وأيد هذا العمل من قبل وزارة التربية والتعليم، الثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا ووزارة البيئة، وحكومة اليابان.

1. تصنيع على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات، IA مكعب 3 د Mesoporous متآلف السقالات ملاحظة: التحكم هندسة مكعب (gyroidal تفضيلي الأولى أ 3 د التماثل) والسطوح الجسيمات المصغر السقالات متجانسة mesoporous باستخدام triblock البوليمرات Pluronic P123 [P123. بولي (الاثيلين oxide- منع -propylene oxide- منع -ethylene أكسيد) (EO 20 PEO 70 EO 20)] كقالب. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في ظل الظروف العادية، إضافة P123، pentadecane، وميثيل orthosilicate (TMOS) في نسبة الكتلة من 1.6: 2: 1.2 إلى حمض الهيدروكلوريك / H 2 O (الرقم الهيدروجيني ~ 1.0) في دورق كروي 200 مل. ثم يهز الخليط في 45 درجة مئوية حتى تشكيل متجانس سول-جل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل القارورة إلى المبخر الدوار، وتتبخر الخليط في 45 درجة مئوية وضغط بدءا من 1023 باسكال. في ظل هذه الظروف، التحلل الطاردة للحرارة والتكثيف من TMOS تحدث بسرعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تواصل evaporatiعلى من الخليط لمدة 10-20 دقيقة للحصول على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات متراصة تشبه الهلام البصرية حول جدار القارورة ربط 37-39. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجفيف قارورة تحتوي على متراصة كما صنع في 45 درجة مئوية لمدة 24 ساعة لاستكمال عملية التجفيف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علاج المجففة على شكل عجلة عربة متراصة في 450 ° C لمدة 8 ساعة تحت الظروف الجوية العادية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طحن متراصة المكلس الصلبة تماما باستخدام هاون ومدقة، وخزن مواد الأرض لاستخدامها لاحقا كمنصة الناقل في تلفيق اتفاقات الخدمات الإدارية. </li></ol> 2. توصيف المواد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عالية الدقة المجهر الإلكتروني النافذ (HRTEM) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفريق 1 ملغ من عينة في 5 مل من محلول الإيثانول باستخدام نظافة بالموجات فوق الصوتية، ومن ثم إسقاط اثنين من قطرات من العينة على الشبكة النحاسية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فراغ تجفيف الشبكة لمدة 20 دقيقة قبل إدخال العينات في العمود HRTEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء HRTEM باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ متصلة كاميرا CCD. الميكروسكوب سجل HRTEM في الجهد تسارع من 200 كيلو فولت للحصول على قرار شعرية من 0.1 نانومتر. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> N 2 الأيسوثرم الامتزاز-الامتزاز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينات في 100 قبل علاج على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات ° C لمدة 8 ساعة تحت فراغ لكي تتوازن الضغط إلى 10 -3 عربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس N 2 الأيسوثرم الامتزاز-الامتزاز في 77 K باستخدام مساحة وحجم المسام محلل حسب تعليمات الشركة المصنعة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد توزيع حجم المسام من الأيسوثرم الامتزاز باستخدام كثافة غير محلي النظرية الوظيفية. حساب مساحة محددة (S BET) باستخدام البيانات الامتزاز متعددة من شرائح خطية من الأيسوثرم الامتزاز N 2 باستخدام بروناور-ايميت-تيلر (BET) نظرية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زاوية صغيرة مسحوق حيود الأشعة السينية (XRD) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس أنماط XRD باستخدام ديفراكتوميتر 18 كيلوواط وmonochromated الإشعاع CuKα، حسب الشركة المصنعة &amp;# 39؛ ق التعليمات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحيود سجل باستخدام كل مستوحد اللون الجرافيت وكشف مرآة GÖBEL مع 2θ الزوايا بين 0.1 درجة و 6.5 درجة، الموافق د المباعدة بين 88.2 و 1.35 نانومتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طحن العينة ونشر مسحوق على صاحب العينة. تأكيد قرار من قمم الحيود مع استنساخ القياسية في 2θ (± 0.005 درجة). تكرار قياس العينة ثلاث مرات مع دوران في زوايا مختلفة (15 °، 30 ° و 45 °). </li></ol></li></ol> 3. تصنيع المشتريات (II) -MSA-1، والاتحاد الافريقي (III) -MSA-2، وشركة (II) -MSA-3 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توليف بالشلل الرعاش (II) -MSA-1 وشركة (II) -MSA-3 ملاحظة: استخدام أسلوب الضغط بمساعدة لتوجيه تعديل شكل عربة ذات الدفع بالعجلات، IA مكعب 3 د كتل من قبل dicarboxylate 1،5-diphenylthiocarbazone (L1) و2-النتروز-1-النفثول (L3) بروابط (0.1 M ETOH حلول) لافتعال بالشلل الرعاش (II) -MSA-1 وشركة (II) -MSA-3، على التوالي. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة آخرونhanolic dicarboxylate 1،5-diphenylthiocarbazone (L1) أو 2-النتروز-1-النفثول (L3) حلول لكتل ​​صلبة عربة عجلة في قارورة المستديرة ومزيج تحت تهتز لمدة 1 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط قارورة تحتوي على المتجانسة ETOH-L1 / الصلبة خليط متراصة إلى المبخر الدوار، وتتبخر الخليط في 45 درجة مئوية وضغط بدءا من 1023 باسكال. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط قارورة أخرى تحتوي على خليط غير متجانس ETOH-L3 / متراصة الصلبة إلى المبخر الدوار، وتتبخر الخليط عند 50 درجة مئوية وضغط يبدأ من 1023 باسكال. إزالة حل ETOH من غير متجانسة ETOH يجند / الصلبة خليط متراصة تحت فراغ عند درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توضيح آلية تشكيل يجند الصلبة (MSA-1 وMSA-3) من physisorbed قصيرة المدى التفاعلات (أي، فان دير فال وH-الترابط التفاعلات) بين مجموعات الهيدروكسيل وفيرة من المواقع السطحية نشطة للعجلة عربة السقالات على شكل ومتجانسة بروابط 40،41. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب عموUNTS من يجمد L1 و L3 على النحو التالي: س ه = (C 0 - C ه) V / م، حيث q e هو مقدار كثف، والخامس هو حجم الحل (L)، م هو كتلة من شركات الطيران (ز)، وC 0 و C ه هي تركيزات التحقيق الأولية وطاف على التوالي. ويمكن توقع أن يكون حوالي 0،09 مليمول / ز مبلغ يجمد L1 و L3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توليف الاتحاد الافريقي (III) -MSA-2 ملاحظة: تطبيق اللبنات بروتوكول لتجميع الاتحاد الافريقي (III) -MSA-2: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شل 40 مل من 0.1 M حل الإيثانول من بروميد dilauryldimethylammonium (DDAB) إلى 0.5 غرام من السقالات على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات HOM باستخدام المبخر الدوار لإنتاج شكل عربة ذات الدفع بالعجلات كتل HOM-DDAB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل 20 ملغ من hydrophilic6-هيدروكسي-5- (4 sulfonatophenylazo) -2-naphthalenesulfonic ملح ثنائي الصوديوم حمض (L2) يجند في 80 مل من الماء DI. إضافة 0.5 غرام من كتل صلبة HOM-DDAB. الن إزالة H 2 O الحل عن طريق الترشيح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غسل HOM-DDAB-L2 مع الماء منزوع الأيونات حتى يتم مزال لا L2. ثم العينة الجافة في 65-70 درجة مئوية لمدة 4 ساعات. ملاحظة: تأسست 0،07 مليمول من L2 يجند كل غرام من HOM سقالة في HOM-DDAB 42. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توضيح آلية تشكيل (MSA-2) على أساس التفاعل L2-DDAB الصلبة. </li></ol></li></ol> 4. الدراسات دفعة لكشف المشتريات (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزج 20 ملغ من MSA-1، MSA-2، وMSA-3 في مزيج من المشتريات (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات (أيون تركيز: 2 ملغ / L) ؛ ضبط مستوى الصوت إلى 20 مل ودرجة الحموضة إلى قيمة الرقم الهيدروجيني المناسبة من 2 و 7 و 5.2 على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يهز ميكانيكيا الخلائط في حمام مائي درجة الحرارة التي تسيطر على 25 ° C لمدة 45 دقيقة بسرعة التحريض المستمرة من 300 دورة في الدقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصفية اتفاقات خدمات الإدارة خلال 25 ملم رقة الترشيح. بعد موازنة، استخدم تقييم اللون البصرية وانعكاس أطياف measuremالوالدان لتحديد تركيز أيون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المشتريات (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) استهداف تجمعات أيون بمقارنة شدة الانعكاس من MSA-1، MSA-2، وMSA-3 في λ ماكس 384، 486، و 537 نانومتر، على التوالي، خلال إضافة تركيز غير معروف من العينات المستهدفة مع تلك التركيز المعياري للعينة المستهدفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء تجارب أخرى باستخدام الهدف بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) تركيزات الأيونات في قيمة الرقم الهيدروجيني المثلى من 2 و 7 و 5.2 على التوالي، وذلك باستخدام الأشعة فوق البنفسجية تجاه الطيفي. يتم استخدام جزء في المليون (جزء في المليون، ملجم / لتر)، وهي جزء من البليون (جزء في البليون، ميكروغرام / لتر)، والمولي (مول / لتر) وحدة لتحديد تركيز أيون الهدف في الحل. </li></ol> 5. طريقة لإزالة بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزج 40 ملغ من كل MSA على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات في خليط من المشتريات محددة (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) تركيزات أيون. ضبط درجة الحموضة من خليط لقيم معينة من 2 و 7 و 5.2 على التوالي، في حجم 20 مترلتر، وخليط ضجة لمدة 2 ساعة على RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصفية اتفاقات خدمات الإدارة الصلبة وتحليل الترشيح من قبل إضافة بالحث الطيفي كتلة البلازما (ICP-MS) 28-30. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب الأيسوثرم انجميور على أساس المعادلة التالية 43: <img alt="المعادلة 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> حيث C ه وتركيز أيون الهدف، ف ه هو مقدار أيون الهدف في حل معايرتها، س م (ملغ · ز -1) هو كمية المشتريات (II)، والاتحاد الافريقي (III)، أو شركة (II) أيونات إزالة ل تشكل تغطية أحادي الطبقة، وK L هو انجميور امتزاز توازن ثابت. على سبيل المثال، فإن البيانات ف م تشير إلى إزالة العملية للايونات المعادن من الوسط المائي مع كفاءات امتصاص عالية (97٪ -98٪). وعلاوة على ذلك، K L القيم تتفق مع معدلات الامتزاز / الامتزاز، مشيرا إلى عكسها تماما فحوصات امتصاص المعادن. </li></oل&gt; 6. تشكيل المعادن ليجند الثوابت الملزمة في شكل عربة ذات الدفع بالعجلات اتفاقات الخدمات الادارية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد ثوابت الاستقرار (تسجيل K ق) من [Pd- (L1) 2]، [Au- (L2)]، و [المشارك (L3) 2] المجمعات في درجة الحموضة 2 و 7 و 5.2، والتي من المتوقع أن يكون حول 5.8، 4.9، و 7.9، على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب ثوابت الاستقرار وفقا للمعادلة التالية 28-32: تسجيل K = ق ([ML] S / [L] S) × [M] حيث [M] هو تركيز الحرة بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، أو شركة (II) الأيونات في الحل. [L] يمثل تركيز L الحرة (أي، L يست ملزمة للبالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، أو شركة (II) الأيونات)؛ ومنخفض S يشير إلى التركيز الكلي للبالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، أو شركة (II) الأيونات في المرحلة الصلبة من وزارة الشؤون الإجتماعية على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد حدود الكشف (اللد) اتفاقات الخدمات الإدارية للبالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات على النحو التالي: اللد = 3σ / Ψ حيث σ وΨ هي الانحراف المعياري والمنحدر من معايرة الرسم البياني 40-42. </li></ol> 7. الانتقائي ليثيوم-استخراج نظام التجريبية ملاحظة: تأكد المعادن ليجند محددة وقوية ملزمة على النحو التالي: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الرقم الهيدروجيني للمحلول استخراج إلى 2، 7، و 5.2 للبالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات. تغيير تركيزات بالتدخل ايونات المعادن إلى ≤5 أضعاف تركيزات بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) أيونات الهدف. إضافة 2 مل من وكيل تشكيل معقدة (على سبيل المثال، 0،3-0،5 M سترات / طرطرات) إلى حل المستخرجة قبل إضافة أيونات الهدف لكبح جماح بنشاط الرد النحاس (II) الأيونات. </li></ol> 8. ريال استخراج المعادن من منجم الحضري <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل مجلس إدارة PCI في الأحماض القوية للحصول على ايونات المعادن في الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة اتفاقات خدمات الإدارة إلى محلول يحتوي على المشتريات (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) أيونات لاستخراج هذه الأيونات إلى الصلبةاتفاقات خدمات الإدارة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصفية اتفاقات خدمات الإدارة الصلبة وتحليل الترشيح من قبل ICP-MS. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

