דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין דער דערווייל, צו ענשור פארבליבן שטיצן, מיר וועלן מאַכן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
דיספּלייז אַ קעראַסעל פון דרייַ סליידז אין אַמאָל.ניצן די פריערדיקע און ווייַטער קנעפּלעך צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט, אָדער נוצן די סליידער קנעפּלעך אין די סוף צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט.
די גיך אַנטוויקלונג פון נאַנאָטעטשנאָלאָגי און זייַן ינטאַגריישאַן אין וואָכעדיק אַפּלאַקיישאַנז קענען סטראַשען די סוויווע.בשעת גרין מעטהאָדס פֿאַר דערנידעריקונג פון אָרגאַניק קאַנטאַמאַנאַנץ זענען געזונט געגרינדעט, די אָפּזוך פון ינאָרגאַניק קריסטאַליין קאַנטאַמאַנאַנץ איז אַ הויפּט דייַגע רעכט צו זייער נידעריק סענסיטיוויטי צו ביאָטראַנספאָרמאַטיאָן און פעלן פון פארשטאנד פון מאַטעריאַל ייבערפלאַך ינטעראַקשאַנז מיט בייאַלאַדזשיקאַל אָנעס.דאָ, מיר נוצן אַ Nb-באזירט ינאָרגאַניק 2D MXenes מאָדעל קאַמביינד מיט אַ פּשוט פאָרעם פּאַראַמעטער אַנאַליסיס אופֿן צו שפּור די ביאָרעמעדיאַטיאָן מעקאַניזאַם פון 2D סעראַמיק נאַנאָמאַטעריאַלס דורך די גרין מיקראָאַלדזשי Raphidocelis subcapitata.מיר געפֿונען אַז מיקראָאַלדזשי דיגרייד נב-באזירט MXenes רעכט צו ייבערפלאַך-פֿאַרבונדענע פיזיקאָ-כעמיש ינטעראַקשאַנז.טכילעס, איין-שיכטע און מולטי-לייַער מקסענע נאַנאָפלאַקעס זענען אַטאַטשט צו די ייבערפלאַך פון מיקראָאַלדזשי, וואָס אַ ביסל רידוסט די וווּקס פון אַלדזשי.אָבער, נאָך פּראַלאָנגד ינטעראַקשאַן מיט די ייבערפלאַך, מיקראָאַלדזשי אַקסאַדייזד MXene נאַנאָפלאַקעס און דיקאַמפּאָוזד זיי אין NbO און Nb2O5.ווייַל די אַקסיידז זענען ניט-טאַקסיק פֿאַר מיקראָאַלדזשי סעלז, זיי פאַרנוצן נב אַקסייד נאַנאָפּאַרטיקלעס דורך אַ אַבזאָרפּשאַן מעקאַניזאַם וואָס ריסטאָרז די מיקראָאַלדזשי נאָך 72 שעה פון וואַסער באַהאַנדלונג.די יפעקץ פון נוטריאַנץ פֿאַרבונדן מיט אַבזאָרפּשאַן זענען אויך שפיגלט אין די פאַרגרעסערן אין צעל באַנד, זייער גלאַט פאָרעם און טוישן אין וווּקס קורס.באַזירט אויף די פיינדינגז, מיר פאַרענדיקן אַז די קורץ און לאַנג-טערמין בייַזייַן פון Nb-באזירט MXenes אין פרעשוואָטער יקאָוסיסטאַמז קען פאַרשאַפן בלויז מינערווערטיק ינווייראַנמענאַל ימפּאַקץ.עס איז נאָוטווערדי אַז, ניצן צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָמאַטעריאַל ווי מאָדעל סיסטעמען, מיר באַווייַזן די מעגלעכקייט פון טראַקינג פאָרעם טראַנספאָרמאַציע אפילו אין פייַן-גריינד מאַטעריאַלס.קוילעלדיק, דעם לערנען ענטפֿערס אַ וויכטיק פונדאַמענטאַל קשיא וועגן ייבערפלאַך ינטעראַקשאַן-פֿאַרבונדענע פּראַסעסאַז דרייווינג די ביאָרעמעדיאַטיאָן מעקאַניזאַם פון 2D נאַנאָמאַטעריאַלס און גיט אַ יקער פֿאַר ווייַטער קורץ-טערמין און לאַנג-טערמין שטודיום פון די ינווייראַנמענאַל פּראַל פון ינאָרגאַניק קריסטאַליין נאַנאָמאַטיריאַלס.
נאַנאָמאַטעריאַלס האָבן דזשענערייטאַד אַ פּלאַץ פון אינטערעס זינט זייער ופדעקונג, און פאַרשידן נאַנאָטעטשנאָלאָגיעס זענען לעצטנס אריין אין אַ מאָדערניזירונג פאַסע1.צום באַדויערן, די ינאַגריישאַן פון נאַנאָמאַטעריאַלס אין וואָכעדיק אַפּלאַקיישאַנז קענען פירן צו אַקסאַדענטאַל ריליסיז רעכט צו ימפּראַפּער באַזייַטיקונג, אָפּגעלאָזן האַנדלינג אָדער ינאַדאַקוואַט זיכערקייַט ינפראַסטראַקטשער.דעריבער, עס איז גלייַך צו יבערנעמען אַז נאַנאָמאַטעריאַלס, אַרייַנגערעכנט צוויי-דימענשאַנאַל (2 ד) נאַנאָמאַטיריאַלס, קענען זיין פריי אין די נאַטירלעך סוויווע, די נאַטור און בייאַלאַדזשיקאַל טעטיקייט פון וואָס זענען נאָך נישט גאָר פארשטאנען.דעריבער, עס איז נישט חידוש אַז די קאַנסערנז פון עקאָטאָקסיסיטי האָבן פאָוקיסט אויף די פיייקייט פון 2 ד נאַנאָמאַטיעל צו ויסשעפּן אין וואַסער סיסטעמען2,3,4,5,6.אין די יקאָוסיסטאַמז, עטלעכע 2 ד נאַנאָמאַטיריאַליז קענען ינטעראַקט מיט פאַרשידן אָרגאַניזאַמז אין פאַרשידענע טראָפיק לעוועלס, אַרייַנגערעכנט מיקראָאַלדזשי.
מיקראָאַלגאַע זענען פּרימיטיוו אָרגאַניזאַמז געפֿונען געוויינטלעך אין פרעשוואָטער און מאַרינע יקאָוסיסטאַמז וואָס פּראָדוצירן אַ פאַרשיידנקייַט פון כעמישער פּראָדוקטן דורך פאָטאָסינטעז7.ווי אַזאַ, זיי זענען קריטיש פֿאַר וואַסער יקאָוסיסטאַמז 8,9,10,11,12 אָבער זענען אויך שפּירעוודיק, ביליק און וויידלי געוויינט ינדיקאַטאָרס פון יקאָטאָקסיסיטי 13,14.זינט מיקראָאַלדזשי סעלז מערן ראַפּאַדלי און געשווינד ריספּאַנד צו דעם בייַזייַן פון פאַרשידן קאַמפּאַונדז, זיי זענען פּראַמאַסינג פֿאַר די אַנטוויקלונג פון ינווייראַנמענאַלי פרייַנדלעך מעטהאָדס פֿאַר באַהאַנדלונג פון וואַסער קאַנטאַמאַנייטאַד מיט אָרגאַניק סאַבסטאַנסיז15,16.
אַלדזשי סעלז קענען באַזייַטיקן ינאָרגאַניק ייאַנז פון וואַסער דורך ביאָסאָרפּטיאָן און אַקיומיאַליישאַן17,18.עטלעכע אַלגאַל מינים אַזאַ ווי Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue און Synechococcus sp.עס איז געפונען צו פירן און אפילו שפּייַזן טאַקסיק מעטאַל ייאַנז אַזאַ ווי Fe2+, Cu2+, Zn2+ און Mn2+19.אנדערע שטודיום האָבן געוויזן אַז Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ אָדער Pb2+ ייאַנז באַגרענעצן די וווּקס פון Scenedesmus דורך אָלטערינג צעל מאָרפאָלאָגי און דיסטרויינג זייער טשלאָראָפּלאַסץ20,21.
גרין מעטהאָדס פֿאַר דיקאַמפּאָוזישאַן פון אָרגאַניק פּאַלוטאַנץ און די באַזייַטיקונג פון שווער מעטאַל ייאַנז האָבן געצויגן די ופמערקזאַמקייט פון סייאַנטיס און ענדזשאַנירז אַרום די וועלט.דאָס איז דער הויפּט רעכט צו דעם פאַקט אַז די קאַנטאַמאַנאַנץ זענען לייכט פּראַסעסט אין די פליסיק פאַסע.אָבער, ינאָרגאַניק קריסטאַליין פּאַלוטאַנץ זענען קעראַקטערייזד דורך נידעריק וואַסער סאָלוביליטי און נידעריק סאַסעפּטאַבילאַטי צו פאַרשידן ביאָטראַנספאָרמאַטיאָנס, וואָס ז גרויס שוועריקייטן אין רימעדייישאַן, און קליין פּראָגרעס איז געמאכט אין דעם געגנט22,23,24,25,26.אזוי, די זוכן פֿאַר ינווייראַנמענאַלי פרייַנדלעך סאַלושאַנז פֿאַר די פאַרריכטן פון נאַנאָמאַטיריאַל בלייבט אַ קאָמפּלעקס און אַניקספּלאָרד געגנט.רעכט צו דער הויך גראַד פון אַנסערטאַנטי וועגן די ביאָטראַנספאָרמאַטיאָן יפעקץ פון 2D נאַנאָמאַטעריאַלס, עס איז קיין גרינג וועג צו געפֿינען די מעגלעך פּאַטווייז פון זייער דערנידעריקונג בעשאַס רעדוקציע.
אין דעם לערנען, מיר געוויינט גרין מיקראָאַלגאַע ווי אַן אַקטיוו ייקוויאַס ביאָרעמעדיאַטיאָן אַגענט פֿאַר ינאָרגאַניק סעראַמיק מאַטעריאַלס, קאַמביינד מיט אין סיטו מאָניטאָרינג פון די דערנידעריקונג פּראָצעס פון MXene ווי אַ פארשטייער פון ינאָרגאַניק סעראַמיק מאַטעריאַלס.דער טערמין "מקסענע" ריפלעקס די סטאָטשיאָמעטרי פון די Mn + 1XnTx מאַטעריאַל, ווו M איז אַ פרי יבערגאַנג מעטאַל, X איז טשאַד און / אָדער ניטראָגען, טקס איז אַ ייבערפלאַך טערמינאַטאָר (למשל, -OH, -F, -Cl), און n = 1, 2, 3 אָדער 427.28.זינט די ופדעקונג פון MXenes דורך Naguib עט על.סענסאָריקס, ראַק טעראַפּיע און מעמבראַנע פילטריישאַן 27,29,30.אין אַדישאַן, MXenes קענען זיין גערעכנט ווי מאָדעל 2D סיסטעמען רעכט צו זייער ויסגעצייכנט קאַלוידאַל פעסטקייַט און מעגלעך בייאַלאַדזשיקאַל ינטעראַקשאַנז 31,32,33,34,35,36.
