe tsa phetoho tse thehiloeng ho niobium le/kapa nitrides (MXenes) tsa pele, e leng Nb2CTx le Nb4C3TX, li khethiloe.
Mokhoa oa lipatlisiso le likhopolo-taba tse thehiloeng bopaking bakeng sa ho hlaphoheloa ha MXene ke algae e tala ea Raphidocelis subcapitata. Ka kopo hlokomela hore ena ke setšoantšo feela sa likhopolo-taba tse thehiloeng bopaking. Tikoloho ea letša e fapana ka mokhoa oa phepo o sebelisoang le maemo (mohlala, potoloho ea letsatsi le letsatsi le meeli ea limatlafatsi tsa bohlokoa tse fumanehang). E entsoe ka BioRender.com.
Ka hona, ka ho sebelisa MXene e le sistimi ea mohlala, re butse monyako oa thuto ea liphello tse fapaneng tsa baeloji tse ke keng tsa bonoa ka li-nanomaterials tse ling tse tloaelehileng. Haholo-holo, re bontša monyetla oa ho lokisoa ha li-nanomaterials tse nang le mahlakore a mabeli, joalo ka MXenes tse thehiloeng ho niobium, ka microalgae Raphidocelis subcapitata. Li-microalgae li khona ho senya Nb-MXenes ho ba li-oxide tse seng chefo NbO le Nb2O5, tse fanang ka limatlafatsi ka mokhoa oa ho monya niobium. Ka kakaretso, thuto ena e araba potso ea bohlokoa ea motheo mabapi le lits'ebetso tse amanang le likamano tsa physicochemical tsa holim'a metsi tse laolang mekhoa ea ho lokisoa ha li-nanomaterials tse nang le mahlakore a mabeli. Ho phaella moo, re ntse re nts'etsapele mokhoa o bonolo o thehiloeng ho sebopeho-parameter bakeng sa ho latela liphetoho tse poteletseng sebopehong sa li-nanomaterials tsa 2D. Sena se susumetsa lipatlisiso tse ling tsa nako e khuts'oane le tsa nako e telele mabapi le litlamorao tse fapaneng tsa tikoloho tsa li-nanomaterials tse se nang tlhaho. Kahoo, thuto ea rona e eketsa kutloisiso ea tšebelisano lipakeng tsa bokaholimo ba thepa le thepa ea baeloji. Hape re fana ka motheo oa lithuto tse atolositsoeng tsa nako e khuts'oane le ea nako e telele tsa litlamorao tsa tsona tse ka bang teng tikolohong ea metsi a hloekileng, tseo joale li ka netefatsoang habonolo.
Li-MXene li emela sehlopha se khahlisang sa thepa e nang le thepa e ikhethang le e khahlang ea 'mele le ea lik'hemik'hale, ka hona lits'ebetso tse ngata tse ka bang teng. Thepa ena e itšetlehile haholo ka stoichiometry ea eona le k'hemistri ea bokaholimo. Ka hona, thutong ea rona, re batlisisitse mefuta e 'meli ea MXenes ea hierarchical single-layer (SL) e thehiloeng ho Nb, Nb2CTx le Nb4C3TX, kaha litlamorao tse fapaneng tsa baeloji tsa nanomaterials tsena li ka bonoa. Li-MXene li hlahisoa ho tsoa thepa ea tsona ea ho qala ka ho qolla ho tloha holimo ho ea tlase ho ea tlase ha likarolo tse tšesaane tsa MAX-phase A tsa athomo. Karolo ea MAX ke ternary ceramic e entsoeng ka li-blocks tse "kopantsoeng" tsa li-carbide tsa tšepe tsa phetoho le likarolo tse tšesaane tsa likarolo tsa "A" tse kang Al, Si, le Sn ka stoichiometry ea MnAXn-1. Sebopeho sa karolo ea pele ea MAX se ile sa bonoa ka ho scanna microscopy ea elektrone (SEM) 'me se ne se lumellana le lithuto tse fetileng (Sheba Tlhahisoleseling e Tlatsetsang, SI, Setšoantšo sa S1). Multilayer (ML) Nb-MXene e fumanoe ka mora ho tlosa lera la Al ka 48% HF (hydrofluoric acid). Sebopeho sa ML-Nb2CTx le ML-Nb4C3TX se hlahlobiloe ka ho skena microscopy ea elektronike (SEM) (Litšoantšo tsa S1c le S1d ka ho latellana) 'me sebopeho se tloaelehileng sa MXene se nang le mekhahlelo se ile sa bonoa, se tšoanang le li-nanoflakes tse nang le mahlakore a mabeli tse fetang ka har'a li-slits tse kang pore tse telele. Li-Nb-MXene ka bobeli li tšoana haholo le mekhahlelo ea MXene e neng e entsoe pele ka ho etching ea acid27,38. Kamora ho netefatsa sebopeho sa MXene, re ile ra se beha ka ho kopanya tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) e lateloang ke ho hlatsoa le ho sonication, ka mor'a moo re ileng ra fumana li-nanoflakes tsa 2D Nb-MXene tse nang le lera le le leng kapa tse nang le lera le tlase (SL).
Re sebelisitse microscopy ea electron ea phetiso ea qeto e phahameng (HRTEM) le diffraction ea X-ray (XRD) ho leka katleho ea ho fata le ho peeling ho ea pele. Liphetho tsa HRTEM tse sebetsitsoeng ho sebelisoa Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) le Fast Fourier Transform (FFT) li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2. Li-nanoflakes tsa Nb-MXene li ne li shebile moeli ho ea holimo ho hlahloba sebopeho sa lera la athomo le ho lekanya libaka tse pakeng tsa li-interplanar. Litšoantšo tsa HRTEM tsa li-nanoflakes tsa MXene Nb2CTx le Nb4C3TX li senotse tlhaho ea tsona ea likarolo tse tšesaane tsa athomo (sheba Setšoantšo sa 2a1, a2), joalo ka ha ho tlalehiloe pele ke Naguib et al.27 le Jastrzębska et al.38. Bakeng sa li-monolayers tse peli tse haufi tsa Nb2CTx le Nb4C3Tx, re fumane sebaka sa li-interlayer tsa 0.74 le 1.54 nm, ka ho latellana (Setšoantšo sa 2b1,b2), seo le sona se lumellanang le liphetho tsa rona tse fetileng38. Sena se ile sa tiisoa hape ke phetoho e potlakileng ea Fourier e fapaneng (Setšoantšo sa 2c1, c2) le phetoho e potlakileng ea Fourier (Setšoantšo sa 2d1, d2) e bontšang sebaka se pakeng tsa li-monolayers tsa Nb2CTx le Nb4C3Tx. Setšoantšo se bontša phetoho ea lihlopha tse khanyang le tse lefifi tse tsamaellanang le liathomo tsa niobium le carbon, e leng se tiisang mofuta oa mekhahlelo ea MXenes e ithutoang. Ho bohlokoa ho hlokomela hore li-spectra tsa X-ray tse hasanyang matla (EDX) tse fumanoeng bakeng sa Nb2CTx le Nb4C3Tx (Litšoantšo tsa S2a le S2b) ha lia ka tsa bontša masala a karolo ea pele ea MAX, kaha ha ho na tlhoro ea Al e ileng ea fumanoa.
