Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí Nature.com. Ẹ̀yà aṣàwákiri tí ó ní àtìlẹ́yìn CSS díẹ̀ ni o ń lò. Fún ìrírí tí ó dára jùlọ, a gbà ọ́ nímọ̀ràn pé kí o lo ẹ̀rọ aṣàwákiri tí a ti mú gbóná (tàbí kí o má ṣe pa Ìgbésẹ̀ Ìbáramu nínú Internet Explorer rẹ́). Ní ​​àkókò yìí, láti rí i dájú pé àtìlẹ́yìn ń bá a lọ, a ó ṣe àgbékalẹ̀ ojú-òpó náà láìsí àwọn àṣà àti JavaScript.
Ó ń fi ìṣàfihàn àwọn ìṣàfihàn mẹ́ta hàn lẹ́ẹ̀kan náà. Lo àwọn bọ́tìnì Ìṣáájú àti Ìtẹ̀lé láti gbé àwọn ìṣàfihàn mẹ́ta jáde ní àkókò kan, tàbí lo àwọn bọ́tìnì ìṣàfihàn ní ìparí láti gbé àwọn ìṣàfihàn mẹ́ta jáde ní àkókò kan náà.
Ìdàgbàsókè kíákíá ti ìmọ̀-ẹ̀rọ nanotechnology àti ìsopọ̀ rẹ̀ pẹ̀lú àwọn ohun èlò ojoojúmọ́ lè halẹ̀ mọ́ àyíká. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ọ̀nà aláwọ̀ ewé fún ìbàjẹ́ àwọn ohun tí ó ní èròjà organic ti fìdí múlẹ̀ dáadáa, gbígbà àwọn ohun tí ó ní èròjà kristali aláìṣeédára jẹ́ ohun àníyàn pàtàkì nítorí pé wọn kò ní ìmọ̀lára púpọ̀ sí ìyípadà biotransformation àti àìlóye ìbáṣepọ̀ ojú ohun èlò pẹ̀lú àwọn ohun alààyè. Níbí, a lo àwòṣe inorganic 2D MXenes tí ó dá lórí Nb pẹ̀lú ọ̀nà ìṣàyẹ̀wò paramita ìrísí tí ó rọrùn láti tọ́pasẹ̀ ìlànà bioremediation ti awọn ohun èlò seramiki 2D nípasẹ̀ àwọn microalgae Raphidocelis subcapitata aláwọ̀ ewé. A rí i pé àwọn microalgae ń ba àwọn MXenes tí ó dá lórí Nb jẹ́ nítorí àwọn ìbáṣepọ̀ physico-kemikali tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ojú. Ní àkọ́kọ́, a so àwọn nanoflakes MXene onípele kan ṣoṣo àti onípele púpọ̀ mọ́ ojú àwọn microalgae, èyí tí ó dín ìdàgbàsókè àwọn ewe kù díẹ̀. Síbẹ̀síbẹ̀, nígbà tí a bá ṣe ìbáṣepọ̀ pẹ́ pẹ̀lú ojú náà, microalgae ń sọ àwọn nanoflakes MXene di aláìṣeédára, ó sì tún sọ wọ́n di NbO àti Nb2O5. Nítorí pé àwọn oxides wọ̀nyí kò léwu sí àwọn microalgae cells, wọ́n ń jẹ àwọn nanoparticles Nb oxide nípa lílo ìlànà ìfàmọ́ra tí ó tún ń mú microalgae padà sípò lẹ́yìn wákàtí 72 ti ìtọ́jú omi. Àwọn ipa ti àwọn èròjà tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìfàmọ́ra tún hàn nínú ìbísí nínú ìwọ̀n sẹ́ẹ̀lì, ìrísí wọn tí ó rọrùn àti ìyípadà nínú ìwọ̀n ìdàgbàsókè. Ní ìbámu pẹ̀lú àwọn àwárí wọ̀nyí, a parí èrò sí pé wíwà MXenes tí ó dá lórí Nb fún ìgbà kúkúrú àti ìgbà pípẹ́ nínú àwọn ètò àyíká omi tútù lè fa àwọn ipa díẹ̀ lórí àyíká. Ó ṣe pàtàkì pé, ní lílo àwọn nanomaterials onípele méjì gẹ́gẹ́ bí àwọn ètò àpẹẹrẹ, a fi ìṣeéṣe títẹ̀lé ìyípadà ìrísí hàn àní nínú àwọn ohun èlò tí ó ní ìrísí dídán. Ní gbogbogbòò, ìkẹ́kọ̀ọ́ yìí dáhùn ìbéèrè pàtàkì kan nípa àwọn ìlànà tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìbáṣepọ̀ ojú ilẹ̀ tí ń darí ètò bioremediation ti àwọn nanomaterials 2D ó sì pèsè ìpìlẹ̀ fún àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ ìgbà kúkúrú àti ìgbà pípẹ́ síwájú nípa ipa àyíká ti inorganic crystalline nanomaterials.
Àwọn ohun èlò Nano ti fa ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìfẹ́ láti ìgbà tí wọ́n ti ṣàwárí wọn, àti pé onírúurú ohun èlò nanotechnologies ti wọ ìpele ìgbàlódé láìpẹ́ yìí1. Ó bani nínú jẹ́ pé, ìsopọ̀ àwọn ohun èlò nano sínú àwọn ohun èlò ojoojúmọ́ lè yọrí sí ìtújáde àìròtẹ́lẹ̀ nítorí ìsọnù tí kò tọ́, mímú wọn láìbìkítà, tàbí àìtó àwọn ohun èlò ààbò. Nítorí náà, ó bọ́gbọ́n mu láti gbà pé àwọn ohun èlò nano, pẹ̀lú àwọn ohun èlò nano-dimensional méjì (2D), lè tú jáde sínú àyíká àdánidá, tí a kò tíì lóye ìwà àti ìṣiṣẹ́ ẹ̀dá alààyè rẹ̀ dáadáa. Nítorí náà, kò yani lẹ́nu pé àwọn àníyàn nípa ecotoxicity ti dojúkọ agbára àwọn ohun èlò nano-dimensional 2D láti wọ inú àwọn ètò omi2,3,4,5,6. Nínú àwọn ohun èlò wọ̀nyí, àwọn ohun èlò nano-dimensional 2D kan lè bá onírúurú ohun alààyè lò ní àwọn ìpele trophic, títí kan àwọn microalgae.
Àwọn microalgae jẹ́ àwọn ohun alààyè ìpilẹ̀ṣẹ̀ tí a rí ní àdánidá nínú àwọn ohun alààyè omi tútù àti àwọn ohun alààyè inú omi tí wọ́n ń mú onírúurú àwọn ọjà kẹ́míkà jáde nípasẹ̀ photosynthesis7. Nítorí náà, wọ́n ṣe pàtàkì sí àwọn ohun alààyè inú omi8,9,10,11,12 ṣùgbọ́n wọ́n tún jẹ́ àwọn àmì tí ó ní ìpalára, tí kò wọ́n, tí a sì ń lò ní gbogbogbòò ti èémí-ara-ẹni13,14. Nítorí pé àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae máa ń pọ̀ sí i kíákíá tí wọ́n sì máa ń dáhùn padà sí wíwà onírúurú ohun èlò, wọ́n ń ṣe ìlérí fún ìdàgbàsókè àwọn ọ̀nà tí ó dára fún àyíká fún ìtọ́jú omi tí a ti kó èémí-ara-ẹni-bajẹ́15,16.
Àwọn sẹ́ẹ̀lì ewéko lè mú àwọn ion aláìṣeédán kúrò nínú omi nípasẹ̀ biosorption àti ìkójọpọ̀17,18. Àwọn irú ewéko kan bíi Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue àti Synechococcus sp. A ti rí i pé ó ń gbé àwọn ion irin olóró bíi Fe2+, Cu2+, Zn2+ àti Mn2+19, àti pé ó ń fún wọn ní oúnjẹ. Àwọn ìwádìí mìíràn ti fihàn pé àwọn ion Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ tàbí Pb2+ ń dín ìdàgbàsókè Scenedesmus kù nípa yíyí àwọ̀ sẹ́ẹ̀lì padà àti pípa àwọn chloroplasts wọn run20,21.
Àwọn ọ̀nà aláwọ̀ ewé fún pípa àwọn ohun alumọ́ọ́nì onígbà àti yíyọ àwọn ion irin líle kúrò ti fa àfiyèsí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì àti onímọ̀ ẹ̀rọ kárí ayé. Èyí jẹ́ nítorí pé àwọn ohun alumọ́ọ́nì wọ̀nyí rọrùn láti ṣe ní ìpele omi. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ohun alumọ́ọ́nì onígbà tí kò ní ìṣẹ̀dá ni a fi hàn nípa bí omi ṣe lè yọ́ díẹ̀ àti bí ó ṣe lè dínkù sí onírúurú ìyípadà bio, èyí tí ó ń fa ìṣòro ńlá nínú àtúnṣe, àti pé ìlọsíwájú díẹ̀ ni a ti ṣe ní agbègbè yìí22,23,24,25,26. Nítorí náà, wíwá àwọn ojútùú tó dára fún àyíká fún àtúnṣe àwọn ohun alumọ́ọ́nì onígbà díẹ̀ ṣì jẹ́ agbègbè tí ó díjú tí a kò sì tíì ṣe àwárí rẹ̀. Nítorí ìwọ̀n àìdánilójú gíga nípa àwọn ipa ìyípadà bio ti àwọn ohun alumọ́ọ́nì onígbà méjì, kò sí ọ̀nà tí ó rọrùn láti wá àwọn ipa ọ̀nà tí ó ṣeé ṣe fún ìbàjẹ́ wọn nígbà ìdínkù.