דעריבער, די מעטאַדאַלאַדזשי דעוועלאָפּעד אין דעם אַרטיקל און אונדזער פאָרשונג כייפּאַטאַסאַז זענען געוויזן אין פיגורע 1. לויט דעם כייפּאַטאַסאַס, מיקראָאַלגאַ דיגרייד נב-באזירט מקסענעס אין ניט-טאַקסיק קאַמפּאַונדז רעכט צו ייבערפלאַך-פֿאַרבונדענע פיזיקאָ-כעמיש ינטעראַקשאַנז, וואָס אַלאַוז ווייַטער אָפּזוך פון די אַלדזשי.צו פּרובירן דעם כייפּאַטאַסאַס, צוויי מיטגלידער פון דער משפּחה פון פרי ניאָביום-באזירט יבערגאַנג מעטאַל קאַרבידעס און / אָדער ניטרידעס (מקסענעס), ניימלי Nb2CTx און Nb4C3TX, זענען אויסגעקליבן.
פאָרשונג מעטאַדאַלאַדזשי און זאָגן-באזירט כייפּאַטאַסאַז פֿאַר מקסענע אָפּזוך דורך גרין מיקראָאַלדזשי ראַפידאָסעליס סובקאַפּיטאַטאַ.ביטע טאָן אַז דאָס איז נאָר אַ סכעמאַטיש פאַרטרעטונג פון זאָגן-באזירט אַסאַמפּשאַנז.די אָזערע סוויווע איז אַנדערש אין די נוטריאַנט מיטל געניצט און די באדינגונגען (למשל, דייורנאַל ציקל און לימיטיישאַנז אין בנימצא יקערדיק נוטריאַנץ).באשאפן מיט BioRender.com.
דעריבער, דורך ניצן MXene ווי אַ מאָדעל סיסטעם, מיר האָבן געעפנט די טיר צו לערנען פאַרשידן בייאַלאַדזשיקאַל יפעקץ וואָס קענען ניט זיין באמערקט מיט אנדערע קאַנווענשאַנאַל נאַנאָמאַטעריאַלס.אין באַזונדער, מיר באַווייַזן די מעגלעכקייט פון ביאָרעמעדיאַטיאָן פון צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָמאַטיריאַלס, אַזאַ ווי ניאָביום-באזירט MXenes, דורך מיקראָאַלדזשי ראַפידאָסעליס סובקאַפּיטאַטאַ.מיקראָאַלגאַע זענען ביכולת צו דיגרייד Nb-MXenes אין די ניט-טאַקסיק אַקסיידז NbO און Nb2O5, וואָס אויך צושטעלן נוטריאַנץ דורך די ניאָביום אַפּטייק מעקאַניזאַם.קוילעלדיק, דעם לערנען ענטפֿערט ​​אַ וויכטיק פונדאַמענטאַל קשיא וועגן די פּראַסעסאַז פֿאַרבונדן מיט ייבערפלאַך פיזיקאָטשעמיקאַל ינטעראַקשאַנז וואָס רעגירן די מעקאַניזאַמז פון ביאָרעמעדיאַטיאָן פון צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָמאַטעריאַלס.אין אַדישאַן, מיר אַנטוויקלען אַ פּשוט פאָרעם-פּאַראַמעטער-באזירט אופֿן פֿאַר טראַקינג סאַטאַל ענדערונגען אין די פאָרעם פון 2D נאַנאָמאַטיעל.דאָס ינספּיירז ווייַטער קורץ-טערמין און לאַנג-טערמין פאָרשונג אין די פאַרשידן ינווייראַנמענאַל ימפּאַקץ פון ינאָרגאַניק קריסטאַליין נאַנאָמאַטעריאַלס.אזוי, אונדזער לערנען ינקריסיז די פארשטאנד פון די ינטעראַקשאַן צווישן די מאַטעריאַל ייבערפלאַך און בייאַלאַדזשיקאַל מאַטעריאַל.מיר אויך צושטעלן די יקער פֿאַר יקספּאַנדיד קורץ-טערמין און לאַנג-טערמין שטודיום פון זייער מעגלעך ימפּאַקץ אויף פרעשוואָטער יקאָוסיסטאַמז, וואָס קענען איצט זיין לייכט וועראַפייד.
MXenes פאָרשטעלן אַ טשיקאַווע קלאַס פון מאַטעריאַלס מיט יינציק און אַטראַקטיוו גשמיות און כעמיש פּראָפּערטיעס און דעריבער פילע פּאָטענציעל אַפּלאַקיישאַנז.די פּראָפּערטיעס זענען לאַרגעלי אָפענגיק אויף זייער סטאָיטשיאָמעטרי און ייבערפלאַך כעמיע.דעריבער, אין אונדזער לערנען, מיר ינוועסטאַגייטאַד צוויי טייפּס פון נב-באזירט כייראַרקאַקאַל איין-שיכטע (SL) MXenes, Nb2CTx און Nb4C3TX, זינט פאַרשידענע בייאַלאַדזשיקאַל יפעקץ פון די נאַנאָמאַטעריאַלס קען זיין באמערקט.מקסענעס זענען געשאפן פון זייער סטאַרטינג מאַטעריאַלס דורך סעלעקטיוו עטשינג פון שפּיץ-אַראָפּ פון אַטאָמישע דין מאַקס-פאַסע א-לייַערס.די מאַקס פאַסע איז אַ טערנערי סעראַמיק קאַמפּאָוזד פון "באַנדיד" בלאַקס פון יבערגאַנג מעטאַל קאַרביידז און דין לייַערס פון "א" עלעמענטן אַזאַ ווי על, סי און סן מיט MnAXn-1 סטאָיטשיאָמעטרי.די מאָרפאָלאָגי פון דער ערשט מאַקס פאַסע איז באמערקט דורך סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (SEM) און איז קאָנסיסטענט מיט פריערדיקע שטודיום (זען סאַפּלאַמענערי אינפֿאָרמאַציע, SI, פיגורע ס 1).מולטילייַער (מל) נב-מקסענע איז באקומען נאָך רימוווינג די על שיכטע מיט 48% HF (הידראָפלואָריק זויער).די מאָרפאָלאָגי פון ML-Nb2CTx און ML-Nb4C3TX איז געווען יגזאַמאַנד דורך סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (SEM) (Figures S1c און S1d ריספּעקטיוולי) און אַ טיפּיש לייערד מקסענע מאָרפאָלאָגי איז באמערקט, ענלעך צו צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָפלאַקעס וואָס פאָרן דורך ילאָנגגייטאַד פּאָרע-ווי סליץ.ביידע נב-מקסענעס האָבן פיל אין פּראָסט מיט מקסענע פאַסעס ביז אַהער סינטאַסייזד דורך זויער עטשינג27,38.נאָך באַשטעטיקן די סטרוקטור פון MXene, מיר לייערד עס דורך ינטערקאַליישאַן פון טעטראַבוטילאַמאָוניאַם כיידראַקסייד (טבאַאָה) נאכגעגאנגען דורך וואַשינג און סאָניקאַטיאָן, נאָך וואָס מיר באקומען איין-שיכטע אָדער נידעריק-שיכטע (SL) 2D Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס.
מיר געוויינט הויך האַכלאָטע טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (HRTEM) און X-Ray דיפראַקשאַן (XRD) צו פּרובירן די עפעקטיווקייַט פון עטשינג און ווייַטער פּילינג.די HRTEM רעזולטאַטן פּראַסעסט ניצן די פאַרקערט פאַסט פאָוריער טראַנספאָרמאַציע (IFFT) און פאַסט פאָוריער טראַנספאָרם (פפט) זענען געוויזן אין Fig. 2. נב-מקסענע נאַנאָפלאַקעס זענען אָריענטיד ברעג אַרויף צו קאָנטראָלירן די סטרוקטור פון די אַטאָמישע שיכטע און מעסטן די ינטערפּלאַנאַר דיסטאַנסאַז.HRTEM בילדער פון MXene Nb2CTx און Nb4C3TX נאַנאָפלאַקעס אנטפלעקט זייער אַטאָמישע דין לייערד נאַטור (זען Fig. 2a1, a2), ווי פריער געמאלדן דורך Naguib et al.27 און Jastrzębska et al.38.פֿאַר צוויי שכייניש Nb2CTx און Nb4C3Tx מאָנאָלייַערס, מיר באשלאסן ינטערלייַער דיסטאַנסאַז פון 0.74 און 1.54 nm, ריספּעקטיוולי (פיגס. 2b1,b2), וואָס אויך שטימען מיט אונדזער פריערדיקן רעזולטאַטן38.דעם איז געווען ווייַטער באשטעטיקט דורך די פאַרקערט שנעל פאָוריער יבערמאַכן (Fig. 2c1, C2) און די שנעל פאָוריער יבערמאַכן (Fig. 2d1, d2) ווייַזונג די דיסטאַנסע צווישן די נב2קטקס און נב4ק3טקס מאָנאָלייַערס.די בילד ווייזט אַ אָלטערניישאַן פון ליכט און טונקל באַנדס קאָראַספּאַנדינג צו ניאָביום און טשאַד אַטאָמס, וואָס קאַנפערמז די לייערד נאַטור פון די געלערנט מקסענעס.עס איז וויכטיק צו טאָן אַז די ענערגיע דיספּערסיוו X-Ray ספּעקטראַסקאָפּי (EDX) ספּעקטראַ באקומען פֿאַר Nb2CTx און Nb4C3Tx (Figures S2a און S2b) געוויזן קיין רעשט פון דער אָריגינעל מאַקס פאַסע, ווייַל קיין אַל שפּיץ איז דיטעקטאַד.