الطلب العالمي يتزايد لوسيلة لبدقة وبسرعة كشف، بشكل انتقائي الاعتراف، واستعادة بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات من الخردة الإلكترونية وحلول ليب. لمعالجة هذه المسألة، على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات، اتفاقات الخدمات الادارية البصرية للكشف الكيميائي / إزالة / استخراج واسترجاع هذه الأيونات المعدنية وضعت. في تصميم اتفاقات الخدمات الإدارية، واعتبرت اثنين من العوامل الرئيسية على النحو التالي: (1) مستقبلات و (2) تجميد / transducing السقالات. مستقبلات هي بروابط العضوية المسؤولة عن الانتقائية اتفاقات الخدمات الإدارية. السقالات هي المسؤولة عن الاستقرار، وإعادة استخدام، وحساسية اتفاقات خدمات الإدارة. بسبب قنواتها موحدة للغاية، مساحات كبيرة، وتوزيع حجم المسام، ويمكن السيطرة عليها هيكل عربة عجلة القيادة، والتي ترتبط عادة مع [111] إسقاط مورفولوجية سطح bicontinuous مكعب (الشكلان 1 و 2)، وعربة أساس MSA- عجلة الأولى أ 3 دقدمت السقالات المواد mesostructure السيطرة على مطالب محتملة من هذا الأسلوب الكشف عن / إزالة / استخراج والانتعاش على النحو التالي: (1) استقرار يجند التضمين HOM الصلبة (أي أي نض من بروابط عليه الغسل)، (2) حالة الاستشعار المقايسات، و (3) شروط العلاج الكيميائي أثناء تجديد / دورات إعادة الاستخدام (أي بعد ثمانية دورات)؛ تغطية يجند سطح عالية والتشتت. متانة ميكانيكية. وللتجهيز الانتعاش فعالة من الألغام في المناطق الحضرية. لافتعال مستقرة وقوية تصميم اتفاقات الخدمات الادارية، وmonofunctionalization عجلة عربة الداخلي سطح المسام أو إدراج المتعاقبة بروابط مختلفة (أي، L1، L2، L3 و، أرقام 3-5) في يمكن تحقيقه عن طريق بمساعدة الضغط السقالات HOM شارك في التكثيف. تم الحصول على ذات الترتيب العالي الهجينة MSA-1 وMSA-3 باستخدام L1 و L3، على التوالي. واستند تصميم تسيطر عليها MSA-2 على ضبطها غرامة الزخرفة السطحية سو في mesoscopic عربة أبنية السقالات عجلة القيادة. وقد تحقق ذلك باستخدام عامل نشط التشتت (DDAB) التي أدت إلى زخرفة كثيفة من مراكز الإشارات L2 داخل عربة تجاويف المسام عجلة القيادة. مع هذه التصاميم MSA، يمكن أن الأيونات المعدنية تتفاعل مع الأنصاف العضوية من قبل الرابطة noncovalent (على سبيل المثال، الرابطة الهيدروجينية)، والتنسيق المعدنية، القوات مسعور، قوى فان دير فال، التفاعلات π-π، و / أو آثار كهرباء والكهرومغناطيسية (الشكلان 3-5 ). في المقايسات الاستشعار عن بعد، اتفاقات خدمات الإدارة nanoengineered يمكن أن يكون سببها هدفا بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، أو شركة (II) الأنواع أيون وتنبيغ الإشارات الضوئية يمكن قياسها تحت الرقم الهيدروجيني التآزر، ودرجة الحرارة رد فعل، ووقت الاتصال (زمن الاستجابة) الظروف، تمكين الربط من المعادن في الجيب يجند مسعور أو ماء أن يحاكي. اتفاقات الخدمات الإدارية المتقدمة إزالة ليس فقط بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) ولكن شريطة الأيونات من المصفوفات البيئية المعقدة أيضا وسيلة لبسيط البصريةتقدير اللونية من تركيز أيون الفلز. الأشعة فوق البنفسجية تجاه الانعكاس الطيفي كميا بحساسية تركيز أيون الفلز على نطاق واسع من تركيز (الأرقام 3-6). وهكذا، اتفاقات خدمات الإدارة توفير حل بسيط وحساس استنادا اللونية للكشف عن تغيرات على نطاق واسع من تركيزات أيونات المعادن وكذلك وسيلة لتقدير حساسية في الأيونات المستهدفة، وبالتالي تجنب الحاجة إلى أدوات متطورة. حتى بتركيزات التتبع جدا (≤0.19 ميكروغرام / لتر)، وتغيير في إشارة الأطياف الانعكاس من أجهزة الاستشعار ظهرت خلال تشكيل المجمعات (الشكل 1). في نظم الاستشعار / إزالة / استخراج دفعة، والميزة الرئيسية لاتفاقات الخدمات الإدارية على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات هي الانتقائية تجاه أيونات الهدف، وبالتالي منع عائقا عن التدخل أيونات المتنافسة الشكل 6 أكد الإزالة الانتقائية والرصد الفعال للبالشلل الرعاش (II)، الاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات من قبلاتفاقات الخدمات الإدارية البصرية. وأشار تغيرات طفيفة في إشارات الانعكاس اتفاقات الخدمات الإدارية في وجود أيونات المتنافسة التي يخلب ضعيفة تشكلت بين المعادن المتنافسة وL1، L2، L3 و، وتحديدا في درجة الحموضة 2 و 7 و 5.2 على التوالي. الانتقائية اتفاقات الخدمات الإدارية يمكن أن يعزى إلى تشكيل ثماني السطوح درجة عالية من الاستقرار [Pd- (L1) 2]، مربع مستو [Au- (L2)]، وثماني السطوح [المشارك (L3) 2] المجمعات. للحكم على فعالية التكلفة، إعادة التدوير والمتانة اتفاقات الخدمات الإدارية على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات بعد تكرار جرى التحقيق تجديد / دورات إعادة استخدام الشكل 8 يدل على أن اتفاقات خدمات الإدارة أبقت على كفاءة عالية للكشف عن / إزالة / استخراج بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي ( III)، وشركة (دورات II) الأيونات على تجديد مكرر / إعادة الاستخدام، على الرغم من الكفاءة العامة انخفض بشكل طفيف بعد دورة تجديد / إعادة السادسة. استقرار مكعب الأولى أ 3 د mesostructure وإدماج L1، L2، L3، وإلى أوالمسام (الناجم عن قوي H-الترابط والتفاعل التشتت) dered عربة عجلة على شكل تلعب أدوارا هامة في الحفاظ على وظائف النظام / القبض على أيون الاستشعار من خلال عدة دورات تجديد / إعادة الاستخدام (انظر الشكل 7). يتعافى بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات من الألغام في المناطق الحضرية يمكن أن تساعد في الحد من الأضرار البيئية الناجمة عن التعدين هذه المعادن، وخاصة فيما يتعلق تأثير على الأرض والمناخ. باستخدام عينات الألغام الحضرية حقيقية، وقد أظهرت النتائج أن اتفاقات الخدمات الإدارية الموصوفة هنا يمكن استرداد انتقائي المشتريات والاتحاد الافريقي من النفايات الإلكترونية، والتعاون من يبس التخلص منها (الجدول 1 و الشكل 9)، ولكن العملية، عملية قابلة لللا يزال تحديا للتطبيق في المستقبل من استخلاص المعادن من منجم في المناطق الحضرية. على أساس بروتوكول الإدارة المقترحة، واثنين من المكونات الرئيسية أدوارا هامة في تعزيز إمكانية الوصول أيون الفلز، سعة الامتزاز، والانتعاش خلال عمليات غير المتجانسة. أولا، كبيرة أرض- حجم النسب والمسام اسطوانية مفتوحة للعجلة عربة مكعب الأولى أ 3 د mesostructures (اتفاقات خدمات الإدارة) تشجع الجمعية يجند توجهي (كما يتضح من التفاعل المرن من المشتريات (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) أيونات مع L1، L2، L3 و وقابلية عالية لليجند المعادن إلى الأحداث ملزم) (الشكلان 3-5). ثانيا، عمليات الامتزاز / كشف / استخراج انتقائية تعتمد أساسا على هيكل عامل خالب، والظروف التجريبية (خاصة درجة الحموضة)، وتكوين النظام الأيوني، وتركيزات أيونات المعادن، والمعادن ليجند ملزمة الأحداث. على الرغم من أن هذا البروتوكول يظهر تقدما كبيرا في نوعية وكفاءة الطرق الانتعاش، ويلزم بذل المزيد من الجهود بحيث يمكن استخدامها في غيرها من تطبيق تطلبا من النفايات البيئية، التي المخصب مع جرعات عالية من المعادن تنافسية بنشاط مثل النحاس (II)، الحديد (III) لد ني (II) الأيونات. في الختام، وضعت كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، عربة على شكل عجلة اتفاقات خدمات الإدارة لاستعادة البلاديوم والذهب والمعادن الكوبالت من منجم في المناطق الحضرية. أظهرت النتائج دليل على أن اتفاقات الخدمات الادارية سوف يكون من المفيد في توفير الطريق إلى إمدادات مستدامة من الذهب والبلاديوم، والكوبالت لتلبية احتياجات المجتمع الحديث.