Nínú ìwádìí yìí, a lo àwọn microalgae aláwọ̀ ewé gẹ́gẹ́ bí ohun èlò ìtọ́jú omi tí ń ṣiṣẹ́ fún àwọn ohun èlò seramiki aláìṣeédá, pẹ̀lú ìṣàyẹ̀wò in situ ti ilana ìbàjẹ́ ti MXene gẹ́gẹ́ bí aṣojú àwọn ohun èlò seramiki aláìṣeédá. Ọ̀rọ̀ náà “MXene” ṣàfihàn stoichiometry ti ohun èlò Mn+1XnTx, níbi tí M jẹ́ irin ìyípadà ìbẹ̀rẹ̀, X jẹ́ erogba àti/tàbí nitrogen, Tx jẹ́ ohun èlò ìparí ojú ilẹ̀ (fún àpẹẹrẹ, -OH, -F, -Cl), àti n = 1, 2, 3 tàbí 427.28. Láti ìgbà tí Naguib àti àwọn ẹlòmíràn ti ṣàwárí àwọn MXenes, ìtọ́jú àrùn jẹjẹrẹ àti ìfọ́mọ́ra membrane 27,29,30. Ní àfikún, a lè kà àwọn MXenes sí àwọn ètò 2D àwòṣe nítorí ìdúróṣinṣin colloidal wọn tí ó tayọ àti àwọn ìbáṣepọ̀ ẹ̀dá alààyè tí ó ṣeé ṣe31,32,33,34,35,36.
Nítorí náà, a fi ọ̀nà tí a gbé kalẹ̀ nínú àpilẹ̀kọ yìí àti àwọn àbá ìwádìí wa hàn ní Àwòrán 1. Gẹ́gẹ́ bí àbá yìí, àwọn microalgae máa ń sọ àwọn MXenes tí ó wà ní Nb di aláìléwu nítorí àwọn ìbáṣepọ̀ physico-kemikali tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ojú ilẹ̀, èyí tí ó fún àwọn ewéko láàyè láti tún padà bọ̀ sípò. Láti dán àbá yìí wò, a yan àwọn ọmọ ẹgbẹ́ méjì nínú ìdílé àwọn carbide irin ìyípadà àti/tàbí nitrides (MXenes) tí ó wà ní ìpilẹ̀ṣẹ̀ niobium, èyí tí í ṣe Nb2CTx àti Nb4C3TX.
Ọ̀nà ìwádìí àti àwọn àbá tí a gbé kalẹ̀ lórí ẹ̀rí fún ìgbàpadà MXene láti ọwọ́ àwọn microalgae ewéko Raphidocelis subcapitata. Jọ̀wọ́ ẹ kíyèsí pé èyí wulẹ̀ jẹ́ àfihàn onípele ti àwọn àbá tí a gbé kalẹ̀ lórí ẹ̀rí. Àyíká adágún yàtọ̀ síra ní àwọn ohun èlò oúnjẹ tí a lò àti àwọn ipò (fún àpẹẹrẹ, ìyípo ojoojúmọ́ àti àwọn ìdíwọ́ nínú àwọn ohun èlò oúnjẹ pàtàkì tí ó wà). A dá a pẹ̀lú BioRender.com.
Nítorí náà, nípa lílo MXene gẹ́gẹ́ bí ètò àwòṣe, a ti ṣí ilẹ̀kùn sí ìkẹ́kọ̀ọ́ onírúurú ipa ẹ̀dá alààyè tí a kò le rí pẹ̀lú àwọn ohun èlò nano àtọwọ́dá mìíràn. Ní pàtàkì, a fi ìṣeéṣe ti àtúnṣe àwọn ohun èlò nano onípele méjì, bíi MXenes tí ó wà ní niobium, hàn nípasẹ̀ microalgae Raphidocelis subcapitata. Microalgae lè sọ Nb-MXenes di aláìléwu NbO àti Nb2O5, èyí tí ó tún ń pèsè àwọn èròjà oúnjẹ nípasẹ̀ ìlànà gbígbà niobium. Ní gbogbogbòò, ìkẹ́kọ̀ọ́ yìí dáhùn ìbéèrè pàtàkì kan nípa àwọn ìlànà tí ó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ìbáṣepọ̀ physicochemical ojú ilẹ̀ tí ó ń ṣàkóso àwọn ìlànà ti àtúnṣe bioremediation ti awọn ohun èlò nano onípele méjì. Ní àfikún, a ń ṣe àgbékalẹ̀ ọ̀nà tí ó rọrùn tí ó dá lórí àwòrán-parameter fún títẹ̀lé àwọn àyípadà díẹ̀díẹ̀ nínú ìrísí àwọn ohun èlò nano 2D. Èyí ń fún ìwádìí ìgbà kúkúrú àti ìgbà pípẹ́ síi sí àwọn ipa àyíká onírúurú ti àwọn ohun èlò nano crystalline inorganic. Nítorí náà, ìkẹ́kọ̀ọ́ wa ń mú kí òye ìbáṣepọ̀ láàrín ojú ohun èlò àti ohun èlò ẹ̀dá pọ̀ sí i. A tun n pese ipilẹ fun awọn iwadi igba kukuru ati igba pipẹ ti o gbooro sii lori awọn ipa ti o ṣeeṣe wọn lori awọn eto-aye omi tutu, eyiti a le rii daju ni irọrun bayi.
Àwọn MXenes dúró fún ìpele àwọn ohun èlò tó dùn mọ́ni pẹ̀lú àwọn ànímọ́ ara àti kẹ́míkà tó yàtọ̀ síra, nítorí náà, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò tó ṣeé lò ló wà níbẹ̀. Àwọn ànímọ́ wọ̀nyí sinmi lórí stoichiometry àti kemistri ojú ilẹ̀ wọn. Nítorí náà, nínú ìwádìí wa, a ṣe ìwádìí lórí oríṣi MXenes méjì tí wọ́n jẹ́ ti Nb-based hierarchical single-layer (SL), Nb2CTx àti Nb4C3TX, nítorí pé a lè rí onírúurú ipa ti àwọn ohun èlò nanomaterials wọ̀nyí. A ń ṣe MXenes láti inú àwọn ohun èlò ìbẹ̀rẹ̀ wọn nípa ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ MAX-phase A tín-ín-rín atomically. Ìpele MAX jẹ́ seramiki ternary tí ó ní àwọn búlọ́ọ̀kù “tí a so pọ̀” ti àwọn irin carbides tí ó yípadà àti àwọn fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ tinrin ti àwọn èròjà “A” bíi Al, Si, àti Sn pẹ̀lú MnAXn-1 stoichiometry. A ṣe àkíyèsí ìpele MAX àkọ́kọ́ nípa lílo scanning electron microscopy (SEM) ó sì bá àwọn ìwádìí ìṣáájú mu (Wo Àfikún Ìwífún, SI, Àwòrán S1). A gba Nb-MXene onípele púpọ̀ (ML) lẹ́yìn tí a ti yọ fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ Al náà kúrò pẹ̀lú 48% HF (hydrofluoric acid). A ṣe àyẹ̀wò ìrísí ML-Nb2CTx àti ML-Nb4C3TX nípa lílo scanning electron microscopy (SEM) (Àwòrán S1c àti S1d lẹ́sẹẹsẹ) àti pé a rí ìrísí MXene onípele tó wọ́pọ̀, tó jọra sí àwọn nanoflakes onípele méjì tó ń kọjá láàárín àwọn ihò onípele gígùn. Àwọn Nb-MXenes méjèèjì ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ nǹkan tó jọra pẹ̀lú àwọn ìpele MXene tí a ti ṣe tẹ́lẹ̀ nípasẹ̀ acid etching27,38. Lẹ́yìn tí a ti fìdí ìrísí MXene múlẹ̀, a fi tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) sí ara wọn, lẹ́yìn náà a fi omi wẹ̀ wọ́n, lẹ́yìn èyí a gba àwọn nanoflakes onípele kan tàbí onípele kékeré (SL) 2D Nb-MXene.
A lo ẹ̀rọ ìwádìí onípele gíga (HRTEM) àti ìfọ́mọ́ra X-ray (XRD) láti dán bí a ṣe ń fi ìfọ́mọ́ra àti bí a ṣe ń yọ ọ́ kúrò. Àwọn èsì HRTEM tí a ṣe nípa lílo Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) àti Fast Fourier Transform (FFT) hàn nínú Àwòrán 2. A fi ẹ̀gbẹ́ Nb-MXene ṣe àgbékalẹ̀ àwọn nanoflakes láti ṣàyẹ̀wò ìṣètò ti fẹlẹfẹlẹ atomiki àti láti wọn àwọn ijinna interplanar. Àwọn àwòrán HRTEM ti àwọn nanoflakes MXene Nb2CTx àti Nb4C3TX fi ìrísí wọn hàn gẹ́gẹ́ bí atomiki (wo Àwòrán 2a1, a2), gẹ́gẹ́ bí Naguib et al.27 àti Jastrzębska et al.38 ti ròyìn tẹ́lẹ̀. Fún àwọn monolayer Nb2CTx àti Nb4C3Tx méjì tí ó wà nítòsí, a pinnu àwọn ijinna interlayer ti 0.74 àti 1.54 nm, ní ìtẹ̀léra (Àwòrán 2b1,b2), èyí tí ó tún bá àwọn èsì wa tí ó ti kọjá mu38. Èyí tún jẹ́rìí sí i nípasẹ̀ ìyípadà Fourier kíákíá (Àwòrán 2c1, c2) àti ìyípadà Fourier kíákíá (Àwòrán 2d1, d2) tí ó ń fi ìyàtọ̀ láàrín àwọn monolayer Nb2CTx àti Nb4C3Tx hàn. Àwòrán náà fi ìyàtọ̀ ìmọ́lẹ̀ àti dúdú hàn tí ó bá àwọn átọ̀mù niobium àti erogba mu, èyí tí ó fi ìrísí àwọn MXenes tí a kẹ́kọ̀ọ́ hàn. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé ìrísí X-ray spectroscopy (EDX) tí a rí fún Nb2CTx àti Nb4C3Tx (Àwòrán S2a àti S2b) kò fi ìyókù ìpele MAX àkọ́kọ́ hàn, nítorí pé a kò rí ìpele Al kankan.