Tlhaloso ea li-nanoflakes tsa SL Nb2CTx le Nb4C3Tx MXene, ho kenyeletsoa (a) setšoantšo sa 2D nanoflake sa electron resolution e phahameng (HRTEM) le se tsamaellanang, (b) mokhoa oa matla, (c) phetoho e potlakileng ea Fourier (IFFT), (d) phetoho e potlakileng ea Fourier (FFT), (e) mekhoa ea X-ray ea Nb-MXenes. Bakeng sa SL 2D Nb2CTx, linomoro li hlahisoa e le (a1, b1, c1, d1, e1). Bakeng sa SL 2D Nb4C3Tx, linomoro li hlahisoa e le (a2, b2, c2, d2, e1).
Litekanyo tsa diffraction tsa X-ray tsa SL Nb2CTx le Nb4C3Tx MXenes li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 2e1 le e2, ka ho latellana. Litlhōrō (002) ho 4.31 le 4.32 li tsamaellana le MXenes Nb2CTx le Nb4C3TX38,39,40,41 tse hlalositsoeng pele ka ho latellana. Liphetho tsa XRD li boetse li bontša boteng ba meaho e meng ea ML e setseng le mekhahlelo ea MAX, empa boholo ba lipaterone tsa XRD li amahanngoa le SL Nb4C3Tx (Setšoantšo sa 2e2). Boteng ba likaroloana tse nyane tsa mohato oa MAX bo ka hlalosa tlhōrō e matla ea MAX ha e bapisoa le mekhahlelo ea Nb4C3Tx e kopantsoeng ka mokhoa o sa reroang.
Diphuputso tse ding di shebane le di-microalgae tse tala tse leng tsa mofuta wa R. subcapitata. Re kgethile di-microalgae hobane ke bahlahisi ba bohlokwa ba amehang di-webs tse kgolo tsa dijo42. Hape ke e nngwe ya matshwao a molemo ka ho fetisisa a chefo ka lebaka la bokgoni ba ho tlosa dintho tse chefo tse iswang maemong a hodimo a ketane ya dijo43. Ho phaella moo, diphuputso ho R. subcapitata di ka fana ka lesedi ka chefo e sa lebellwang ya SL Nb-MXenes ho dikokwana-hloko tse tlwaelehileng tsa metsi a hlwekileng. Ho bontsha sena, bafuputsi ba ile ba nahana hore microbe e nngwe le e nngwe e na le kutlwisiso e fapaneng ya metsoako e chefo e teng tikolohong. Bakeng sa diphedi tse ngata, maemo a tlase a dintho ha a ame kgolo ya tsona, athe maemo a ka hodimo ho moedi o itseng a ka di thibela kapa a baka lefu. Ka hona, bakeng sa dithuto tsa rona tsa tshebedisano ya bokahodimo pakeng tsa di-microalgae le MXenes le pholiso e amanang le yona, re nkile qeto ya ho leka maemo a se nang kotsi le a chefo a Nb-MXenes. Ho etsa sena, re lekile mahloriso a 0 (e le referense), 0.01, 0.1 le 10 mg l-1 MXene mme re boetse re tshwaeditse malwetse a manyane a nang le mahloriso a phahameng haholo a MXene (100 mg l-1 MXene), a ka bang kotsi le ho bolaea tikoloho efe kapa efe ya baeloji.
Litlamorao tsa SL Nb-MXenes ho microalgae li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3, se hlalositsoeng e le peresente ea ho holisa kholo (+) kapa thibelo (-) e lekantsoeng bakeng sa lisampole tsa 0 mg l-1. Bakeng sa papiso, karolo ea Nb-MAX le ML Nb-MXenes le tsona li ile tsa lekoa 'me liphetho li bontšitsoe ho SI (sheba Setšoantšo sa S3). Liphetho tse fumanoeng li tiisitse hore SL Nb-MXenes e batla e se na chefo ka ho feletseng ka har'a maemo a tlase ho tloha ho 0.01 ho isa ho 10 mg/l, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 3a,b. Tabeng ea Nb2CTx, ha rea ​​​​bona chefo e fetang 5% ea tikoloho mofuteng o boletsoeng.
Ho hlohlelletsa (+) kapa ho thibela (-) kgolo ya malelele a manyane boteng ba SL (a) Nb2CTx le (b) Nb4C3TX MXene. Dihora tse 24, 48 le 72 tsa tshebedisano ya MXene-microalgae di ile tsa sekasekwa. Lintlha tsa bohlokoa (t-test, p < 0.05) li tšoailoe ka asterisk (*). Lintlha tsa bohlokoa (t-test, p < 0.05) li tšoailoe ka asterisk (*). Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Lintlha tsa bohlokoa (t-test, p < 0.05) li tšoailoe ka asterisk (*).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-test, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Lintlha tsa bohlokoa (t-test, p < 0.05) li tšoailoe ka asterisk (*).Metsu e khubelu e bontša ho felisoa ha tšusumetso e thibelang.
Ka lehlakoreng le leng, mahloriso a tlase a Nb4C3TX a ile a ipaka a le chefo hanyane, empa a se ke a feta 7%. Jwalo ka ha ho ne ho lebelletswe, re bone hore MXenes e ne e na le chefo e phahameng le thibelo ya kgolo ya makgapetla a manyane ho 100mg L-1. Hoa thahasellisa hore ha ho le e nngwe ya thepa e bontshitseng mokgwa o tshwanang le ho itshetleha ka nako ha ditlamorao tse chefo/tse chefo ha di bapiswa le disampole tsa MAX kapa ML (sheba SI bakeng sa dintlha tse qaqileng). Leha bakeng sa mohato wa MAX (sheba Setshwantsho sa S3) chefo e fihlile hoo e ka bang 15-25% mme ya eketseha ha nako e ntse e ya, mokgwa o fapaneng o ile wa bonwa bakeng sa SL Nb2CTx le Nb4C3TX MXene. Thibelo ya kgolo ya makgapetla a manyane e ile ya fokotseha ha nako e ntse e ya. E fihlile hoo e ka bang 17% kamora dihora tse 24 mme ya theohela tlase ho 5% kamora dihora tse 72 (Setshwantsho sa 3a, b, ka ho latellana).