القوى الدافعة للاستخدام المتزايد للمعادن مجموعة البلاتين (PGM) هي خصائصها الاستثنائية والحصرية في بعض الأحيان، مما يجعلهم عناصر أساسية في مجموعة واسعة من التطبيقات. PGMs يمكن أن تلعب دورا في بناء مجتمع مستدام، وتستخدم هذه المواد في مجموعة متنوعة من التطبيقات المعاصرة والمنتجات: عملية كيميائية الحفز ومراقبة انبعاثات السيارات وتكنولوجيا المعلومات، الالكترونيات الاستهلاكية، المجوهرات الراقية، وإعداد مواد طب الأسنان، وخلايا الوقود الضوئية ، وبطاريات ليثيوم أيون (LIB) 1-10. على مدى القرن الماضي، والتغيرات الاقتصادية العالمية قد تعمل بالطاقة عن طريق استخدام PGMs. بسبب أهمية PGMs في التكنولوجيات النظيفة والمعدات ذات التكنولوجيا العالية، واستخدام PGMs قد ازداد بشكل ملحوظ في المجتمع الحديث. بسبب الزيادات الحادة في استخدام PGMs، لا سيما في مجال إنتاج الأجهزة الإلكترونية، وقد أدى تراكم النفايات الإلكترونية (النفايات الإلكترونية) إلى بيئة environmentaالتحديات لتر والمخاوف. وعلاوة على ذلك، فإن الزيادة الأخيرة في أسعار السلع الأساسية قد ولدت اهتماما جديدا في التعدين من النفايات الإلكترونية 1-4. النفايات الإلكترونية تحتوي على كل المواد الخطرة والبلاديوم والذهب والكوبالت المعادن الثمينة. إذا تم التخلص من النفايات الإلكترونية في مدافن النفايات أو لم تعالج بطريقة سليمة بيئيا، فإنها قد تشكل خطر كبير من الضرر البيئي. البلاديوم والذهب والمعادن الكوبالت في النفايات الإلكترونية هي مستدامة و &quot;الأخضر&quot; الموارد الثانوية من هذه المعادن 5-10. لذلك، كفاءة العمليات لاستعادة البلاديوم والذهب والكوبالت هناك حاجة ماسة المعادن من النفايات الإلكترونية. والتطورات المستقبلية في العديد من المجالات التكنولوجية تتطلب السيطرة على الموارد المعدنية الأولية. بسبب الأهمية المتزايدة للالبلاديوم والذهب والكوبالت المعادن في التطبيقات والحلول الصناعية للمشاكل البيئية 11-13، وتطوير الامتزاز / extractioتقنيات n للحصول على الاعتراف واسترداد هذه المعادن قد أصبح أولوية قصوى. المعادن الثمينة الرئيسية المستخدمة في المنتجات الالكترونية والفضة والذهب والبلاديوم والبلاتين، وكميات صغيرة من الروديوم 4-8. أصبح يتعافى البلاديوم والذهب حاسم بسبب تركيبة فريدة من نوعها من العقارات في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، والقيمة الاقتصادية، ونادر الحدوث. وكانت آليات السوق تأثيرا في زيادة معدلات جمع وإعادة تدوير لوحات الدوائر من أجهزة الكمبيوتر التي عفا عليها الزمن، وأجهزة التلفاز والهواتف المحمولة، والأجهزة الإلكترونية الأخرى. المكونات الاستهلاكية ذات الإنتاج الضخم، مثل اللوحات الأم الكمبيوتر، تحتوي على ما يقرب من 80 غراما من المشتريات و 300 غرام من الاتحاد الافريقي طن من النفايات الإلكترونية في المائة؛ المبالغ المقابلة لأجهزة الهاتف المحمول هي 130 غرام من المشتريات و 200 غرام من الاتحاد الافريقي طن من النفايات الإلكترونية في 10/5. يحمل هذا المنجم في المناطق الحضرية كميات هائلة من هذه المعادن (على سبيل المقارنة، الاتحاد الافريقي والمشتريات موجودة بتركيزات منخفضة للغاية في الصخور (~ 4 نانوغرام / غرام) والتربة (1 نانوغرام / غرام)، مياه البحر (0.05 ميكروغرام / لتر)، ومياه النهر (0.2 ميكروغرام / لتر) 14-16). لضمان إمدادات مستمرة وموثوق بها من البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن للابتكارات التكنولوجية المستقبلية والمعدات الالكترونية الجديدة، من المهم تطوير تكنولوجيا فعالة ومنخفضة التكلفة لإعادة تدوير المعادن الثمينة من النفايات الإلكترونية. هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون بمثابة تأمين ضد مستقبل شح الخامات النادرة، التي من المتوقع أن يكون نقص في المعروض، أو حتى تستنفد، في غضون 100 سنة. عنصر مثل الكوبالت له مدخلا أساسيا لما يقرب من جميع خلايا تخزين الطاقة الكهروكيميائية مثل يبس 17-19. بسبب النمو السريع لتكنولوجيا المعلومات واستخدام واسع النطاق من يبس، والإفراج عن يبس كما النفايات الإلكترونية استكشاف تحد بيئي جديد 18-20. لذلك، والتعامل مع هذه النفايات مع الرعاية من قبل استعادة هذه الموارد قد يفتح طريقا جديدا فيالبيئة والتطبيقات الصناعية. وقد استخدمت عدة منهجيات قوية وراسخة والتقنيات التحليلية للتمييز وتحديد الاتحاد الافريقي (III)، PD (II)، وشركة (II) في خام الطبيعي والنفايات الصناعية، بما في ذلك اللهب والفرن الذري الطيفي الكربون امتصاص، ultraviolet- المرئي (UV-فيما) الطيفي، والتحليل بالتنشيط النيوتروني، وإضافة بالحث البلازما الطيفي 14-16،21-27. على الرغم من تعدد استعمالاتها وتزايد شعبية هذه التقنيات التحليلية تعاني من نواقص كثيرة. على سبيل المثال، وعادة ما تتطلب التخطيط والاختبار الدقيق، تنطوي على العديد من الخطوات إعداد نموذج لتقليل التدخل من العينة مصفوفة، تتطلب أجهزة متطورة والأفراد المدربين تدريبا جيدا، ويجب أن تتم تحت ظروف تجريبية صارمة 17،21. وعلاوة على ذلك، كل هذه التقنيات التحليلية تتضمن ما قبل الاعتقال والفصل الخطوات، مثل تحويلة المذيباتraction، coprecipitation، والتبادل الأيوني، والامتزاز، إلى ما قبل تركيز ايونات المعادن الهدف من مكونات المصفوفة قبل تصميمهم 20-27. وعلاوة على ذلك، يتم استخدام تقنيات معالجة الخامات بالمحاليل المائية وpyrometallurgy عادة في سلسلة المهملات في صناعة 19-22. لذلك، وتطوير الأساليب التحليلية فعالة وفعالة من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام لاستعادة البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن من خام الطبيعي والنفايات الصناعية هي مهمة لكل لحماية البيئة والقطاع الصناعي 11-13. يمكن للتكنولوجيات الجديدة تقدم أساليب جديدة للتحليل الكيميائي واستخلاص المعادن من خام الطبيعي والنفايات الصناعية. وقد أحرز تقدم الأخير في تخفيض التكاليف واختصار الوقت لصنع البصرية nanosensors الكيميائية / الماصة؛ ومع ذلك، لا تزال تستخدم الماصة البصرية للاستشعار محددة في العالم الحقيقي، واستخراج، وطلبات استرداد لمجموعة واسعة من المعادن 28-36. في الآونة الأخيرة، ركزت البحوث على الخياطة كتل معينة mesoporous الصلبة لاستخدامها في أجهزة استشعار حساسة للغاية للكشف عن العين المجردة بسيط ووقت واحد وإزالة ايونات المعادن السامة والمعادن الثمينة، مثل أيونات الزئبق والذهب، من العينات المائية 28-32. هنا، وهي عملية للكشف عن انتقائي واستعادة الاتحاد الافريقي بكفاءة (III) والمشتريات (II) من الابلاغ عن الألغام في المناطق الحضرية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق عملية الانتعاش من شركة (II) الأيونات من يبس. إعادة تدوير المعادن عن طريق هذه العملية يجب أن لا إلا أن تكون بمثابة مصدر ثانوي من الاتحاد الافريقي (III)، PD (II)، وشركة (II) أيونات ولكن أيضا الحد من التلوث البيئي. التصاميم بروتوكول اتفاقات الخدمات الإدارية على شكل عربة ذات الدفع بالعجلات تظهر، لأول مرة، دليلا على التعرف الضوئي رقابة من الاتحاد الافريقي (III)، PD (II)، وشركة (II) الأيونات، ونظام انتقائي للغاية لاستعادة المشتريات ( II) الأيونات (إلى ~ 95٪) في الخامات والنفايات الصناعية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1003">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Tetramethylorthosilicate (TMOS)</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 681-84-5</td>
			<td style="width:523px;">Molecular Weight 152.22; Linear Formula Si(OCH3)4; 218472-500G</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol), PEG-PPG-PEG, Pluronic&#174; P-123</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 9003-11-6</td>