Ìṣàfihàn àwọn nanoflakes SL Nb2CTx àti Nb4C3Tx MXene, pẹ̀lú (a) àwòrán nanoflake 2D tí ó ní ìpele gíga (HRTEM) àti èyí tí ó báramu, (b) ipò agbára, (c) ìyípadà Fourier kíákíá (IFFT), (d) ìyípadà Fourier kíákíá (FFT), (e) àwọn àpẹẹrẹ X-ray Nb-MXenes. Fún SL 2D Nb2CTx, a fihàn àwọn nọ́mbà náà gẹ́gẹ́ bí (a1, b1, c1, d1, e1). Fún SL 2D Nb4C3Tx, a fihàn àwọn nọ́mbà náà gẹ́gẹ́ bí (a2, b2, c2, d2, e1).
A fi àwọn ìwọ̀n ìyípadà X-ray ti àwọn MXenes SL Nb2CTx àti Nb4C3Tx hàn ní Àwòrán 2e1 àti e2, lẹ́sẹẹsẹ. Àwọn òkè (002) ní 4.31 àti 4.32 bá àwọn MXenes tí a ti ṣàlàyé tẹ́lẹ̀ Nb2CTx àti Nb4C3TX38,39,40,41 mu lẹ́sẹẹsẹ. Àwọn àbájáde XRD tún fi hàn wíwà àwọn ìṣètò ML tí ó kù àti àwọn ìpele MAX, ṣùgbọ́n ní pàtàkì àwọn àpẹẹrẹ XRD tí ó ní í ṣe pẹ̀lú SL Nb4C3Tx (Àwòrán 2e2). Wíwà àwọn èròjà kéékèèké ti ìpele MAX lè ṣàlàyé ìpele MAX tí ó lágbára ju àwọn ìpele Nb4C3Tx tí a ti kó jọ láìròtẹ́lẹ̀ lọ.
Ìwádìí síwájú sí i ti dojúkọ àwọn microalgae aláwọ̀ ewé tí ó jẹ́ ti irú R. subcapitata. A yan microalgae nítorí pé wọ́n jẹ́ àwọn olùpèsè pàtàkì tí ó ní ipa nínú àwọn webs oúnjẹ pàtàkì42. Wọ́n tún jẹ́ ọ̀kan lára ​​​​àwọn àmì tí ó dára jùlọ ti majele nítorí agbára láti yọ àwọn ohun olóró tí a gbé lọ sí àwọn ìpele gíga ti ẹ̀wọ̀n oúnjẹ43 kúrò. Ní àfikún, ìwádìí lórí R. subcapitata lè tan ìmọ́lẹ̀ sí majele àìròtẹ́lẹ̀ ti SL Nb-MXenes sí àwọn microorganisms omi tútù tí ó wọ́pọ̀. Láti ṣàfihàn èyí, àwọn olùwádìí gbàgbọ́ pé microbe kọ̀ọ̀kan ní ìmọ̀lára ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ sí àwọn èròjà olóró tí ó wà nínú àyíká. Fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun alààyè, ìwọ̀n díẹ̀ ti àwọn èròjà kò ní ipa lórí ìdàgbàsókè wọn, nígbà tí ìwọ̀n tí ó wà lókè ààlà kan lè dí wọn lọ́wọ́ tàbí kí ó tilẹ̀ fa ikú. Nítorí náà, fún àwọn ìwádìí wa nípa ìbáṣepọ̀ ojú ilẹ̀ láàárín microalgae àti MXenes àti ìpadàbọ̀sípò tí ó níí ṣe pẹ̀lú rẹ̀, a pinnu láti dán àwọn ìwọ̀n tí kò léwu àti olóró ti Nb-MXenes wò. Láti ṣe èyí, a dán àwọn ìṣọ̀kan 0 wò (gẹ́gẹ́ bí ìtọ́kasí), 0.01, 0.1 àti 10 miligiramu L-1 MXene àti àwọn microalgae tí ó ní àkóràn pẹ̀lú àwọn ìṣọ̀kan MXene gíga gan-an (100 miligiramu L-1 MXene), èyí tí ó lè burú jù àti ikú. . . fún gbogbo àyíká ẹ̀dá alààyè.
Àwọn ipa tí àwọn SL Nb-MXenes ní lórí àwọn microalgae ni a fihàn nínú Àwòrán 3, tí a fihàn gẹ́gẹ́ bí ìpín ogorun ìdàgbàsókè ìdàgbàsókè (+) tàbí ìdínà (-) tí a wọ̀n fún àwọn àyẹ̀wò 0 mg l-1. Fún ìfiwéra, a tún dán Nb-MAX phase àti ML Nb-MXenes wò, a sì fihàn àwọn àbájáde náà nínú SI (wo Àwòrán S3). Àwọn àbájáde tí a rí jẹ́rìí sí i pé SL Nb-MXenes fẹ́rẹ̀ẹ́ má ní majele rárá ní ìwọ̀n ìfojúsùn kékeré láti 0.01 sí 10 mg/l, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 3a,b. Nínú ọ̀ràn Nb2CTx, a kò rí majele eco tó ju 5% lọ ní ìwọ̀n tí a sọ.
Ìfúnni níṣìírí (+) tàbí ìdínà (-) ìdàgbàsókè àwọn èèmọ́ kéékèèké ní iwájú SL (a) Nb2CTx àti (b) Nb4C3TX MXene. A ṣe àyẹ̀wò ìbáṣepọ̀ MXene-microalgae fún wákàtí 24, 48 àti 72. Àwọn ìwádìí pàtàkì (ìdánwò t, p < 0.05) ni a fi àmì ìràwọ̀ (*) sàmì sí. Àwọn ìwádìí pàtàkì (ìdánwò t, p < 0.05) ni a fi àmì ìràwọ̀ (*) sàmì sí. Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Àwọn dátà pàtàkì (t-test, p < 0.05) ni a fi àmì ìràwọ̀ (*) sàmì sí.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-igbeyewo, p <0,05) отмечены звездочкой (*). Àwọn dátà pàtàkì (t-test, p < 0.05) ni a fi àmì ìràwọ̀ (*) samisi.Àwọn ọfà pupa fihàn pé a ti pa ìfúnni tí ó ń díni lọ́wọ́ run.
Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, ìwọ̀n Nb4C3TX tí ó kéré sí i já sí majele díẹ̀, ṣùgbọ́n kò ga ju 7%. Gẹ́gẹ́ bí a ti ṣe retí, a ṣàkíyèsí pé àwọn MXenes ní majele tí ó ga jù àti ìdínà ìdàgbàsókè microalgae ní 100mg L-1. Lóòótọ́, kò sí ọ̀kan lára ​​àwọn ohun èlò tí ó fi ìtẹ̀síwájú kan náà hàn àti ìgbẹ́kẹ̀lé àkókò ti àwọn ipa atoxic/toxic ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn àpẹẹrẹ MAX tàbí ML (wo SI fún ẹ̀kúnrẹ́rẹ́ àlàyé). Nígbà tí fún ìpele MAX (wo Àwòrán S3) majele dé nǹkan bí 15–25% ó sì ń pọ̀ sí i bí àkókò ti ń lọ, a ṣàkíyèsí ìyípadà fún SL Nb2CTx àti Nb4C3TX MXene. Ìdènà ìdàgbàsókè microalgae dínkù ní àkókò. Ó dé nǹkan bí 17% lẹ́yìn wákàtí 24 ó sì dínkù sí ohun tí ó kéré sí 5% lẹ́yìn wákàtí 72 (Àwòrán 3a, b, lẹ́sẹẹsẹ).