Habohlokoa le ho feta, bakeng sa SL Nb4C3TX, thibelo ea kholo ea makhopho a manyane e fihlile hoo e ka bang 27% kamora lihora tse 24, empa kamora lihora tse 72 e ile ea fokotseha ho ea ho hoo e ka bang 1%. Ka hona, re ile ra ngola phello e bonoang e le thibelo e fapaneng ea ho susumetsa, 'me phello e ne e le matla bakeng sa SL Nb4C3TX MXene. Khothatso ea kholo ea makhopho a manyane e ile ea hlokomeloa pejana ka Nb4C3TX (tšebelisano ho 10 mg L-1 bakeng sa lihora tse 24) ha e bapisoa le SL Nb2CTx MXene. Phello ea ho fetola thibelo le ho susumetsa e ile ea boela ea bontšoa hantle ka har'a sekhahla sa ho imena habeli sa biomass (sheba Setšoantšo sa S4 bakeng sa lintlha tse qaqileng). Ho fihlela joale, ke chefo ea tikoloho feela ea Ti3C2TX MXene e ithutiloe ka litsela tse fapaneng. Ha e na chefo ho li-embryo tsa zebrafish44 empa e na le chefo e itekanetseng ho limela tsa makhopho a manyane a Desmodesmus quadricauda le Sorghum saccharatum45. Mehlala e meng ea litlamorao tse itseng e kenyelletsa chefo e phahameng ho mela ea lisele tsa mofetše ho feta mela e tloaelehileng ea lisele46,47. Ho ka nahanoa hore maemo a teko a tla susumetsa liphetoho kholong ea mahlaka a manyane a bonoang boteng ba Nb-MXenes. Mohlala, pH ea hoo e ka bang 8 ho chloroplast stroma e molemohali bakeng sa ts'ebetso e sebetsang ea enzyme ea RuBisCO. Ka hona, liphetoho tsa pH li ama sekhahla sa photosynthesis hampe48,49. Leha ho le joalo, ha rea ​​​​ka ra bona liphetoho tse kholo pH nakong ea teko (sheba SI, Setshwantsho sa S5 bakeng sa lintlha tse qaqileng). Ka kakaretso, litso tsa mahlaka a manyane a nang le Nb-MXenes li fokolitse pH ea tharollo hanyane ha nako e ntse e ea. Leha ho le joalo, phokotso ena e ne e tšoana le phetoho pH ea sebaka se hloekileng. Ho phaella moo, mefuta e fapaneng ea liphetoho tse fumanoeng e ne e tšoana le e lekantsoeng bakeng sa setso se hloekileng sa mahlaka a manyane (sampole ea taolo). Kahoo, re etsa qeto ea hore photosynthesis ha e angoe ke liphetoho pH ha nako e ntse e ea.
Ho phaella moo, di-MXene tse entsweng di na le dipheletso tsa bokahodimo (tse tshwantshwang e le Tx). Tsena ke dihlopha tse sebetsang haholo-holo -O, -F le -OH. Leha ho le jwalo, k'hemistri ya bokahodimo e amana ka ho toba le mokgwa wa ho kopanya. Dihlopha tsena di tsejwa ka ho arolwa ka mokhoa o sa reroang hodima bokahodimo, e leng se etsang hore ho be thata ho bolela esale pele phello ya tsona hodima thepa ya MXene50. Ho ka phehiswa kgang ya hore Tx e ka ba matla a ho kopanya bakeng sa ho kopanya niobium ka lesedi. Dihlopha tse sebetsang hodima bokahodimo di fana ka dibaka tse ngata tsa ho tiisa bakeng sa di-photocatalyst tsa tsona tse ka tlase ho theha di-heterojunctions51. Leha ho le jwalo, sebopeho sa sebaka sa kgolo ha se a ka sa fana ka photocatalyst e sebetsang hantle (sebopeho se qaqileng sa sebaka se ka fumanwa ho SI Table S6). Ho feta moo, phetoho efe kapa efe ya bokahodimo le yona e bohlokwa haholo, kaha mosebetsi wa baeloji wa MXenes o ka fetolwa ka lebaka la ho sebetsa ka mora lera, oxidation, phetoho ya bokahodimo ba dikhemikhale ya metswako ya manyolo le e sa pheleng52,53,54,55,56 kapa boenjiniere ba tjhaja ya bokahodimo38. Ka hona, ho leka hore na niobium oxide e amana le ho se tsitse ha thepa karolong ena, re entse lithuto tsa bokhoni ba zeta (ζ) karolong ena ea kholo ea algae le metsi a hloekisitsoeng (bakeng sa papiso). Liphetho tsa rona li bontša hore SL Nb-MXenes li tsitsitse hantle (sheba SI Fig. S6 bakeng sa liphetho tsa MAX le ML). Bokhoni ba zeta ba SL MXenes bo ka ba -10 mV. Tabeng ea SR Nb2CTx, boleng ba ζ bo batla bo le bobe ho feta ba Nb4C3Tx. Phetoho e joalo boleng ba ζ e ka bontša hore bokaholimo ba li-nanoflakes tsa MXene tse chariloeng hampe bo monya li-ion tse chariloeng hantle ho tsoa karolong ena ea temo. Litekanyo tsa nakoana tsa bokhoni ba zeta le conductivity ea Nb-MXenes karolong ena ea temo (sheba Litšoantšo S7 le S8 ho SI bakeng sa lintlha tse ling) li bonahala li tšehetsa khopolo-taba ea rona.
Leha ho le jwalo, di-SL tse pedi tsa Nb-MXene di bontshitse diphetoho tse nyane ho tloha ho lefela. Sena se bontsha ka ho hlaka botsitso ba tsona moahong wa kgolo ya di-microalgae. Ho phaella moo, re ile ra hlahloba hore na boteng ba di-microalgae tsa rona tse tala bo tla ama botsitso ba Nb-MXenes moahong. Diphetho tsa bokgoni ba zeta le ho tsamaisa ha MXenes kamora ho sebelisana le di-microalgae mecheng ya phepo le setso ha nako e ntse e ya di ka fumanwa ho SI (Ditshwantsho S9 le S10). Ho thahasellisang ke hore re hlokometse hore boteng ba di-microalgae bo ne bo bonahala bo tsitsisa ho hasana ha di-MXenes ka bobedi. Tabeng ya Nb2CTx SL, bokgoni ba zeta bo ile ba fokotseha hanyane ha nako e ntse e ya ho boleng bo bobe haholo (-15.8 kgahlanong le -19.1 mV kamora dihora tse 72 tsa ho incubation). Bokgoni ba zeta ba SL Nb4C3TX bo ile ba eketseha hanyane, empa kamora dihora tse 72 bo ntse bo bontsha botsitso bo hodimo ho feta di-nanoflakes ntle le boteng ba di-microalgae (-18.1 kgahlanong le -9.1 mV).
Hape re fumane hore ditharollo tsa Nb-MXene di na le motlakase o tlase o kentsweng ka hara boteng ba mahlaka a manyane, e leng se bontshang hore ho na le di-ion tse fokolang ka hara moaho wa dikotla. Haholo-holo, ho se tsitse ha MXenes ka metsing ho bakwa haholo ke oxidation ya bokahodimo57. Ka hona, re belaela hore mahlaka a manyane a matala ka tsela e itseng a ile a tlosa di-oxide tse bopilweng hodima bokahodimo ba Nb-MXene mme a ba a thibela ho hlaha ha tsona (oxidation ya MXene). Sena se ka bonwa ka ho ithuta mefuta ya dintho tse monngwang ke mahlaka a manyane.
