Four micro onde

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11306 (2023) Citer cet article

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Le comportement d'adsorption du chrome à partir d'une solution aqueuse par les points quantiques de carbone amphotères Janus dopés à l'azote (AJ – N – CQD) a été étudié. Les modèles cinétiques d'adsorption du pseudo-premier ordre et du second ordre ont été utilisés pour analyser les données expérimentales ; le modèle cinétique d'adsorption du second ordre présentait une meilleure corrélation avec les données expérimentales, suggérant un processus de chimisorption. Les valeurs obtenues au pseudo-premier ordre restent adaptées pour décrire la cinétique de sorption du Cr(VI). Ces valeurs élucident les processus de surface impliquant la chimisorption et la physisorption dans l'adsorption du Cr (VI) par les AJ – N – CQD. Le R2 du modèle Boyd a donné un meilleur ajustement aux données d'adsorption des AJ – N – CQD (c'est-à-dire diffusion externe), ce qui signifie les processus de surface impliquant l'adsorption externe du Cr (VI) par les AJ – N – CQD. La valeur plus élevée de α peut être due à la plus grande surface des AJ – N – CQD pour l'adsorption immédiate du Cr (VI) de la solution aqueuse. Les AJ – N – CQD ont des spectres de fluorescence avant et après l'adsorption du Cr (VI), ce qui indique qu'ils sont prometteurs pour les applications de capteurs chimiques.

L'accumulation de déchets agricoles est nocive pour l'environnement. En conséquence, le recyclage est très demandé. Le composant principal de la bagasse de canne à sucre est la cellulose, qui comprend les liaisons β-1,4-glycosidiques de l'unité D-glucose1,2,3,4. La valorisation des déchets agricoles a récemment fait l’objet d’efforts plus importants. L’une d’elles utilisait la bagasse comme matière première pour produire des matériaux à base de carbone. Il s'agit de la source la plus fiable pour produire des produits de valeur grâce à des techniques respectueuses de l'environnement pour éliminer les ions métalliques des eaux usées1,5.

Les points quantiques de carbone (CQD) et le graphène (G) sont deux produits précieux qui peuvent être produits à partir de déchets agricoles. Les CQD ont un diamètre de 10 nm avec des nanomatériaux à billes de surface colossale, tandis que les points quantiques de graphène (GQD) sont un mélange de G avec des CQD. Les groupes fonctionnels les plus marqués sont O – H, –C = O et C – O – C. Plusieurs méthodes, telles que le chauffage hydrothermal et solvothermique de molécules organiques, l'ablation laser du graphite et la carbonisation pyrolytique, ont été utilisées pour créer des GQD. Cependant, des études ont révélé que le chauffage par micro-ondes convient au développement de procédures de synthèse CQD plus rapides et plus abordables5.

Les CQD amphotères Janus dopés à l'azote (AJ – N – CQD) contenant des groupes fonctionnels –O– et –N– sont des matériaux Janus amphotères (AJM) en raison de la présence de noyaux de carbone hydrophobes protégés par la couche de –O– et –N hydrophiles. –2,6,7. Les composés polymères comportant des fragments hydrophobes et hydrophiles sont appelés AJM7.

De plus, les N-CQD sont des nanomatériaux fluorescents et respectueux de l’environnement utilisés avec succès dans le traitement des eaux usées1,5. Malgré son caractère toxique, le Cr(VI) est largement utilisé dans diverses industries, et sa récupération à partir des effluents liquides correspondants constitue une cible privilégiée avant son rejet dans les eaux naturelles. Par conséquent, la surveillance de la teneur en Cr(VI) dans l’environnement est essentielle pour la santé publique. Plusieurs matériaux ont trouvé des applications pour éliminer et/ou récupérer le Cr(VI) des déchets, tels que le charbon actif, les zéolites naturelles, les nanotubes de carbone, etc.8. Parmi eux, l’adsorption sur les AJ – N – CQD pourrait être compétitive en raison de leur efficacité d’adsorption élevée due à la présence de groupes fonctionnels N et O et de leurs propriétés de fluorescence, qui en font un détecteur approprié pour le Cr (VI) 1,5. Plusieurs approches conventionnelles, notamment la technologie électrochimique, la chromatographie, etc., ont été utilisées pour détecter le Cr(VI). La préparation des échantillons est ardue, compliquée et prend du temps dans la plupart de ces approches. La méthode de détection par fluorescence est considérée comme la plus puissante que les autres techniques conventionnelles en raison de sa haute sensibilité et de son faible coût.

Par conséquent, le présent travail a utilisé l’énergie micro-onde pour préparer différents nanomatériaux de carbone (GQD et AJ – N – CQD) à partir de la bagasse. Les N – GQD produits n'ont pas de propriétés de fluorescence en raison de la grande quantité de G. Les AJ – N – CQD ont des propriétés de fluorescence, ce qui en fait des adsorbants et des capteurs prometteurs pour les ions métalliques tels que le Cr (VI). La cinétique du processus d'adsorption à différents moments et la fluorescence des AJ – N – CQD avec/sans Cr(VI) ont été étudiées. Les résultats sont prometteurs pour les applications de capteurs chimiques.