Solvent-Free Synthesis of Phosphonic Graphene Derivative and Its Application in Mercury Ions Adsorption - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Solvent-Free Synthesis of Phosphonic Graphene Derivative and Its Application in Mercury Ions Adsorption

Abstrakt

Functionalized graphene was efficiently prepared through ball-milling of graphite in the presence of dry ice. In this way, oxygen functional groups were introduced into material. The material was further chemically functionalized to produce graphene derivative with phosphonic groups. The obtained materials were characterized by spectroscopic and microscopic methods, along with thermogravimetric analysis. The newly developed material was used as an efficient mercury adsorbent, showing high adsorption efficiency. The adsorption isotherms were fitted using Freundlich and Langmuir models. The adsorption kinetics were fitted with pseudo-first order and pseudo-second order models. Adsorption selectivity was determined in the presence of cadmium ions and nickel ions. The presence of mentioned bivalent ions in the solution did not affect mercury adsorption efficiency.

Cytowania

  • 0

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 0

    Scopus

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
Nanomaterials nr 9, strony 1 - 15,
ISSN: 2079-4991
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Olszewski R. S., Nadolska M., Łapiński M. S., Prześniak-Welenc M., Cieślik B., Żelechowska K.: Solvent-Free Synthesis of Phosphonic Graphene Derivative and Its Application in Mercury Ions Adsorption// Nanomaterials. -Vol. 9, iss. 4 (2019), s.1-15
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/nano9040485
Bibliografia: test
  1. Geim, A.K. Graphene: Status and prospects. Science 2009, 324, 1530-1534. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  2. Neto, A.C.; Guinea, F.; Peres, N.M.; Novoselov, K.S.; Geim, A.K. The electronic properties of graphene. Rev. Mod. Phys. 2009, 81, 109-162. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  3. Soldano, C.; Mahmood, A.; Dujardin, E. Production, properties and potential of graphene. Carbon 2010, 48, 2127-2150. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  4. Novoselov, K.S.; Fal, V.I.; Colombo, L.; Gellert, P.R.; Schwab, M.G.; Kim, K. A roadmap for graphene. Nature 2012, 490, 192-200. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  5. Iwan, A.; Malinowski, M.; Pasciak, G. Polymer fuel cell components modified by graphene: Electrodes, electrolytes and bipolar plates. Renew. Sustain. Energy Rev. 2015, 49, 954-967. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  6. Wang, X.; Zhi, L.; Müllen, K. Transparent, conductive graphene electrodes for dye-sensitized solar cells. Nano Lett. 2008, 8, 323-327. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  7. Han, T.H.; Kim, H.; Kwon, S.J.; Lee, T.W. Graphene-based flexible electronic devices. Mater. Sci. Eng. R. Rep. 2017, 118, 1-43. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  8. Justino, C.I.; Gomes, A.R.; Freitas, A.C.; Duarte, A.C.; Rocha-Santos, T.A. Graphene based sensors and biosensors. TrAC 2017, 91, 53-66. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  9. Bonaccorso, F.; Sun, Z.; Hasan, T.; Ferrari, A.C. Graphene photonics and optoelectronics. Nat. Photonics 2010, 4, 611-622. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  10. Mohan, V.B.; Lau, K.T.; Hui, D.; Bhattacharyya, D. Graphene-based materials and their composites: A review on production, applications and product limitations. Compos. Part B Eng. 2018, 142, 200-220. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  11. Georgakilas, V.; Otyepka, M.; Bourlinos, A.B.; Chandra, V.; Kim, N.; Kemp, K.C.; Hobza, P.; Zboril, R.; Kim, K.S. Functionalization of graphene: Covalent and non-covalent approaches, derivatives and applications. Chem. Rev. 2012, 112, 6156-6214. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  12. Kuila, T.; Bose, S.; Mishra, A.K.; Khanra, P.; Kim, N.H.; Lee, J.H. Chemical functionalization of graphene and its applications. Prog. Mater. Sci. 2012, 57, 1061-1105. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  13. Nanomaterials 2019, 9, 485 otwiera się w nowej karcie
  14. Boissezon, R.; Muller, J.; Beaugeard, V.; Monge, S.; Robin, J.J. Organophosphonates as anchoring agents onto metal oxide-based materials: Synthesis and applications. RSC Adv. 2014, 4, 35690-35707. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  15. Zhao, R.; Rupper, P.; Gaan, S. Recent development in phosphonic acid-based organic coatings on aluminum. Coatings 2017, 7, 133. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  16. Vahabi, H.; Longuet, C.; Ferry, L.; David, G.; Robin, J.J.; Lopez-Cuesta, J.M. Effect of aminobisphosphonated copolymer on the thermal stability and flammability of poly (methyl methacrylate). Polym. Int. 2012, 61, 129-134. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  17. Opwis, K.; Wego, A.; Bahners, T.; Schollmeyer, E. Permanent flame retardant finishing of textile materials by a photochemical immobilization of vinyl phosphonic acid. Polym. Degrad. Stab. 2011, 96, 393-395. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  18. Choong, C.; Griffiths, J.P.; Moloney, M.G.; Triffitt, J.; Swallow, D. Direct introduction of phosphonate by the surface modification of polymers enhances biocompatibility. React. Funct. Polym. 2009, 69, 77-85. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  19. Liu, M.; Chen, S.; Zhao, X.; Ye, Y.; Li, J.; Zhu, Q.; Zhao, B.; Zhao, W.; Huang, X.; Shen, J. Biocompatible phosphonic acid-functionalized silica nanoparticles for sensitive detection of hypoxanthine in real samples. Talanta 2013, 117, 536-542. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  20. Schull, T.L.; Knight, D.A. Organometallic phosphonic acids: Synthesis and coordination chemistry. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1269-1282. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  21. Di Credico, B.; Redaelli, M.; Bellardita, M.; Calamante, M.; Cepek, C.; Cobani, E.; D'Arienzo, M.; Evangelisti, C.; Marelli, M.; Moret, M. Step-by-step growth of HKUST-1 on functionalized TiO 2 surface: An efficient material for CO 2 capture and solar photoreduction. Catalysts 2018, 8, 353. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  22. Żelechowska, K.; Prześniak-Welenc, M.; Łapiński, M.; Kondratowicz, I.; Miruszewski, T. Fully scalable one-pot method for the production of phosphonic graphene derivatives. Beilstein J. Nanotechnol. 2017, 8, 1094-1103. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  23. Some, S.; Shackery, I.; Kim, S.J.; Jun, S.C. Phosphorus-doped graphene oxide layer as a highly efficient flame retardant. Chem. Eur. J. 2015, 21, 15480-15485. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  24. Kim, M.J.; Jeon, I.Y.; Seo, J.M.; Dai, L.; Baek, J.B. Graphene phosphonic acid as an efficient flame retardant. ACS Nano 2014, 8, 2820-2825. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  25. Zakeri, M.; Abouzari-lotf, E.; Miyake, M.; Mehdipour-Ataei, S.; Shameli, K. Phosphoric acid functionalized graphene oxide: A highly dispersible carbon-based nanocatalyst for the green synthesis of bio-active pyrazoles. Arab. J. Chem. 2019, 12, 188-197. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  26. He, L.; Zhao, Y.; Xing, L.; Liu, P.; Wang, Z.; Zhang, Y.; Liu, X. Preparation of phosphonic acid functionalized graphene oxide-modified aluminum powder with enhanced anticorrosive properties. Appl. Surf. Sci. 2017, 411, 235-239. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  27. Jeon, I.Y.; Shin, Y.R.; Sohn, G.J.; Choi, H.J.; Bae, S.Y.; Mahmood, J.; Dai, L. Edge-carboxylated graphene nanosheets via ball milling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 5588-5593. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  28. Jeon, I.Y.; Bae, S.Y.; Seo, J.M.; Baek, J.B. Scalable Production of Edge-Functionalized Graphene Nanoplatelets via Mechanochemical Ball-Milling. Adv. Fun. Mater. 2015, 25, 6961-6975. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  29. Fan, X.; Chang, D.W.; Chen, X.; Baek, J.B.; Dai, L. Functionalized graphene nanoplatelets from ball milling for energy applications. Curr. Opin. Chem. Eng. 2016, 11, 52-58. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  30. Yan, L.; Lin, M.; Zeng, C.; Chen, Z.; Zhang, S.; Zhao, X.; Guo, M. Electroactive and biocompatible hydroxyl-functionalized graphene by ball milling. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8367-8371. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  31. Leon, V.; Quintana, M.; Herrero, M.A.; Fierro, J.L.; de la Hoz, A.; Prato, M.; Vazquez, E. Few-layer graphenes from ball-milling of graphite with melamine. Chem. Commun. 2011, 47, 10936-10938. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  32. Mahmoud, A.E.D.; Stolle, A.; Stelter, M. Sustainable Synthesis of High-Surface-Area Graphite Oxide via DryBall Milling. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, 6, 6358-6369. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  33. Ramesha, G.K.; Kumara, A.V.; Muralidhara, H.B.; Sampath, S. Graphene and graphene oxide as effective adsorbents toward anionic and cationic dyes. J. Colloid Interfce Sci. 2011, 361, 270-277. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  34. Kyzas, G.Z.; Deliyanni, E.A.; Matis, K.A. Graphene oxide and its application as an adsorbent for wastewater treatment. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2014, 89, 196-205. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  35. Kondratwicz, I.;Żelechowska, K. Graphene Oxide as Mine of Knowledge: Using Graphene Oxide to Teach Undergraduate Students Core Chemistry and Nanotechnology Concept. J. Chem. Educ. 2017, 94, 764-768. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  36. Marcano, D.C.; Kosynkin, D.V.; Berlin, J.M.; Sinitskii, A.; Sun, Z.; Slesarev, A.; Alemany, L.B.; Lu, W.; Tour, J.M. Improved Synthesis of Graphene Oxide. ACS Nano 2010, 4, 4806-4814. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  37. Wojtoniszak, M.; Mijowska, E. Controlled oxidation of graphite to graphene oxide with novel oxidants in a bulk scale. J. Nanopart. Res. 2012, 14, 1248. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  38. Chen, J.; Yao, B.; Li, C.; Shi, G. An improved Hummers method for eco-friendly synthesis of graphene oxide. Carbon 2013, 64, 225-229. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  39. Romanenko, V.D.; Kukhar, V.P. 1-Amino-1,1-bisphosphonates-Fundamental Syntheses and New Developments. ChemInform 2012, 43, 127-166. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  40. Kaabak, L.V.; Kuz'mina, N.E.; Khudenko, A.V.; Tomilov, A.P. Improved Synthesis of 1-Aminoethylidenediphosphonic Acid. Russ. J. Gen. Chem. 2006, 76, 1673-1674. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  41. Lecouvey, M.; Leroux, Y. Synthesis of 1-Hydroxy-1,1-bisphosphonates. Heteroatom Chem. 2000, 11, 556-561. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  42. Chmielewska, E.; Kafarski, P. Synthetic Procedures Leadingtowards Aminobisphosphonates. Molecules 2016, 21, 1474. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  43. Kieczykowski, G.R.; Jobson, R.B.; Melillo, D.G.; Reinhold, D.F.; Grenda, V.J.; Shinkai, I. Preparation of (4-Amino-1-Hydroxybutylidene)bisphosphonic Acid Sodium Salt, MK 217(Alendronate Sodium). otwiera się w nowej karcie
  44. An Improved Procedure for the Preparation of 1-Hydroxy-1,1-bisphosphonic Acids. J. Org. Chem. 1995, 60, 8310-8312. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  45. Simonin, J.P. On the comparison of pseudo-first order and pseudo-second order rate laws in the modeling of adsorption kinetics. Chem. Eng. J. 2016, 300, 254-263. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  46. Do, D.D. Adsorption Analysis: Equilibria and Kinetics; Imperial College Press: Great Britain, London, UK, 1998; Volume 2.
  47. Żelechowska, K.; Sobota, D.; Cieślik, B.; Prześniak-Welenc, M.; Łapiński, M.; Biernat, J.F. Bis-phosphonated carbon nanotubes: One pot synthesis and their application as efficient adsorbent of mercury. Fuller. Nanotubes Carbon Nanostruct. 2018, 26, 269-277. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  48. King, A.A.; Davies, B.R.; Noorbehesht, N.; Newman, P.; Church, T.L.; Harris, A.T.; Minett, A.I. A New Raman Metric for the Characterisation of Graphene oxide and its Derivatives. Sci. Rep. 2016, 6, 19491. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  49. Pei, S.; Zhao, J.; Du, J.; Ren, W.; Cheng, H.M. Direct reduction of graphene oxide films into highly conductive and flexible graphene films by hydrohalic acids. Carbon N. Y. 2010, 48, 4466-4474. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  50. Stobinski, L.; Lesiak, B.; Malolepszy, A.; Mazurkiewicz, M.; Mierzwa, B.; Zemek, J.; Bieloshapka, I. Graphene oxide and reduced graphene oxide studied by the XRD, TEM and electron spectroscopy methods. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenomena 2014, 195, 145-154. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  51. Düngen, P.; Schlögl, R.; Heumann, S. Non-linear thermogravimetric mass spectrometry of carbon materials providing direct speciation separation of oxygen functional groups. Carbon 2018, 130, 614-622. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  52. Kumar, A.S.; Jiang, S.J. Preparation and characterization of exfoliated graphene oxide-L-cystine as an effective adsorbent of Hg(II) adsorption. RSC Adv. 2015, 5, 6294-6304. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  53. Kumar, A.S.; Jianga, S.-J.; Tseng, W.-L. Facile synthesis and characterization of thiol-functionalized graphene oxide as effective adsorbent for Hg(II). J. Environ. Chem. Eng. 2016, 4, 2052-2065. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  54. Henriques, B.; Goncalves, G.; Emami, N.; Pereira, E.; Vila, M.; Marques, P.A.A.P. Optimized graphene oxide foam with enhanced performance and high selectivity for mercury removal from water. J. Hazard. Mater. 2016, 301, 453-461. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  55. Awad, S.F.; AbouZied, K.M.; El-Maaty, W.M.A.; El-Wakil, A.M.; El-Shall, M.S. Effective removal of mercury(II) from aqueous solutions by chemically modified graphene oxide nanosheets. Arab. J. Chem. in press. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  56. Gao, W.; Majumder, M.; Alemany, L.B.; Narayanan, T.N.; Ibarra, M.A.; Pradhan, B.K.; Ajayan, P.M. Engineered Graphite Oxide Materials for Application in Water Purification. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 1821-1826. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  57. Nuengmatcha, P.; Mahachai, R.; Chanthai, S. Adsorption of Functionalized Thiol-Graphene Oxide for Removal of Mercury from Aqueous Solution. Asian J. Chem. 2015, 27, 4167-4170. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
Źródła finansowania:
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 69 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi