Magnetic Carbon Nanocomposites: Preparation from Cellulose via Chemical Activation with FeCl3 and Characterization

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

We have studied the preparation of magnetic graphitic carbon composites, which combine the adsorption properties of activated carbon with magnetic properties and properties intrinsic to graphite. The preparation method is efficient; it comprises modifying flax shive cellulose with citric acid to enhance the chelating ability of the flax shive cellulose matrix, impregnating the modified cellulose with iron chloride, and pyrolysis in an inert atmosphere to control the composition, morphology, specific surface, and porosity of hybrid carbon materials. The scenario of cellulose matrix pyrolysis was suggested using thermogravimetry. X-ray structural analysis was used to characterize the graphitic composites. The citric acid modification of cellulose helps to prepare a high-graphite (74%) carbon composite where the graphitization level of the graphite structure approaches the graphitization level of commercially available graphite at 700°С. Low-temperature N2 adsorption–desorption and ζ-potential measurements helped to suggest the adsorption mechanism for environmentally hazardous dyes. The greatest equilibrium adsorption of Methylene Blue (MB) and Methyl Orange (MO) dyes was 127.4 and 23.7 mg/g, respectively. The prepared composites can be used as adsorbents and fillers in polymer composite materials.

Негізгі сөздер

Авторлар туралы

A. Prusov

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: anp@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

S. Prusova

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: anp@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