Èyí tó ṣe pàtàkì jùlọ ni pé, fún SL Nb4C3TX, ìdíwọ́ ìdàgbàsókè microalgae dé ìwọ̀n 27% lẹ́yìn wákàtí mẹ́rìnlélógún, ṣùgbọ́n lẹ́yìn wákàtí méjìlélógún ó dínkù sí ìwọ̀n 1%. Nítorí náà, a pe ipa tí a rí ní ìdènà ìfúnni ní ìyípadà, ipa náà sì lágbára sí i fún SL Nb4C3TX MXene. A ṣe àkíyèsí ìfúnni ìdàgbàsókè microalgae ní ìṣáájú pẹ̀lú Nb4C3TX (ìbáṣepọ̀ ní 10 mg L-1 fún wákàtí 24) ní ìfiwéra pẹ̀lú SL Nb2CTx MXene. A tún fi ipa ìyípadà ìfúnni ìdènà hàn dáadáa nínú ìtẹ̀sí ìwọ̀n ìlọ́po méjì biomass (wo Àwòrán S4 fún ẹ̀kúnrẹ́rẹ́). Títí di ìsinsìnyí, a ti ṣe àyẹ̀wò ecotoxicity ti Ti3C2TX MXene ní ọ̀nà ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀. Kò léwu sí àwọn embryos zebrafish44 ṣùgbọ́n ó léwu díẹ̀ sí àwọn microalgae Desmodesmus quadricauda àti Sorghum saccharatum plants45. Àwọn àpẹẹrẹ mìíràn ti àwọn ipa pàtó kan ní majele tí ó ga sí àwọn laini sẹ́ẹ̀lì akàn ju sí àwọn laini sẹ́ẹ̀lì déédéé lọ46,47. A le ro pe awọn ipo idanwo yoo ni ipa lori awọn iyipada ninu idagbasoke microalgae ti a rii ni iwaju Nb-MXenes. Fun apẹẹrẹ, pH ti o to 8 ninu stroma chloroplast jẹ eyiti o dara julọ fun iṣiṣẹ daradara ti enzyme RuBisCO. Nitorinaa, awọn iyipada pH ni ipa odi lori oṣuwọn photosynthesis48,49. Sibẹsibẹ, a ko ṣe akiyesi awọn iyipada pataki ninu pH lakoko idanwo naa (wo SI, Fig. S5 fun awọn alaye diẹ sii). Ni gbogbogbo, awọn aṣa microalgae pẹlu Nb-MXenes dinku pH ti ojutu diẹ lori akoko. Sibẹsibẹ, idinku yii jọ iyipada ninu pH ti alabọde mimọ kan. Ni afikun, ibiti awọn iyatọ ti a rii jọ ti a wọn fun asa microalgae mimọ (ayẹwo iṣakoso). Nitorinaa, a pari pe awọn iyipada ninu pH ko ni ipa lori fọtoynthesis lori akoko.
Ní àfikún, àwọn MXenes tí a ti ṣe àkójọpọ̀ ní àwọn òpin ojú ilẹ̀ (tí a pè ní Tx). Àwọn wọ̀nyí jẹ́ àwọn ẹgbẹ́ iṣẹ́-ṣíṣe -O, -F àti -OH. Síbẹ̀síbẹ̀, kẹ́míkà ojú ilẹ̀ ní í ṣe pẹ̀lú ọ̀nà ìṣẹ̀dá. A mọ̀ pé àwọn ẹgbẹ́ wọ̀nyí ni a pín káàkiri ojú ilẹ̀ láìròtẹ́lẹ̀, èyí tí ó mú kí ó ṣòro láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ ipa wọn lórí àwọn ohun-ìní MXene50. A lè jiyàn pé Tx lè jẹ́ agbára ìdènà fún ìdènà niobium nípasẹ̀ ìmọ́lẹ̀. Àwọn ẹgbẹ́ iṣẹ́-ṣíṣe ojú ilẹ̀ ní tòótọ́ ń pèsè ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ibi ìdúró fún àwọn photocatalysts wọn láti ṣẹ̀dá heterojunctions51. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣètò àárín ìdàgbàsókè kò pèsè photocatalyst tí ó munadoko (a lè rí ìṣètò àárín ní ẹ̀kúnrẹ́rẹ́ nínú Àtẹ SI S6). Ní ​​àfikún, ìyípadà ojú ilẹ̀ èyíkéyìí tún ṣe pàtàkì gan-an, nítorí pé ìṣiṣẹ́ ẹ̀dá-ara ti MXenes le yípadà nítorí ìṣiṣẹ́ lẹ́yìn ìṣiṣẹ́, ìdènà, ìyípadà ojú ilẹ̀ kẹ́míkà ti àwọn agbo-ẹ̀dá organic àti inorganic52,53,54,55,56 tàbí ìmọ̀-ẹ̀rọ agbára ojú ilẹ̀38. Nítorí náà, láti dán wò bóyá niobium oxide ní í ṣe pẹ̀lú àìdúróṣinṣin ohun èlò nínú ohun èlò náà, a ṣe àwọn ìwádìí nípa agbára zeta (ζ) nínú ohun èlò ìdàgbàsókè microalgae àti omi tí a ti yọ ion kúrò (fún ìfiwéra). Àwọn èsì wa fihàn pé SL Nb-MXenes dúró ṣinṣin (wo SI Àwòrán S6 fún àwọn èsì MAX àti ML). Agbára zeta ti SL MXenes jẹ́ nǹkan bí -10 mV. Nínú ọ̀ràn SR Nb2CTx, iye ζ jẹ́ odi díẹ̀ ju ti Nb4C3Tx lọ. Irú ìyípadà bẹ́ẹ̀ nínú iye ζ lè fihàn pé ojú àwọn nanoflakes MXene tí a ti gba agbára ní odi ń gba àwọn ions tí a ti gba agbára ní rere láti inú ohun èlò àṣà. Àwọn ìwọ̀n ìgbà díẹ̀ ti agbára zeta àti ìdarí Nb-MXenes nínú ohun èlò àṣà (wo Àwòrán S7 àti S8 nínú SI fún àwọn ẹ̀kúnrẹ́rẹ́ síi) dàbí ẹni pé ó ń ṣe àtìlẹ́yìn fún àbá wa.
Sibẹsibẹ, awọn Nb-MXene SL mejeeji fihan awọn iyipada kekere lati odo. Eyi fihan ni kedere pe wọn duro ṣinṣin ninu alabọde idagbasoke microalgae. Ni afikun, a ṣe ayẹwo boya wiwa microalgae alawọ ewe wa yoo ni ipa lori iduroṣinṣin Nb-MXenes ninu alabọde naa. Awọn abajade ti agbara zeta ati agbara gbigbe ti MXenes lẹhin ibaraenisepo pẹlu awọn microalgae ninu media eroja ati asa lori akoko ni a le rii ni SI (Awọn aworan S9 ati S10). Ni iyalẹnu, a ṣe akiyesi pe wiwa microalgae dabi pe o mu itankale awọn MXenes mejeeji duro. Ninu ọran ti Nb2CTx SL, agbara zeta paapaa dinku diẹ lori akoko si awọn iye odi diẹ sii (-15.8 dipo -19.1 mV lẹhin wakati 72 ti incubation). Agbara zeta ti SL Nb4C3TX pọ si diẹ, ṣugbọn lẹhin wakati 72 o tun fihan iduroṣinṣin ti o ga ju awọn nanoflakes laisi wiwa microalgae (-18.1 vs. -9.1 mV).
A tún rí i pé agbára ìṣiṣẹ́ díẹ̀ ti àwọn omi Nb-MXene tí a fi sínú àpò tí ó wà níwájú àwọn microalgae, èyí tí ó fi hàn pé ìwọ̀n ions díẹ̀ nínú àwọn èròjà oúnjẹ ni ó wà nínú omi. Lóòótọ́, àìdúróṣinṣin àwọn MXenes nínú omi jẹ́ nítorí ìfọ́sídájú ojú ilẹ̀57. Nítorí náà, a fura pé àwọn microalgae aláwọ̀ ewé ń pa àwọn oxides tí ó wà lórí ojú Nb-MXene run lọ́nà kan, ó sì tún ń dènà ìṣẹ̀lẹ̀ wọn (ìfọ́sídájú MXene). Èyí ni a lè rí nípa kíkẹ́kọ̀ọ́ nípa irú àwọn ohun tí microalgae gbà.
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ìwádìí wa nípa ecotoxicological fi hàn pé àwọn microalgae lè borí majele Nb-MXenes ní àkókò díẹ̀ àti ìdíwọ́ àìdára ti ìdàgbàsókè tí a mú lágbára, ète ìwádìí wa ni láti ṣe ìwádìí lórí àwọn ọ̀nà ìṣe tí ó ṣeé ṣe. Nígbà tí àwọn ohun alààyè bíi algae bá fara hàn sí àwọn èròjà tàbí àwọn ohun èlò tí kò mọ̀ nípa àyíká wọn, wọ́n lè hùwà padà ní onírúurú ọ̀nà58,59. Ní àìsí àwọn oxides irin olóró, àwọn microalgae lè bọ́ ara wọn, èyí tí yóò jẹ́ kí wọ́n máa dàgbàsókè nígbà gbogbo60. Lẹ́yìn tí a bá ti jẹ àwọn èròjà olóró, a lè mú àwọn ọ̀nà ààbò ṣiṣẹ́, bíi yíyípadà ìrísí tàbí ìrísí. Ó yẹ kí a tún gbé ìṣeéṣe gbígbà 58,59 yẹ̀ wò. Àkíyèsí, àmì èyíkéyìí ti ọ̀nà ààbò jẹ́ àmì tí ó ṣe kedere ti majele ti èròjà ìdánwò. Nítorí náà, nínú iṣẹ́ wa síwájú sí i, a ṣe ìwádìí lórí ìbáṣepọ̀ ojú ilẹ̀ tí ó ṣeé ṣe láàárín àwọn nanoflakes SL Nb-MXene àti microalgae nípasẹ̀ SEM àti fífà MXene tí ó jẹ́ ti Nb nípasẹ̀ X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). Ṣàkíyèsí pé àwọn ìwádìí SEM àti XRF ni a ṣe ní ìpele gíga jùlọ ti MXene láti kojú àwọn ọ̀ràn majele iṣẹ́.
