Bu çalışma Japonya Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı ve Çevre Bakanlığı, Hükümet tarafından desteklenmiştir.

1. Fabrikasyon Wagon-tekerlek şeklinde, Kübik la 3 d Mezogözenekli Monolitik iskeleleri NOT: kübik geometri (tercihen gyroidal la 3 d simetri) ve üç bloklu kopolimer Pluronik P123 [P123 ile mezogözenekli monolitik iskelelerinin mikrometrik tanecik yüzeyleri kontrol; poli bir şablon olarak] (EO 20 PEO 70 EO 20) (etilen -propilen -etilen oksit blok oksit-blok oksit-). <ol><li> 2: Normal koşullar altında, 1.6 kütle oranında P123 pentadekan ve tetrametil ortosilikat (TMOS) ekleyin HCl / H2O için 1.2 (pH ~ 1.0) 200 ml&#39;lik yuvarlak dipli bir şişede, Daha sonra, homojen bir sol-jel oluşturucu kadar 45 ° C&#39;de karışım çalkalanır. </li><li> Bir döner buharlaştırıcıya balon bağlayın ve 45 ° C &#39;de ve 1023 hPa karışımı bir başlangıç ​​basıncı buharlaşır. Bu koşullar altında, ekzotermik hidroliz ve TMOS kondansasyon hızlı bir şekilde meydana gelir. </li><li> Evaporati Devam10-20 dakika süreyle karışımın üzerine bağlantı balonun 37-39 duvarının etrafında optik jel benzeri vagon tekerlek şeklindeki monolith elde etmek. </li><li> Kurutma işlemini tamamlamak üzere 24 saat boyunca 45 ° C &#39;de olduğu gibi hazırlanmış monolitin ihtiva eden kuru bir şişeye. </li><li> 450 ° C&#39;de kurutuldu vagon tekerlek şeklindeki monolith davranın Normal atmosfer koşulları altında 8 saat boyunca ° C. </li><li> MŞA&#39;nın üretiminde taşıyıcı bir platform olarak daha sonraki kullanım için toz haline getirilmiş bir katı havan ve dibek kullanılarak tamamen monolitin ve mağaza zemin malzemesi öğütün. </li></ol> Malzemelerin 2. Karakterizasyonu <ol><li> Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM), <ol><li> Ultrasonik temizleyici kullanılarak 5 mi etanol çözeltisi içinde örnek 1 mg dağıtılması ve daha sonra, bir bakır ızgara üzerine numunenin iki damlacıkları bırakın. </li><li> HRTEM sütununda örnekleri yerleştirmeden önce, 20 dakika boyunca ızgara vakum içinde kurutulur. </li><li> HRTEM bir CCD kamera bağlı bir transmisyon elektron mikroskobu kullanılarak gerçekleştirin. 200 kV bir hızlandırma voltajında ​​Telaffuz HRTEM mikrografları 0,1 nm&#39;lik bir örgü çözünürlüğünü elde edildi. </li></ol></li><li> N 2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri <ol><li> Ön tedavi vagon tekerlek şeklindeki 100&#39;de örnekleri Basınç 10 -3 Torr&#39;a dengelenmeye vakum altında 8 saat boyunca ° C. </li><li> Üreticinin talimatlarına göre bir yüzey alanı ve gözenek boyut analizörü kullanılarak 77 K N 2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermleri ölçün </li><li> Yerel olmayan yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak adsorpsiyon izotermleri gelen gözenek boyut dağılımının belirlenmesi. Brunauer-Emmett-Teller (BET) teorisini kullanarak N2 adsorpsiyon izotermleri doğrusal segmentlerinden çoklu adsorpsiyon verileri kullanılarak spesifik yüzey alanı (S BET) hesaplayın. </li></ol></li><li> Küçük açılı X-ışını toz difraksiyon (XRD) <ol><li> 18 kW&#39;lık difraktometresi kullanılarak XRD desenleri ölçün ve üretici başına &amp; gibi CuKa radyasyon monokrome# 39; ın talimatları. </li><li> 88.2 ile 1,35 nm arasında aralıkları d- karşılık, 2θ açılarla ° ° 0.1 ila 6.5 bir grafit monokromatör ve Göbel aynası detektörleri her ikisini birden kullanarak Kayıt kırınımı. </li><li> Öğütülmesine ve numune tutucuya toz yayıldı. 