קעראַקטעריסטיקס פון SL Nb2CTx און Nb4C3Tx MXene נאַנאָפלאַקעס, אַרייַנגערעכנט (אַ) הויך האַכלאָטע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (HRTEM) זייַט-מיינונג 2D נאַנאָפלאַקע ימאַגינג און קאָראַספּאַנדינג, (ב) ינטענסיטי מאָדע, (C) פאַרקערט שנעל פאָוריער יבערמאַכן (IFFT), (d) שנעל פאָוריער יבערמאַכן (פמקס), (ע) X-ray מוסטער.פֿאַר SL 2D Nb2CTx, די נומערן זענען אויסגעדריקט ווי (a1, b1, c1, d1, e1).פֿאַר SL 2D Nb4C3Tx, די נומערן זענען אויסגעדריקט ווי (אַ2, ב2, ק2, ד2, ע1).
X-Ray דיפפראַקשאַן מעזשערמאַנץ פון SL Nb2CTx און Nb4C3Tx MXenes זענען געוויזן אין פיגס.2e1 און e2, ריספּעקטיוולי.פּיקס (002) ביי 4.31 און 4.32 שטימען צו די פריער דיסקרייבד לייערד MXenes Nb2CTx און Nb4C3TX38,39,40,41 ריספּעקטיוולי.די XRD רעזולטאַטן אויך אָנווייַזן דעם בייַזייַן פון עטלעכע ריזידזשואַל מל סטראַקטשערז און מאַקס פייזאַז, אָבער מערסטנס XRD פּאַטערנז פֿאַרבונדן מיט SL Nb4C3Tx (Fig. 2e2).די בייַזייַן פון קלענערער פּאַרטיקאַלז פון די מאַקס פאַסע קען דערקלערן די שטארקער מאַקס שפּיץ קאַמפּערד מיט די ראַנדאַמלי סטאַקט Nb4C3Tx לייַערס.
ווייַטער פאָרשונג האט פאָוקיסט אויף גרין מיקראָאַלדזשי בילאָנגינג צו די מינים R. subcapitata.מיר האָבן אויסדערוויילט מיקראָאַלדזשיז ווייַל זיי זענען וויכטיק פּראָדוסערס ינוואַלווד אין הויפּט עסנוואַרג וועבס42.זיי זענען אויך איינער פון די בעסטער ינדיקאַטאָרס פון טאַקסיסאַטי רעכט צו דער פיייקייט צו באַזייַטיקן טאַקסיק סאַבסטאַנסיז וואָס זענען געפירט צו העכער לעוועלס פון די עסנוואַרג קייט43.אין אַדישאַן, פאָרשונג אויף R. subcapitata קען אָפּדאַך ליכט אויף די ינסידענטאַל טאַקסיסאַטי פון SL Nb-MXenes צו פּראָסט פרעשוואָטער מייקראָואָרגאַניזאַמז.צו אילוסטרירן דעם, די ריסערטשערז כייפּאַטאַסייזד אַז יעדער מיקראָבע האט אַ אַנדערש סענסיטיוויטי צו טאַקסיק קאַמפּאַונדז אין דער סביבה.פֿאַר רובֿ אָרגאַניזאַמז, נידעריק קאַנסאַנטריישאַנז פון סאַבסטאַנסיז טאָן ניט ווירקן זייער וווּקס, בשעת קאַנסאַנטריישאַנז העכער אַ זיכער שיעור קענען ינכיבאַט זיי אָדער אפילו פאַרשאַפן טויט.דעריבער, פֿאַר אונדזער שטודיום פון די ייבערפלאַך ינטעראַקשאַן צווישן מיקראָאַלדזשי און MXenes און די פֿאַרבונדן אָפּזוך, מיר באַשלאָסן צו פּרובירן די ומשעדלעך און טאַקסיק קאַנסאַנטריישאַנז פון Nb-MXenes.צו טאָן דאָס, מיר טעסטעד קאַנסאַנטריישאַנז פון 0 (ווי אַ רעפֿערענץ), 0.01, 0.1 און 10 מג ל-1 מקסענע און אַדישנאַלי ינפעקטאַד מיקראָאַלדזשי מיט זייער הויך קאַנסאַנטריישאַנז פון מקסענע (100 מג ל-1 מקסענע), וואָס קענען זיין עקסטרעם און טויטלעך..פֿאַר קיין בייאַלאַדזשיקאַל סוויווע.
די יפעקץ פון SL Nb-MXenes אויף מיקראָאַלגאַע זענען געוויזן אין פיגורע 3, אויסגעדריקט ווי דער פּראָצענט פון וווּקס העכערונג (+) אָדער ינאַבישאַן (-) געמאסטן פֿאַר 0 מג ל-1 סאַמפּאַלז.פֿאַר פאַרגלייַך, די נב-מאַקס פאַסע און מל נב-מקסענעס זענען אויך טעסטעד און די רעזולטאַטן זענען געוויזן אין סי (זען Fig. S3).די באקומען רעזולטאַטן באשטעטיקט אַז SL Nb-MXenes איז כּמעט גאָר אָן טאַקסיסאַטי אין די קייט פון נידעריק קאַנסאַנטריישאַנז פון 0.01 צו 10 מג / ל, ווי געוויזן אין Fig. 3 אַ, ב.אין דעם פאַל פון Nb2CTx, מיר באמערקט ניט מער ווי 5% עקאָטאָקסיסיטי אין די ספּעסיפיעד קייט.
סטימיאַליישאַן (+) אָדער ינאַבישאַן (-) פון מיקראָאַלדזשי גראָוט אין דעם בייַזייַן פון SL (אַ) נב2קטקס און (ב) נב4ק3טקס מקסענע.24, 48 און 72 שעה פון מקסענע-מיקראָאַלדזשי ינטעראַקשאַן זענען אַנאַלייזד. באַטייטיק דאַטן (ט-פּרובירן, פּ <0.05) זענען אנגעצייכנט מיט אַן אַסטעריסק (*). באַטייטיק דאַטן (ט-פּרובירן, פּ <0.05) זענען אנגעצייכנט מיט אַן אַסטעריסק (*). Значимые данные (ה-קריטערי, פּ <0,05) отмечены звездочкой (*). באַטייטיק דאַטן (ט-פּרובירן, פּ <0.05) זענען אנגעצייכנט מיט אַן אַסטעריסק (*).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 (ה-פּרובירן, פּ <0,05) отмечены звездочкой (*). וויכטיק דאַטן (ט-פּרובירן, פּ <0.05) זענען אנגעצייכנט מיט אַן אַסטעריסק (*).רויט אַראָוז אָנווייַזן די אַבאַלישאַן פון ינכיבאַטערי סטימיאַליישאַן.
אויף די אנדערע האַנט, נידעריק קאַנסאַנטריישאַנז פון Nb4C3TX איז געווען אַ ביסל מער טאַקסיק, אָבער נישט העכער ווי 7%.ווי דערוואַרט, מיר באמערקט אַז MXenes האט העכער טאַקסיסאַטי און ינאַבישאַן פון מיקראָאַלדזשי גראָוט ביי 100mg L-1.ינטערעסטינגלי, קיין פון די מאַטעריאַלס געוויזן די זעלבע גאַנג און צייט אָפענגיקייַט פון אַטאָקסיק / טאַקסיק יפעקץ קאַמפּערד מיט די MAX אָדער ML סאַמפּאַלז (זען סי פֿאַר דעטאַילס).בשעת פֿאַר די מאַקס פאַסע (זען Fig. S3) טאַקסיסאַטי ריטשט בעערעך 15-25% און געוואקסן מיט צייַט, די פאַרקערט גאַנג איז באמערקט פֿאַר SL Nb2CTx און Nb4C3TX MXene.די ינאַבישאַן פון מיקראָאַלדזשי גראָוט דיקריסט איבער צייַט.עס ריטשט בעערעך 17% נאָך 24 שעה און דראַפּט צו ווייניקער ווי 5% נאָך 72 שעה (פיגורע 3 אַ, ב, ריספּעקטיוולי).
מער ימפּאָרטאַנטלי, פֿאַר SL Nb4C3TX, ינאַבישאַן פון מיקראָאַלדזשי גראָוט ריטשט וועגן 27% נאָך 24 שעה, אָבער נאָך 72 שעה עס דיקריסט צו וועגן 1%.דעריבער, מיר לייבאַלד די באמערקט ווירקונג ווי פאַרקערט ינאַבישאַן פון סטימיאַליישאַן, און די ווירקונג איז געווען שטארקער פֿאַר SL Nb4C3TX MXene.די סטימיאַליישאַן פון מיקראָאַלדזשי גראָוט איז געווען באמערקט פריער מיט Nb4C3TX (ינטעראַקשאַן ביי 10 מג ל-1 פֿאַר 24 ה) קאַמפּערד מיט SL Nb2CTx MXene.די ינאַבישאַן-סטימיאַליישאַן מאַפּאָלע ווירקונג איז אויך געזונט געוויזן אין די בייאַמאַס דאַבלינג קורס ויסבייג (זען Fig. S4 פֿאַר פרטים).ביז איצט, בלויז די עקאָטאָקסיסיטי פון Ti3C2TX MXene איז געלערנט אין פאַרשידענע וועגן.עס איז נישט טאַקסיק צו זעבראַפיש עמבריאָוז44 אָבער מעסיק עקאָטאַקסיק צו די מיקראָאַלדזשיז Desmodesmus quadricauda און Sorghum saccharatum געוויקסן45.אנדערע ביישפילן פון ספּעציפיש יפעקץ אַרייַננעמען העכער טאַקסיסאַטי צו ראַק צעל שורות ווי צו נאָרמאַל צעל שורות46,47.עס קען זיין אנגענומען אַז די פּראָבע טנאָים וואָלט השפּעה אויף די ענדערונגען אין מיקראָאַלדזשי וווּקס באמערקט אין דעם בייַזייַן פון נב-מקסענעס.פֿאַר בייַשפּיל, אַ ף פון וועגן 8 אין די טשלאָראָפּלאַסט סטראָמאַ איז אָפּטימאַל פֿאַר עפעקטיוו אָפּעראַציע פון ​​די RuBisCO ענזיים.דעריבער, ף ענדערונגען נעגאַטיוולי ווירקן די קורס פון פאָטאָסינטעז 48,49.אָבער, מיר האבן נישט אָבסערווירן באַטייַטיק ענדערונגען אין ף בעשאַס דער עקספּערימענט (זען סי, Fig. S5 פֿאַר פרטים).אין אַלגעמיין, קאַלטשערז פון מיקראָאַלגאַע מיט נב-מקסענעס אַ ביסל רידוסט די ף פון די לייזונג איבער צייַט.אָבער, דעם פאַרקלענערן איז געווען ענלעך צו אַ ענדערונג אין די ף פון אַ ריין מיטל.אין דערצו, די קייט פון ווערייישאַנז געפונען איז געווען ענלעך צו די געמאסטן פֿאַר אַ ריין קולטור פון מיקראָאַלדזשי (קאָנטראָל מוסטער).אזוי, מיר פאַרענדיקן אַז פאָטאָסינטהעסיס איז נישט אַפעקטאַד דורך ענדערונגען אין ף איבער צייַט.