			<td style="width:523px;">average Mn ~5,800</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sodium citrate tribasic dehydrate</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 6132-04-3</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula HOC(COONa)(CH2COONa)2 &#183; 2H2O; Molecular Weight 294.10; S4641-500G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Pentadecane, C15</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 629-62-9</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula CH3(CH2)13CH3; Molecular Weight 212.41</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">3-(N-Morpholino)propanesulfonic acid (MOPS)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number&#65306;1132-61-2, Product Number M0707</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C7H15NO4S, M1254-250G, Molecular Weight 209.26</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-(cyclohexylamino) ethane sulfonic acid (CHES)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number&#65306;103-47-9, Product Number C0920</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C8H17NO3S,&#160; Molecular Weight 207.29</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">N-cyclohexyl-3-aminopropane sulfonic acid (CAPS)</td>
			<td style="width:123px;">Dojindo Chemicals (Japan)</td>
			<td style="width:143px;">343-00484, Lot.DE132</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C9H19NO3S, M1254-250G, Molecular Weight 221.32</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-Nitroso-1-naphthol (NN)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">Product Number N0267</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula ONC10H6OH, M1254-250G, Molecular Weight 173.17</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sunset Yellow FCF</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 2783-94-0</td>
			<td style="width:523px;">Empirical Formula (Hill Notation) C16H10N2Na2O7S2, Molecular Weight 452.37, 465224-25G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Diphenylthiocarbazone</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 60-10-6</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C6H5NHNHCSN=NC6H5, Molecular Weight 256.33, 194832-10G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">4-hydrazinobenzoic acid</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 619-67-0</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula H2NNHC6H4CO2H, Molecular Weight 152.15, 246395-25G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Carbon disulfide</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 75-15-0</td>
			<td style="width:523px;">Empirical Formula (Hill Notation) CS2, Molecular Molecular Weight 76.14, 335266-100ML</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ethanol absolute</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 64-17-5</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula CH3CH2OH, Molecular Weight 46.07, 24102-1L-R</td>
		</tr>
		<tr height="243">
			<td height="243" style="height:243px;width:216px;">Small angle powder X-ray diffraction (XRD)&#160;</td>
			<td style="width:123px;">Bruker D8 Advance</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">Small angle powder X-ray diffraction (XRD) patterns were measured by using a 18 kW diffractometer (Bruker D8 Advance) with monochromated CuK&#945; radiation and with scattering reflections recorded for 2&#952; angles between 0.1o and 6.5o corresponding to d-spacing between 88.2 and 1.35 nm. First, the powder samples were ground and spread on a sample holder. The samples were scanned in the range from 2&#952; = 0.1&#8211;6.5o with step size of 0.02o. To confirm the resolution of the diffraction peaks with standard reproducibility in 2&#952; (&#177;0.005), the sample measurement was recorded by using both graphite monochromator and G&#246;bel mirror detectors. Both detectors were used to generate focusing beam geometry and parallel primary beam. The sample measurement was repeated three times under rotating at various degrees (15o, 30o and 45o).&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="192">
			<td height="192" style="height:192px;width:216px;">N2 adsorption&#8211;desorption isotherms&#160;</td>
			<td style="width:123px;">BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd)</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">N2 adsorption&#8211;desorption isotherms were measured using a BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd) at 77 oK. The pore size distribution was determined from the adsorption isotherms by using nonlocal density functional theory (NLDFT). Specific surface area (SBET) was calculated using multi-point adsorption data from a linear segment of the N2 adsorption isotherms using Brunauer&#8211;Emmett&#8211;Teller (BET) theory. Before the N2 isothermal analysis, all prepared samples were pre-treated at 100oC for 8 h under vacuum until the pressure was equilibrated to 10&#8722;3 Torr.</td>
		</tr>
		<tr height="273">
			<td height="273" style="height:273px;width:216px;">High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM)&#160;</td>
			<td style="width:123px;">JEOL JEM model 2100F microscope</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) was performed using a JEOL JEM model 2100F microscope. HRTEM was conducted at an acceleration voltage of 200 kV to obtain a lattice resolution of 0.1 nm. The HRTEM images were recorded using a CCD camera. In the HRTEM characterization, the sample was dispersed in ethanol solution using an ultrasonic cleaner, and then dropped on a copper grid. Prior to inserting the samples in the HRTEM column, the grid was vacuum dried for 20 min. Energy Dispersive X-ray micro-analyzers (EDX) were recorded by employing Horiba EDS-130S, which directly connected with Hitachi FE-SEM S-4300. Elemental mapping of all samples was carried out with the energy dispersive X-ray micro-analyzers with an acceleration voltage of 30 kV. Ten distinct spots were analyzed per sample, which resulted in 99% confidence bounds of &#177;0.01 in the molar fraction of each cation (with their sum normalized to unity).&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">UV-Vis-NIR spectrophotometer</td>
			<td style="width:123px;">Shimadzu 3700</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">The absorbance spectrum of the nano-collectors material was measured by UV-Vis-NIR spectrophotometer (Shimadzu 3700).</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)</td>
			<td style="width:123px;">Perkin Elmer Elan-6000 ICP-MS</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">In selective removal, metal ion concentrations were determined by ICP-AES. The instrument was calibrated using four standard solutions containing 0, 0.5, 1.0 and 2.0 mg/L (for each element) and the correlation coefficient of calibration curve was higher than 0.9999.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)</td>
			<td style="width:123px;">PerkinElmer Elan-6000&#160;</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

