Este trabalho foi financiado pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia e do Ministério do Meio Ambiente, Governo do Japão.

1. Fabricação de vagão em forma de roda, Ia Cubic 3 d mesoporosos Monolithic Andaimes NOTA: O controle de geometria cúbica (preferencialmente gyroidal Ia 3 d simetria) e de partículas micrométricas de superfícies andaimes monolíticos mesoporosos usando copolímero tribloco Pluronic P123 [P123; poli (óxidos de etileno-propileno de óxidos bloquear bloquear -etileno óxido) (20 OE OE 20 70 PEO)] como molde. <ol><li> Sob condições típicas, adicionar P123, pentadecano, e ortossilicato de tetrametilo (TMOS), a uma razão de massa de 1,6: 2: 1,2 a HCl / H2O (pH ~ 1,0) num balão de fundo redondo de 200 ml; em seguida, mistura agitar a 45 ° C até a formação de um sol-gel homogénea. </li><li> Conectar balão de um evaporador rotativo, e evapora-se mistura à temperatura de 45 ° C e uma pressão inicial de 1.023 hPa. Sob estas condições, a hidrólise exotérmica e condensação de TMOS ocorrer rapidamente. </li><li> Continue evaporatina da mistura durante 10-20 min para obter o monólito óptico semelhante a gel em forma de rodas da carruagem volta da parede do balão de conexão 37-39. </li><li> Seca-se o frasco que contém o monólito como feitos a 45 ° C durante 24 horas para completar a secagem. </li><li> Trate seca monólito vagão-em forma de roda a 450 ° C durante 8 horas, sob condições atmosféricas normais. </li><li> Moer monólito sólido calcinado completamente usando almofariz e pilão, e armazenar material do solo para uso posterior como uma plataforma carrier na fabricação de AFM. </li></ol> 2. Caracterização de Materiais <ol><li> Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) <ol><li> Dispersar 1 mg de amostra em 5 ml de solução de etanol usando um limpador ultra-sônico, e em seguida, cair duas gotas de amostra numa grelha de cobre. </li><li> Vacuum-secar o grid para 20 min antes de inserir amostras na coluna HRTEM. </li><li> Execute HRTEM usando um microscópio eletrônico de transmissão conectada a uma câmera CCD. Micrografias da ficha HRTEM a uma voltagem de aceleração de 200 kV para se obter uma resolução de 0,1 nm treliça. </li></ol></li><li> N 2 isotérmicas de adsorção-dessorção <ol><li> Pré-tratamento de amostras a 100 vagão-em forma de roda ° C durante 8 horas, sob vácuo, para equilibrar a pressão para 10 -3 Torr. </li><li> Medir N 2 isotérmicas de adsorção-dessorção a 77 K com uma área superficial e tamanho de poro analisador de acordo com as instruções do fabricante </li><li> Determinar a distribuição de tamanho de poro de isotérmicas de adsorção, utilizando a teoria do funcional da densidade não-local. Calcular a área de superfície específica (S BET), utilizando dados de adsorção multiponto a partir de segmentos lineares dos N 2 isotérmicas de adsorção usando Brunauer-Emmett-Teller (BET) teoria. </li></ol></li><li> Pequeno ângulo de difracção de raios-X (DRX) <ol><li> Medir padrões de DRX, utilizando um difractómetro de 18 kW e monocromada radiação CuKa, de acordo com o fabricante# 39; s instruções. </li><li> Grave diffractions usando tanto um monocromador de grafite e detectores espelho Göbel com 2q ângulos entre 0,1 ° e 6,5 °, correspondendo a d- espaçamentos entre 88,2 e 1,35 nm. </li><li> Moer a amostra e espalhar o pó no suporte de amostras. Confirme resolução de picos de difração com reprodutibilidade padrão em 2θ (± 0.005 °). Medição da amostra Repita três vezes com rotação em vários ângulos (15 °, 30 ° e 45 °). </li></ol></li></ol> 3. Fabrico de Pd (II) -MSA-1, Au (III) -MSA-2, e Co (II) 3--MSA <ol><li> Síntese de Pd (II) -MSA-1 e Co (II) 3--MSA Nota: Use um método assistido por pressão de dirigir a modificação do vagão em forma de roda, Ia cúbico de 3 d monólitos por 1,5-dicarboxilato difeniltiocarbazona (L1) e 2-nitroso-1-naftol (L3) ligantes (0,1 M EtOH soluções) para o fabrico de Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3, respectivamente. <ol><li> Adicionar et1,5-dicarboxilato hanolic difeniltiocarbazona (L1) ou 2-nitroso-1-naftol (L3) soluções para monólitos vagão rodas sólidos em balão de fundo redondo e mistura sob agitação durante 1 min. </li><li> Conectar balão contendo EtOH-L1 mistura heterogénea monólito / sólido para um evaporador rotativo e evapora-se mistura à temperatura de 45 ° C e uma pressão inicial de 1.023 hPa. </li><li> Conectar um outro frasco contendo mistura de EtOH-L3 / monólito sólido heterogéneo para um evaporador rotativo e evapora-se a mistura a 50 ° C e uma pressão inicial de 1.023 hPa. Remova a solução heterogénea a partir de EtOH-ligando mistura de EtOH / monólito sólido sob vácuo à temperatura ambiente. </li><li> Esclarecer o mecanismo de formação de (interacções ou seja, de van der Waals e ligações de H) (MSA-1 e MSA-3) de physisorbed interacções de curto alcance ligando-sólido entre os grupos hidroxilo abundantes dos locais de superfície activa do vagão rodas -shaped andaimes e o heteroátomo ligandos 40,41. </li><li> Calcule o amounts de imobilizada L1 e L3 como se segue: Q E = (C 0 - C E) V / M, onde Q e é quantidade adsorvida, V é o volume da solução (L), m é a massa dos transportadores (g), e C 0 e C e as concentrações iniciais e sobrenadante da sonda, respectivamente. A quantidade de imobilizada L1 e L3 podem ser deverá ser de cerca de 0,09 mmol / g. </li></ol></li><li> Síntese de Au (III) 2--MSA NOTA: Aplicar blocos de construção protocolo para sintetizar Au (III) -MSA-2: <ol><li> Imobilizar uma 40 ml de solução de etanol a 0,1 M de brometo de dilauryldimethylammonium (DDAB) em 0,5 g de andaimes HOM-vagão em forma de roda, utilizando um evaporador rotativo para produzir em forma de rodas da carruagem monólitos HOM-DDAB. </li><li> Dissolve-se 20 mg de 5--hydrophilic6-hidroxi (4-sulfonatofenilazo) -2-naftalenossulfónico sal dissódico do ácido (L2) do ligando em 80 ml de água Dl. Adicionar 0,5 g de monólitos HOM-DDAB sólidos. on remova a H 2 O solução através de filtração. </li><li> Lavar HOM-DDAB-L2 com água desionizada até não L2 é eluída; em seguida, amostra seca a 65-70 ° C durante 4 h. Nota: 0,07 mmol de L2 ligando por grama de HOM andaime foi incorporada HOM-DDAB 42. </li><li> Esclarecer o mecanismo de formação (MSA-2) com base na interacção L2-DDAB-sólido. </li></ol></li></ol> 4. Estudos de lote para a detecção de Pd (II), Au (III) e Co (II) Íons <ol><li> Imergir 20 mg de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 em uma mistura de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões vagão em forma de rodas (ião concentração: 2 mg / L) ; ajustar o volume para 20 ml e o pH ao valor de pH apropriado, de 2, 7 e 5,2, respectivamente. </li><li> Agitar mecanicamente misturas em um banho de água de temperatura controlada a 25 ° C durante 45 min a uma velocidade de agitação constante de 300 rpm. </li><li> Filtro MSAs através de papel de filtro de 25 mm; após equilíbrio, usar a avaliação visual da cor e de reflectância measurem espectrosentos para determinar concentrações de íons. </li><li> Determinar-se Pd (II), Au (III), e Co (II) como alvo as concentrações de iões através da comparação intensidades de reflectância de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 em λ máx 384, 486, e 537 nm, respectivamente, durante a adição de concentração desconhecida de amostras-alvo com os de concentração padrão de amostras-alvo. </li><li> Realizar outras experiências utilizando alvo de Pd (II), Au (III), e Co (II) em concentrações de iões de o valor de pH óptimo de 2, 7 e 5,2, respectivamente, utilizando espectroscopia de UV-VIS. O parte por milhão (ppm, mg / L), uma parte por bilião (ppb, ug / L), e molar (mol / L) unidades são utilizadas para definir a concentração do ião alvo em solução. </li></ol> 5. Método para a remoção de Pd (II), Au (III), e Co (II) Iões <ol><li> Imergir 40 mg de cada MSA em forma de rodas da carruagem de uma mistura específica de Pd (II), Au (III), e Co (II), as concentrações de iões; ajustar o pH da mistura para valores específicos de 2, 7 e 5,2, respectivamente, num volume de 20 ml, e mistura-se agitar durante 2 horas à temperatura ambiente. </li><li> Filtro MSAs sólidos e analisar filtrado por espectroscopia de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) 28-30. </li><li> Calcule a isotérmica de Langmuir com base na seguinte equação 43: <img alt="Equação 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> em que C é a concentração de iões e de destino, e Q é quantidade de ião alvo em equilíbrio nas solução, Q m (mg g -1 ·) é a quantidade de Pd (II), Au (III), ou Co (II) removido para iões formar a cobertura monocamada, K e G é a constante de equilíbrio de adsorção de Langmuir. Por exemplo, os dados indicam q m a prática remoção dos iões metálicos a partir do meio aquoso com eficiências de adsorção elevadas (97% -98%). Além disso, os valores de K L são consistentes com as taxas de adsorção / dessorção, indicando ensaios de adsorção de metais totalmente reversíveis. </li></ol&gt; 6. Formação de metal-ligando constantes de ligação em forma de vagão rodas MSAs <ol><li> Determinar constantes de estabilidade (log K s) de [PD- (L1) 2], [Au- (L2)], e [Co (L3) 2] complexos a pH 2, 7 e 5,2, o que pode ser esperado a ser cerca de 5,8, 4,9, e 7,9, respectivamente. </li><li> Calcular constantes de estabilidade de acordo com a seguinte equação 28-32: log K s = ([ML] S / [L] S) × [M] onde [M] é a concentração de livre de Pd (II), Au (III), ou Co (II), iões em solução; [L] representa a concentração de L livre (isto é, G não ligados à Pd (II), Au (III), ou Co (II), iões); e S subscrito refere-se à concentração total de Pd (II), Au (III), ou Co (II), iões na fase sólida do MSA em forma de rodas da carruagem. </li><li> Determinar os limites de detecção (LOD) de MSAs de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões como se segue: LOD = 3σ / Ψ onde σ e Ψ é o desvio padrão e o declive da curva de calibração 40-42. </li></ol> 7. Sistema Experimental Selective-ion-extracção NOTA: Certifique-específico e forte de metal-to-ligando de ligação da seguinte forma: <ol><li> Ajustar o pH da solução extraída com 2, 7, e 5,2 para o Pd (II), Au (III), e os iões Co (II). Alterar as concentrações de iões metálicos para interferir ≤5 vezes maiores do que as concentrações de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões alvo. Adicionar 2 ml de agente formador de complexo (por exemplo, 0,3-0,5 M / citrato de tartarato) a extraiu-se a solução antes da adição de iões alvo de restringir activamente a reacção de iões de Cu (II). </li></ol> 8. real extração de metais de Minas Urban <ol><li> Dissolver o conselho PCI em ácidos fortes para obter os íons metálicos em solução. </li><li> MSAs Adicionar à solução contendo Pd (II), Au (III), e os iões Co (II) para extrair estes iões em contínuoMSAs. </li><li> Filtro MSAs sólidos e analisar filtrado por ICP-MS. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

A procura mundial está a crescer para um meio para detectar com precisão e rapidez, selectivamente reconhecer, e recuperar-se Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de sucata electrónica e soluções lib. Para resolver esta questão, em forma de roda de carroça, MSAs ópticos para detecção química / remoção / extração e recuperação desses íons metálicos foram desenvolvidos. Na concepção dos MSAs, dois fatores-chave foram considerados os seguintes: (1) receptores e (2) a imobilização / transdução andaimes. Receptores ligantes orgânicos são responsáveis ​​pela selectividade das AFM; andaimes são responsáveis ​​pela estabilidade, reutilização e sensibilidade dos MSAs. Por causa dos seus canais altamente uniformes, grandes áreas de superfície, distribuição de tamanho de poro, e a estrutura das rodas da carruagem controlável, que é geralmente associada com a [111] projecção da morfologia da superfície bicontinua cúbico (Figuras 1 e 2), o vagão-based MSA roda Ia 3 dandaimes materiais mesoestrutura fornecida controlo sobre os potenciais exigências de este método de detecção / remoção / extracção e recuperação da seguinte forma: (1) a estabilidade do ligando-incorporação HOM sólido (isto é, nenhuma lixiviação dos ligandos mediante lavagem), (2) condições de detecção ensaios, e (3) condições de tratamento químico durante a regeneração / ciclos de reutilização (ou seja, após oito ciclos); alta cobertura ligando-superfície e dispersão; robustez mecânica; e eficiente de processamento de recuperação da minha urbana. Para fabricar o desenho MSAs estável e robusto, o monofunctionalization da superfície de poro interna da roda do vagão ou a inclusão sucessiva de diferentes ligandos (isto é, L1, L2, e L3; Figuras 3-5) para os andaimes HOM podem ser alcançados por pressão assistida- co-condensação; os híbridos de alta ordem MSA-1 e MSA-3 foram obtidos utilizando L1 e L3, respectivamente. Criação controlada de MSA-2 baseou-se na sintonia fina padronização superfície óf O vagão arquiteturas roda andaimes mesoscópicos. Isto foi realizado usando um agente activo dispersível (DDAB) que conduziu à decoração densa de centros de sinalização L2 dentro das cavidades da roda de vagão de poros. Com estes modelos MSA, os iões metálicos podem interagir com radicais orgânicos por ligação não covalente (por exemplo, ligação de hidrogénio), a coordenação de metal, forças hidrofóbicas, de van der Waals, interacções π-¸, e efeitos electrostáticos e / ou electromagnéticos (Figuras 3-5 ). Nos ensaios de detecção, MSAs nanoengineered pode ser desencadeada por um alvo Pd (II), Au (III), ou Co (II) espécies de íons e transdução de sinais ópticos mensuráveis ​​sob pH sinérgica, temperatura de reação, eo tempo de contacto condições (tempo de resposta), permitindo a ligação dos metais em um bolso hidrofóbico ou hidrofílico ligando a ser imitada. A AFM desenvolvidos não só removido de Pd (II), Au (III), e Co (II) a partir de matrizes de iões complexos ambientais mas também fornecido um meio para um visual simplesestimativa colorimétrica da concentração de ião metálico; UV-vis de espectroscopia de reflectância sensivelmente quantificada a concentração de iões metálicos ao longo de um largo intervalo de concentrações (figuras 3-6). Assim, MSAs fornecer uma solução colorimétrico com base em simples e sensível para detectar alterações ao longo de uma vasta gama de concentrações de iões metálicos, bem como um meio sensível para a quantificação de iões alvo, evitando assim a necessidade de instrumentos sofisticados. Mesmo em concentrações ultravestigiais ≤0.19 (ug / L), uma mudança no sinal de espectros de reflectância dos sensores apareceu durante a formação dos complexos (Figura 1). Em sistemas de detecção / remoção / extração de lote, uma grande vantagem da AFM em forma de roda de carroça é sua seletividade para íons alvo, impedindo assim obstáculo de interferir iões concorrentes. Figura 6 confirmou a retirada seletiva e monitoramento eficiente de Pd (II), Au (III) e Co (II) por íonsos MSAs ópticos. A alteração negligenciável nos sinais de reflectância da AFM na presença de iões competitivos indicaram que os quelatos fracos foram formados entre os metais concorrentes e L1, L2, L3 e, especificamente, a um pH de 2, 7 e 5,2, respectivamente. A selectividade dos MSAs pode ser atribuída à formação de octaédrica altamente estável [PD- (L1) 2], quadrada planar [Au- (L2)], e octaédrico [CO- (L3) 2] complexos. Para julgar a relação custo-eficácia, a reciclabilidade e durabilidade dos MSAs vagão em forma de rodas depois de repetidos de regeneração / ciclos de reutilização foram investigados. A figura 8 mostra que os MSAs manteve uma elevada eficiência de detecção / remoção / extração de Pd (II), Au ( III) e Co (ciclos II) íons sobre a regeneração repetida / reutilização, apesar de eficiência global diminuiu ligeiramente, após o sexto ciclo de regeneração / reutilização. A estabilidade da cúbico Ia 3 d mesoestrutura e a incorporação de L1, L2 e L3 no ouderada poros (induzidas pela forte H-ligação e interações dispersivas) vagão-em forma de roda desempenham papéis importantes na manutenção da funcionalidade do sistema / captura de iões de detecção através de vários ciclos de regeneração / reutilização (ver Figura 7). Recuperando-se Pd (II), Au (III) e Co (II) íons da mina urbano pode ajudar a limitar o dano ambiental associado mineração destes metais, especialmente no que diz respeito ao impacto sobre a terra e clima. Usando amostras de minas urbanas reais, os resultados mostraram que os MSAs aqui descritos pode recuperar seletivamente Pd e Au de lixo eletrônico, e Co a partir LIBs descartados (Tabela 1 e Figura 9), mas prático, processo evolutivo continua a ser desafio para o futuro aplicabilidade da recuperação de metal da minha urbana. Com base no protocolo de gestão proposto, dois componentes-chave desempenham um papel importante na acessibilidade íon metálico melhorada, capacidade de adsorçãoE recuperação durante os processos heterogêneos. Em primeiro lugar, os grandes proporções de superfície para volume e poros cilíndricos abertos da roda de vagão cúbicos Ia 3 d mesoestruturas (AFM) promover a montagem ligando de orientação (como evidenciado pela interacção flexível de Pd (II), Au (III), e Co (II) com iões de L1, L2 e L3 e a elevada afinidade do ligando de metal-a-eventos de ligação) (Figuras 3-5). Em segundo lugar, os processos de adsorção / detecção / de extracção selectivos dependerá principalmente da estrutura do agente quelante, as condições experimentais (particularmente Ph), a composição do sistema de iões, as concentrações de iões de metal e metal-ligando de ligação de eventos. Embora este protocolo mostra avanços significativos na qualidade e eficiência dos métodos de recuperação, são necessários mais esforços para que eles possam ser usados ​​em outros aplicabilidade exigente de resíduos ambientais, no qual eles enriquecido com altas doses de metais ativamente competitivos como Cu (II), Fe (III) umd iões Ni (II). Em conclusão,,,-vagão em forma de roda MSAs eficiente e econômica têm desenvolvido para a recuperação de paládio, ouro e metais cobalto da mina urbana. Os resultados mostram evidências de que as AFM será útil em fornecer uma rota para um fornecimento sustentável de ouro, paládio, cobalto e para satisfazer as necessidades da sociedade moderna.