אין אַדישאַן, די סינטאַסייזד מקסענעס האָבן ייבערפלאַך ענדינגז (דענאָטעד ווי טקס).די זענען דער הויפּט פאַנגקשאַנאַל גרופּעס -O, -F און -OH.אָבער, ייבערפלאַך כעמיע איז גלייַך שייַכות צו דער מעטאָד פון סינטעז.די גרופּעס זענען באַוווסט צו זיין ראַנדאַמלי פונאנדערגעטיילט איבער די ייבערפלאַך, וואָס מאכט עס שווער צו פאָרויסזאָגן זייער ווירקונג אויף די פּראָפּערטיעס פון MXene50.עס קענען זיין אַרגיוד אַז טקס קען זיין די קאַטאַליטיק קראַפט פֿאַר די אַקסאַדיישאַן פון ניאָביום דורך ליכט.ייבערפלאַך פאַנגקשאַנאַל גרופּעס טאַקע צושטעלן קייפל אַנגקערינג זייטלעך פֿאַר זייער אַנדערלייינג פאָטאָקאַטאַליסץ צו פאָרעם העטעראָדזשונקשאַנז51.אָבער, דער וווּקס מיטל זאַץ האט נישט צושטעלן אַ עפעקטיוו פאָטאָקאַטאַליסט (דיטיילד מיטל זאַץ קענען זיין געפֿונען אין SI טאַבלע ס 6).אין אַדישאַן, קיין ייבערפלאַך מאָדיפיקאַטיאָן איז אויך זייער וויכטיק, ווייַל די בייאַלאַדזשיקאַל טעטיקייט פון MXenes קענען זיין אָלטערד רעכט צו שיכטע פּאָסט-פּראַסעסינג, אַקסאַדיישאַן, כעמישער ייבערפלאַך מאָדיפיקאַטיאָן פון אָרגאַניק און ינאָרגאַניק קאַמפּאַונדז52,53,54,55,56 אָדער ייבערפלאַך אָפּצאָל ינזשעניעריע38.דעריבער, צו פּרובירן צי ניאָביום אַקסייד האט עפּעס צו טאָן מיט מאַטעריאַל ינסטאַביליטי אין די מיטל, מיר געפירט שטודיום פון די זעטאַ (ζ) פּאָטענציעל אין מיקראָאַלדזשי גראָוט מיטל און דייאַנייזד וואַסער (פֿאַר פאַרגלייַך).אונדזער רעזולטאַטן ווייַזן אַז SL Nb-MXenes זענען פערלי סטאַביל (זען SI Fig. S6 פֿאַר מאַקס און מל רעזולטאַטן).די זעטאַ פּאָטענציעל פון SL MXenes איז וועגן -10 מוו.אין דעם פאַל פון SR Nb2CTx, די ווערט פון ζ איז עפּעס מער נעגאַטיוו ווי אַז פון Nb4C3Tx.אַזאַ אַ ענדערונג אין די ζ ווערט קען אָנווייַזן אַז די ייבערפלאַך פון נעגאַטיוו טשאַרדזשינג מקסענע נאַנאָפלאַקעס אַבזאָרבז דורכויס טשאַרדזשינג ייאַנז פון די קולטור מיטל.טעמפּעראַל מעזשערמאַנץ פון די זעטאַ פּאָטענציעל און קאַנדאַקטיוואַטי פון Nb-MXenes אין קולטור מיטל (זען פיגיערז S7 און S8 אין SI פֿאַר מער דעטאַילס) ויסקומען צו שטיצן אונדזער כייפּאַטאַסאַס.
אָבער, ביידע Nb-MXene SLs געוויזן מינימאַל ענדערונגען פֿון נול.דעם קלאר דעמאַנסטרייץ זייער פעסטקייַט אין די מיקראָאַלדזשי גראָוט מיטל.אין אַדישאַן, מיר אַססעססעד צי די בייַזייַן פון אונדזער גרין מיקראָאַלגאַע וואָלט ווירקן די פעסטקייַט פון נב-מקסענעס אין די מיטל.די רעזולטאַטן פון די זעטאַ פּאָטענציעל און קאַנדאַקטיוואַטי פון MXenes נאָך ינטעראַקשאַן מיט מיקראָאַלדזשי אין נוטריאַנט מעדיע און קולטור איבער צייט קענען זיין געפֿונען אין SI (Figures S9 און S10).ינטערעסטינגלי, מיר באמערקט אַז די בייַזייַן פון מיקראָאַלגאַע סימד צו סטייבאַלייז די דיספּערשאַן פון ביידע מקסענעס.אין דעם פאַל פון Nb2CTx SL, די זעטאַ פּאָטענציעל אפילו אַ ביסל דיקריסט איבער צייַט צו מער נעגאַטיוו וואַלועס (-15.8 קעגן -19.1 מוו נאָך 72 שעה פון ינגקיוביישאַן).די זעטאַ פּאָטענציעל פון SL Nb4C3TX איז אַ ביסל געוואקסן, אָבער נאָך 72 שעה עס נאָך געוויזן העכער פעסטקייַט ווי נאַנאָפלאַקעס אָן דעם בייַזייַן פון מיקראָאַלדזשי (-18.1 ווס -9.1 מוו).
מיר אויך געפֿונען אַ נידעריקער קאַנדאַקטיוואַטי פון נב-מקסענע סאַלושאַנז ינגקיובייטיד אין דעם בייַזייַן פון מיקראָאַלדזשי, וואָס ינדיקייץ אַ נידעריקער סומע פון ​​ייאַנז אין די נוטריאַנט מיטל.נאָוטאַבלי, די ינסטאַביליטי פון MXenes אין וואַסער איז דער הויפּט רעכט צו ייבערפלאַך אַקסאַדיישאַן57.דעריבער, מיר כאָשעד אַז גרין מיקראָאַלדזשי עפעס קלירד די אַקסיידז געשאפן אויף די ייבערפלאַך פון נב-מקסענע און אפילו פּריווענטיד זייער פּאַסירונג (אַקסאַדיישאַן פון מקסענע).דעם קענען זיין געזען דורך לערנען די טייפּס פון סאַבסטאַנסיז אַבזאָרבד דורך מיקראָאַלדזשי.
כאָטש אונדזער עקאָטאָקסיקאָלאָגיקאַל שטודיום האָבן געוויזן אַז מיקראָאַלדזשי איז ביכולת צו באַקומען די טאַקסיסאַטי פון נב-מקסענעס איבער צייַט און די ומגעוויינטלעך ינאַבישאַן פון סטימיאַלייטאַד וווּקס, דער ציל פון אונדזער לערנען איז געווען צו פאָרשן מעגלעך מעקאַניזאַמז פון קאַמף.ווען אָרגאַניזאַמז אַזאַ ווי אַלדזשי זענען יקספּאָוזד צו קאַמפּאַונדז אָדער מאַטעריאַלס וואָס זענען נישט באַקאַנט מיט זייער יקאָוסיסטאַמז, זיי קענען רעאַגירן אויף אַ פאַרשיידנקייַט פון וועגן 58,59.אין דער אַוועק פון טאַקסיק מעטאַל אַקסיידז, מיקראָאַלדזשי קענען קאָרמען זיך, אַלאַוינג זיי צו וואַקסן קאַנטיניואַסלי60.נאָך ינדזשעסטשאַן פון טאַקסיק סאַבסטאַנסיז, פאַרטיידיקונג מעקאַניזאַמז קענען זיין אַקטיווייטיד, אַזאַ ווי טשאַנגינג פאָרעם אָדער פאָרעם.די מעגלעכקייט פון אַבזאָרפּשאַן מוזן אויך זיין קאַנסידערד 58,59.נאָוטאַבלי, קיין צייכן פון אַ פאַרטיידיקונג מעקאַניזאַם איז אַ קלאָר גראדן פון די טאַקסיסאַטי פון די פּראָבע קאַמפּאַונד.דעריבער, אין אונדזער ווייַטער אַרבעט, מיר ינוועסטאַגייטאַד די פּאָטענציעל ייבערפלאַך ינטעראַקשאַן צווישן SL Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס און מיקראָאַלגאַע דורך SEM און די מעגלעך אַבזאָרפּשאַן פון Nb-באזירט MXene דורך X-Ray פלואָרעססענסע ספּעקטראָסקאָפּי (XRF).באַמערקונג אַז SEM און XRF אַנאַליזעס זענען בלויז דורכגעקאָכט אין די העכסטן קאַנסאַנטריישאַן פון MXene צו אַדרעס די טעטיקייט פון טאַקסיסאַטי ישוז.
די סעם רעזולטאטן זענען געוויזן אין פיג.4.אַנטריטיד מיקראָאַלדזשי סעלז (זען פיגור. 4 אַ, רעפֿערענץ מוסטער) קלאר געוויזן טיפּיש ר. סובקאַפּיטאַטאַ מאָרפאָלאָגי און קוואַסאַנט-ווי צעל פאָרעם.סעלז דערשייַנען פלאַטאַנד און עפּעס דיסאָרגאַנייזד.עטלעכע מיקראָאַלדזשי סעלז אָוווערלאַפּט און ענטאַנגגאַלד מיט יעדער אנדערע, אָבער דאָס איז מיסטאָמע געפֿירט דורך די מוסטער צוגרייטונג פּראָצעס.אין אַלגעמיין, ריין מיקראָאַלדזשי סעלז האָבן אַ גלאַט ייבערפלאַך און האט נישט ווייַזן קיין מאָרפאַלאַדזשיקאַל ענדערונגען.
סעם בילדער וואָס ווייַזן ייבערפלאַך ינטעראַקשאַן צווישן גרין מיקראָאַלדזשי און מקסענע נאַנאָשיץ נאָך 72 שעה פון ינטעראַקשאַן אין עקסטרעם קאַנסאַנטריישאַן (100 מג ל -1).(אַ) אַנטריטיד גרין מיקראָאַלדזשי נאָך ינטעראַקשאַן מיט SL (b) Nb2CTx און (C) Nb4C3TX MXenes.באַמערקונג אַז די Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס זענען אנגעצייכנט מיט רויט אַראָוז.פֿאַר פאַרגלייַך, פאָוטאַגראַפס פון אַ אָפּטיש מיקראָסקאָפּ זענען אויך צוגעגעבן.