detection and recovery of palladium, gold and cobalt metals from the urban mine using novel sensors/adsorbents designated with nanoscale wagon-wheel-shaped pores

تطوير منخفضة التكلفة، وكفاءة العمليات لجمع وإعادة تدوير البلاديوم والذهب والمعادن الكوبالت من الألغام في المناطق الحضرية لا يزال يشكل تحديا كبيرا في البلدان الصناعية. هنا، وتطوير mesosensors البصرية / الماصة (اتفاقات خدمات الإدارة) للاعتراف بكفاءة والانتعاش الانتقائي للبالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) من وتحقق الألغام في المناطق الحضرية. وقد وصفت A، طريقة عامة بسيطة لإعداد اتفاقات خدمات الإدارة يقوم على استخدام ذات الترتيب العالي السقالات متجانسة mesoporous. ملفقة الهرمية مكعب الأولى أ 3 د اتفاقات خدمات الإدارة على شكل عربة ذات الدفع عن طريق ترسيخ وكلاء مخلبية (الملونات) في المسام ثلاثية الأبعاد والسطوح الجسيمات المصغر من السقالات متجانسة mesoporous. تظهر النتائج، لأول مرة، دليلا على التعرف الضوئي تسيطر عليها بالشلل الرعاش (II)، والاتحاد الافريقي (III)، وشركة (II) الأيونات ونظام انتقائي للغاية لاسترداد بالشلل الرعاش (II) الأيونات (إلى ~ 95٪) في الخامات والنفايات الصناعية. وعلاوة على ذلك، وصفت عمليات التقييم التي تسيطر عليهاإشراك عين تقييم الخصائص الذاتية (على سبيل المثال، تغيير البصرية إشارة والاستقرار على المدى الطويل، وكفاءة الامتصاص، حساسية غير عادية، والانتقائية، وإعادة استخدام)؛ وبالتالي، لا يطلب باهظة الثمن، وأدوات متطورة. أظهرت النتائج دليل على أن اتفاقات الخدمات الإدارية سيؤدي إلى جذب انتباه العالم كوسيلة تكنولوجية واعدة للشفاء وإعادة تدوير البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن.