Forças motrizes para o uso em expansão de metais do grupo da platina (PGM) são as suas propriedades extraordinárias e às vezes exclusivos, que os tornam componentes essenciais em uma ampla gama de aplicações. PGM pode desempenhar um papel na construção de uma sociedade sustentável, e estes materiais são usados ​​em uma variedade de aplicações contemporâneas e produtos: processo químico catálise, controle de emissões automotiva, tecnologia da informação, eletroeletrônicos, jóias finas, preparação de materiais odontológicos, células de combustível fotovoltaica e baterias de íon de lítio (LIB) 1-10. Ao longo do século passado, as mudanças econômicas em todo o mundo têm sido alimentada pelo uso de PGMs. Por causa da importância da PGM em tecnologias limpas e equipamentos de alta tecnologia, o uso de PGMs aumentou dramaticamente na sociedade moderna. Por causa dos fortes aumentos no uso de PGMs, particularmente na produção de equipamentos eletrônicos, o acúmulo de lixo eletrônico (e-waste) levou a environmental desafios e preocupações. Além disso, o recente aumento nos preços das commodities gerou um novo interesse na mineração de e-resíduos 1-4. E-resíduos contêm ambos os materiais perigosos e metais preciosos paládio, ouro e cobalto. Se os e-resíduos são depositados em aterros ou não tratados de uma forma ambientalmente correcta, que podem constituir um risco elevado de danos ambientais. Paládio, ouro e metais cobalto em e-resíduos são um recurso secundário sustentável e &quot;verde&quot; de tais metais 5-10. Portanto, processos eficientes para a recuperação de paládio, ouro e cobalto metais de e-resíduos são urgentemente necessários. Futuros avanços em muitas áreas tecnológicas requer controle dos recursos de metais primários. Devido à crescente importância do paládio, ouro e cobalto metais em aplicações industriais e soluções para os problemas ambientais 11-13, desenvolvendo adsorção / extraction técnicas para o reconhecimento e valorização desses metais tornou-se uma prioridade. Os principais metais preciosos utilizados em produtos electrónicos são de prata, ouro, paládio, platina e pequenas quantidades de ródio 4-8. Recuperando paládio e ouro tornou-se crucial devido à sua combinação única de propriedades em uma ampla gama de aplicações industriais, valor econômico e ocorrência rara. Os mecanismos de mercado têm sido influentes em aumentar as taxas de recolha e reciclagem de placas de circuito de computadores desatualizados, TVs, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos. Componentes de consumo produzidos em massa, tais como placas de computador, contêm cerca de 80 g de Pd e 300 g de Au por tonelada de lixo eletrônico; os montantes correspondentes para telefones celulares são 130 g de Pd e 200 g de Au por tonelada de lixo eletrônico 5-10. Esta mina urbana detém imensas quantidades destes metais (por comparação, Au e Pd estão presentes em concentrações extremamente baixas em rochas (~ 4 ng / g), solos (1 ng / g), água salgada (0,05 ug / L), e água do rio (0,2 ug / L) 14-16). Para garantir uma contínua e confiável fornecimento de paládio, ouro e cobalto metais para futuras inovações tecnológicas e novos equipamentos eletrônicos, é importante desenvolver uma tecnologia eficiente e de baixo custo para a reciclagem de metais preciosos de lixo eletrônico. Essa tecnologia poderia servir como um seguro contra um futuro escassa disponibilidade de minérios de terras raras, que são previstos para estar em falta, ou mesmo esgotado, dentro de 100 anos. Um elemento, tal como o cobalto tem um contributo essencial para quase todas as células de armazenamento de energia electroquímica, tais como LIBs 17-19. Devido ao rápido crescimento da tecnologia da informação e uma utilização de toda a gama de LIBs, a liberação de LIBs como e-resíduos explorado um novo desafio ambiental 18-20. Portanto, o manuseio desses resíduos com cuidado pela recuperação desses recursos pode abrir uma nova avenida nameio ambiente e aplicações industriais. Diversas metodologias poderosas e bem estabelecidos e técnicas analíticas têm sido usados ​​para discriminar e quantificar Au (III), Pd (II) e Co (II) em minério natural e resíduos industriais, incluindo chama e forno de carbono espectrofotometria de absorção atômica, ultravioleta- espectrofotometria visível (UV-VIS), análise de ativação de nêutrons, e espectrometria de massas com plasma 14-16,21-27. Apesar de sua versatilidade e crescente popularidade, essas técnicas de análise sofre de muitas deficiências. Por exemplo, eles geralmente exigem planejamento e testes cuidadosos, envolvem muitas etapas de preparação da amostra para minimizar a interferência da matriz da amostra, requer instrumentação sofisticada e indivíduos bem treinados, e deve ser realizada em condições experimentais rigorosos 17,21. Além disso, todas estas técnicas analíticas incorporar pré-concentração e passos de separação, tais como solvente extrAction, co-precipitação, permuta iónica e adsorção, a pré-concentrado de iões de metal a partir de alvo os componentes da matriz antes da sua determinação 20-27. Além disso, as técnicas de hidrometalurgia e Pirometalurgia são comumente usados ​​na cadeia de reciclagem na indústria 19-22. Portanto, o desenvolvimento de métodos analíticos eficientes, rentáveis ​​e fáceis de usar para recuperar paládio, ouro e cobalto metais a partir de minérios naturais e resíduos industriais são importantes tanto para a protecção do ambiente e no setor industrial 11-13. As novas tecnologias podem oferecer novas abordagens para análise química e recuperação de metais a partir de minérios naturais e resíduos industriais. O progresso recente tem sido feito na redução do custo e encurtando o tempo para fabricar ópticos nanosensores químicos / adsorventes; No entanto, adsorventes ópticos ainda são utilizados para a detecção específica do mundo real, extracção, e aplicações de recuperação para uma ampla gama de metais 28-36. Recentemente, a investigação centrou-se na alfaiataria monólitos mesoporosos sólidos específicos para uso como sensores altamente sensíveis para a detecção a olho nu simples e simultânea e remoção de íons metálicos tóxicos e preciosos, como íons de mercúrio e ouro, a partir de amostras aquáticos 28-32. Aqui, um processo para detectar selectiva e recuperar eficientemente Au (III), e Pd (II) a partir da mina urbano foi relatado; Além disso, o processo pode ser aplicado para a recuperação de iões Co (II) a partir LIBs. Reciclagem de metais por este processo não deve servir apenas como uma fonte secundária de Au (III), Pd (II) e Co (II) íons, mas também reduzir a poluição ambiental. Os modelos de protocolo de MSAs vagão em forma de roda mostram, pela primeira vez, evidências de reconhecimento óptico controlado de Au (III), Pd (II), e Co iões (II), e um sistema altamente selectiva para a recuperação de Pd ( íons II) (até ~ 95%) em minérios e resíduos industriais.