Leha lithuto tsa rona tsa chefo ea tikoloho li bontšitse hore mahlaka a manyane a khonne ho hlola chefo ea Nb-MXenes ha nako e ntse e ea le thibelo e sa tloaelehang ea kholo e susumelitsoeng, sepheo sa thuto ea rona e ne e le ho batlisisa mekhoa e ka bang teng ea ts'ebetso. Ha lintho tse phelang tse kang bolele li pepesehela metsoako kapa lintho tse sa tloaelehang tikolohong ea tsona, li ka arabela ka litsela tse fapaneng58,59. Ha ho se na li-oxide tsa tšepe tse chefo, mahlaka a manyane a ka iphepa, a li lumella ho hola khafetsa60. Kamora ho monngoa ha lintho tse chefo, mekhoa ea ts'ireletso e ka kenngoa tšebetsong, joalo ka ho fetola sebopeho kapa sebopeho. Monyetla oa ho monngoa le oona o tlameha ho nahanoa58,59. Haholo-holo, letšoao lefe kapa lefe la mokhoa oa ts'ireletso ke sesupo se hlakileng sa chefo ea motsoako oa teko. Ka hona, mosebetsing oa rona o tsoelang pele, re batlisisitse tšebelisano e ka bang teng ea bokaholimo pakeng tsa li-nanoflakes tsa SL Nb-MXene le mahlaka a manyane ke SEM le ho monngoa ho ka bang teng ha MXene e thehiloeng ho Nb ka X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). Hlokomela hore litlhahlobo tsa SEM le XRF li entsoe feela ka bongata bo phahameng ka ho fetisisa ba MXene ho sebetsana le mathata a chefo ea ts'ebetso.
Liphetho tsa SEM li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 4. Lisele tse nyenyane tse sa phekoloang (sheba Setšoantšo sa 4a, sampole ea referense) li bontšitse ka ho hlaka sebopeho se tloaelehileng sa R. subcapitata le sebopeho sa sele se kang croissant. Lisele li bonahala li bataletse ebile li sa hlophiseha hantle. Lisele tse ling tsa microalgae li ne li kopana le ho hokahana, empa mohlomong sena se bakiloe ke mokhoa oa ho lokisa sampole. Ka kakaretso, lisele tse hloekileng tsa microalgae li ne li e-na le bokaholimo bo boreleli 'me li ne li sa bontše liphetoho tsa sebopeho.
Litšoantšo tsa SEM li bonts'a tšebelisano ea bokaholimo pakeng tsa microalgae e tala le nanosheets tsa MXene kamora lihora tse 72 tsa tšebelisano ka bongata bo feteletseng (100 mg L-1). (a) Microalgae e tala e sa phekoloang kamora tšebelisano le SL (b) Nb2CTx le (c) Nb4C3TX MXenes. Hlokomela hore li-nanoflakes tsa Nb-MXene li tšoailoe ka metsu e khubelu. Bakeng sa papiso, linepe tse tsoang ho microscope ea optical le tsona lia eketsoa.
Ka lehlakoreng le leng, lisele tsa microalgae tse monngoang ke li-nanoflakes tsa SL Nb-MXene li senyehile (sheba Setšoantšo sa 4b, c, metsu e khubelu). Tabeng ea Nb2CTx MXene (Setšoantšo sa 4b), microalgae e atisa ho hola ka li-nanoscales tse khomaretsoeng tse nang le mahlakore a mabeli, tse ka fetolang sebopeho sa tsona. Haholo-holo, re bone liphetoho tsena tlas'a microscopy e bobebe (sheba Setšoantšo sa SI S11 bakeng sa lintlha tse qaqileng). Phetoho ena ea sebopeho e na le motheo o utloahalang ho fisioloji ea microalgae le bokhoni ba tsona ba ho itšireletsa ka ho fetola sebopeho sa sele, joalo ka ho eketsa bophahamo ba sele61. Ka hona, ho bohlokoa ho hlahloba palo ea lisele tsa microalgae tse hlileng li kopanang le Nb-MXenes. Lithuto tsa SEM li bontšitse hore hoo e ka bang 52% ea lisele tsa microalgae li ne li pepesehetse Nb-MXenes, ha 48% ea lisele tsena tsa microalgae li ne li qoba ho kopana. Bakeng sa SL Nb4C3Tx MXene, di-microalgae di leka ho qoba ho kopana le MXene, ka hona di fumana sebaka le ho hola ho tloha di-nanoscales tse nang le mahlakore a mabedi (Setshwantsho sa 4c). Leha ho le jwalo, ha re a ka ra bona ho kenella ha di-nanoscales ka hara disele tsa di-microalgae le tshenyo ya tsona.
Ho ipoloka ke mokhoa oa karabelo o itšetlehileng ka nako ho thibaneng ha photosynthesis ka lebaka la ho monngoa ha likaroloana holim'a sele le seo ho thoeng ke phello ea ho shading (shading)62. Ho hlakile hore ntho e 'ngoe le e 'ngoe (mohlala, li-nanoflakes tsa Nb-MXene) tse pakeng tsa microalgae le mohloli oa leseli li fokotsa bongata ba leseli le monngoang ke li-chloroplast. Leha ho le joalo, ha re na pelaelo ea hore sena se na le tšusumetso e kholo liphethong tse fumanoeng. Joalokaha ho bontšitsoe ke lintho tseo re li boneng ka microscopic, li-nanoflakes tsa 2D li ne li sa phutheloa ka botlalo kapa li sa khomareloa holim'a microalgae, esita le ha lisele tsa microalgae li ne li kopana le Nb-MXenes. Ho e-na le hoo, li-nanoflakes li ile tsa ipaka li shebane le lisele tsa microalgae ntle le ho koahela bokaholimo ba tsona. Sete e joalo ea li-nanoflakes/microalgae e ke ke ea fokotsa boholo ba khanya e monngoang ke lisele tsa microalgae haholo. Ho feta moo, lithuto tse ling li bile li bontšitse ntlafatso ea ho monngoa ha leseli ke lintho tse phelang tse hlahisang photosynthesis ka boteng ba nanomaterials tse nang le mahlakore a mabeli63,64,65,66.
Kaha litšoantšo tsa SEM li ne li sa khone ho tiisa ka ho toba ho nkuoa ha niobium ke lisele tsa microalgae, thuto ea rona e tsoelang pele e ile ea fetohela tlhahlobong ea X-ray fluorescence (XRF) le X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ho hlakisa bothata bona. Ka hona, re bapisitse matla a litlhōrō tsa Nb tsa lisampole tsa microalgae tse referense tse sa kang tsa sebelisana le MXenes, li-nanoflakes tsa MXene tse arohaneng le bokaholimo ba lisele tsa microalgae, le lisele tsa microalgal ka mor'a ho tlosoa ha MXenes tse khomaretsoeng. Hoa hlokomeleha hore haeba ho se na ho nkuoa ha Nb, boleng ba Nb bo fumanoeng ke lisele tsa microalgae bo lokela ho ba lefela ka mor'a ho tlosoa ha nanoscales tse khomaretsoeng. Ka hona, haeba ho nkuoa ha Nb ho etsahala, liphetho tsa XRF le XPS ka bobeli li lokela ho bontša tlhōrō e hlakileng ea Nb.