אין קאַנטראַסט, מיקראָאַלדזשי סעלז אַדסאָרבעד דורך סל נב-מקסענע נאַנאָפלאַקעס זענען דאַמידזשד (זען Fig. 4b, C, רויט אַראָוז).אין דעם פאַל פון Nb2CTx MXene (Fig. 4b), מיקראָאַלגאַע טענד צו וואַקסן מיט אַטאַטשט צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָסקאַלעס, וואָס קענען טוישן זייער מאָרפאָלאָגי.נאָוטאַבלי, מיר אויך באמערקט די ענדערונגען אונטער ליכט מיקראָסקאָפּי (זען SI Figure S11 פֿאַר דעטאַילס).די מאָרפאַלאַדזשיקאַל יבערגאַנג האט אַ גלייבן יקער אין די פיזיאַלאַדזשי פון מיקראָאַלדזשי און זייער פיייקייט צו באַשיצן זיך דורך טשאַנגינג צעל מאָרפאָלאָגי, אַזאַ ווי ינקריסינג צעל באַנד 61.דעריבער, עס איז וויכטיק צו קאָנטראָלירן די נומער פון מיקראָאַלדזשי סעלז וואָס זענען פאקטיש אין קאָנטאַקט מיט נב-מקסענעס.סעם שטודיום האָבן געוויזן אַז בעערעך 52% פון מיקראָאַלדזשי סעלז זענען יקספּאָוזד צו נב-מקסענעס, בשעת 48% פון די מיקראָאַלדזשי סעלז אַוווידיד קאָנטאַקט.פֿאַר SL Nb4C3Tx MXene, מיקראָאַלגאַע פּרובירן צו ויסמיידן קאָנטאַקט מיט MXene, דערמיט לאָוקאַלייזינג און וואַקסן פון צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָסקאַלעס (Fig. 4c).אָבער, מיר האָבן נישט אָבסערווירן די דורכדרונג פון נאַנאָסקאַלעס אין מיקראָאַלדזשי סעלז און זייער שעדיקן.
זיך-פּרעזערוויישאַן איז אויך אַ צייט-אָפענגיק ענטפער נאַטור צו די בלאַקידזש פון פאָטאָסינטהעסיס רעכט צו דער אַדסאָרפּטיאָן פון פּאַרטיקאַלז אויף די צעל ייבערפלאַך און די אַזוי גערופענע שיידינג (שיידינג) ווירקונג62.עס איז קלאָר אַז יעדער כייפעץ (למשל, נב-מקסענע נאַנאָפלאַקעס) וואָס איז צווישן די מיקראָאַלדזשי און די ליכט מקור לימאַץ די סומע פון ​​​​ליכט אַבזאָרבד דורך די טשלאָראָפּלאַסץ.אָבער, מיר האָבן קיין צווייפל אַז דאָס האט אַ באַטייטיק פּראַל אויף די באקומען רעזולטאַטן.ווי געוויזן דורך אונדזער מיקראָסקאָפּיק אַבזערוויישאַנז, די 2 ד נאַנאָפלאַקעס זענען נישט גאָר אלנגעוויקלט אָדער אַדכירד צו די ייבערפלאַך פון די מיקראָאַלדזשי, אפילו ווען די מיקראָאַלדזשי סעלז זענען אין קאָנטאַקט מיט Nb-MXenes.אַנשטאָט, נאַנאָפלאַקעס זענען אָריענטיד צו מיקראָאַלדזשי סעלז אָן קאַווערינג זייער ייבערפלאַך.אַזאַ אַ גאַנג פון נאַנאָפלאַקעס / מייקראָאַלדזשיז קענען נישט באטייטיק באַגרענעצן די סומע פון ​​​​ליכט אַבזאָרבד דורך מיקראָאַלדזשי סעלז.דערצו, עטלעכע שטודיום האָבן אפילו דעמאַנסטרייטיד אַ פֿאַרבעסערונג אין ליכט אַבזאָרפּשאַן דורך פאָטאָסינטהעטיק אָרגאַניזאַמז אין דעם בייַזייַן פון צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָמאַטעריאַלס63,64,65,66.
זינט SEM בילדער קען נישט גלייך באַשטעטיקן די אַפּטייק פון ניאָביום דורך מיקראָאַלדזשי סעלז, אונדזער ווייַטער לערנען ווענדן צו X-Ray פלואָרעססענסע (XRF) און X-Ray Photoelectron Spectrascopy (XPS) אַנאַליסיס צו דערקלערן דעם אַרויסגעבן.דעריבער, מיר קאַמפּערד די ינטענסיטי פון די Nb פּיקס פון רעפֿערענץ מיקראָאַלדזשי סאַמפּאַלז וואָס האָבן נישט ינטעראַקט מיט MXenes, MXene נאַנאָפלאַקעס דיטאַטשט פון די ייבערפלאַך פון מיקראָאַלדזשי סעלז, און מיקראָאַלגאַל סעלז נאָך באַזייַטיקונג פון אַטאַטשט מקסענעס.עס איז כדאי צו באמערקן אַז אויב עס איז קיין Nb אַפּטייק, די Nb ווערט באקומען דורך די מיקראָאַלדזשי סעלז זאָל זיין נול נאָך באַזייַטיקונג פון די אַטאַטשט נאַנאָסקאַלעס.דעריבער, אויב Nb אַפּטייק אַקערז, ביידע XRF און XPS רעזולטאַטן זאָל ווייַזן אַ קלאָר Nb שפּיץ.
אין די פאַל פון XRF ספּעקטראַ, מיקראָאַלדזשי סאַמפּאַלז געוויזן נב פּיקס פֿאַר SL Nb2CTx און Nb4C3Tx MXene נאָך ינטעראַקשאַן מיט SL Nb2CTx און Nb4C3Tx MXene (זען Fig.ינטערעסטינגלי, די ינטענסיטי פון די נב שפּיץ איז די זעלבע אין ביידע קאַסעס (רויט באַרס אין פייג. 5 אַ).דאָס האָט אָנגעוויזן אַז די אַלדזשי קען נישט אַרייַנציען מער נב, און די מאַקסימום קאַפּאַציטעט פֿאַר נב אַקיומיאַליישאַן איז אַטשיווד אין די סעלז, כאָטש צוויי מאָל מער Nb4C3Tx MXene איז געווען אַטאַטשט צו די מיקראָאַלדזשי סעלז (בלוי באַרס אין פייג. 5 אַ).נאָוטאַבלי, די פיייקייט פון מיקראָאַלדזשי צו אַרייַנציען מעטאַלס ​​דעפּענדס אויף די קאַנסאַנטריישאַן פון מעטאַל אַקסיידז אין די סוויווע67,68.Shamshada et al.67 געפונען אַז די אַבזאָרפּשאַן קאַפּאַציטעט פון פרעשוואָטער אַלדזשי דיקריסאַז מיט ינקריסינג ף.Raize et al.68 באמערקט אַז די פיייקייט פון יאַמ - גראָז צו אַרייַנציען מעטאַלס ​​איז וועגן 25% העכער פֿאַר Pb2+ ווי פֿאַר Ni2+.
(אַ) XRF רעזולטאַטן פון בייסאַל נב אַפּטייק דורך גרין מיקראָאַלדזשי סעלז ינקובייטיד אין אַן עקסטרעם קאַנסאַנטריישאַן פון SL Nb-MXenes (100 מג ל -1) פֿאַר 72 שעה.די רעזולטאַטן ווייַזן די בייַזייַן פון α אין ריין מיקראָאַלדזשי סעלז (קאָנטראָל מוסטער, גרוי שפאלטן), 2 ד נאַנאָפלאַקעס אפגעזונדערט פון ייבערפלאַך מיקראָאַלדזשי סעלז (בלוי שפאלטן), און מיקראָאַלדזשי סעלז נאָך צעשיידונג פון 2 ד נאַנאָפלאַקעס פֿון די ייבערפלאַך (רויט שפאלטן).די סומע פון ​​עלעמענטאַל נב, (ב) פּראָצענט פון כעמישער זאַץ פון מיקראָאַלדזשי אָרגאַניק קאַמפּאָונאַנץ (C=O און CHx/C–O) און Nb אַקסיידז פאָרשטעלן אין מיקראָאַלדזשי סעלז נאָך ינגקיוביישאַן מיט SL Nb-MXenes, (c–e) צופּאַסן די קאַמפּאַזישאַן שפּיץ פון XPS SL Nb2CTx ספּעקטראַ און (f4Xh) ינערלעך נב-מקסענע צעל.
דעריבער, מיר דערוואַרט אַז נב קען זיין אַבזאָרבד דורך אַלגאַל סעלז אין די פאָרעם פון אַקסיידז.צו פּרובירן דאָס, מיר דורכגעקאָכט XPS שטודיום אויף MXenes Nb2CTx און Nb4C3TX און אַלדזשי סעלז.די רעזולטאַטן פון די ינטעראַקשאַן פון מיקראָאַלגאַע מיט נב-מקסענעס און מקסענעס אפגעזונדערט פון אַלדזשי סעלז זענען געוויזן אין פיגס.5ב.ווי דערוואַרט, מיר דיטעקטאַד Nb 3d פּיקס אין די מיקראָאַלדזשי סאַמפּאַלז נאָך באַזייַטיקונג פון MXene פון די ייבערפלאַך פון די מיקראָאַלדזשי.די קוואַנטיטאַטיווע באַשטימונג פון C = אָ, טשקס / גלויבנס, און נב אַקסיידז איז קאַלקיאַלייטיד באזירט אויף די נב 3 ד, אָ 1 ס, און C 1 ס ספּעקטראַ באקומען מיט נב 2 ק קס סל ( פ. 5 ק - ע) און נב 4 ק 3 טקס סל ( פייג 5 ק - ע).) באקומען פון ינגקיובייטיד מיקראָאַלדזשי.פיגורע 5ף–ה) מקסענעס.טיש S1-3 ווייזט די דעטאַילס פון די שפּיץ פּאַראַמעטערס און קוילעלדיק כעמיע ריזאַלטינג פון די פּאַסיק.עס איז נאָוטווערדי אַז די נב 3 ד מקומות פון Nb2CTx SL און Nb4C3Tx SL (Fig. 5c, F) שטימען צו איין Nb2O5 קאָמפּאָנענט.דאָ מיר געפֿונען קיין MXene-פֿאַרבונדענע פּיקס אין די ספּעקטראַ, וואָס ינדיקייץ אַז מיקראָאַלדזשי סעלז בלויז אַרייַנציען די אַקסייד פאָרעם פון נב.אין אַדישאַן, מיר דערנענטערנ זיך די C 1 s ספּעקטרום מיט די C–C, CHx/C–O, C=O, און –COOH קאַמפּאָונאַנץ.מיר אַסיינד די CHx / C-O און C = O פּיקס צו די אָרגאַניק צושטייַער פון מיקראָאַלדזשי סעלז.די אָרגאַניק קאַמפּאָונאַנץ אַקאַונץ פֿאַר 36% און 41% פון די C 1 ס פּיקס אין Nb2CTx SL און Nb4C3TX SL, ריספּעקטיוולי.מיר דעמאָלט יקוויפּט די אָ 1 ס ספּעקטראַ פון SL Nb2CTx און SL Nb4C3TX מיט Nb2O5, אָרגאַניק קאַמפּאָונאַנץ פון מיקראָאַלדזשי (CHx / CO) און ייבערפלאַך אַדסאָרבעד וואַסער.