2θ standart tekrarlanabilirliği (± 0.005 °) ile kırılma tepe çözünürlüğü onaylayın. Tekrarlayın numune ölçümü çeşitli açılarda rotasyon ile üç kez (15 °, 30 ° ve 45 °). </li></ol></li></ol> Pd 3. Üretim (II) -MSA-1, Au (III) &#39;ün -MSA-2 ve Co (II) -MSA-3 <ol><li> Pd (II) sentezi -MSA-1 ve Co (II) -MSA-3 Not: 1,5-diphenylthiocarbazone dikarboksilat (L1) ve 2-nitrozo-1-naftol ile vagon tekerleği biçimli, kübik Ia 3 d yekpare modifikasyonu yönlendirmek için bir basınçla yardımlanan yöntemini (L3) ligandlar (0.1 M EtOH çözeltiler) Pd (II) -MSA-1 ve Co (II) -MSA-3, sırasıyla, imal edilmesi için. <ol><li> Et eklehanolic 1,5-diphenylthiocarbazone dikarboksilat (L1) veya yuvarlak bir şişeye, katı vagon tekerleği yekpare 2-nitrozo-1-naftol (L3) çözümleri ve 1 dakika boyunca çalkalama altında karıştırın. </li><li> Bir döner buharlaştırıcı heterojen EtOH-L1 / katı bir bütün karışımı içeren bir şişeye bağlayın ve 45 ° C &#39;de ve 1023 hPa karışımı bir başlangıç ​​basıncı buharlaşır. </li><li> Bir döner buharlaştırıcı heterojen EtOH-L3 / katı bir bütün karışımı içeren bir şişeyi bağlayın ve 50 ° C &#39;de ve 1023 hPa karışımı bir başlangıç ​​basıncı buharlaşır. Çevre sıcaklığında vakum altında heterojen EtOH-ligand / katı bir bütün karışımından EtOH çözüm çıkarın. </li><li> Vagon tekerleği aktif yüzey sitelerinin bol hidroksil grupları arasında ligand katı (MSA-1 ve MSA-3) physisorbed kısa menzilli etkileşimleri (örneğin, van der Waals ve H-bağı etkileşimleri) oluşumu mekanizmasını ortaya şekilli iskeleleri ve bunların heteroatom 40,41 ligandları. </li><li> Amo hesaplayınİmmobilize, L1 ve L3 unts şunlardır: q e = (Cı 0 - C e) V / q e adsorbe miktar m, V çözelti hacmi (L), m taşıyıcılar (g) kütlesi ve C 0 ve C e sırasıyla başlangıç ​​ve süpernatant prob konsantrasyonları bulunmaktadır. İmmobilize, L1 ve L3 miktarı / g civarında 0.09 mmol olması beklenebilir. </li></ol></li><li> Au (III) &#39;ün sentezi -MSA-2 NOT: Au sentezlemek için yapı taşları protokolü uygulayın (III) -MSA-2: <ol><li> Vagon tekerleği biçimli HOM-DDAB yekpare üretilmesi için bir döner buharlaştırıcı kullanılarak vagon tekerleği biçimli HOM iskelelerinin 0,5 g &#39;ı içerisine dilauryldimethylammonium bromür 0,1 M etanol çözeltisi (DDAB) içindeki bir 40 ml hareketsiz. </li><li> DI su 80 ml hydrophilic6-hidroksi-5- (4-sulfonatophenylazo) -2-naftalensülfonik asit disodyum tuzu (L2) ligandın 20 mg çözülür. Katı HOM-DDAB yekpare 0.5 g ekleyin.n H filtrasyon yoluyla 2 O çözüm kaldırmak. </li><li> Hiçbir L2 ayrıştırılır kadar deiyonize su ile yıkayın HOM-DDAB-L2; 4 saat boyunca 65-70 ° C&#39;de, sonra kuru numune. Not: HOM iskele gramı başına 0.07 mmol L2 ligandı HOM-DDAB 42 dahil edilmiştir. </li><li> L2-DDAB