Tabeng ea li-spectra tsa XRF, lisampole tsa microalgae li bontšitse litlhōrō tsa Nb bakeng sa SL Nb2CTx le Nb4C3Tx MXene kamora ho sebelisana le SL Nb2CTx le Nb4C3Tx MXene (sheba Setshwantsho sa 5a, hape hlokomela hore liphetho tsa MAX le ML MXenes li bontšitsoe ho SI, Litšobotsi tsa S12–C17). Hoa thahasellisa hore matla a tlhoro ea Nb a tšoana maemong ka bobeli (li-bar tse khubelu ho Setshwantsho sa 5a). Sena se bontšitse hore bolele bo ne bo sa khone ho monya Nb e ngata, 'me bokhoni bo phahameng ba ho bokella Nb bo fihletsoe liseleng, leha Nb4C3Tx MXene e fetang habeli e ne e khomaretsoe liseleng tsa microalgae (li-bar tse putsoa ho Setshwantsho sa 5a). Haholo-holo, bokhoni ba microalgae ba ho monya litšepe bo itšetlehile ka mahloriso a li-oxide tsa tšepe tikolohong67,68. Shamshada le ba bang ba 67 ba fumane hore bokhoni ba ho monya ba algae ea metsi a hloekileng boa fokotseha ka pH e ntseng e eketseha. Raize le ba bang ba 68 ba hlokometse hore bokgoni ba lewatle la lewatle ba ho monya ditshipi bo ne bo le hodimo ka 25% bakeng sa Pb2+ ho feta bakeng sa Ni2+.
(a) Liphetho tsa XRF tsa ho nkuoa ha basal Nb ke lisele tse tala tsa makhopho a manyane tse kentsoeng ka har'a khatello e feteletseng ea SL Nb-MXenes (100 mg L-1) ka lihora tse 72. Liphetho li bontša boteng ba α liseleng tse hloekileng tsa makhopho a manyane (sampole ea taolo, likholomo tse putsoa), li-nanoflakes tsa 2D tse arotsoeng ho tsoa liseleng tsa makhopho a manyane a holim'a metsi (likholomo tse putsoa), le lisele tsa makhopho a manyane ka mor'a karohano ea li-nanoflakes tsa 2D ho tloha holim'a metsi (likholomo tse khubelu). Palo ea li-elemental Nb, (b) peresente ea metsoako ea lik'hemik'hale ea likarolo tsa tlhaho tsa makhopho a manyane (C=O le CHx/C–O) le li-oxide tsa Nb tse teng liseleng tsa makhopho a manyane ka mor'a ho kenngoa ka SL Nb-MXenes, (c–e) Ho kenngoa ha tlhoro ea metsoako ea li-spectra tsa XPS SL Nb2CTx le (fh) SL Nb4C3Tx MXene tse kentsoeng ka hare ke lisele tsa makhopho a manyane.
Ka hona, re ne re lebeletse hore Nb e ka monngoa ke lisele tsa algal ka mokhoa oa li-oxide. Ho leka sena, re entse lithuto tsa XPS ho MXenes Nb2CTx le Nb4C3TX le lisele tsa algae. Liphetho tsa tšebelisano ea microalgae le Nb-MXenes le MXenes tse arohantsoeng ho tsoa liseleng tsa algae li bontšitsoe ho Figs. 5b. Joalokaha ho ne ho lebelletsoe, re fumane litlhōrō tsa Nb 3d lisampoleng tsa microalgae kamora ho tlosoa ha MXene holim'a microalgae. Tekanyetso ea bongata ea li-oxide tsa C=O, CHx/CO, le Nb e baliloe ho latela li-spectra tsa Nb 3d, O 1s, le C 1s tse fumanoeng ka Nb2CTx SL (Setšoantšo sa 5c–e) le Nb4C3Tx SL (Setšoantšo sa 5c–e). ) tse fumanoeng ho microalgae e kentsoeng. Setšoantšo sa 5f–h) MXenes. Tafole ea S1-3 e bontša lintlha tsa liparamente tsa peak le k'hemistri ka kakaretso e bakoang ke ho lekana. Hoa hlokomeleha hore libaka tsa Nb 3d tsa Nb2CTx SL le Nb4C3Tx SL (Setšoantšo sa 5c, f) li tsamaellana le karolo e le 'ngoe ea Nb2O5. Mona, ha rea ​​fumana litlhōrō tse amanang le MXene ho spectra, e leng se bontšang hore lisele tsa microalgae li monya feela mofuta oa oxide oa Nb. Ho phaella moo, re hakantse spectrum ea C1 s ka likarolo tsa C–C, CHx/C–O, C=O, le –COOH. Re abetse litlhōrō tsa CHx/C–O le C=O ho monehelo oa tlhaho oa lisele tsa microalgae. Likarolo tsena tsa tlhaho li etsa 36% le 41% ea litlhōrō tsa C 1s ho Nb2CTx SL le Nb4C3TX SL, ka ho latellana. Eaba re kenya li-spectra tsa O 1s tsa SL Nb2CTx le SL Nb4C3TX ka Nb2O5, likarolo tsa tlhaho tsa microalgae (CHx/CO), le metsi a amohuoeng holim'a metsi.
Qetellong, liphetho tsa XPS li bontšitse ka ho hlaka sebopeho sa Nb, eseng boteng ba eona feela. Ho ea ka boemo ba lets'oao la Nb 3d le liphetho tsa ho felisoa ha conconvolution, re tiisa hore Nb e monngoa feela ka mokhoa oa li-oxide eseng li-ion kapa MXene ka boeona. Ho phaella moo, liphetho tsa XPS li bontšitse hore lisele tsa microalgae li na le bokhoni bo boholo ba ho monya li-oxide tsa Nb ho tsoa ho SL Nb2CTx ha li bapisoa le SL Nb4C3TX MXene.
Leha liphetho tsa rona tsa ho nkuwa ha Nb li khahla ebile li re lumella ho khetholla ho senyeha ha MXene, ha ho na mokhoa o fumanehang oa ho latela liphetoho tse amanang le sebopeho sa nanoflakes tsa 2D. Ka hona, re boetse ra etsa qeto ea ho hlahisa mokhoa o loketseng o ka arabelang ka kotloloho liphetohong life kapa life tse etsahalang ho nanoflakes tsa 2D Nb-MXene le lisele tsa microalgae. Ho bohlokoa ho hlokomela hore re nahana hore haeba mefuta e sebelisanang e feta phetohong efe kapa efe, ho bola kapa ho taboha, sena se lokela ho iponahatsa kapele e le liphetoho liparamenteng tsa sebopeho, joalo ka bophara ba sebaka se lekanang sa selikalikoe, ho chitja, bophara ba Feret, kapa bolelele ba Feret. Kaha liparamente tsena li loketse ho hlalosa likaroloana tse telele kapa li-nanoflakes tsa mahlakore a mabeli, ho li latela ka tlhahlobo ea sebopeho sa likaroloana tse matla ho tla re fa tlhahisoleseling ea bohlokoa mabapi le phetoho ea sebopeho sa li-nanoflakes tsa SL Nb-MXene nakong ea phokotso.