Àwọn àbájáde SEM ni a fihàn nínú Àwòrán 4. Àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae tí a kò tọ́jú (wo Àwòrán 4a, àpẹẹrẹ ìtọ́kasí) fi hàn kedere pé ìrísí R. subcapitata àti ìrísí sẹ́ẹ̀lì bíi croissant hàn. Àwọn sẹ́ẹ̀lì náà dàbí ẹni tí ó tẹ́jú tí ó sì dà bí ẹni tí kò sí ìṣètò. Àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae kan wà tí wọ́n bò ara wọn mọ́ra, ṣùgbọ́n ó ṣeé ṣe kí èyí jẹ́ nítorí ìlànà ìpèsè àyẹ̀wò náà. Ní gbogbogbòò, àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae mímọ́ ní ojú tí ó mọ́lẹ̀ tí wọn kò sì fi àwọn ìyípadà àwọ̀ hàn.
Àwọn àwòrán SEM tí ó ń fi ìbáṣepọ̀ ojú ilẹ̀ hàn láàrín àwọn microalgae aláwọ̀ ewé àti MXene nanosheets lẹ́yìn wákàtí 72 ti ìbáṣepọ̀ ní ìfọ́pọ̀ púpọ̀ (100 mg L-1). (a) Àwọn microalgae aláwọ̀ ewé tí a kò tọ́jú lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú SL (b) Nb2CTx àti (c) Nb4C3TX MXenes. Ṣàkíyèsí pé àwọn nanoflakes Nb-MXene ni a fi àmì pupa sí. Fún ìfiwéra, a tún fi àwọn fọ́tò láti inú microscope optical kún un.
Ní ìyàtọ̀ sí èyí, àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae tí àwọn nanoflakes SL Nb-MXene fà mọ́ra bàjẹ́ (wo Àwòrán 4b, c, àwọn ọfà pupa). Nínú ọ̀ràn Nb2CTx MXene (Àwòrán 4b), àwọn microalgae sábà máa ń dàgbà pẹ̀lú àwọn nanoscales onípele méjì tí a so mọ́ ara wọn, èyí tí ó lè yí ìrísí wọn padà. Lóòótọ́, a tún kíyèsí àwọn ìyípadà wọ̀nyí lábẹ́ microscopy ìmọ́lẹ̀ (wo Àwòrán SI S11 fún àwọn kúlẹ̀kúlẹ̀). Ìyípadà ìrísí yìí ní ìpìlẹ̀ tí ó ṣeéṣe nínú ìrísí microalgae àti agbára wọn láti dáàbò bo ara wọn nípa yíyípadà ìrísí sẹ́ẹ̀lì, bíi fífikún ìwọ̀n sẹ́ẹ̀lì 61. Nítorí náà, ó ṣe pàtàkì láti ṣàyẹ̀wò iye àwọn microalgae cell tí ó ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú Nb-MXenes ní gidi. Àwọn ìwádìí SEM fihàn pé nǹkan bí 52% àwọn microalgae cell ni a fi hàn sí Nb-MXenes, nígbà tí 48% àwọn microalgae cell wọ̀nyí yẹra fún ìfarakanra. Fún SL Nb4C3Tx MXene, àwọn microalgae gbìyànjú láti yẹra fún ìfarakanra pẹ̀lú MXene, nípa bẹ́ẹ̀ wọ́n ń wá ibi tí wọ́n ti ń rí wọn, wọ́n sì ń dàgbàsókè láti inú àwọn nanoscales onípele méjì (Àwòrán 4c). Síbẹ̀síbẹ̀, a kò kíyèsí bí àwọn nanoscales ṣe ń wọ inú àwọn microalgae cells àti ìbàjẹ́ wọn.
Ìpamọ́ ara ẹni tún jẹ́ ìwà ìdáhùn tí ó sinmi lórí àkókò sí dídínà photosynthesis nítorí fífà àwọn èròjà sí ojú sẹ́ẹ̀lì àti ipa tí a ń pè ní shading (shading)62. Ó ṣe kedere pé ohun kọ̀ọ̀kan (fún àpẹẹrẹ, Nb-MXene nanoflakes) tí ó wà láàárín microalgae àti orísun ìmọ́lẹ̀ dín iye ìmọ́lẹ̀ tí chloroplasts gbà kù. Síbẹ̀síbẹ̀, a kò ní iyèméjì pé èyí ní ipa pàtàkì lórí àwọn àbájáde tí a rí. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwọn àkíyèsí microscopic wa, àwọn nanoflakes 2D kò di pátápátá tàbí dì mọ́ ojú microalgae, kódà nígbà tí àwọn microalgae bá fara kan Nb-MXenes. Dípò bẹ́ẹ̀, àwọn nanoflakes di sí àwọn microalgae cells láìbo ojú wọn. Irú àwọn nanoflakes/microalgae bẹ́ẹ̀ kò lè dín iye ìmọ́lẹ̀ tí àwọn microalgae cells gbà kù ní pàtàkì. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àwọn ìwádìí kan tilẹ̀ ti fi ìdàgbàsókè hàn nínú gbígba ìmọ́lẹ̀ láti ọwọ́ àwọn ohun alààyè tí wọ́n ń lo fọ́tòsíntẹ́sì ní iwájú àwọn ohun èlò nano onípele méjì63,64,65,66.
Níwọ́n ìgbà tí àwọn àwòrán SEM kò lè fìdí rẹ̀ múlẹ̀ pé àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae gba niobium ní tààrà, ìwádìí wa síwájú sí i yí padà sí ìwádìí X-ray fluorescence (XRF) àti X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) láti ṣàlàyé ọ̀rọ̀ yìí. Nítorí náà, a fi bí àwọn òkè Nb ti àwọn àpẹẹrẹ microalgae ìtọ́kasí tí kò bá MXenes lò pọ̀ wéra, àwọn nanoflakes MXene tí a yà sọ́tọ̀ kúrò nínú ojú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae, àti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae lẹ́yìn yíyọ àwọn MXenes tí a so mọ́ra kúrò. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé tí kò bá sí ìfàmọ́ra Nb, iye Nb tí àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae gbà yẹ kí ó jẹ́ òdo lẹ́yìn yíyọ àwọn nanoscales tí a so mọ́ kúrò. Nítorí náà, tí ìfàmọ́ra Nb bá ṣẹlẹ̀, àwọn àbájáde XRF àti XPS yẹ kí ó fi òkè Nb tí ó hàn kedere hàn.
Nínú ọ̀ràn ìrísí XRF, àwọn àyẹ̀wò microalgae fi àwọn òkè Nb hàn fún SL Nb2CTx àti Nb4C3Tx MXene lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú SL Nb2CTx àti Nb4C3Tx MXene (wo Àwòrán 5a, tún kíyèsí pé àwọn àbájáde fún MAX àti ML MXenes ni a fihàn nínú SI, Àwòrán S12–C17). Lóòótọ́, agbára òkè Nb náà jọra ní àwọn ọ̀ràn méjèèjì (àwọn ọ̀pá pupa ní Àwòrán 5a). Èyí fihàn pé àwọn ewéko náà kò le gba Nb púpọ̀ sí i, àti pé agbára tí ó pọ̀ jùlọ fún ìkójọpọ̀ Nb ni a ṣe àṣeyọrí nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì náà, bó tilẹ̀ jẹ́ pé Nb4C3Tx MXene so mọ́ àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae ní ìlọ́po méjì (àwọn ọ̀pá aláwọ̀ búlúù ní Àwòrán 5a). Lóòótọ́, agbára microalgae láti gba àwọn irin sinmi lórí ìṣọ̀kan àwọn oxides irin ní àyíká67,68. Shamshada àti àwọn ẹlòmíràn rí i pé agbára fífa omi tútù ń dínkù pẹ̀lú bí pH ṣe ń pọ̀ sí i. Raize àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ 68 ṣàkíyèsí pé agbára tí omi inú omi ní láti fa àwọn irin pọ̀ sí i ní ìwọ̀n 25% fún Pb2+ ju ti Ni2+ lọ.
(a) Àwọn àbájáde XRF ti gbígbà basal Nb láti ọwọ́ àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae aláwọ̀ ewé tí a fi sínú ìṣọ̀kan gíga ti SL Nb-MXenes (100 mg L-1) fún wákàtí 72. Àwọn àbájáde náà fi wíwà α nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae mímọ́ (àpẹẹrẹ ìṣàkóso, àwọn ọ̀wọ́n grẹ́y), àwọn nanoflakes 2D tí a yà sọ́tọ̀ láti inú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae dada (àwọn ọ̀wọ́n búlúù), àti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae lẹ́yìn ìyàsọ́tọ̀ àwọn nanoflakes 2D láti inú ojú (àwọn ọ̀wọ́n pupa). Iye Nb elemental, (b) ìpín ọgọ́rùn-ún ti ìṣọ̀kan kẹ́míkà ti àwọn èròjà microalgae organic (C=O àti CHx/C–O) àti àwọn oxides Nb tí ó wà nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae lẹ́yìn ìfàsẹ́yìn pẹ̀lú SL Nb-MXenes, (c–e) Ìbáṣepọ̀ ti òkè ìṣọ̀kan ti àwọn ìwòran XPS SL Nb2CTx àti (fh) SL Nb4C3Tx MXene tí àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae fi sínú rẹ̀.