katı etkileşime dayalı (MSA-2) oluşum mekanizmasını netleştirin. </li></ol></li></ol> Tespit Pd 4. Toplu Çalışmaları (II), (III), Au, ve Co (II) İyonlar <ol><li> 20 mg daldırın vagon tekerleği biçimli Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyonları içeren bir karışım MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 (iyon konsantrasyonu 2 mg / L), ; sırasıyla 2, 7 ve uygun pH değeri, 20 ml hacim ve pH&#39;ın ayarlanması ve 5,2. </li><li> Mekanik olarak 25 ° C&#39;de sıcaklık kontrollü bir su banyosunda karışımları sallayın 300 rpm sabit çalkalama hızında 45 dakika boyunca ° C. </li><li> 25 mm, filtre kağıdından filtre MŞA&#39;nın; dengeleme sonra, görsel renk değerlendirmesi ve yansıma spektrumları measurem kullanınhastalar iyon konsantrasyonunu belirlemek için. </li><li> Belirleme Pd (II), Au (III) ve Co (II) λ max 384, 486 de MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 reflektansı yoğunlukları karşılaştırarak iyon konsantrasyonunu hedef ve sırasıyla 537 nm, ne Hedef örneklerin standart konsantrasyon olan hedef Numunelerin bilinmeyen konsantrasyonda eklenmesi. </li><li> Hedef Pd (II) kullanan diğer deneyleri yürütmek, Au (III) ve Co (II), 2, 7 ve 5.2 arasında optimum bir pH değerinde iyon konsantrasyonları sırasıyla, UV-vis spektroskopi ile. Milyon başına bölüm (ppm, mg / L), milyar başına bölüm (ppb, ug / L) ve mol (mol / L) birimler, çözelti halindeki hedef iyon konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır. </li></ol> Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyonlarını 5. Yöntem <ol><li> Belirli bir Pd oluşan bir karışım içinde, her vagon tekerleği biçimli MSA, 40 mg daldırın (II), Au (III) ve Co (II) iyonu konsantrasyonları; 20 m hacminde, sırasıyla belirli değerleri 2&#39;ye 7 karışımın pH değerini ayarlamak ve 5,2l, ve oda sıcaklığında 2 saat süre ile karıştırma karışımı ile gerçekleştirilmektedir. </li><li> Katı MSA&#39;lar Filtre ve indüktif eşleşmiş plazma kütle spektroskopisi (ICP-MS) 28-30 tarafından süzüntü analiz. </li><li> Aşağıdaki denkleme göre 43 Langmuir izotermi hesaplayın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> burada, eğer q e dengelenmiş, çözelti halindeki hedef iyonunun miktarı, q m (mg · g-1) (II), Au (III), veya Co (II) &#39;ye çıkarıldı iyonları Pd miktarı, hedef iyon konsantrasyonu Cı e olan tek katlı bir örtü oluşturan ve K L Langmuir adsorpsiyon denge sabiti. Örneğin, q m veri yüksek adsorpsiyon verimleri (% 97 -98%) ile birlikte sulu bir ortamda metal iyonlarının pratik kaldırılmasını işaret etmektedir. Ayrıca, K L değerleri tam olarak geri dönüşlü metal adsorpsiyon deneyleri gösteren adsorpsiyon / desorpsiyon oranları ile tutarlıdır. </li></ol&gt; Wagon-tekerlek şeklindeki MŞA&#39;nın in Metal-ligand bağlama Sabitler 6. oluşumu <ol><li> [Au-(L2)] ve [Co-(L3) 2], pH 2, 7 ve 5.2 de kompleksler, beklenebilir [2 Pd-(L1)] stabilite sabitleri (K s log) belirlemek etrafında 5.8, 4.9, 7.9 ve sırasıyla olacak. </li><li> Aşağıdaki denklem 28-32 uygun stabilite sabitlerini hesaplamak: log K s = ([ML] S / [L] S) × [M] burada [A] serbest Pd (II), Au konsantrasyonu (III), veya Co (ll) çözeltisi içinde iyonları; [L] serbest L konsantrasyonunu (yani, L Pd (II bağlanmayan), Au (III), veya Co (II) iyonları); ve alt indis S Pd (II) &#39;nin toplam konsantrasyonunu belirtir, Au (III) veya Co (II), bu vagon tekerleği biçimli MSA katı fazda iyonları. </li><li> Algılama sınırları Pd (II) için MŞA&#39;nın (LOD), Au (III) ve Co (II) iyonları aşağıda belirlemek: LOD = 3σ / Ψ nerede σ ve Ψ standart sapma ve kalibrasyon grafiğinin 40-42 eğimi vardır. </li></ol> 7. Seçici-iyon çıkarma Deneysel Sistemi NOT: Belirli ve güçlü metal-to-ligand aşağıdaki gibi bağlayıcı emin olun: <ol><li> Pd için 2, 7 ve 5.2 ekstre çözeltisinin pH ayarlama (II), Au (III) ve Co (II) iyonları. Pd (II) yoğunluktan daha yüksek kat ≤ 5 metal iyonları müdahale konsantrasyonları Alter, Au (III) ve Co (II), hedef iyonları. Cu (II) iyonlarını reaksiyona aktif sınırlamaya önce hedef iyonlarının eklenmesinden ekstre çözeltisine kompleks oluşturucu madde (örn 0,3-0,5 M sitrat / tartrat) içindeki bir 2 ml ilave edilir. </li></ol> Kentsel Mine Metallerin 8. Gerçek Ekstraksiyon <ol><li> Çözeltide metal iyonlarını almak için güçlü asitler PCI kartını eritin. </li><li> Katı içine bu iyonlardan çıkarmak Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyonlarını içeren çözeltiye MŞA&#39;nın eklemeMSA&#39;lar. </li><li> Katı MSA&#39;lar Filtre ve ICP-MS ile süzüntü analiz. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Dünya çapında bir talep doğru ve hızlı bir şekilde seçici olarak, tespit tanır, ve Pd (II), Au (III) kurtarmak için bir araç için artan, ve Co (II), elektronik hurda ve lib çözeltilerden iyonları. Bu sorun, vagon tekerlek şeklinde, optik MSA&#39;lar kimyasal algılama / kaldırma / çıkarma ve bu metal iyonlarının geri kazanımı için geliştirilmiştir karşılamak için. Iskeleleri transducing (1) reseptörlerini ve (2) immobilizasyon /: MŞA&#39;nın tasarlarken, iki önemli faktör şu şekilde kabul edildi. Reseptörler MŞA&#39;nın seçiciliğinden sorumlu organik ligandlar olan; iskeleleri MŞA&#39;nın istikrar, yeniden kullanım ve hassasiyet sorumludur. Çünkü bunların yüksek oranda homojen olan kanalları, geniş yüzey alanları, gözenek büyüklüğü dağılımı ve genel olarak küp, çift süreklilikteki yüzey morfolojisinin [111] çıkıntı ile ilişkili kontrol vagon tekerleği yapısı (Şekil 1 ve 2), MSA tabanlı vagon arasında tekerlekli la 3 dligand-gömme HOM katı (yani, yıkama sırasında ligandların dışında hiçbir liç), (2) algılama koşulu (1) istikrar aşağıdaki gibidir: mesostructure malzemesi iskeleleri bu algılama / kaldırma / çıkarma ve kurtarma yönteminin potansiyel talepleri kontrolünü sağladı deneyler, ve (3) rejenerasyon / yeniden döngüleri sırasında kimyasal işlem koşulları (yani, sonra sekiz döngü); Yüksek ligand yüzey kaplama ve dağılım; mekanik dayanıklılık; Kentsel madenden ve verimli kurtarma işlenebilirlik. (Örneğin, L1, L2 ve L3, 3-5 Şekil) stabil ve sağlam bir MSA&#39;lar tasarım, vagon tekerleği iç delik yüzeyi ya da farklı ligand takip eden içerme