Liphetho tse fumanoeng li bontšitsoe ho Setšoantšo sa 6. Bakeng sa papiso, re boetse ra leka mohato oa pele oa MAX le ML-MXenes (sheba Litšoantšo tsa SI S18 le S19). Tlhahlobo e matla ea sebopeho sa likaroloana e bontšitse hore liparamente tsohle tsa sebopeho sa li-SL tse peli tsa Nb-MXene li fetohile haholo kamora ho sebelisana le microalgae. Joalokaha ho bontšitsoe ke paramethara e lekanang ea bophara ba sebaka se chitja (Setšoantšo sa 6a, b), matla a fokotsehileng a karolo ea li-nanoflakes tse kholo a bontša hore li atisa ho bola hore e be likotoana tse nyane. Ho Setšoantšo sa 6c, d e bontša phokotso ea litlhōrō tse amanang le boholo bo tšekaletseng ba li-flakes (ho lelefatsa li-nanoflakes), ho bontšang phetoho ea li-nanoflakes tsa 2D ho ba sebopeho se kang sa likaroloana. Setšoantšo sa 6e-h se bontša bophara le bolelele ba Feret, ka ho latellana. Bophara le bolelele ba Feret ke liparamente tse tlatsanang 'me ka hona li lokela ho nahanoa hammoho. Kamora ho kenngoa ha li-nanoflakes tsa 2D Nb-MXene ha ho na le microalgae, litlhōrō tsa tsona tsa kamano ea Feret li ile tsa fetoha 'me matla a tsona a fokotseha. Ho latela liphetho tsena hammoho le sebopeho, XRF le XPS, re fihletse qeto ea hore liphetoho tse bonoang li amana haholo le oxidation ha li-MXene tse nang le oxidation li ntse li sosobana le ho feta 'me li robeha likotoana le likaroloana tsa oxide e chitja69,70.
Tlhahlobo ea phetoho ea MXene kamora ho sebelisana le microalgae e tala. Tlhahlobo ea sebopeho sa likaroloana e matla e ela hloko liparamente tse kang (a, b) bophara ba sebaka se lekanang sa selikalikoe, (c, d) ho chitja, (e, f) bophara ba Feret le (g, h) bolelele ba Feret. Ho fihlela sena, lisampole tse peli tsa microalgae tse boletsoeng li ile tsa hlahlojoa hammoho le SL Nb2CTx ea mantlha le SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx le SL Nb4C3Tx MXenes, microalgae e senyehileng, le microalgae e phekoloang SL Nb2CTx le SL Nb4C3Tx MXenes. Metsu e khubelu e bontša liphetoho tsa liparamente tsa sebopeho sa nanoflakes tse peli tse ithutiloeng.
Kaha tlhahlobo ea liparamente tsa sebopeho e tšepahala haholo, e ka boela ea senola liphetoho tsa sebopeho liseleng tsa microalgae. Ka hona, re hlahlobile bophara bo lekanang ba sebaka se chitja, ho chitja, le bophara/bolelele ba Feret ba lisele tse hloekileng tsa microalgae le lisele kamora ho sebelisana le li-nanoflakes tsa 2D Nb. Setšoantšong sa 6a–h ho bonts'a liphetoho liparamenteng tsa sebopeho sa lisele tsa algae, joalo ka ha ho pakoa ke ho fokotseha ha matla a tlhoro le phetoho ea maxima ho ea litekanyetsong tse phahameng. Haholo-holo, liparamente tsa ho potoloha ha sele li bontšitse ho fokotseha ha lisele tse telele le keketseho ea lisele tse chitja (Setšoantšo sa 6a, b). Ho phaella moo, bophara ba sele ea Feret bo eketsehile ka li-micrometer tse 'maloa kamora ho sebelisana le SL Nb2CTx MXene (Setšoantšo sa 6e) ha ho bapisoa le SL Nb4C3TX MXene (Setšoantšo sa 6f). Re belaela hore sena se ka bakoa ke ho monngoa ho matla ha li-oxide tsa Nb ke microalgae ha li sebelisana le Nb2CTx SR. Ho khomarela ho sa tieang ha li-flakes tsa Nb holim'a tsona ho ka fella ka kholo ea sele ka phello e fokolang ea moriti.
Litebello tsa rona tsa liphetoho liparamenteng tsa sebopeho le boholo ba microalgae li tlatsana le lithuto tse ling. Green algae e ka fetola sebopeho sa eona ho arabela khatello ea tikoloho ka ho fetola boholo ba sele, sebopeho kapa metabolism61. Mohlala, ho fetola boholo ba lisele ho nolofalletsa ho monngoa ha limatlafatsi71. Lisele tse nyane tsa algae li bontša ho monngoa ha limatlafatsi tse fokolang le sekhahla sa kholo se fokolang. Ka lehlakoreng le leng, lisele tse kholo li atisa ho ja limatlafatsi tse ngata, ebe li kenngoa ka hare ho sele72,73. Machado le Soares ba fumane hore fungicide triclosan e ka eketsa boholo ba sele. Ba boetse ba fumane liphetoho tse tebileng sebopehong sa algae74. Ho phaella moo, Yin et al.9 le bona ba senotse liphetoho tsa sebopeho algae kamora ho pepesehela li-nanocomposites tse fokotsehileng tsa graphene oxide. Ka hona, ho hlakile hore liparamente tse fetotsoeng tsa boholo/sebopeho sa microalgae li bakoa ke boteng ba MXene. Kaha phetoho ena ea boholo le sebopeho e bontša liphetoho ho monyeng ha limatlafatsi, re lumela hore tlhahlobo ea liparamente tsa boholo le sebopeho ha nako e ntse e ea e ka bontša ho monyeha ha niobium oxide ke microalgae moo Nb-MXenes e leng teng.
Ho feta moo, MXenes e ka oxidized ha ho na le bolele. Dalai le ba bang.75 ba hlokometse hore sebopeho sa bolele bo botala bo pepesehetseng nano-TiO2 le Al2O376 se ne se sa tšoane. Le hoja lintho tseo re li boneng li tšoana le thuto ea hona joale, e bohlokoa feela thutong ea liphello tsa bioremediation mabapi le lihlahisoa tsa ho senyeha ha MXene ha ho na le li-nanoflakes tsa 2D eseng li-nanoparticles. Kaha MXenes e ka senyeha ho ba li-oxide tsa tšepe,31,32,77,78 hoa utloahala ho nahana hore li-nanoflakes tsa rona tsa Nb le tsona li ka etsa li-oxide tsa Nb kamora ho sebelisana le lisele tsa microalgae.
E le ho hlalosa phokotso ea li-nanoflakes tsa 2D-Nb ka mokhoa oa ho bola o thehiloeng ts'ebetsong ea oxidation, re entse lithuto re sebelisa microscopy ea electron ea phetisetso ea qeto e phahameng (HRTEM) (Setšoantšo sa 7a,b) le X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (Setšoantšo sa 7). 7c-i le litafole S4-5). Mekhoa ena ka bobeli e loketse ho ithuta oxidation ea thepa ea 2D le ho tlatsana. HRTEM e khona ho sekaseka ho senyeha ha meaho e nang le mekhahlelo e 'meli le ponahalo e latelang ea li-nanoparticles tsa oxide ea tšepe, ha XPS e ela hloko litlamo tsa bokaholimo. Bakeng sa morero ona, re lekile li-nanoflakes tsa 2D Nb-MXene tse ntšitsoeng ho dispersions tsa lisele tsa microalgae, ke hore, sebopeho sa tsona kamora ho sebelisana le lisele tsa microalgae (sheba Setšoantšo sa 7).