Nítorí náà, a retí pé àwọn sẹ́ẹ̀lì algal lè gba Nb sínú ìrísí àwọn oxides. Láti dán èyí wò, a ṣe àwọn ìwádìí XPS lórí àwọn sẹ́ẹ̀lì MXenes Nb2CTx àti Nb4C3TX àti algae. Àwọn àbájáde ìbáṣepọ̀ microalgae pẹ̀lú Nb-MXenes àti MXenes tí a yà sọ́tọ̀ láti inú àwọn sẹ́ẹ̀lì algae ni a fihàn nínú Àwòrán 5b. Gẹ́gẹ́ bí a ti ṣe yẹ, a ṣàwárí àwọn òkè Nb 3d nínú àwọn àyẹ̀wò microalgae lẹ́yìn yíyọ MXene kúrò lórí ojú microalgae. A ṣírò ìpinnu iye ti C=O, CHx/CO, àti Nb oxides da lórí àwọn ìwòran Nb 3d, O 1s, àti C 1s tí a rí pẹ̀lú Nb2CTx SL (Àwòrán 5c–e) àti Nb4C3Tx SL (Àwòrán 5c–e). ) tí a rí láti inú microalgae tí a ti fi sínú incubated. Àwòrán 5f–h) MXenes. Táblì S1-3 fi àwọn kúlẹ̀kúlẹ̀ ti àwọn pàrámítà òkè àti gbogbo kemistri tí ó jáde láti inú ìbáramu náà hàn. Ó ṣe pàtàkì pé àwọn agbègbè Nb 3d ti Nb2CTx SL àti Nb4C3Tx SL (Àwòrán 5c, f) bá ẹ̀yà Nb2O5 kan mu. Níbí, a kò rí àwọn òkè tí ó ní í ṣe pẹ̀lú MXene nínú àwòrán, èyí tí ó fihàn pé àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae nìkan ni ó ń gba ìrísí oxide ti Nb. Ní àfikún, a súnmọ́ ìwòran C 1 s pẹ̀lú àwọn ẹ̀yà C–C, CHx/C–O, C=O, àti –COOH. A yan àwọn òkè CHx/C–O àti C=O sí àfikún organic ti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae. Àwọn ẹ̀yà organic wọ̀nyí jẹ́ 36% àti 41% ti àwọn òkè C 1s nínú Nb2CTx SL àti Nb4C3TX SL, lẹ́sẹẹsẹ. Lẹ́yìn náà, a fi ìwòran O 1s ti SL Nb2CTx àti SL Nb4C3TX pẹ̀lú Nb2O5, àwọn ẹ̀yà organic ti microalgae (CHx/CO), àti omi tí a fi ojú ilẹ̀ fà.
Níkẹyìn, àwọn àbájáde XPS fi hàn kedere pé Nb jẹ́ Nb, kìí ṣe wíwà rẹ̀ nìkan. Gẹ́gẹ́ bí ipò àmì Nb 3d àti àwọn àbájáde ìyípadà, a jẹ́rìí sí i pé Nb jẹ́ Nb ní ìrísí oxides nìkan kìí ṣe ions tàbí MXene fúnra rẹ̀. Ní àfikún, àwọn àbájáde XPS fihàn pé àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae ní agbára tó ga jùlọ láti gba Nb oxides láti SL Nb2CTx ní ìfiwéra pẹ̀lú SL Nb4C3TX MXene.
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn àbájáde gbígbà Nb wa jẹ́ ohun ìyanu tí ó sì jẹ́ kí a lè dá ìbàjẹ́ MXene mọ̀, kò sí ọ̀nà tí ó wà láti tọ́pasẹ̀ àwọn àyípadà ìrísí ara tí ó ní í ṣe pẹ̀lú rẹ̀ nínú àwọn nanoflakes 2D. Nítorí náà, a tún pinnu láti ṣe àgbékalẹ̀ ọ̀nà tí ó yẹ tí ó lè dáhùn tààrà sí èyíkéyìí àwọn àyípadà tí ó bá ṣẹlẹ̀ nínú àwọn nanoflakes 2D Nb-MXene àti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé a gbà pé tí àwọn ẹ̀yà tí ó ń bá ara wọn ṣiṣẹ́ bá ní ìyípadà, ìbàjẹ́ tàbí ìfọ́, èyí yẹ kí ó yára hàn gẹ́gẹ́ bí àwọn àyípadà nínú àwọn pàrámítà ìrísí, bíi ìwọ̀n ìlà-oòrùn agbègbè yíká tí ó dọ́gba, yíká, fífẹ̀ Feret, tàbí gígùn Feret. Níwọ́n ìgbà tí àwọn pàrámítà wọ̀nyí bá yẹ fún ṣíṣàpèjúwe àwọn pàrámítà gígùn tàbí àwọn nanoflakes oníwọ̀n méjì, títẹ̀lé wọn nípasẹ̀ ìṣàyẹ̀wò ìrísí pàrámítà oníyípadà yóò fún wa ní ìwífún tí ó wúlò nípa ìyípadà ìrísí ara ti àwọn nanoflakes SL Nb-MXene nígbà ìdínkù.
Àwọn àbájáde tí a rí ni a fihàn nínú Àwòrán 6. Fún ìfiwéra, a tún dán ìpele MAX àtilẹ̀wá àti ML-MXenes wò (wo Àwòrán SI S18 àti S19). Ìṣàyẹ̀wò onípele fihàn pé gbogbo àwọn pàrámítà ìrísí ti Nb-MXene SL méjì yípadà ní pàtàkì lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú microalgae. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú pàrámítà ìyípo agbègbè onígun mẹ́rin tó dọ́gba (Àwòrán 6a, b), ìdínkù ìpele òkè ti ìpín àwọn nanoflakes ńlá fihàn pé wọ́n máa ń jẹrà sí àwọn ègé kéékèèké. Ní orí Àwòrán 6c, d fihàn ìdínkù nínú àwọn òkè tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìtóbi transverse ti àwọn flakes (gígùn àwọn nanoflakes), tí ó ń fihàn ìyípadà ti nanoflakes 2D sí ìrísí tí ó dàbí patiku. Àwòrán 6e-h tí ó ń fihàn ìtóbi àti gígùn ti Feret, lẹ́sẹẹsẹ. Ìtóbi àti gígùn Feret jẹ́ àwọn pàrámítà afikún àti nítorí náà ó yẹ kí a gbé wọn yẹ̀wò papọ̀. Lẹ́yìn ìtúpalẹ̀ ti 2D Nb-MXene nanoflakes ní iwájú microalgae, àwọn òkè ìbáṣepọ̀ Feret wọn yípadà àti agbára wọn dínkù. Ní ìbámu pẹ̀lú àwọn àbájáde wọ̀nyí pẹ̀lú ìrísí ara, XRF àti XPS, a parí èrò sí pé àwọn àyípadà tí a rí ní í ṣe pẹ̀lú ìfọ́sídì bí àwọn MXenes tí a ti fi oxidized ṣe ń di wrinkles sí i tí wọ́n sì ń wó lulẹ̀ sí àwọn ègé àti àwọn èròjà oxide onígun mẹ́rẹ̀ẹ̀rin69,70.
Ìṣàyẹ̀wò ìyípadà MXene lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú àwọn microalgae aláwọ̀ ewé. Ìṣàyẹ̀wò ìrísí pàtákì oníyípadà gba àwọn pàtákì bíi (a, b) ìwọ̀n ìlà-oòrùn ti agbègbè yíká tó dọ́gba, (c, d) yíká, (e, f) fífẹ̀ Feret àti (g, h) gígùn Feret. Láti ṣe èyí, a ṣe àyẹ̀wò àwọn àpẹẹrẹ microalgae méjì tí a tọ́ka sí papọ̀ pẹ̀lú àwọn SL Nb2CTx àti SL Nb4C3Tx MXenes, àwọn microalgae tí a ti bàjẹ́, àti àwọn microalgae SL Nb2CTx àti SL Nb4C3Tx MXenes tí a ti tọ́jú. Àwọn ọfà pupa fi àwọn ìyípadà ti àwọn pàtákì ìrísí ti àwọn nanoflakes oníwọ̀n méjì tí a kẹ́kọ̀ọ́ hàn.
Níwọ́n ìgbà tí ìṣàyẹ̀wò paramita ìrísí jẹ́ èyí tí a lè gbẹ́kẹ̀lé gidigidi, ó tún lè fi àwọn ìyípadà ìrísí hàn nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae. Nítorí náà, a ṣe àyẹ̀wò ìwọ̀n ìlà-oòrùn àyíká tí ó dọ́gba, ìyípo, àti fífẹ̀/gígùn Feret ti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae mímọ́ àti àwọn sẹ́ẹ̀lì lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú àwọn nanoflakes 2D Nb. Ní àwòrán 6a–h, a fi àwọn ìyípadà hàn nínú àwọn paramita ìrísí àwọn sẹ́ẹ̀lì algae, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nípa ìdínkù nínú agbára gíga àti ìyípadà ti o ga jùlọ sí àwọn ìwọ̀n gíga. Ní pàtàkì, àwọn paramita yípo sẹ́ẹ̀lì fi ìdínkù hàn nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì gígùn àti ìbísí nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì spinal (Àwòrán 6a, b). Ní ​​àfikún, ìbú sẹ́ẹ̀lì Feret pọ̀ sí i nípa ọ̀pọ̀lọpọ̀ micrometers lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú SL Nb2CTx MXene (Àwòrán 6e) ní ìfiwéra pẹ̀lú SL Nb4C3TX MXene (Àwòrán 6f). A fura pé èyí lè jẹ́ nítorí gbígbà tí ó lágbára ti àwọn oxides Nb nípasẹ̀ microalgae nígbà ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú Nb2CTx SR. Ìsopọ̀ Nb tí kò le koko mọ́ ojú wọn lè yọrí sí ìdàgbàsókè sẹ́ẹ̀lì pẹ̀lú ipa ojiji díẹ̀.