M. Radugin

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: anp@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Niazi L., Lashanizadegan A., Sharififard H. // J. Clean. Prod. 2018. V. 185. P. 554. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.026
  2. Zhang B., Zeng X., Xu P. et al. // Environ. Sci. Technol. 2016. V. 50. P. 11837. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b01919
  3. Erdem H., Erdem M. // Biomass Conv. Bioref. 2022. V. 12. P. 3513. https://doi.org/10.1007/s13399-020-00963-z
  4. Bekhoukh A., Moulefera I., Zeggai F.Z. et al. // J. Polym. Environ. 2022. V. 30. P. 886. https://doi.org/10.1007/s10924-021-02248-6
  5. Rashidi N.A., Yusup S. // Chem. Eng. J. 2017. V. 314. P. 277. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.11.059
  6. Klasson K.T., Wartelle L.H., Lima I.M. et al. // Bioresour. Technol. 2009. V. 100. P. 5045. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.02.068
  7. Ogungbenro A.E., Quang D.V., Al-Ali K.A. et al. // J. Environ. Chem. Eng. 2020. V. 8. P. 104257. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104257
  8. Somasundaram S.K., Sekar Gupta V.K., Ganesan S. // J. Mol. Liq. 2013. V. 177. P. 416. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2012.09.022
  9. Ahmed M.J. // J. Environ. Chem. Eng. 2016. V. 4. P. 89. https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.10.027
  10. Prusov A.N., Prusova S.M., Radugin M.V. et al. // Fuller. Nanotub. Car. N. 2021. V. 29. P. 685. https://doi.org/10.1080/1536383X.2021.188106
  11. Ahmed M.J., Theydan S.K. // Powder Technol. 2012. V. 229. P. 237. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.06.043
  12. Ma J., Zhou L., Dan W. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2015. V. 446. P. 298. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2015.01.036
  13. Teng H.S., Yeh T.S., Hsu L.Y. // Carbon. 1998. V. 36. P. 1387. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(98)00127-4
  14. Hamouda H.A., Cui S., Dai X. et al. // RSC Adv. 2021. V. 11. P. 354. https://doi.org/10.1039/D0RA09509E
  15. Xu Z., Sun Z., Zhou Y. et al. // Colloids Surf., A. 2019. V. 582. P. 123934. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.123934
  16. Khiari B., Ferjani A.I., Azzaz A.A. et al. // Biomass Conv. Bioref. 2021. V. 11. P. 325. https://doi.org/10.1007/s13399-020-00641-0
  17. Rodríguez-Sánchez S., Díaz P., Ruiz B. et al. // J. Environ. Manage. 2022. V. 312. P. 114897. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114897
  18. Прусов А.Н., Прусова С.М., Базанов А.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. С. 431.
  19. Feng H., Li J., Wang L. // BioRes. 2010. V. 5. № 3. P. 1484. https://doi.org/10.15376/biores.5.3.1484-1495.
  20. Cox M., Pichugin A.A., El-Shafey E.I. et al. // Hydrometallurgy. 2005. V. 78. P. 137. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2004.12.006
  21. Wang C., Yang Q., Ren N. et al. // Chem. Eng. Commun. 2020. https://doi.org/10.1080/00986445.2020.1826940
  22. Hu W., Zhang M., Ton-That M.-T. et al. // Fiber. Polym. 2014. V. 15. P. 1722. https://doi.org/10.1007/s12221-014-1722-6
  23. Prusov A.N., Prusova S.M., Radugin M.V. et al. // Fuller. Nanotub. Car. N. 2021. V. 29. P. 232. https://doi.org/10.1080/1536383X.2020.1832994
  24. Bedia J., Monsalvo V.M., Rodriguez J.J. et al. // Chem. Eng. J. 2017. V. 318. P. 224. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.06.096
  25. Bedia J., Belver C., Ponce S. et al. // Chem. Eng. J. 2018. V. 333. P. 58. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.09.161
  26. Vasu A.E., Archana A.P.M.S., Sagayaraj A.C. et al. // Chem. Commun. 2022. V. 141. P. 109541. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.109541
  27. Hermosa G.C., Liao C.-S., Wan. S.-F. et al. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2021. V. 21. P. 5756. https://doi.org/10.1166/jnn.2021.19494
  28. Vaughana T., Seoa C.W., Marshall W.E. // Bioresour. Technol. 2001. P. 78. P. 133. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(01)00007-4
  29. Prusov A.N., Prusova S.M., Zakharov A.G. et al. // Fuller. Nanotub. Car. N. 2019. V. 27. P. 967. https://doi.org/10.1080/1536383X.2019.1679780
  30. Prusov A.N., Prusova S.M., Radugin M.V. et al. // Fuller. Nanotub. Car. N. 2022. V. 30. P. 1019. https://doi.org/10.1080/1536383X.2022.2057965
  31. Kuang Y., Zhang X., Zhou S. // Water. 2020. V. 12. P. 587. https://doi.org/10.3390/w12020587
  32. Destyorini F., Irmawati Y., Hardiansyah A. et al. // Eng. Sci. Technol. Int. J. 2021. V. 24. P. 514. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2020.06.011
  33. Bacon BY G.E. // Acta Cryst. 1951. V. 4. P. 558. https://doi.org/10.1107/s0365110x51001781
  34. Dai C., Wan J., Yang S. et al. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 444. P. 105. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.02.261
  35. Dizbay-Onat M., Vaidya U.K., Balanay J.A.G. et al. // Adsorpt. Sci. Technol. 2018. V. 36. № 1–2. P. 441. https://doi.org/10.1177/0263617417700635
  36. Krivoruchko O.P., Zaikovskii V.I. // Mendeleev Commun. 1998. V. 8. № 3. P. 97. https://doi.org/10.1070/MC1998v008n03ABEH000944
  37. Hoekstra J., Beale M., Soulimani F. et al. // Carbon. 2016. V. 197. P. 248. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2016.05.065
  38. Xu Z., Zhou Y., Sun Z. et al. // Chemosphere. 2020. V. 241. P. 125120. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125120
  39. Jozwiak W.K., Kaczmarek E., Maniecki T.P. et al. // Appl. Catal. A: General. 2007. V. 326. P. 17. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.03.021
  40. Li H., Zhang H., Li K. et al. // Fuel. 2020. V. 279. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118531
  41. Rufford. T.E., Hulicova-Jurcakova D., Zhu. Z. // J. Mater. Res. 2011. V. 25. P. 1451. https://doi.org/10.1557/JMR.2010.0186
  42. Zhu X., Liu Y., Luo G. et al. // Environ. Sci. Technol. 2014. V. 48. P. 5840. https://doi.org/10.1021/es500531c
  43. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V. et al. // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. P. 1051. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
  44. Cychosz K.A., Thommes M. // Engineering. 2018. V. 4. P. 559. https://doi.org/10.1016/j.eng.2018.06.001
  45. Udayakumar M., Mrabate B.E., Koós T. et al. // Arabian J. Chem. 2021. V. 14. P. 103214. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103214
  46. Janani B., Mohaimeed A.M.A., Raju L.L. et al. // J. Environ. Health Sci. Engineer. 2021. V. 19. P. 389. https://doi.org/10.1007/s40201-021-00612-1
  47. Istratie R., Stoia M., Păcurariu C. et al. // Arabian J. Chem. 2019. V. 12. P. 3704. http://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2015.12.012
  48. Fan W., Gao W., Zhang C. et al. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 25108. https://doi.org/10.1039/C2JM35609K
  49. Karagöza S., Tay T., Ucar S. et al. // Bioresour. Technol. 2008. V. 99. P. 6214. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.12.019
  50. Pittman C.U., He G.R., Wu B. et al. // Carbon. 1997. V. 35. № 3. P. 317. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(97)89608-X

Қосымша файлдар


© А.Н. Прусов, С.М. Прусова, М.В. Радугин, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».