<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

Desenvolvimento de baixo custo, processos eficientes para a recuperação e reciclagem de paládio, ouro e metais cobalto de mina urbana continua a ser um desafio significativo nos países industrializados. Aqui, o desenvolvimento de mesosensors ópticos / adsorventes (AFM) para o reconhecimento eficiente e recuperação selectiva de Pd (II), Au (III), e Co (II) foi obtido a partir de minas urbana. Um método simples, geral para preparar as AFM baseada no uso de alta ordem andaimes monolíticos mesoporosos foi descrito. Hierárquicos cúbicos Ia 3 d MSAs em forma de roda de carroça foram fabricados por agentes quelantes de ancoragem (corantes) em poros tridimensionais e superfícies de partículas micrométricas dos andaimes monolíticos mesoporosos. Os resultados mostram, pela primeira vez, evidências de reconhecimento óptico controlado de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões e um sistema altamente selectiva para a recuperação de Pd (II), iões (até ~ 95%) em minérios e resíduos industriais. Além disso, os processos de avaliação controladas descreveu suaein envolvem avaliação das propriedades intrínsecas (por exemplo, alteração visual do sinal, de estabilidade a longo prazo, de eficiência de adsorção, extraordinária sensibilidade, seletividade e reutilização); assim, instrumentos caros e sofisticados não são necessários. Os resultados mostram evidências de que as AFM vai atrair a atenção mundial como um meio tecnológicas promissoras de recuperação e reciclagem de paládio, ouro e cobalto metais.