Àwọn àkíyèsí wa nípa àwọn àyípadà nínú àwọn pàrámítà ìrísí àti ìtóbi àwọn microalgae ń ṣe àfikún àwọn ìwádìí mìíràn. Àwọn microalgae aláwọ̀ ewé lè yí ìrísí wọn padà ní ìdáhùn sí wàhálà àyíká nípa yíyí ìtóbi, ìrísí tàbí ìṣiṣẹ́ sẹ́ẹ̀lì padà61. Fún àpẹẹrẹ, yíyí ìtóbi àwọn sẹ́ẹ̀lì padà ń mú kí gbígba àwọn èròjà oúnjẹ rọrùn71. Àwọn sẹ́ẹ̀lì algae kékeré fi ìfàmọ́ra oúnjẹ tí ó kéré hàn àti ìpele ìdàgbàsókè tí ó dínkù. Ní ọ̀nà mìíràn, àwọn sẹ́ẹ̀lì tí ó tóbi máa ń jẹ àwọn èròjà oúnjẹ púpọ̀ sí i, èyí tí a ó fi sínú ara wọn72,73. Machado àti Soares rí i pé triclosan fungicide le mú ìwọ̀n sẹ́ẹ̀lì pọ̀ sí i. Wọ́n tún rí àwọn àyípadà jíjinlẹ̀ nínú ìrísí algae74. Ní àfikún, Yin et al.9 tún fi àwọn àyípadà morphological hàn nínú algae lẹ́yìn ìfarahàn sí àwọn nanocomposites graphene oxide tí ó dínkù. Nítorí náà, ó ṣe kedere pé àwọn pàrámítà ìtóbi/ìrísí tí ó yípadà ti microalgae jẹ́ nítorí wíwà MXene. Níwọ́n ìgbà tí ìyípadà yìí nínú ìtóbi àti ìrísí jẹ́ àmì àwọn àyípadà nínú gbígba oúnjẹ, a gbàgbọ́ pé ìṣàyẹ̀wò ti ìtóbi àti ìrísí pàrámítà lórí àkókò lè fi ìfàmọ́ra niobium oxide hàn nípasẹ̀ microalgae ní iwájú Nb-MXenes.
Jù bẹ́ẹ̀ lọ, a lè sọ MXenes di oxidized ní iwájú ewéko. Dalai et al.75 ṣàkíyèsí pé ìrísí ewéko aláwọ̀ ewé tí a fi hàn sí nano-TiO2 àti Al2O376 kò dọ́gba. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn àkíyèsí wa jọra sí ìwádìí yìí, ó kàn ṣe pàtàkì sí ìwádìí nípa àwọn ipa ti bíótúnṣe ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ọjà ìbàjẹ́ MXene ní iwájú nanoflakes 2D kì í ṣe nanoparticles. Níwọ́n ìgbà tí MXenes lè bàjẹ́ sí àwọn oxides irin, 31,32,77,78 ó bọ́gbọ́n mu láti rò pé àwọn nanoflakes Nb wa tún lè ṣẹ̀dá àwọn oxides Nb lẹ́yìn tí wọ́n bá ti bá àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae lò.
Láti ṣàlàyé ìdínkù àwọn nanoflakes 2D-Nb nípasẹ̀ ẹ̀rọ ìbàjẹ́ tí ó dá lórí ìlànà ìfàsẹ́yìn, a ṣe àwọn ìwádìí nípa lílo ìwádìí onímọ̀-ẹ̀rọ amúṣẹ́dá gíga (HRTEM) (Àwòrán 7a,b) àti ìwádìí àwòrán X-ray photoelectron (XPS) (Àwòrán 7). 7c-i àti àwọn tábìlì S4-5). Àwọn ọ̀nà méjèèjì dára fún kíkẹ́kọ̀ọ́ ìfàsẹ́yìn àwọn ohun èlò 2D àti láti ṣe àfikún ara wọn. HRTEM lè ṣàyẹ̀wò ìbàjẹ́ àwọn ètò onípele méjì àti ìfarahàn àwọn nanoparticles irin oxide lẹ́yìn náà, nígbà tí XPS ní ìmọ̀lára sí àwọn ìdè ojú ilẹ̀. Fún ète yìí, a dán àwọn nanoflakes 2D Nb-MXene tí a yọ jáde láti inú àwọn ìtújáde sẹ́ẹ̀lì microalgae, ìyẹn ni, ìrísí wọn lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae (wo Àwòrán 7).
Àwọn àwòrán HRTEM tí ó ń fi ìrísí àwọn ohun tí a ti yọ́ jáde hàn (a) SL Nb2CTx àti (b) àwọn èsì ìwádìí SL Nb4C3Tx MXenes, tí ó ń fi (c) ìṣọ̀kan àwọn ọjà oxide lẹ́yìn ìdínkù, (d–f) ìbáramu gíga ti àwọn èròjà ti ìrísí XPS ti SL Nb2CTx àti (g–i) Nb4C3Tx SL tí a fi àwọn microalgae aláwọ̀ ewé ṣe àtúnṣe.
Àwọn ìwádìí HRTEM fìdí ìfọ́mọ́ra àwọn oríṣiríṣi Nb-MXene méjì múlẹ̀. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn nanoflakes náà dúró ní ìrísí onípele méjì wọn dé àyè kan, ìfọ́mọ́ra yọrí sí ìfarahàn ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn nanoparticles tí ó bo ojú àwọn nanoflakes MXene (wo Àwòrán 7a,b). Ìwádìí XPS ti àwọn àmì c Nb 3d àti O 1s fihàn pé àwọn oxides Nb ni a ṣẹ̀dá ní àwọn ọ̀ràn méjèèjì. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 7c, 2D MXene Nb2CTx àti Nb4C3TX ní àwọn àmì Nb 3d tí ó ń fihàn wíwà àwọn oxides NbO àti Nb2O5, nígbà tí àwọn àmì O 1s fi iye àwọn ìdè O–Nb tí ó níí ṣe pẹ̀lú iṣẹ́-ṣíṣe ojú ilẹ̀ nanoflake 2D hàn. A ṣàkíyèsí pé àfikún oxide Nb jẹ́ olórí ní ìfiwéra pẹ̀lú Nb-C àti Nb3+-O.
Lórí àwòrán 7g–i, àwọn àwòrán XPS ti Nb 3d, C 1s, àti O 1s SL Nb2CTx (wo Àwòrán 7d–f) àti SL Nb4C3TX MXene tí a yà sọ́tọ̀ kúrò nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae. Àwọn àlàyé nípa àwọn àmì òkè Nb-MXenes ni a pèsè nínú Táblì S4–5, lẹ́sẹẹsẹ. A kọ́kọ́ ṣàyẹ̀wò ìṣètò Nb 3d. Ní ìyàtọ̀ sí Nb tí àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae gbà, nínú MXene tí a yà sọ́tọ̀ kúrò nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae, yàtọ̀ sí Nb2O5, a rí àwọn èròjà mìíràn. Nínú Nb2CTx SL, a kíyèsí ìṣètò Nb3+-O ní iye 15%, nígbà tí ìyókù Nb 3d spectrum ni Nb2O5 (85%) borí. Ní àfikún, àpẹẹrẹ SL Nb4C3TX ní àwọn èròjà Nb-C (9%) àti Nb2O5 (91%). Níbí, Nb-C wá láti inú àwọn ìpele atomiki méjì ti irin carbide nínú Nb4C3Tx SR. Lẹ́yìn náà, a máa ṣe àfihàn àwọn ìpele C 1s sí àwọn èròjà mẹ́rin ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, gẹ́gẹ́ bí a ti ṣe nínú àwọn àpẹẹrẹ inú. Gẹ́gẹ́ bí a ti ṣe yẹ, ìpele C 1s ni erogba graphitic ń ṣàkóso, lẹ́yìn náà ni àwọn àfikún láti inú àwọn èròjà organic (CHx/CO àti C=O) láti inú àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae. Ní àfikún, nínú ìpele O 1s, a kíyèsí àfikún àwọn ìpele organic ti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae, niobium oxide, àti omi tí a fi sínú omi.
Ní àfikún, a ṣe ìwádìí bóyá ìyapa Nb-MXenes ní í ṣe pẹ̀lú wíwà àwọn ẹ̀yà atẹ́gùn ... Sibẹsibẹ, awọn abajade itupalẹ iṣakoso fihan fere ipele 1O2 nigbagbogbo lakoko idanwo naa (Fig. S22). Ni ọran ti awọn ipele ROS inu inu, a tun ṣe akiyesi ipo isalẹ kanna (wo Aworan S21). Ni ibẹrẹ, awọn ipele ROS ninu awọn sẹẹli microalgae ti a gbin ni iwaju Nb2CTx ati Nb4C3Tx SLs kọja awọn ipele ti a rii ninu awọn asa mimọ ti awọn microalgae. Sibẹsibẹ, nikẹhin, o han pe awọn microalgae baamu si wiwa awọn Nb-MXenes mejeeji, bi ipele ROS ti dinku si 85% ati 91% ti awọn ipele ti a wọn ninu awọn asa mimọ ti awọn microalgae ti a fi SL Nb2CTx ati Nb4C3TX ṣe abẹ́rẹ́, lẹsẹsẹ. Eyi le fihan pe awọn microalgae lero itunu diẹ sii lori akoko niwaju Nb-MXene ju ni alabọde ounjẹ nikan lọ.
