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Polyelectrolyte-grafted Ti3C2-MXenes stable in extreme salinity aquatic conditions for remediation of contaminated subsurface environments
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-7-9 , DOI: 10.1039/d0ra04348f Sehyeong Lim 1 , Hyunsu Park 1 , Jin Hyung Kim 1 , Jeewon Yang 1 , Chaesu Kwak 1 , Jieun Kim 1 , Seoung Young Ryu 1 , Joohyung Lee 1
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-7-9 , DOI: 10.1039/d0ra04348f Sehyeong Lim 1 , Hyunsu Park 1 , Jin Hyung Kim 1 , Jeewon Yang 1 , Chaesu Kwak 1 , Jieun Kim 1 , Seoung Young Ryu 1 , Joohyung Lee 1
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MXenes, an emerging class of two-dimensional materials, are recently gaining significant attention for numerous environmental applications owing to their superior hydrophilicity and unique surface functionalities, which are suitable for adsorptive removal of various aqueous contaminants. However, it has recently been shown that MXenes have poor colloidal stability in both synthetic or natural waters containing small amounts of salt ions, which will limit the potential uses of MXenes in remediation of subsurface environments that might sometimes contain considerable amounts of salt ions, and other relevant environmental applications. Herein, we develop Ti3C2-MXenes grafted with highly salt-resistant polyelectrolytes (PEs), MXene-g-PEs, which are colloidally stable in extreme salinity aquatic environments and have low adsorption to soil mineral substrates. The MXenes grafted with zwitterionic PEs are found to have superior mobility properties to those with anionic PEs, which are attributed to the anti-PE behavior of the grafted polymer brushes. The MXene-g-(zwitterionic) PEs show long-term colloidal stability over 6 months in American Petroleum Institute (API) brine with extreme salinity (ionic strength of 2 M with 182.2 mM Ca2+), and little adsorption (0.5 mg m−2) against α-alumina surfaces (2.3 m2 g−1). Furthermore, the MXene-g-PEs retained the excellent adsorption capacity for methylene blue as a model aqueous organic pollutant. The results suggest the great potential of the MXene-g-PEs as an aqueous pollutant scavenger for various environmental applications including the combined ex situ/in situ remediation, and other relevant subsurface applications.
中文翻译：
聚电解质接枝 Ti3C2-MXenes 在极端盐度水生条件下稳定，用于修复受污染的地下环境
MXenes 是一类新兴的二维材料，由于其优异的亲水性和独特的表面功能，适用于吸附去除各种水性污染物，最近在众多环境应用中受到了广泛关注。然而，最近表明 MXenes 在含有少量盐离子的合成水或天然水中的胶体稳定性较差，这将限制 MXenes 在修复有时可能含有大量盐离子的地下环境中的潜在用途，以及其他相关的环境应用。在此，我们开发了接枝有高耐盐性聚电解质 (PEs) 的Ti 3 C 2 -MXenes，MXene- g-PEs，在极端盐度水生环境中胶体稳定，对土壤矿物基质的吸附性低。发现用两性离子 PE 接枝的 MXenes 具有优于阴离子 PE 的迁移性能，这归因于接枝聚合物刷的抗 PE 行为。MXene- g- (两性离子) PE 在美国石油协会 (API) 盐水中具有 6 个月以上的长期胶体稳定性，具有极高的盐度（离子强度为 2 M，含有 182.2 mM Ca 2+），几乎没有吸附（0.5 mg m -2 ) 对 α-氧化铝表面 (2.3 m 2 g -1 )。此外，MXene- g-PEs保留了对亚甲基蓝作为模型水性有机污染物的优异吸附能力。结果表明，MXene- g -PEs 作为一种水性污染物清除剂具有巨大的潜力，可用于各种环境应用，包括非原位/原位联合修复和其他相关的地下应用。
更新日期：2020-07-09
中文翻译：
聚电解质接枝 Ti3C2-MXenes 在极端盐度水生条件下稳定，用于修复受污染的地下环境
MXenes 是一类新兴的二维材料，由于其优异的亲水性和独特的表面功能，适用于吸附去除各种水性污染物，最近在众多环境应用中受到了广泛关注。然而，最近表明 MXenes 在含有少量盐离子的合成水或天然水中的胶体稳定性较差，这将限制 MXenes 在修复有时可能含有大量盐离子的地下环境中的潜在用途，以及其他相关的环境应用。在此，我们开发了接枝有高耐盐性聚电解质 (PEs) 的Ti 3 C 2 -MXenes，MXene- g-PEs，在极端盐度水生环境中胶体稳定，对土壤矿物基质的吸附性低。发现用两性离子 PE 接枝的 MXenes 具有优于阴离子 PE 的迁移性能，这归因于接枝聚合物刷的抗 PE 行为。MXene- g- (两性离子) PE 在美国石油协会 (API) 盐水中具有 6 个月以上的长期胶体稳定性，具有极高的盐度（离子强度为 2 M，含有 182.2 mM Ca 2+），几乎没有吸附（0.5 mg m -2 ) 对 α-氧化铝表面 (2.3 m 2 g -1 )。此外，MXene- g-PEs保留了对亚甲基蓝作为模型水性有机污染物的优异吸附能力。结果表明，MXene- g -PEs 作为一种水性污染物清除剂具有巨大的潜力，可用于各种环境应用，包括非原位/原位联合修复和其他相关的地下应用。
京公网安备 11010802027423号