Cúbico Ia 3 d andaimes monolíticos gyroidal periódicas e MSAs vagão-em forma de roda com grande cilíndricos poros abertos (até 10 nm de diâmetro) foram fabricados usando assistida por pressão de modelagem direta com um sistema P123 copolímero microemulsão. Micrografias TEM dos MSAs mostrar canais vagão rodas como organizados em grandes tamanhos de domínio e em diferentes geometrias de orientação nas gyroidal bicontinuas cúbicos Ia 3 d mesoestruturas (Figura 1). Embora as sondas de L1, L2 e L3 foram directamente physisorbed nos andaimes monolíticas (~ 80 mg de sonda por grama de andaime), as MSAs fornecida controle sobre potencial lixiviação dos ligandos mediante lavagem, sentindo ensaios condição, e tratamento químico durante ciclos de regeneração / reutilização. Roda de carroça poros forma-como destaque as cúbicos Ia de 3 d estruturas dos MSAs, como evidenciado pelas imagens TEM (Figura 1). oMicrografias HRTEM gravadas ao longo da faceta dominante na direção [111] indicam a formação de cúbico morfologia da superfície bi-contínuo 37-39. Seis vezes canais simétricas com diferentes interligações nanométricas em roda de vagão poros forma-como eram as características cúbicos estruturas Ia3d de rede de AFM (Figura 1, centro) 44. Além disso, o acordo na rede celular unidade de determinação por micrografias TEM (22,5 nm) com o parâmetro de célula unitária determinada pelo pequeno ângulo DRX (a = d 211 √6) indica a formação da morfologia cúbica Ia3d MSA. O aparecimento de poros de diferentes formas geométricas neste orientação seis vezes em torno de cada padrão de roda vagão é a característica chave do controlado de Pd (II), Au (III), e Co (II) de difusão de iões, adsorção, e recuperação. A Figura 2B indica que geometrias de poros em forma uniforme e propriedades texturais do cúbica <em&gt; Ia 3 d MSA-1, MSA-2, e MSA-3 foram mantidos (área de superfície (S BET) de 560, 520, e 570 m 2 / g; volume de poros (V p) de 1,03, 0,98, e 1,09 cm3 / g, e de tamanho de poro (D / nm) de 8,2, 8,1, e 8,2 nM, respectivamente, como evidenciado resultados de isotérmica de N 2). Esta retenção da integridade estrutural cúbico Ia 3 d MSA foi utilizado para o desenho racional dos MSAs, para o qual o Pd (II), Au (III), e Co iões (II) foram detectadas com um tempo de resposta rápido, mesmo em nanomolar concentrações (Figura 3-5). Um número considerável de grupos orgânicos com potenciais sítios ativos funcionais estão fortemente ancorados nas superfícies de roda de carroça de poros via H-ligação e interações dispersivas com retenção da cúbico Ia 3 d geometria, como evidenciado pelos planos Bragg reflexão (hkl) (Figura 2A ). A formação de MSAs híbridos orgânico-inorgânicos estáveis ​​com adequadoalojamento de L1, L2, L3 e nos poros roda de vagão pode levar a não lixiviação dos ligantes durante os sensores íon metálico / captura / ensaios de remoção e processo de reutilização / valorização. A especificidade e a sensibilidade da AFM em forma de rodas da carruagem para o alvo de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões foram controlados por ajustamento do pH a 2, 7 e 5,2, respectivamente. Estes valores de pH específicos são os mais adequados para o controlo e remoção de íons metálicos usando AFM (Figura 6A) seletivo, sensível e eficiente. O processo de quantificação para a detecção / captura de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões com MSA-1, MSA-2, e MSA-3 envolvido detecção de mudanças na intensidade da cor em tempos de resposta de cor (R t) de 2, 3, e 5 minutos, respectivamente. Para avaliar as sensibilidades das AFM, transições de cor no espectro de reflectância que podem ser detectadas pelo olho humano foram cuidadosamente monitorizados ao longo de uma vasta gama de concentrações de iões metálicos(0-5,000 mg / L). As figuras 6B-D mostram alterações na cor e refletância intensidade da MSA-1, MSA-2, e MSA-3 em λ max 384, 486 e 537 nm, respectivamente. Estas alterações indicam-metal-ligando eventos de ligação durante a formação do octaédrico [PD- (L1) 2], quadrada planar [Au- (L2)], e octaédrico [CO- (L3) 2] complexos (a estabilidade As constantes de estes complexos são mais elevados do que os de complexos de iões concorrentes; Figura 7) .A reflectância respostas espectrais dos MSAs indicou a eficiente detecção / reconhecimento de metais. Além disso, a Figura 6F mostra que as AFM são muito eficazes na remoção e monitorização de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de mina urbana e soluções LIB mais de uma vasta gama de concentrações (ug / L a mg / l) e, mesmo nos limites de baixa concentração de 0,19, 0,6 e 0,51? g / L, respectivamente. As eficiências de íon-sensing / íon de remoção do wagon em forma de roda para a AFM de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões na ausência e na presença de iões interferentes foram avaliadas (Figura 7). Alterações significativas nos padrões de cor e os espectros de reflectância visível foram evidentes, na maioria dos casos, após a adição de 1 a 18 iões concorrentes [ou seja, (G1) de K (I), Na (I), Li (I), Ca (II ), Fe (III), e Cu (II); (G2) de Cd (II), Pb (II), Hg (II), Ni (II), Mn (II), Al (III); e (G3) de Bi (III), Zn (II), Dy (III), Er (III), Ho (III), e La (III)] para o Pd (II), Au (III), e Co (II) sistemas de íons, confirmando a remoção selectiva e acompanhamento eficaz do alvo (T) íons. Baixas concentrações de Ni (II), Cu (II) e Fe (III), iões de interferência, mas interferências foram eliminados usando 0,3-0,5 M / citrato de solução de tartarato como um agente supressor; Não ocorreram alterações significativas nos padrões de cor visível e re fl ectance espectros ocorreu depois da adição de concentrações elevadas de vários catiões nas condições de iões de detecção óptima / captura (pH 2, 7 e 5,2, 40 mg de AFM, volume de 20 ml, 25 ° C) (Figura 7). Estes resultados indicaram a identificação selectiva e captura de iões alvo de uma vasta gama de amostras reais contendo altas concentrações de iões concorrentes 45,46. A reutilização da AFM em forma de rodas da carruagem foi avaliado através da análise do espectro de reflectância dos ensaios de detecção / de captura de iões alvo e determinar a eficiência de absorção (E%) como uma função do ciclo de regeneração / reutilização. O processo de reciclagem foi realizada por extracção do Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de MSA as superfícies (isto é, a descomplexação). Descomplexação foi conseguida por tratamento do Pd (II) -, Au (III) -, e Co (II) -MSAs com 0,1 M de HClO 4 0,1 M tioureia em 1% de HCl concentrado, e HCl 2 M, respectivamente. O tratamento foi realizado a descomplexação várias vezes para remover completamente o Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de as superfícies de MSA. UV-vis spectrosforam usadas cópia e ICP-MS para confirmar que as superfícies MSA estavam livres de metais (Figura 8). A eficiência de absorção para MSA-1, 2-MSA, e MSA-3 foram calculados como% (C / C 0), em que C é o alvo A concentração de iões de absorção por MSAs sólidos e C 0 é a concentração inicial de iões alvo. Os resultados indicaram que as funcionalidades dos MSAs em forma de roda de carroça foram mantidas ao longo de oito ciclos de regeneração / reutilização 46,47. A recuperação de Pd (II) e Au (III) a partir de sucata eletrônica (ou seja, placas PCI) e Co (II) a partir de LIBs foi realizado em várias etapas: A primeira fase foi a separação mecânica dos componentes da placa PCI moídas. A segunda fase inclui um processo hidrometalúrgico de pré-tratamento, na qual as aparas da placa PCI de origem (e-resíduos) foram lixiviados numa mistura de H 2 SO 2 4-ND 0,2 MH 2 O 2 a 90 ° C durante 6 h para dissolver metais (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co e Zn) e uma suspensão de plástico parcialmente dissolvido e Pd (II) e Au (III ) íons 8. Após filtração de plásticos não dissolvidos, o resíduo foi lixiviado com um ácido conjugado de HCl e HNO 3 (3: 1) a 70 ° C durante 3 horas para formar uma solução solúvel de Pd (II), Au (III), de Ag (I ), Fe (III), Sn (IV) e Al (III), iões. O Fe (III), Sn (IV) e Al (III), iões de precipitar, aumentando o pH da solução até 4,5 utilizando NaOH a 2 M e filtrou-se. Foi precipitado de AgCl utilizando NaCl e filtração (Figura 9). Além disso, os componentes de resíduos LIBs foram tratados com HNO 3, conduzindo a uma mistura de Co (II), Ni (II), Mn (II), Li (I), Fe (III), e Al (III), iões. A terceira etapa envolveu uma série de experiências de cada lote realizada em condições experimentais controladas. Nestas experiências, as soluções de lixiviação foram purificados, Pd (II) e Au (III)iões foram recuperados a partir das soluções de sucata electrónica, utilizando MSA MSA-1 e-2 (ver Figura 9), e Co (II) foi recuperada a partir dos produtos principais da solução usando LIB MSA-3 (Tabela 1). Após a remoção, o filtrado foi analisado por ICP-MS. Na quarta etapa, as absorções percentuais de Pd (II) e Au (III) por MSA-1 e MSA-2 a partir de uma mistura mina compósito urbana real, [0,119 mg / L de Pd (II), 0,35 mg / L de Au (III ), 0,23 mg / L de Ag (I), 7,05 mg / l Cu (II), 5,78 mg / l de Ni (II), 13,35 mg / L de Fe (III), 7,09 mg / l de Al (III)] foram determinados. MSA-3 foi usada para estimar a recuperação de Co (II), iões de uma mistura compósita real LIB [1,75 mg / l de Co (II), 420 mg / l de Ni (II), 350 mg / l de Mn (II), 370 mg / L li (I), de 7 mg / L de Fe (III), 1 mg / l de Al (III)]. A eficiência de absorção de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 foi calculada como se segue: E% = C A / C E = C 0 - C e / C <sub&gt; 0, em que C A é a absorção de concentração de iões alvo por MSAs sólidos, e C E e C 0 são as concentrações de iões alvo nas soluções equilibradas e inicial. A Tabela 1 apresenta os resultados para o estudo da amostra real da extracção de Pd (II), Au (III), e Co (II), utilizando as MSAs; as absorções percentuais de Pd (II), Au (III), e Co (II) foi de aproximadamente 79%, 68%, e 66%, respectivamente. A quinta etapa envolveu experimentos de recuperação usando agentes de decapagem (Figura 3-5) para libertar Pd (II), Au (III) e Co (II) íons de superfícies MSA em forma de roda de carroça. A eficiência de recuperação (% R) foi calculada como se segue:% = R C R / C A, em que R é C a concentração de iões alvo libertados em solução por o agente de extracção. Análises de ICP-MS das soluções recolhidos indicavam que &gt;&gt; 98% dos iões metálicos nósre lançado pela química simples remoção (Tabela 1). Este resultado indica que os níveis de ultra vestigiais de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões foram extraídas da mina urbana pelo MSAs. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig1.jpg" /> Figura 1. Investigação de geometria em forma de roda de carroça. Micrografias HRTEM do padrão de roda de carroça nas cúbicos Ia de 3 d estruturas dos MSAs. Centro: A forma de cristal. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig2.jpg" /> Figura 2. Determinação de parâmetros de rede de cristal e de superfície mesostructured de poros vagão-em forma de roda. Difratogramas (A) e N 2 adsorção / isotérmicas de dessorção (b) da forma de roda de carroça, Ia cúbicos de 3 d MSAs. Figura 3. engenharia sistemática do MSA-1. A fabricação de Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3 através do método assistido por pressão. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig4.jpg" /> Figura 4. engenharia sistemática do MSA-3. A fabricação de Co (II) -MSA-3 através do método assistido por pressão. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig5.jpg" /> Figura 5. engenharia sistemática da MSA-2. Fabricação de Au (III) -MSA-2 através do protocolo de blocos de construção. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig6.jpg" /> Figura 6. controlada de Pd (II) dependente do pH, Au (III), e Co (II) s-iãosistemas Ensing. (A) Os perfis de pH-resposta de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 durante a detecção e de remoção de ensaios de alvo de Pd (II), Au vagão em forma de rodas (III), e Co (II), iões. A eficiência dos espectros de reflectância foi monitorizada como uma função do pH no λ max = 384, 486, e 537 nm, respectivamente. (B - D) concentração de iões alvo como uma função da reflectância de espectros MSA-1, 2-MSA, e MSA-3, respectivamente. (E) Cor mapeia para as MSAs com adição de 2 ppm de Pd (II), Au (III), e Co (II). (F) de traçagem de (R - R 0) vs. [M + n] para MSA-1, 2-MSA, e MSA-3. Nota: R e R representam 0 a reflectância da AFM com e sem a adição de iões alvo, respectivamente. <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig7.jpg" /> Figura 7. Estudo da Pd (II), Au (III), e Co (II) sistemas selectivos de iões (A - C). A selectividade de MSA-1, 2-MSA, e MSA-3-vagão em forma de roda para Pd (II) (2 mg / L), Au (III) (1 mg / L), e Co (II) (2 mg / L) de iões de detecção e ensaios de remoção de iões. (D) a cor resposta sequencial ofMSA-1, MSA-2, e MSA-3 (em branco, isto é, de ensaio isento de metal) para alvo de Pd (II), Au (III), e os iões Co (II) mediante adição de interferir íons em single, binário, e grupos de íons (G1-G3). <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig8.jpg" /> Figura 8. Reutilização de MSAs vagão em forma de rodas (A) Avaliação das vagão-em forma de roda, ópticos ensaios de detecção / remoção dos íons de destino após oito ciclos de regeneração / reutilização (concentração de íons alvo:. 2 mg / L; pH e os valores de tempo de resposta para o sinal de MSA-1, 2-MSA, e MSA-3: pH = 2, 7, umad 5,2, Rt = 2, 3, e 5 min; T = 25 ° C). (B) a eficiência de Captação vs. número ciclo de regeneração. <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig9.jpg" /> Figura 9. real recuperação de Pd (II) e Au (III) íons de soluções de sucata eletrônica. Tratamento hidrometalúrgico de placas PCI e recuperação de Pd (II) e Au (III) íons de soluções de sucata eletrônica. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="0.45in" width="45"> Íons alvo </td><td fo:width="0.8in" width="120"> Alvo de íon-determinação </td><td> Iões alvo (mg / L) </td><td fo:width="4in" width="300"> Iões metálicos coexistiram (mg / L) </td><td fo:width="0.3in" width="30"> E% </td><td fo:width="0.2in" width="20"> R% </td></tr&gt; <tr><td rowspan="3"> De Pd (II) </td><td> C 0 </td><td> 0,119 </td><td> Ag (I): 0,23, Au (III): 0,35, Al (III): 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7,05 </td><td rowspan="3"> 79 </td><td rowspan="3"> 97 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0,025 </td><td> Ag (I): 0,225, Au (III): 0,351, Al (III): 7,11, Ni (II): 5,77, Fe (III): 13,32, Cu (II): 6,95 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 0,0913 </td><td> Ag (I): 0.00, Au (III): 0,001, Al (III): 0,00, Ni (II): 0,002, Fe (III): 0,005, Cu (II): 0,009 </td></tr><tr><td rowspan="3"> Au (III) </td><td> C 0 </td><td> 0,35 </td><td> Ag (I): 0,23, Pd (II): 0,119, Al (III): 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7,05 </td><td rowspan="3"> 68 </td><td rowspan="3"> 98 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0,11 </td><td> Ag (I): 0,231, Pd (II): 0,118, Al (III): 7,00, Ni (II): 5,66, Fe (III): 13,29, Cu (II): 6,92 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 0,235 </td><td> Ag (I): 0.00, Pd (III): 0,002, Al (III): 0,00, Ni (II): 0,004, Fe (III): 0,003, Cu (II): 0,01 </td></tr><tr><td rowspan="3"> Co (II) </td><td> C 0 </td><td> 1.75 </td><td> Ni (II): 420, Mn (II): 350, Li (I): 370, Fe (III): 2.00, Al (III): 0,40 </td><td rowspan="3"> 66,3 </td><td rowspan="3"> 95 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0,59 </td><td> Ni (II): 419,34, Mn (II): 350,06, Li (I): 370, Fe (III): 1.91, Al (III): 0,05 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 1.15 </td><td> Ni (II): 0,85, Mn (II): 0,00, Li (I): 0,00, Fe (III): 0,05, Al (III): 0,02 </td></tr></tbody></table> Tabela 1. A determinação quantitativa dos íons metálicos em amostras reais. ICP-MS dados analíticos para a recuperação de Pd (II), Au (III) e Co (II) íons em sucata eletrônica e soluções LIB.