Àwọn microalgae jẹ́ onírúurú ẹgbẹ́ àwọn ohun alààyè tí ń gbé fọ́tòsíntẹ́sì. Nígbà photosynthesis, wọ́n ń yí èròjà carbon dioxide (CO2) padà sí erogba onímọ̀. Àwọn ọjà photosynthesis ni glucose àti oxygen79. A fura pé atẹ́gùn tí a ṣe nípa èyí ń kó ipa pàtàkì nínú ìfọ́síntẹ́sì Nb-MXenes. Àlàyé kan tí ó ṣeé ṣe fún èyí ni pé ìyàtọ̀ atẹ́gùn atẹ́gùn ni a ń ṣẹ̀dá ní àwọn ìfúnpọ̀ díẹ̀ àti gíga ti atẹ́gùn níta àti nínú Nb-MXene nanoflakes. Èyí túmọ̀ sí wípé níbikíbi tí àwọn agbègbè tí ó ní onírúurú ìfúnpọ̀ ti atẹ́gùn bá wà, agbègbè tí ó ní ìpele tí ó kéré jùlọ yóò ṣe anode 80, 81, 82. Níbí, àwọn microalgae ń ṣe alabapin sí ṣíṣẹ̀dá àwọn sẹ́ẹ̀lì atẹ́gùn tí ó yàtọ̀ síra lórí ojú àwọn flakes MXene, tí ó ń ṣe atẹ́gùn nítorí àwọn ànímọ́ photosynthesis wọn. Nítorí náà, a ń ṣẹ̀dá àwọn ọjà biocorrosion (nínú ọ̀ràn yìí, niobium oxides). Apá mìíràn ni pé microalgae lè ṣe àwọn acid organic tí a tú sí omi83,84. Nítorí náà, a ń ṣẹ̀dá àyíká oníjàgídíjàgan, nípa bẹ́ẹ̀ a ń yí àwọn Nb-MXenes padà. Ni afikun, awọn microalgae le yi pH ti ayika pada si alkaline nitori gbigba carbon dioxide, eyiti o tun le fa ipata79.
Èyí tó ṣe pàtàkì jùlọ ni pé, ìgbà ìfọ́tò dúdú/ìmọ́lẹ̀ tí a lò nínú ìwádìí wa ṣe pàtàkì láti lóye àwọn àbájáde tí a rí. A ṣe àlàyé ẹ̀kúnrẹ́rẹ́ nípa apá yìí nínú Djemai-Zoghlache àti àwọn ẹlòmíràn. 85 Wọ́n mọ̀ọ́mọ̀ lo ìgbà ìfọ́tò 12/12 wákàtí láti fi hàn pé ìfọ́tò dúdú tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìfọ́tò dúdú láti ọwọ́ àwọn microalgae pupa Porphyridium purpureum. Wọ́n fihàn pé ìgbà ìfọ́tò dúdú ní í ṣe pẹ̀lú ìdàgbàsókè agbára láìsí ìfọ́tò dúdú, tí ó ń fi ara rẹ̀ hàn gẹ́gẹ́ bí ìgbìyànjú pseudoperiodic ní nǹkan bí agogo 24:00. Dowling àti àwọn ẹlòmíràn fìdí rẹ̀ múlẹ̀ 86 Wọ́n fi àwọn fọ́tòsíntétìkì biofilm ti cyanobacteria Anabaena hàn. Atẹ́gùn tí ó yọ́ ni a ń ṣẹ̀dá lábẹ́ ìṣiṣẹ́ ìmọ́lẹ̀, èyí tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìyípadà tàbí ìyípadà nínú agbára ìfọ́tò dúdú. Pàtàkì ìgbà ìfọ́tò dúdú ni a tẹnumọ́ nípa òtítọ́ pé agbára ìfọ́tò dúdú ń pọ̀ sí i ní ìgbà ìmọ́lẹ̀ àti pé ó ń dínkù ní ìgbà ìṣókùnkùn. Èyí jẹ́ nítorí atẹ́gùn tí àwọn microalgae photosynthetic ń ṣe, èyí tí ó ní ipa lórí ìṣesí cathodic nípasẹ̀ ìfúnpá díẹ̀ tí a ń ṣe nítòsí àwọn elekitirodu87.
Ní àfikún, a ṣe Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) láti mọ̀ bóyá àwọn ìyípadà kan wáyé nínú ìṣọ̀kan kẹ́míkà ti àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae lẹ́yìn ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú Nb-MXenes. Àwọn èsì tí a rí wọ̀nyí jẹ́ díjú, a sì gbé wọn kalẹ̀ nínú SI (Àwòrán S23-S25, pẹ̀lú àwọn èsì ti ìpele MAX àti ML MXenes). Ní ​​kúkúrú, àwọn ìtọ́kasí ìtọ́kasí tí a rí ti àwọn microalgae fún wa ní ìwífún pàtàkì nípa àwọn ànímọ́ kẹ́míkà ti àwọn ohun alààyè wọ̀nyí. Àwọn ìgbọ̀nsẹ̀ tí ó ṣeéṣe jùlọ wọ̀nyí wà ní àwọn ìgbà tí 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1. ọ̀kan. 1 1 (C–H) àti 3280 cm–1 (O–H). Fún SL Nb-MXenes, a rí àmì ìfàmọ́ra CH-bond kan tí ó bá ìwádìí wa tẹ́lẹ̀ mu38. Sibẹsibẹ, a ṣe akiyesi pe diẹ ninu awọn oke afikun ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn asopọ C=C ati CH ti sọnu. Eyi tọka si pe akojọpọ kemikali ti awọn algae micro le ṣe awọn iyipada kekere nitori ibaraenisepo pẹlu SL Nb-MXenes.
Nígbà tí a bá ń ronú nípa àwọn ìyípadà tó ṣeé ṣe nínú biochemistry ti microalgae, ó yẹ kí a tún ṣe àtúnyẹ̀wò ìkójọpọ̀ àwọn oxides aláìṣeédá, bíi niobium oxide,59. Ó ní ipa nínú gbígbà àwọn irin láti ojú sẹ́ẹ̀lì, gbígbé wọn sínú cytoplasm, ìbáṣepọ̀ wọn pẹ̀lú àwọn ẹgbẹ́ carboxyl intracellular, àti ìkójọpọ̀ wọn nínú microalgae polyphosphosomes20,88,89,90. Ní àfikún, àwọn ẹgbẹ́ sẹ́ẹ̀lì tí ń ṣiṣẹ́ ni ìbáṣepọ̀ láàárín microalgae àti àwọn irin ń ṣiṣẹ́. Nítorí èyí, gbígbà náà tún sinmi lórí kemistri ojú ilẹ̀ microalgae, èyí tí ó díjú gan-an9,91. Ní gbogbogbòò, gẹ́gẹ́ bí a ti ṣe retí, ìṣètò kẹ́míkà ti microalgae aláwọ̀ ewé yí padà díẹ̀ nítorí gbígbà Nb oxide.
Ó yani lẹ́nu pé ìdíwọ́ microalgae tí a rí ní ìbẹ̀rẹ̀ jẹ́ àtúnṣe bí àkókò ti ń lọ. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe kíyèsí, microalgae borí ìyípadà àyíká àkọ́kọ́, ó sì padà sí ìwọ̀n ìdàgbàsókè déédé, ó sì tún pọ̀ sí i. Àwọn ìwádìí nípa agbára zeta fi ìdúróṣinṣin gíga hàn nígbà tí a fi sínú àwọn èròjà oúnjẹ. Nítorí náà, a ṣe ìfarapọ̀ ojú ilẹ̀ láàrín àwọn sẹ́ẹ̀lì microalgae àti Nb-MXene nanoflakes ní gbogbo àwọn ìdánwò ìdínkù náà. Nínú ìwádìí wa síwájú sí i, a ṣe àkópọ̀ àwọn ọ̀nà ìṣe pàtàkì tí ó wà lábẹ́ ìwà àgbàyanu ti microalgae yìí.
Àwọn àkíyèsí SEM ti fihàn pé àwọn microalgae sábà máa ń so mọ́ Nb-MXenes. Nípa lílo ìṣàyẹ̀wò àwòrán oníyípadà, a jẹ́rìí sí i pé ipa yìí máa ń yọrí sí ìyípadà àwọn nanoflakes Nb-MXene oníwọ̀n méjì sí àwọn èròjà oníyípo, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń fihàn pé ìbàjẹ́ àwọn nanoflakes ní í ṣe pẹ̀lú ìfàsẹ́yìn wọn. Láti dán àbá wa wò, a ṣe àwọn ìwádìí ohun èlò àti biochemical. Lẹ́yìn ìdánwò, àwọn nanoflakes náà máa ń di oxidized díẹ̀díẹ̀ wọ́n sì máa ń yọ́ sí àwọn ọjà NbO àti Nb2O5, èyí tí kò jẹ́ ewu sí àwọn microalgae aláwọ̀ ewé. Nípa lílo àkíyèsí FTIR, a kò rí àwọn ìyípadà pàtàkì nínú ìṣètò kẹ́míkà ti microalgae tí a fi sínú àkójọpọ̀ ní iwájú àwọn nanoflakes 2D Nb-MXene. Ní ríronú nípa ìṣeéṣe gbígba niobium oxide láti ọwọ́ microalgae, a ṣe ìṣàyẹ̀wò fluorescence X-ray. Àwọn àbájáde wọ̀nyí fihàn kedere pé àwọn microalgae tí a kẹ́kọ̀ọ́ náà máa ń jẹ niobium oxides (NbO àti Nb2O5), tí kò léwu sí àwọn microalgae tí a kẹ́kọ̀ọ́.