צום סוף, די XPS רעזולטאַטן קלאר אנגעוויזן די פאָרעם פון נב, ניט נאָר זייַן בייַזייַן.לויט די שטעלע פון ​​די Nb 3d סיגנאַל און די רעזולטאַטן פון די דיקאַנוואַלושאַן, מיר באַשטעטיקן אַז נב איז אַבזאָרבד בלויז אין די פאָרעם פון אַקסיידז און נישט ייאַנז אָדער MXene זיך.אין אַדישאַן, XPS רעזולטאַטן געוויזן אַז מיקראָאַלדזשי סעלז האָבן אַ גרעסערע פיייקייט צו אַפּטייק נב אַקסיידז פון SL Nb2CTx קאַמפּערד מיט SL Nb4C3TX MXene.
כאָטש אונדזער Nb אַפּטייק רעזולטאַטן זענען ימפּרעסיוו און לאָזן אונדז צו ידענטיפיצירן MXene דערנידעריקונג, עס איז קיין מעטאָד בנימצא צו שפּור פֿאַרבונדן מאָרפאַלאַדזשיקאַל ענדערונגען אין 2D נאַנאָפלאַקעס.דעריבער, מיר אויך באַשלאָסן צו אַנטוויקלען אַ פּאַסיק אופֿן וואָס קענען גלייך רעספּאָנד צו קיין ענדערונגען אין 2D Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס און מיקראָאַלדזשי סעלז.עס איז וויכטיק צו טאָן אַז אויב די ינטעראַקטינג מינים אַנדערגאָו קיין טראַנספאָרמאַציע, דיקאַמפּאָוזישאַן אָדער דעפראַגמאַנטיישאַן, דאָס זאָל געשווינד באַשייַמפּערלעך זיך ווי ענדערונגען אין פאָרעם פּאַראַמעטערס, אַזאַ ווי די דיאַמעטער פון די עקוויוואַלענט קייַלעכיק געגנט, ראָונדנעסס, פערעט ברייט אָדער פערעט לענג.זינט די פּאַראַמעטערס זענען פּאַסיק פֿאַר דיסקרייבינג ילאָנגגייטאַד פּאַרטיקאַלז אָדער צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָפלאַקעס, זייער טראַקינג דורך דינאַמיש פּאַרטאַקאַל פאָרעם אַנאַליסיס וועט געבן אונדז ווערטפול אינפֿאָרמאַציע וועגן די מאָרפאַלאַדזשיקאַל טראַנספאָרמאַציע פון ​​SL Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס בעשאַס רעדוקציע.
די רעזולטאַטן באקומען זענען געוויזן אין פיגורע 6. פֿאַר פאַרגלייַך, מיר אויך טעסטעד די אָריגינעל מאַקס פאַסע און מל-מקסענעס (זען סי פיגיערז ס18 און ס19).דינאַמיש אַנאַליסיס פון פּאַרטאַקאַל פאָרעם געוויזן אַז אַלע פאָרעם פּאַראַמעטערס פון צוויי Nb-MXene SL ס געביטן באטייטיק נאָך ינטעראַקשאַן מיט מיקראָאַלדזשי.ווי געוויזן דורך די עקוויוואַלענט קייַלעכיק געגנט דיאַמעטער פּאַראַמעטער (Fig. 6 אַ, ב), די רידוסט שפּיץ ינטענסיטי פון די בראָכצאָל פון גרויס נאַנאָפלאַקעס ינדיקייץ אַז זיי טענד צו פאַרפוילן אין קלענערער פראַגמאַנץ.אויף פ.6c, ד ווייזט אַ פאַרקלענערן אין די פּיקס פֿאַרבונדן מיט די טראַנזווערס גרייס פון די פלאַקעס (ילאָנגגיישאַן פון די נאַנאָפלאַקעס), וואָס ינדיקייץ די טראַנספאָרמאַציע פון ​​​​2D נאַנאָפלאַקעס אין אַ מער פּאַרטאַקאַל-ווי פאָרעם.פיגורע 6e-ה ווייַזונג די ברייט און לענג פון די פערעט, ריספּעקטיוולי.פערעט ברייט און לענג זענען קאַמפּלאַמענטשי פּאַראַמעטערס און זאָל דעריבער זיין קאַנסידערד צוזאַמען.נאָך ינגקיוביישאַן פון 2D Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס אין דעם בייַזייַן פון מיקראָאַלדזשי, זייער פערעט קאָראַליישאַן פּיקס שיפטיד און זייער ינטענסיטי דיקריסט.באַזירט אויף די רעזולטאַטן אין קאָמבינאַציע מיט מאָרפאָלאָגי, XRF און XPS, מיר געפונען אַז די באמערקט ענדערונגען זענען שטארק שייַכות צו אַקסאַדיישאַן ווייַל אַקסאַדייזד מקסענע ווערן מער רינגקאַלד און צעבראכן אין פראַגמאַנץ און ספעריש אַקסייד פּאַרטיקאַלז69,70.
אַנאַליסיס פון MXene טראַנספאָרמאַציע נאָך ינטעראַקשאַן מיט גרין מיקראָאַלדזשי.דינאַמיש פּאַרטאַקאַל פאָרעם אַנאַליסיס נעמט אין חשבון אַזאַ פּאַראַמעטערס ווי (אַ, ב) דיאַמעטער פון די עקוויוואַלענט קייַלעכיק געגנט, (C, ד) ראָונדנעסס, (E, F) פערעט ברייט און (ג, ה) פערעט לענג.צו דעם סוף, צוויי רעפֿערענץ מיקראָאַלדזשי סאַמפּאַלז זענען אַנאַלייזד צוזאַמען מיט ערשטיק SL Nb2CTx און SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx און SL Nb4C3Tx MXenes, דיגריידיד מיקראָאַלדזשי, און באהאנדלט מיקראָאַלדזשי SL Nb2CTx און SL Nb4C3Tx MXenes.די רויט אַראָוז ווייַזן די טראַנזישאַנז פון די פאָרעם פּאַראַמעטערס פון די געלערנט צוויי-דימענשאַנאַל נאַנאָפלאַקעס.
זינט פאָרעם פּאַראַמעטער אַנאַליסיס איז זייער פאַרלאָזלעך, עס קענען אויך אַנטדעקן מאָרפאַלאַדזשיקאַל ענדערונגען אין מיקראָאַלדזשי סעלז.דעריבער, מיר אַנאַלייזד די עקוויוואַלענט קייַלעכיק געגנט דיאַמעטער, ראָונדנעסס און פערעט ברייט / לענג פון ריין מיקראָאַלדזשי סעלז און סעלז נאָך ינטעראַקשאַן מיט 2D Nb נאַנאָפלאַקעס.אויף פ.6אַ-ה ווייַזן ענדערונגען אין די פאָרעם פּאַראַמעטערס פון אַלדזשי סעלז, ווי עווידאַנסט דורך אַ פאַרקלענערן אין שפּיץ ינטענסיטי און אַ יבעררוק פון מאַקסימאַ צו העכער וואַלועס.אין באַזונדער, צעל ראָונדנעסס פּאַראַמעטערס געוויזן אַ פאַרקלענערן אין ילאָנגגייטאַד סעלז און אַ פאַרגרעסערן אין ספעריש סעלז (Fig. 6 אַ, ב).אין דערצו, פערעט צעל ברייט געוואקסן דורך עטלעכע מיקראָמעטערס נאָך ינטעראַקשאַן מיט SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) קאַמפּערד מיט SL Nb4C3TX MXene (Fig. 6f).מיר כאָשעד אַז דאָס קען זיין רעכט צו דער שטאַרק אַפּטייק פון נב אַקסיידז דורך מיקראָאַלדזשיז ווען ינטעראַקשאַן מיט Nb2CTx SR.ווייניקער שטרענג אַטאַטשמאַנט פון נב פלאַקעס צו זייער ייבערפלאַך קענען רעזולטאַט אין צעל גראָוט מיט מינימאַל שיידינג ווירקונג.
אונדזער אַבזערוויישאַנז פון ענדערונגען אין די פּאַראַמעטערס פון די פאָרעם און גרייס פון מיקראָאַלדזשי דערגאַנג אנדערע שטודיום.גרין מיקראָאַלדזשי קענען טוישן זייער מאָרפאָלאָגי אין ענטפער צו ינווייראַנמענאַל דרוק דורך טשאַנגינג צעל גרייס, פאָרעם אָדער מאַטאַבאַליזאַם61.פֿאַר בייַשפּיל, טשאַנגינג די גרייס פון סעלז פאַסילאַטייץ די אַבזאָרפּשאַן פון נוטריאַנץ71.קלענערער אַלדזשי סעלז ווייַזן נידעריקער נוטריאַנט אַפּטייק און ימפּערד וווּקס קורס.קאָנווערסעלי, גרעסערע סעלז טענד צו פאַרנוצן מער נוטריאַנץ, וואָס זענען דאַפּאַזיטיד ינטראַסעללולאַרלי 72,73.Machado און Soares געפונען אַז די פונגיסידע טריקלאָסאַן קענען פאַרגרעסערן צעל גרייס.זיי אויך געפונען טיף ענדערונגען אין די פאָרעם פון די אַלדזשי74.אין דערצו, Yin et al.9 אויך אנטפלעקט מאָרפאַלאַדזשיקאַל ענדערונגען אין אַלדזשי נאָך ויסשטעלן צו רידוסט גראַפענע אַקסייד נאַנאָקאָמפּאָסיטעס.דעריבער, עס איז קלאָר אַז די אָלטערד גרייס / פאָרעם פּאַראַמעטערס פון די מיקראָאַלגאַע זענען געפֿירט דורך דעם בייַזייַן פון MXene.זינט דעם ענדערונג אין גרייס און פאָרעם איז ינדיקאַטיוו פון ענדערונגען אין נוטריאַנט אַפּטייק, מיר גלויבן אַז אַנאַליסיס פון גרייס און פאָרעם פּאַראַמעטערס איבער צייַט קענען באַווייַזן די אַפּטייק פון ניאָביום אַקסייד דורך מיקראָאַלדזשי אין דעם בייַזייַן פון Nb-MXenes.
דערצו, MXenes קענען זיין אַקסאַדייזד אין דעם בייַזייַן פון אַלדזשי.Dalai et al.75 באמערקט אַז די מאָרפאָלאָגי פון גרין אַלדזשי יקספּאָוזד צו נאַנאָ-טיאָ2 און אַל2אָ376 איז נישט יונאַפאָרמלי.כאָטש אונדזער אַבזערוויישאַנז זענען ענלעך צו די איצטיקע לערנען, עס איז בלויז באַטייַטיק פֿאַר די לערנען פון די יפעקץ פון ביאָרעמעדיאַטיאָן אין טערמינען פון MXene דערנידעריקונג פּראָדוקטן אין דעם בייַזייַן פון 2D נאַנאָפלאַקעס און נישט נאַנאָפּאַרטיקלעס.זינט MXenes קענען דיגרייד אין מעטאַל אַקסיידז, 31,32,77,78, עס איז גלייַך צו יבערנעמען אַז אונדזער נב נאַנאָפלאַקעס קענען אויך פאָרעם נב אַקסיידז נאָך ינטעראַקטינג מיט מיקראָאַלדזשי סעלז.
אין סדר צו דערקלערן די רעדוקציע פון ​​2D-Nb נאַנאָפלאַקעס דורך אַ דיקאַמפּאָוזישאַן מעקאַניזאַם באזירט אויף די אַקסאַדיישאַן פּראָצעס, מיר געפירט שטודיום מיט הויך-האַכלאָטע טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (HRTEM) (Fig. 7a, B) און X-Ray Photoelectron Spectrascopy (XPS) (Fig. 7).7c-i און טישן S4-5).ביידע אַפּראָוטשיז זענען פּאַסיק פֿאַר לערנען די אַקסאַדיישאַן פון 2 ד מאַטעריאַלס און דערגאַנג יעדער אנדערער.HRTEM איז ביכולת צו אַנאַלייז די דערנידעריקונג פון צוויי-דימענשאַנאַל לייערד סטראַקטשערז און די סאַבסאַקוואַנט אויסזען פון מעטאַל אַקסייד נאַנאָפּאַרטיקלעס, בשעת XPS איז שפּירעוודיק צו ייבערפלאַך קייטן.פֿאַר דעם צוועק, מיר טעסטעד 2D Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס יקסטראַקטיד פון מיקראָאַלדזשי צעל דיספּערסיאָנס, דאָס איז, זייער פאָרעם נאָך ינטעראַקשאַן מיט מיקראָאַלדזשי סעלז (זען פיגור. 7).
HRTEM בילדער ווייזן די מאָרפאָלאָגי פון אַקסאַדייזד (אַ) SL Nb2CTx און (b) SL Nb4C3Tx MXenes, XPS אַנאַליסיס רעזולטאַטן וואָס ווייַזן (c) דער זאַץ פון אַקסייד פּראָדוקטן נאָך רעדוקציע, (d-f) שפּיץ וואָס ריכטן זיך קאַמפּאָונאַנץ פון די XPS ספּעקטראַ פון SL Nb2CTx און (g-i) Nb2CTx ריפּערד מיט גרין נבקסנומקסק.
HRTEM שטודיום באשטעטיקט די אַקסאַדיישאַן פון צוויי טייפּס פון Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס.כאָטש די נאַנאָפלאַקעס ריטיינד זייער צוויי-דימענשאַנאַל מאָרפאָלאָגי צו עטלעכע מאָס, אַקסאַדיישאַן ריזאַלטיד אין די אויסזען פון פילע נאַנאָפּאַרטיקלעס קאַווערינג די ייבערפלאַך פון די מקסענע נאַנאָפלאַקעס (זען Fig. 7a,b).XPS אַנאַליסיס פון c Nb 3d און O 1s סיגנאַלז ינדיקייץ אַז נב אַקסיידז זענען געשאפן אין ביידע קאַסעס.ווי געוויזן אין פיגורע 7c, 2D MXene Nb2CTx און Nb4C3TX האָבן Nb 3d סיגנאַלז וואָס ינדיקייץ די בייַזייַן פון NbO און Nb2O5 אַקסיידז, בשעת אָ 1 ס סיגנאַלז אָנווייַזן די נומער פון O-Nb קייטן פֿאַרבונדן מיט פאַנגקשאַנאַליזיישאַן פון די 2D נאַנאָפלאַקע ייבערפלאַך.מיר באמערקט אַז די נב אַקסייד צושטייַער איז דאָמינאַנט קאַמפּערד מיט נב-C און נב 3 + - אָ.
אויף פ.פיגיערז 7g-i ווייַזן די XPS ספּעקטראַ פון נב 3 ד, C 1 ס, און אָ 1 ס SL Nb2CTx (זען Fig. 7d-f) און SL Nb4C3TX מקסענע אפגעזונדערט פון מיקראָאַלדזשי סעלז.דעטאַילס פון Nb-MXenes שפּיץ פּאַראַמעטערס זענען צוגעשטעלט אין טאַבלעס ס4-5, ריספּעקטיוולי.מיר ערשטער אַנאַלייזד די זאַץ פון Nb 3d.אין קאַנטראַסט צו נב אַבזאָרבד דורך מיקראָאַלדזשי סעלז, אין מקסענע אפגעזונדערט פון מיקראָאַלדזשי סעלז, אַחוץ Nb2O5, אנדערע קאַמפּאָונאַנץ זענען געפֿונען.אין די Nb2CTx SL, מיר באמערקט די צושטייַער פון Nb3 + -O אין די סומע פון ​​​​15%, בשעת די רעשט פון די Nb 3D ספּעקטרום איז דאַמאַנייטאַד דורך Nb2O5 (85%).אין אַדישאַן, די SL Nb4C3TX מוסטער כּולל Nb-C (9%) און Nb2O5 (91%) קאַמפּאָונאַנץ.דאָ נב-C קומט פון צוויי ינער אַטאָמישע לייַערס פון מעטאַל קאַרבידע אין Nb4C3Tx SR.דערנאָך מיר מאַפּע די C 1 ס ספּעקטראַ צו פיר פאַרשידענע קאַמפּאָונאַנץ, ווי מיר האָבן געטאן אין די ינטערנאַליזעד סאַמפּאַלז.ווי דערוואַרט, די C 1 ס ספּעקטרום איז דאַמאַנייטאַד דורך גראַפיטיק טשאַד, נאכגעגאנגען דורך קאַנטראַביושאַנז פון אָרגאַניק פּאַרטיקאַלז (CHx / CO און C = O) פֿון מיקראָאַלדזשי סעלז.אין אַדישאַן, אין די O 1 ס ספּעקטרום, מיר באמערקט די צושטייַער פון אָרגאַניק פארמען פון מיקראָאַלדזשי סעלז, ניאָביום אַקסייד און אַדסאָרבעד וואַסער.
אין אַדישאַן, מיר ינוועסטאַגייטאַד צי Nb-MXenes קלעאַוואַגע איז פארבונדן מיט די בייַזייַן פון ריאַקטיוו זויערשטאָף מינים (ROS) אין די נוטריאַנט מיטל און / אָדער מיקראָאַלדזשי סעלז.צו דעם סוף, מיר אַססעססעד די לעוועלס פון סינגלעט זויערשטאָף (1O2) אין די קולטור מיטל און ינטראַסעללולאַר גלוטאַטהיאָנע, אַ טהיאָל וואָס אַקט ווי אַן אַנטיאַקסאַדאַנט אין מיקראָאַלדזשי.די רעזולטאַטן זענען געוויזן אין SI (Figures S20 און S21).קאַלטשערז מיט SL Nb2CTx און Nb4C3TX MXenes זענען קעראַקטערייזד דורך אַ רידוסט סומע פון ​​1O2 (זען פיגורע ס20).אין די פאַל פון SL Nb2CTx, MXene 1O2 איז רידוסט צו וועגן 83%.פֿאַר מיקראָאַלדזשי קאַלטשערז ניצן SL, Nb4C3TX 1O2 דיקריסט אפילו מער, צו 73%.ינטערעסטינגלי, ענדערונגען אין 1O2 געוויזן די זעלבע גאַנג ווי די פריער באמערקט ינכיבאַטערי-סטימיאַלאַטאָרי ווירקונג (זען Fig. 3).עס קענען זיין אַרגיוד אַז ינגקיוביישאַן אין העל ליכט קענען טוישן פאָטאָאָקסידאַטיאָן.אָבער, די רעזולטאַטן פון די קאָנטראָל אַנאַליסיס געוויזן כּמעט קעסיידערדיק לעוועלס פון 1O2 בעשאַס דער עקספּערימענט (Fig. S22).אין דעם פאַל פון ינטראַסעללולאַר ROS לעוועלס, מיר אויך באמערקט די זעלבע דאַונווערד גאַנג (זען פיגורע ס 21).טכילעס, די לעוועלס פון ROS אין מיקראָאַלדזשי סעלז קאַלטשערד אין דעם בייַזייַן פון Nb2CTx און Nb4C3Tx SLs יקסידיד די לעוועלס געפֿונען אין ריין קאַלטשערז פון מיקראָאַלדזשי.יווענטשאַוואַלי, אָבער, עס איז געווען אַז די מיקראָאַלדזשי איז צוגעפאסט צו דעם בייַזייַן פון ביידע נב-מקסענעס, ווייַל ROS לעוועלס דיקריסט צו 85% און 91% פון די לעוועלס געמאסטן אין ריין קאַלטשערז פון מיקראָאַלדזשי ינאָקיאַלייטיד מיט SL Nb2CTx און Nb4C3TX, ריספּעקטיוולי.דאָס קען אָנווייַזן אַז מיקראָאַלגאַע פילן מער באַקוועם איבער צייַט אין דעם בייַזייַן פון נב-מקסענע ווי אין נוטריאַנט מיטל אַליין.