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

Devido à importância e ampla utilização de paládio, ouro e cobalto metais em equipamentos de alta tecnologia, a sua recuperação e reciclagem constituem um importante desafio industrial. O sistema de recuperação de metal aqui descrito é uma low-cost simples, significa para a eficaz detecção, remoção e recuperação destes metais da mina urbana.

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

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

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JoVE Journal

Engineering

27.9K visualizações.  National Institute for Materials Science, Japan.  Devido à importância e ampla utilização de paládio, ouro e cobalto metais em equipamentos de alta tecnologia, a sua recuperação e reciclagem constituem um importante desafio industrial. O sistema de recuperação de metal aqui descrito é uma low-cost simples, significa para a eficaz detecção, remoção e recuperação destes metais da mina urbana. 

Vídeo: 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.

Condutividade quantitativa concorrente e Medidas mecânicas de materiais fotovoltaicos orgânicos utilizando AFM

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

Engenharia

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.

Síntese e funcionalização de nitrogênio dopado Copas de Nanotubos de Carbono com nanopartículas de ouro como Rolhas

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.

Fabricação de cavidades de nanoescala uniformes 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 ...

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.

Fabrication indireta de Malha Metals com cortes finos Usando Fundição

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.

Espectrômetro de espalhamento Brillouin estimulado assemelhace de alta velocidade para análise de Material

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.

Um novo método para<em&gt; In Situ</em&gt; Caracterização eletromecânica de amostras de nanoescala

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.

Fabricação de matrizes de periódicos Nanocup ouro usando litografia coloidal

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.

Processamento de metais de nanocristalina em massa no exército E.U. Research Laboratory

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.

Controlável nucleação de cavitação de nanopartículas de ouro plasmônico para reforçar a alta intensidade focada aplicações de ultra-som

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.