Litšoantšo tsa HRTEM tse bonts'ang sebopeho sa oxidized (a) SL Nb2CTx le (b) SL Nb4C3Tx MXenes, liphetho tsa tlhahlobo ea XPS tse bonts'ang (c) sebopeho sa lihlahisoa tsa oxide kamora phokotso, (d–f) ho bapisa tlhōrō ea likarolo tsa XPS spectra ea SL Nb2CTx le (g– i) Nb4C3Tx SL e lokisitsoeng ka microalgae e tala.
Lithuto tsa HRTEM li tiisitse ho oxidation ha mefuta e 'meli ea li-nanoflakes tsa Nb-MXene. Leha li-nanoflakes li bolokile sebopeho sa tsona sa mahlakore a mabeli ho isa bohōleng bo itseng, oxidation e bakile ho hlaha ha li-nanoparticle tse ngata tse koahelang bokaholimo ba li-nanoflakes tsa MXene (sheba Setshwantsho sa 7a,b). Tlhahlobo ea XPS ea matšoao a c Nb 3d le O 1s e bontšitse hore li-oxide tsa Nb li entsoe maemong ka bobeli. Joalokaha ho bontšitsoe Setshwantshong sa 7c, 2D MXene Nb2CTx le Nb4C3TX li na le matšoao a Nb 3d a bontšang boteng ba li-oxide tsa NbO le Nb2O5, ha matšoao a O 1s a bontša palo ea litlamo tsa O–Nb tse amanang le ts'ebetso ea bokaholimo ba li-nanoflake tsa 2D. Re hlokometse hore monehelo oa oxide oa Nb o matla ha o bapisoa le Nb-C le Nb3+-O.
Setšoantšong sa 7g–i ho bonts'oa li-spectra tsa XPS tsa Nb 3d, C 1s, le O 1s SL Nb2CTx (sheba Litšobotsi tsa 7d–f) le SL Nb4C3TX MXene tse arotsoeng liseleng tsa microalgae. Lintlha tsa liparamente tsa tlhōrō tsa Nb-MXenes li fanoe Litafoleng tsa S4–5, ka ho latellana. Re qalile ka ho sekaseka sebopeho sa Nb 3d. Ho fapana le Nb e monngoang ke lisele tsa microalgae, ho MXene e arotsoeng liseleng tsa microalgae, ntle le Nb2O5, ho fumanoe likarolo tse ling. Ho Nb2CTx SL, re bone monehelo oa Nb3+-O ka bongata ba 15%, ha karolo e setseng ea Nb 3d e ne e laoloa ke Nb2O5 (85%). Ho phaella moo, sampole ea SL Nb4C3TX e na le likarolo tsa Nb-C (9%) le Nb2O5 (91%). Mona Nb-C e tsoa mealong e 'meli ea ka hare ea athomo ea carbide ea tšepe ho Nb4C3Tx SR. Ebe re etsa 'mapa oa li-spectra tsa C 1s ho ea ho likarolo tse 'ne tse fapaneng, joalo ka ha re entse lisampoleng tse kentsoeng ka hare. Joalokaha ho ne ho lebelletsoe, sekala sa C 1s se laoloa ke khabone ea graphitic, e lateloa ke menehelo e tsoang likarolong tsa tlhaho (CHx/CO le C=O) ho tsoa liseleng tsa microalgae. Ho phaella moo, sekala sa O 1s, re bone menehelo ea mefuta ea tlhaho ea lisele tsa microalgae, niobium oxide, le metsi a amohuoang.
Ho phaella moo, re batlisisitse hore na karohano ea Nb-MXenes e amahanngoa le boteng ba mefuta ea oksijene e arabelang (ROS) setsing sa limatlafatsi le/kapa liseleng tsa microalgae. Ho fihlela sena, re hlahlobile maemo a oksijene ea singlet (1O2) setsing sa temo le glutathione ea ka hare ho sele, e leng thiol e sebetsang e le antioxidant ho microalgae. Liphetho li bontšitsoe ho SI (Litšoantšo S20 le S21). Litso tse nang le SL Nb2CTx le Nb4C3TX MXenes li ne li khetholloa ka palo e fokotsehileng ea 1O2 (sheba Setšoantšo S20). Tabeng ea SL Nb2CTx, MXene 1O2 e fokotsehile ho hoo e ka bang 83%. Bakeng sa litso tsa microalgae tse sebelisang SL, Nb4C3TX 1O2 e fokotsehile le ho feta, ho fihlela ho 73%. Hoa thahasellisa hore liphetoho ho 1O2 li bontšitse mokhoa o tšoanang le phello ea thibelo-stimulatory e bonoeng pele (sheba Setšoantšo sa 3). Ho ka phehoa khang ea hore ho incubation khanyeng e khanyang ho ka fetola photooxidation. Leha ho le jwalo, diphetho tsa tlhahlobo ya taolo di bontshitse maemo a batlang a sa fetohe a 1O2 nakong ya teko (Setshwantsho sa S22). Tabeng ya maemo a ROS a ka hare ho sele, re boetse ra bona mokgwa o tshwanang wa ho theoha (sheba Setshwantsho sa S21). Qalong, maemo a ROS diseleng tsa microalgae tse hodisitsweng boteng ba Nb2CTx le Nb4C3Tx SLs a fetile maemo a fumanwang dimeleng tse hlwekileng tsa microalgae. Leha ho le jwalo, qetellong, ho ile ha bonahala hore microalgae e ile ya ikamahanya le boteng ba Nb-MXenes ka bobedi, kaha maemo a ROS a ile a fokotseha ho fihla ho 85% le 91% ya maemo a lekantsweng dimeleng tse hlwekileng tsa microalgae tse entetsweng ka SL Nb2CTx le Nb4C3TX, ka ho latellana. Sena se ka bontsha hore microalgae e ikutlwa e phutholohile ha nako e ntse e ya boteng ba Nb-MXene ho feta mokeding wa dikotla feela.