מיקראָאַלגאַע זענען אַ דייווערס גרופּע פון ​​פאָטאָסינטהעטיק אָרגאַניזאַמז.בעשאַס פאָטאָסינטעז, זיי גער אַטמאַספעריק טשאַד דייאַקסייד (CO2) אין אָרגאַניק טשאַד.די פּראָדוקטן פון פאָטאָסינטעז זענען גלוקאָוס און זויערשטאָף79.מיר כאָשעד אַז די זויערשטאָף אַזוי געשאפן פיעסעס אַ קריטיש ראָלע אין די אַקסאַדיישאַן פון נב-מקסענעס.איין מעגלעך דערקלערונג פֿאַר דעם איז אַז די דיפערענטשאַל אַעראַטיאָן פּאַראַמעטער איז געשאפן ביי נידעריק און הויך פּאַרטיייש פּרעשערז פון זויערשטאָף אַרויס און ין די Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס.דאס מיינט אז וואו עס זענען פאראן שטחים מיט פארשיידענע טיילווייזע דרוקן פון זויערשטאף, וועט די געגנט מיט די לאָואַסט מדרגה פאָרעם די אַנאָוד 80, 81, 82. דאָ, די מיקראָאַלדזשי ביישטייערן צו דער שאַפונג פון דיפערענטשאַלי אַעראַטעד סעלז אויף די ייבערפלאַך פון די מקסענע פלאַקעס, וואָס פּראָדוצירן זויערשטאָף רעכט צו זייער פאָטאָסינטהעטיק פּראָפּערטיעס.ווי אַ רעזולטאַט, בייאָוקעראָוזשאַן פּראָדוקטן (אין דעם פאַל, ניאָביום אַקסיידז) זענען געשאפן.אן אנדער אַספּעקט איז אַז מיקראָאַלדזשי קענען פּראָדוצירן אָרגאַניק אַסאַדז וואָס זענען רעלעאַסעד אין די וואַסער 83,84.דעריבער, אַ אַגרעסיוו סוויווע איז געשאפן, דערמיט טשאַנגינג די נב-מקסענעס.אין אַדישאַן, מיקראָאַלגאַע קענען טוישן די ף פון די סוויווע צו אַלקאַליין רעכט צו דער אַבזאָרפּשאַן פון טשאַד דייאַקסייד, וואָס קענען אויך גרונט קעראָוזשאַן79.
מער ימפּאָרטאַנטלי, דער פינצטער / ליכט פאָטאָפּעריאָד געניצט אין אונדזער לערנען איז קריטיש צו פֿאַרשטיין די באקומען רעזולטאַטן.דעם אַספּעקט איז דיסקרייבד אין דעטאַל אין Djemai-Zoghlache et al.85 זיי דיליבראַטלי געוויינט אַ 12/12 שעה פאָטאָפּעריאָד צו באַווייַזן בייאָוקעראָוזשאַן פֿאַרבונדן מיט ביאָפאָולינג דורך די רויט מיקראָאַלדזשי Porphyridium purpureum.זיי ווייַזן אַז די פאָטאָפּעריאָד איז פֿאַרבונדן מיט דער עוואָלוציע פון ​​די פּאָטענציעל אָן ביאָקעראָוזשאַן, וואָס אנטפלעקט זיך ווי פּסעוודאָפּיריאַדיק אַסאַליישאַנז אַרום 24:00.די אַבזערוויישאַנז זענען באשטעטיקט דורך Dowling et al.86 זיי דעמאַנסטרייטיד פאָטאָסינטהעטיק ביאָפילמס פון סיאַנאָבאַקטעריאַ אַנאַבאַענאַ.צעלאָזן זויערשטאָף איז געשאפן אונטער דער קאַמף פון ליכט, וואָס איז פֿאַרבונדן מיט אַ ענדערונג אָדער פלאַקטשויישאַנז אין די פריי בייאָוקעראָוזשאַן פּאָטענציעל.די וויכטיקייט פון די פאָטאָפּעריאָד איז אונטערגעשטראכן דורך די פאַקט אַז די פריי פּאָטענציעל פֿאַר בייאָוקעראָוזשאַן ינקריסיז אין די ליכט פאַסע און דיקריסאַז אין דער פינצטער פאַסע.דאָס איז רעכט צו דער זויערשטאָף געשאפן דורך פאָטאָסינטעטיק מיקראָאַלדזשי, וואָס ינפלואַנסיז די קאַטאָדיק אָפּרוף דורך די פּאַרטיייש דרוק דזשענערייטאַד לעבן די ילעקטראָודז87.
אין אַדישאַן, פאָוריער טראַנספאָרמאַציע ינפרערעד ספּעקטראָסקאָפּי (FTIR) איז דורכגעקאָכט צו געפֿינען אויס אויב קיין ענדערונגען זענען פארגעקומען אין די כעמישער זאַץ פון מיקראָאַלדזשי סעלז נאָך ינטעראַקשאַן מיט Nb-MXenes.די באקומען רעזולטאַטן זענען קאָמפּלעקס און מיר פאָרשטעלן זיי אין SI (Figures S23-S25, אַרייַנגערעכנט די רעזולטאַטן פון די מאַקס בינע און ML MXenes).אין קורץ, די באקומען רעפֿערענץ ספּעקטראַ פון מיקראָאַלדזשי צושטעלן אונדז וויכטיק אינפֿאָרמאַציע וועגן די כעמישער קעראַקטעריסטיקס פון די אָרגאַניזאַמז.די מערסט פּראַבאַבאַל ווייבריישאַנז זענען ליגן בייַ פריקוואַנסיז פון 1060 סענטימעטער-1 (CO), 1540 סענטימעטער-1, 1640 סענטימעטער-1 (C=C), 1730 סענטימעטער-1 (C=O), 2850 סענטימעטער-1, 2920 סענטימעטער-1.איינער.1 1 (C-H) און 3280 סענטימעטער-1 (O-H).פֿאַר SL Nb-MXenes, מיר געפֿונען אַ CH-בונד סטרעטשינג כסימע וואָס איז קאָנסיסטענט מיט אונדזער פריערדיקן לערנען38.אָבער, מיר באמערקט אַז עטלעכע נאָך פּיקס פֿאַרבונדן מיט C = C און CH קייטן פאַרשווונדן.דאָס ינדיקייץ אַז דער כעמישער זאַץ פון מיקראָאַלגאַע קען אַנדערגאָו מינערווערטיק ענדערונגען רעכט צו ינטעראַקשאַן מיט SL Nb-MXenes.
ווען קאַנסידערינג מעגלעך ענדערונגען אין די בייאָוקעמיע פון ​​מיקראָאַלדזשי, די אַקיומיאַליישאַן פון ינאָרגאַניק אַקסיידז, אַזאַ ווי ניאָביום אַקסייד, דאַרף זיין ריקאַנסידערד59.עס איז ינוואַלווד אין די אַפּטייק פון מעטאַלס ​​דורך די צעל ייבערפלאַך, זייער אַריבערפירן אין די סיטאָפּלאַסם, זייער פאַרבאַנד מיט ינטראַסעללולאַר קאַרבאָקסיל גרופּעס און זייער אַקיומיאַליישאַן אין מיקראָאַלדזשי פּאָליפאָספאָסאָמעס20,88,89,90.אין דערצו, די שייכות צווישן מיקראָאַלדזשי און מעטאַלס ​​איז מיינטיינד דורך פאַנגקשאַנאַל גרופּעס פון סעלז.פֿאַר דעם סיבה, אַבזאָרפּשאַן דעפּענדס אויך אויף מיקראָאַלדזשי ייבערפלאַך כעמיע, וואָס איז גאַנץ קאָמפּליצירט 9,91.אין אַלגעמיין, ווי דערוואַרט, די כעמישער זאַץ פון גרין מיקראָאַלדזשי האט געביטן אַ ביסל רעכט צו דער אַבזאָרפּשאַן פון נב אַקסייד.
ינטערעסטינגלי, די באמערקט ערשט ינאַבישאַן פון מיקראָאַלדזשי איז ריווערסאַבאַל איבער צייַט.ווי מיר באמערקט, די מיקראָאַלדזשי אָוווערקיים די ערשט ינווייראַנמענאַל ענדערונג און יווענטשאַוואַלי אומגעקערט צו נאָרמאַל וווּקס רייץ און אפילו געוואקסן.שטודיום פון די זיטאַ פּאָטענציעל ווייַזן הויך פעסטקייַט ווען ינטראָודוסט אין נוטריאַנט מידיאַ.אזוי, די ייבערפלאַך ינטעראַקשאַן צווישן מיקראָאַלדזשי סעלז און Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס איז געווען מיינטיינד בעשאַס די רעדוקציע יקספּעראַמאַנץ.אין אונדזער ווייַטער אַנאַליסיס, מיר סאַמערייז די הויפּט מעקאַניזאַמז פון קאַמף אַנדערלייינג דעם מערקווירדיק נאַטור פון מיקראָאַלדזשי.
SEM אַבזערוויישאַנז האָבן געוויזן אַז מיקראָאַלגאַע טענד צו צוטשעפּען צו נב-מקסענעס.מיט דינאַמיש בילד אַנאַליסיס, מיר באַשטעטיקן אַז די ווירקונג פירט צו די טראַנספאָרמאַציע פון ​​צוויי-דימענשאַנאַל Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס אין מער ספעריש פּאַרטיקאַלז, דערמיט דעמאַנסטרייטינג אַז די דיקאַמפּאָוזישאַן פון נאַנאָפלאַקעס איז פארבונדן מיט זייער אַקסאַדיישאַן.צו פּרובירן אונדזער כייפּאַטאַסאַס, מיר געפירט אַ סעריע פון ​​מאַטעריאַל און בייאָוקעמיקאַל שטודיום.נאָך טעסטינג, די נאַנאָפלאַקעס ביסלעכווייַז אַקסאַדייזד און דיקאַמפּאָוזד אין NbO און Nb2O5 פּראָדוקטן, וואָס האָבן נישט אַ סאַקאָנע צו גרין מיקראָאַלדזשי.מיט FTIR אָבסערוואַציע, מיר געפֿונען קיין באַטייַטיק ענדערונגען אין די כעמישער זאַץ פון מיקראָאַלדזשי ינגקיובייטיד אין דעם בייַזייַן פון 2D Nb-MXene נאַנאָפלאַקעס.גענומען אין חשבון די מעגלעכקייט פון אַבזאָרפּשאַן פון ניאָביום אַקסייד דורך מיקראָאַלדזשי, מיר דורכגעקאָכט אַ X-Ray פלואָרעססענסע אַנאַליסיס.די רעזולטאטן ווייַזן קלאר אַז די געלערנט מיקראָאַלדזשיז קאָרמען אויף ניאָביום אַקסיידז (NbO און Nb2O5), וואָס זענען ניט-טאַקסיק צו די געלערנט מיקראָאַלדזשי.