Watch this Scientific Journal Video about Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Po

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

ونظرا لأهمية واسعة استخدام البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن في معدات تكنولوجيا الفائقة، وشفائهم وإعادة تدوير يشكل تحديا صناعيا هاما. نظام استرداد المعادن الموصوفة هنا هو ومنخفضة التكلفة بسيطة تعني لفعالية الكشف والإزالة، والتعافي من هذه المعادن من منجم في المناطق الحضرية.

كشف واستعادة البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن من منجم الحضري عن طريق مجسات رواية / الممتزات مخصصة للمع النانو المسامات على شكل عجلة عربة

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

detection-recovery-palladium-gold-cobalt-metals-from-urban-mine-using

Research

JoVE Journal

Engineering

27.9K Views.  National Institute for Materials Science, Japan.  ونظرا لأهمية واسعة استخدام البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن في معدات تكنولوجيا الفائقة، وشفائهم وإعادة تدوير يشكل تحديا صناعيا هاما. نظام استرداد المعادن الموصوفة هنا هو ومنخفضة التكلفة بسيطة تعني لفعالية الكشف والإزالة، و?...

Video: Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

الكمية التوصيل المتزامن والخصائص الميكانيكية للمواد القياسات الضوئية العضوية باستخدام AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

التوليف وFunctionalization من النيتروجين مخدر الكؤوس الأنابيب الجزيئية الكربونية مع جزيئات الذهب كما سدادات الفلين

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

تصنيع تجاويف نانوية موحدة عبر الترابط رقاقة السيليكون المباشر

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) and Electron Beam Melting (EBM). In spite of its potential processing capability, the direct AM method has several disadvantages such as high cost, poor surface finish of final products, limitation in material selection, high thermal stress, and anisotropic properties of parts. We propose a cost-effective method to manufacture 3D lattice metals. The objective of this study is to provide a detailed protocol on fabrication of 3D lattice metals having a complex shape and a thin wall thickness; e.g., octet truss made of Al and Cu alloys having a unit cell length of 5 mm and a cell wall thickness of 0.5 mm. An overall experimental procedure is divided into eight sections: (a) 3D printing of sacrificial patterns (b) melt-out of support materials (c) removal of residue of support materials (d) pattern assembly (e) investment (f) burn-out of sacrificial patterns (g) centrifugal casting (h) post-processing for final products. The suggested indirect AM technique provides the potential to manufacture ultra-lightweight lattice metals; e.g., lattice structures with Al alloys. It appears that the process parameters should be properly controlled depending on materials and lattice geometry, observing the final products of octet truss metals by the indirect AM technique.

An indirect additive manufacturing method combining a 3D printing of polymers with a centrifugal casting is outlined for manufacturing 3D octet truss metals (Al and Cu alloys) having a unit cell length of 5 mm with a wall thickness of 0.5 mm.

تلفيق غير المباشر للشعرية المعادن مع أقسام رقيقة عن طريق صب الطرد المركزي

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

عالية السرعة كونتينووسوافي برلين حفز نثر مطياف لتحليل المواد

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

طريقة جديدة ل<em&gt; في الموقع</em&gt; الكهروميكانيكية توصيف عينات النانو

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

تصنيع صفائف الدوري نانوكوب الذهب باستخدام الطباعة الحجرية غرواني

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued development of nanocrystalline metals. Despite these efforts, the transition of these materials from the lab bench to actual applications has been blocked by the inability to produce large scale parts that retain the desired nanocrystalline microstructures. Following the development of a method proven to stabilize the nanosized grain structure to temperatures approaching that of the melting point for the given metal, the US Army Research Laboratory (ARL) has progressed to the next stage in the development of these materials - namely the production of large scale parts suitable for testing and evaluation in a range of relevant test environments. This report provides a broad overview of the ongoing efforts in the processing, characterization, and consolidation of these materials at ARL. In particular, focus is placed on the methodology used for producing the nanocrystalline metal powders, in both small and large-scale amounts, that are at the center of ongoing research efforts.

This paper provides a brief overview of the ongoing efforts at the Army Research Laboratory on the processing of bulk nanocrystalline metals with an emphasis on the methodologies used for the production of the novel metal powders.

تجهيز المعادن خوصات الأكبر في مختبر أبحاث الجيش الأمريكي

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

Controllable Nucleation of Cavitation from Plasmonic Gold Nanoparticles for Enhancing High Intensity Focused Ultrasound Applications

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) for the controllable nucleation of cavitation in tissue-mimicking gel phantoms. This in vitro protocol was developed to demonstrate the feasibility of this approach, for both enhancement of imaging and therapeutic applications for cancer. The same apparatus can be used for both imaging and therapeutic applications by varying the exposure duration of the HIFU system. For short duration exposures (10 &#181;s), broadband acoustic emissions were generated through the controlled nucleation of inertial cavitation around the gold nanoparticles. These emissions provide direct localization of nanoparticles. For future applications, these particles may be functionalized with molecular-targeting antibodies (e.g. anti-HER2 for breast cancer) and can provide precise localization of cancerous regions, complementing routine diagnostic ultrasound imaging. For continuous wave (CW) exposures, the cavitation activity was used to increase the localized heating from the HIFU exposures resulting in larger thermal damage in the gel phantoms. The acoustic emissions generated from inertial cavitation activity during these CW exposures was monitored using a passive cavitation detection (PCD) system to provide feedback of cavitation activity. Increased localized heating was only achieved through the unique combination of nanoparticles, laser light and HIFU. Further validation of this technique in pre-clinical models of cancer is necessary.

This protocol demonstrates the controllable nucleation of cavitation in gel phantoms, through simultaneous exposure to both near-infrared pulsed laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU). The cavitation activity can then be used for enhancing imaging and/or therapeutic uses of HIFU.

وركز التنو يمكن السيطرة عليها من التجويف من جسيمات نانوية الذهب Plasmonic لتعزيز كثافة عالية تطبيقات الموجات فوق الصوتية

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) ...

Determining the Mechanical Strength of Ultra-Fine-Grained Metals

The mechanical strengthening of metals is the long-standing challenge and popular topic of materials science in industries and academia. The size dependence of the strength of the nanometals has been attracting a lot of interest. However, characterizing the strength of materials at the lower nanometer scale has been a big challenge because the traditional techniques become no longer effective and reliable, such as nano-indentation, micropillar compression, tensile, etc. The current protocol employs radial diamond-anvil cell (rDAC) X-ray diffraction (XRD) techniques to track differential stress changes and determine the strength of ultrafine metals. It is found that ultrafine nickel particles have more significant yield strength than coarser particles, and the size strengthening of nickel continues down to 3 nm. This vital finding immensely depends on effective and reliable characterizing techniques. The rDAC XRD method is expected to play a significant role in studying and exploring nanomaterial mechanics.

The protocol presented here describes the high-pressure radial diamond-anvil-cell experiments and analyzing the related data, which are essential for obtaining the mechanical strength of the nanomaterials with a significant breakthrough to the traditional approach.