Di-microalgae ke sehlopha se fapaneng sa diphedi tse hlahisang photosynthesis. Nakong ya photosynthesis, di fetola khabone ya sepakapaka (CO2) hore e be khabone ya tlhaho. Dihlahiswa tsa photosynthesis ke glucose le oksijene79. Re belaela hore oksijene e bopilweng ka tsela eo e bapala karolo ya bohlokwa ho oxidation ya Nb-MXenes. Tlhaloso e le nngwe e ka bang teng bakeng sa sena ke hore paramethara ya phapang ya moya e bopjwa ka kgatello e tlase le e phahameng ya karolo ya oksijene ka ntle le ka hare ho di-nanoflakes tsa Nb-MXene. Sena se bolela hore kae kapa kae moo ho nang le dibaka tsa kgatello e fapaneng ya karolo ya oksijene, sebaka se nang le boemo bo tlase se tla bopa anode 80, 81, 82. Mona, di-microalgae di kenya letsoho ho theheng disele tse nang le moya o fapaneng hodima di-flakes tsa MXene, tse hlahisang oksijene ka lebaka la thepa ya tsona ya photosynthesis. Ka lebaka leo, dihlahiswa tsa biocorrosion (tabeng ena, di-oxide tsa niobium) di a bopjwa. Ntlha e nngwe ke hore di-microalgae di ka hlahisa di-acid tsa tlhaho tse lokollwang metsing83,84. Ka hona, tikoloho e mabifi e a bopjwa, ka hona di fetola di-Nb-MXenes. Ho phaella moo, mafome a manyane a ka fetola pH ya tikoloho ho ba alkaline ka lebaka la ho monngoa ha carbon dioxide, e leng se ka bakang mafome79.
Habohlokoa le ho feta, nako ea photophire ea lefifi/leseli e sebelisitsoeng thutong ea rona ke ea bohlokoa ho utloisisa liphetho tse fumanoeng. Karolo ena e hlalositsoe ka botlalo ho Djemai-Zoghlache et al. 85 Ba sebelisitse ka boomo nako ea photophire ea lihora tse 12/12 ho bontša biocorrosion e amanang le biofouling ke microalgae e khubelu ea Porphyridium purpureum. Ba bontša hore nako ea photophire e amahanngoa le phetoho ea bokhoni ntle le biocorrosion, e iponahatsang e le pseudoperiodic oscillations hoo e ka bang ka 24:00. Litemoso tsena li tiisitsoe ke Dowling et al. 86 Ba bontšitse biofilms ea photosynthetic ea cyanobacteria Anabaena. Oksijene e qhibilihisitsoeng e thehoa tlas'a ketso ea leseli, e amanang le phetoho kapa ho feto-fetoha ha bokhoni ba biocorrosion bo lokolohileng. Bohlokoa ba nako ea photophire bo totobatsoa ke taba ea hore bokhoni ba biocorrosion bo eketseha mohatong oa leseli 'me bo fokotseha mohatong o lefifi. Sena se bakoa ke oksijene e hlahisoang ke photosynthetic microalgae, e susumetsang karabelo ea cathodic ka khatello e sa fellang e hlahisoang haufi le li-electrode87.
Ho phaella moo, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) e entswe ho fumana hore na ho na le diphetoho tse etsahetseng sebopehong sa dikhemikhale tsa disele tsa microalgae kamora ho sebelisana le Nb-MXenes. Diphetho tsena tse fumanweng di rarahane mme re di hlahisa ho SI (Ditshwantsho S23-S25, ho kenyeletswa le diphetho tsa mohato wa MAX le ML MXenes). Ka bokhutshwane, di-spectra tsa referense tse fumanweng tsa microalgae di re fa tlhahisoleseding ya bohlokwa mabapi le dibopeho tsa dikhemikhale tsa diphedi tsena. Dithothomelo tsena tse ka bang teng ka ho fetisisa di fumaneha maqhubung a 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1. e le nngwe. 1 1 (C–H) le 3280 cm–1 (O–H). Bakeng sa SL Nb-MXenes, re fumane saena ya CH-bond e otlollang e tsamaellanang le thuto ya rona e fetileng38. Leha ho le jwalo, re hlokometse hore ditlhōrō tse ling tse eketsehileng tse amanang le dibopeho tsa C=C le CH di nyametse. Sena se bontsha hore sebopeho sa dikhemikhale tsa maekrofono a manyane se ka nna sa fetoha ka lebaka la ho sebelisana le SL Nb-MXenes.
Ha ho nahanoa ka diphetoho tse ka bang teng biokhemistring ya mahlaka a manyane, ho bokellana ha di-oxide tse sa pheleng, tse kang niobium oxide, ho hloka ho hlahlojwa botjha59. E ameha ho monyeng ha ditshipi ke bokahodimo ba sele, ho di tsamaisa ho ya ho cytoplasm, kamano ya tsona le dihlopha tsa carboxyl tse ka hare ho sele, le ho bokellana ha tsona ho di-polyphosphosomes tsa mahlaka a manyane20,88,89,90. Ho phaella moo, kamano pakeng tsa mahlaka a manyane le ditshipi e bolokwa ke dihlopha tse sebetsang tsa disele. Ka lebaka lena, ho monyela ho boetse ho itshetlehile ka k'hemistri ya bokahodimo ba mahlaka a manyane, e leng ntho e rarahaneng haholo9,91. Ka kakaretso, jwalo ka ha ho ne ho lebelletswe, sebopeho sa dikhemikhale tsa mahlaka a manyane a matala se fetohile hanyane ka lebaka la ho monyela ha Nb oxide.
Hoa thahasellisa hore thibelo ea pele ea ma-microalgae e ileng ea bonoa e ile ea fetoloa ha nako e ntse e ea. Joalokaha re bone, ma-microalgae a ile a hlōla phetoho ea pele ea tikoloho 'me qetellong a khutlela sekgahla se tloaelehileng sa kholo 'me a ba a eketseha. Lithuto tsa bokhoni ba zeta li bontša botsitso bo phahameng ha li kenngoa mecheng ea limatlafatsi. Kahoo, tšebelisano ea bokaholimo pakeng tsa lisele tsa ma-microalgae le li-nanoflakes tsa Nb-MXene e ile ea bolokoa nakong eohle ea liteko tsa phokotso. Tlhahlobong ea rona e tsoelang pele, re akaretsa mekhoa e meholo ea ts'ebetso e thehiloeng boitšoarong bona bo ikhethang ba ma-microalgae.
Liteko tsa SEM li bontšitse hore mahlaka a manyane a atisa ho khomarela ho Nb-MXenes. Re sebelisa tlhahlobo ea setšoantšo se matla, re tiisa hore phello ena e lebisa phetohong ea mahlaka a manyane a Nb-MXene a mahlakore a mabeli hore e be likaroloana tse chitja haholoanyane, ka hona re bontša hore ho bola ha mahlaka a manyane ho amahanngoa le oxidation ea 'ona. Ho leka khopolo-taba ea rona, re entse letoto la lithuto tsa thepa le tsa biochemical. Kamora liteko, mahlaka a manyane a ile a oxidation butle-butle 'me a bola ho ba lihlahisoa tsa NbO le Nb2O5, tse sa kang tsa baka tšokelo ho mahlaka a manyane a matala. Re sebelisa tlhokomeliso ea FTIR, ha rea ​​​​fumana liphetoho tse kholo sebopehong sa lik'hemik'hale sa mahlaka a manyane a beoang boteng ba mahlaka a manyane a 2D Nb-MXene. Ha re nahana ka monyetla oa ho monngoa ha niobium oxide ke mahlaka a manyane, re entse tlhahlobo ea X-ray fluorescence. Liphetho tsena li bontša ka ho hlaka hore mahlaka a manyane a ithutoang a ja li-oxide tsa niobium (NbO le Nb2O5), tse seng chefo ho mahlaka a manyane a ithutoang.