monofunctionalization imal etmek için basınçla yardımlanan ile elde edilebilir HOM iskeleler halinde ko-yoğunlaştırma; yüksek sıralı melezlerinin MSA-1 ve MSA-3, sırasıyla, L1 ve L3 kullanılarak elde edildi. MSA-2 Kontrollü tasarım ince ayar yüzey desenlendirme o dayalımezoskopik vagon tekerleği iskele mimarileri f. Bu vagon tekerleği gözenekli boşlukların içindeki L2 sinyal merkezlerinin yoğun dekorasyon yol açan bir dağılabilir aktif madde (DDAB) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu MSA tasarımları ile, metal iyonları kovalent olmayan bağlanma (örneğin, hidrojen bağlama), metal koordinasyon hidrofobik kuvvetler van der Waals kuvvetleri, π-π etkileşimleri, elektrostatik ve / veya elektromanyetik alanlardan organik kısımların (Şekiller 3-5 ile etkileşime girebilir ). Algılama deneylerinde, nanotasarlanmış MSA bir hedef Pd (II) ile tetiklenebilir, Au (III), veya Co (ll) iyonu türleri ve sinerjistik pH, reaksiyon sıcaklığı ve temas süresi (yanıt süresi) koşullar altında ölçülebilir bir optik sinyalleri transdüse, bir hidrofobik ya da hidrofilik bir ligand cebine metallerin bağlanmasını sağlayan taklit edilmesi. Gelişmiş MSA&#39;lar sadece çıkarılır Pd (II), Au (III) ve Co (II) kompleksi, çevresel matrislerden iyonları da basit bir görsel için bir araç temin ancakmetal iyonu konsantrasyonunun kolorimetrik tahmini; UV-vis spektroskopi yansıtma hassas konsantrasyonu (Şekiller 3-6), geniş bir aralık üzerinde metal iyonu konsantrasyonu ölçülmüştür. Bu nedenle, bu şekilde gelişmiş MSA&#39;lar araçlar için ihtiyacı ortadan kalkar, metal iyonu konsantrasyonları geniş bir aralık üzerinde değişiklikler ve hedef iyonlarının hassas ölçümü için bir vasıta tespit etmek için basit ve hassas bir kolorimetrik tabanlı bir çözüm sağlar. Hatta ultra iz konsantrasyonları (≤0.19 ug / L), sensörler yansıtma spektrumları bir sinyal değişimi komplekslerin formasyonu (Şekil 1) çıktı. Toplu algılama / kaldırma / çıkarma sistemlerinde, vagon tekerlek şeklindeki MŞA&#39;nın önemli bir avantajı seçicilik böylelikle rakip iyonlar müdahale engel engelleyen, hedef iyonları doğru olduğunu. 6 selektif çıkarma ve Pd etkin bir izleme teyit Şekil (II), Au (III) ve Co (II) ile iyonlarOptik MSA&#39;lar. Iyonların mevcudiyetinde MŞA&#39;nın reflektansı sinyalleri göz ardı edilebilir bir değişiklik zayıf çelatların sırasıyla 5.2, özellikle pH 2, 7, rekabet eden metal ve L1, L2 ve L3 arasında oluşan ve olduğunu göstermiştir. MŞA&#39;nın seçiciliği son derece kararlı oktahedral oluşumu [Pd-(L1) 2], kare düzlemsel [Oto- (L2)], ve oktahedral [Eş (L3) 2] kompleksi atfedilebilir. Sonra rejenerasyon / yeniden çevrimi araştırıldı tekrarlanan vagon tekerlek şeklindeki MŞA&#39;nın maliyet-etkinliği, geri dönüşüm ve dayanıklılık yargılamak için. Şekil 8 (MSA algılama / kaldırma / Pd (II), Au çıkarılması için bir yüksek verim sahip olduğunu göstermektedir III) ve Co (II) iyonlarının üzerinde tekrarlanan rejenerasyon / yeniden çevrimi, genel verimlilik altıncı rejenerasyon / yeniden döngüsünden sonra biraz azalmakla birlikte. Kübik Ia 3 d mesostructure stabilitesi içine L1, L2 ve L3 dahil edildiği veyamalar ile vagon tekerlek şeklindeki (güçlü H-bağ ve dağıtıcı etkileşimler tarafından uyarılan) gözenekler (bakınız Şekil 7) birçok rejenerasyon / yeniden çevrimi yoluyla iyon algılama / yakalama sisteminin işlevselliğini sürdürmek önemli rol oynamaktadır. Pd (II), (III) Au ve Co Kurtarılması (II) Kentsel madenden iyonları, özellikle arazi ve iklim üzerindeki etkisi bakımından, madencilik, bu metaller ile ilgili çevresel hasarı sınırlamak yardımcı olabilir. Gerçek kentsel maden örnekleri kullanılarak, sonuç yine gelecek uygulanabilirliği için sorundur burada tarif edilen MSA seçici atılan LIBs (Tablo 1 ve Şekil 9), ama pratik, ölçeklenebilir sürecinden Pd ve Au e-atık ve Co kurtarabilirsiniz göstermiştir Kentsel madenden metal kazanımı. Önerilen yönetim protokolünün dayanarak, iki temel bileşenleri, adsorpsiyon kapasitesi artırılmış metal iyonu erişilebilirlik önemli rol oynarlarHeterojen işlemler sırasında ve kurtarma. Pd (II), Au (III), ve Co esnek etkileşimi ile kanıtlandığı gibi İlk olarak, büyük bir yüzey-hacim oranı ve vagon tekerleği kübik Ia 3 d mesostructures (MSA) açık silindirik gözenekleri (yönelim, ligand birleşmesini teşvik (II)) Şekil 3-5 () L1, L2 ve L3 ve bağlama olayları metal-ligand yüksek afiniteyle iyonlar bulunmaktadır. İkinci olarak, seçici adsorpsiyon / algılama / ekstraksiyon işlemleri çoğunlukla kenetleme maddesinin yapısına bağlı deneysel koşullar (özellikle de pH değeri), iyon sistemi bileşim olup, metal iyonu konsantrasyonları ve metal-ligand bağlama olayları. Bu protokol, belirgin kalite ilerleme ve geri kazanma metotlarından etkinliğini göstermektedir, ancak, çevresel diğer atık zorlu uygulanabilirliği de kullanılabilir, böylece daha fazla çaba gereklidir ki bu tür Cu gibi aktif rekabetçi metallerin yüksek dozları ile zenginleştirilmiş (II), Fe (III)d Ni (II) iyonları. Sonuç olarak, verimli, düşük maliyetli, vagon tekerlek şeklindeki MSA&#39;lar kentsel madenden paladyum, altın ve kobalt metal kurtarmak için geliştirilmiştir. Sonuçlar MSA&#39;lar modern toplumun ihtiyaçlarını karşılamak için altın, paladyum ve kobalt sürdürülebilir tedarik rota sağlanmasında yararlı olacaktır kanıt gösterebilir.

Platin grubu metallerin (PGM) patlayan kullanımı için itici güçler onlara geniş bir uygulama yelpazesi temel bileşenleri yapmak olağanüstü ve bazen de özel özellikleri vardır. PGM sürdürülebilir bir toplum inşa rol oynayabilir ve bu malzemeler çağdaş uygulamalar ve çeşitli ürün kullanılmaktadır: kimyasal proses kataliz, otomotiv emisyon kontrolü, bilgi teknolojileri, tüketici elektroniği, güzel takı, dental materyallerin hazırlanması, fotovoltaik yakıt hücreleri ve lityum iyon pilleri (İTK) 1-10. Geçtiğimiz yüzyılda, dünya çapındaki ekonomik değişimler PGMlerin kullanımı ile güçlendirilmiş oylandı. Çünkü temiz teknolojiler ve yüksek teknoloji ekipman PGMlerin önemi, PGMlerin kullanımı modern toplumda önemli ölçüde artmıştır. Çünkü özellikle elektronik cihazların üretiminde PGMlerin, kullanımında keskin artışların, elektronik atık (e-atık) birikimi environmenta yol açmıştırl zorluklar ve kaygılar. Ayrıca, emtia fiyatlarındaki son dalgalanma e-atıkların 1-4 madencilik yeni bir ilgi uyandırmıştır. E-atıklar hem tehlikeli maddeleri ve değerli paladyum, altın ve kobalt metal içerir. E-atıklar düzenli depolama sahalarında bertaraf veya çevreye zarar vermeyecek şekilde tedavi edilmezse, çevresel hasar yüksek risk oluşturabilir. Paladyum, altın ve e-atıkların kobalt metal sürdürülebilir ve bu metallerin 5-10 &quot;yeşil&quot; ikincil kaynaktır. Paladyum, altın ve kobaltın geri kazanılması için Bu nedenle, etkin bir süreç E-atıklardan metallerin acilen ihtiyaç vardır. Birçok teknolojik alanda gelecekteki gelişmeler ana metal kaynaklarının kontrolünü gerektirir. Çünkü paladyum, altın ve kobalt artan önemi çevre sorunlarına 11-13 endüstriyel uygulamalar ve çözümleri, adsorpsiyon / extractio gelişmekte metallertanınması ve bu metallerin geri kazanımı için n teknikleri öncelikli olmuştur. Elektronik ürünlerde kullanılan başlıca değerli metaller gümüş, altın, paladyum, platin, rodyum ve 4-8 küçük miktarlarda bulunmaktadır. Kurtarma paladyum ve altın, çünkü endüstriyel uygulamalar, ekonomik değeri, ve nadir bir olayda, geniş bir aralıktaki özelliklerinin benzersiz kombinasyonu önemli hale gelmiştir. Piyasa mekanizmaları toplama ve modası geçmiş bilgisayarlar, televizyonlar, cep telefonları ve diğer elektronik cihazların devre kartlarının geri dönüşüm oranlarının artırılması etkili olmuştur. Bilgisayar anakartlar gibi kitlesel üretilen tüketici bileşenleri, Pd yaklaşık 80 gr ve e-atık ton Au 300 g içerir; cep telefonu yakışıklı için gelen tutarlar Pd 130 gr ve e-atık 5-10 ton başına Au 200 g bulunmaktadır. Bu kentsel madeni karşılaştırma (bu metallerin büyük miktarda tutan Au ve Pd (kayalarda, son derece düşük konsantrasyonlarda bulunurlar~ 4 ng / g), toprak (1 ng / g), tuzlu su (0,05 ug / L) ve nehir suyu (0.2 ug / L), 14-16). Paladyum, altın ve kobalt sürekli ve güvenilir bir kaynağını sağlamak için gelecekteki teknolojik yenilikler ve yeni elektronik ekipman metaller, e-atıklardan metallerin geri dönüşümü için değerli verimli ve düşük maliyetli teknolojisini geliştirmek için çok önemlidir. Bu teknolojinin kısa kaynağı olacağı tahmin, hatta 100 yıl içinde, bitkin nadir toprak cevherleri, gelecekteki kıt durumu karşı sigorta olarak hizmet verebilir. Kobalt gibi bir eleman neredeyse tüm tür kütüphaneleri 17-19 olarak elektrokimyasal depolama enerji hücreleri için önemli bir girdi vardır. Çünkü bilişim teknolojisinin hızla büyümesi ve LIBs geniş yelpazede kullanım, e-atıklar gibi LIBs sürüm, yeni bir çevre sorunu 18-20 araştırdı. Bu nedenle, bu kaynakların geri kazanılması tarafından özenle bu atıkların alınmasında yeni bir yol açabilirÇevre ve endüstriyel uygulamalar. Birçok güçlü ve köklü metodolojileri ve analitik teknikler Au ayrımcılık ve ölçmek için kullanılmaktadır (III), Pd (II) ve alev ve karbon fırın atomik absorpsiyon spektrofotometre dahil olmak üzere doğal cevheri ve sanayi atıkları, içinde Co (II), ultraviolet Görünür (UV-vis) spektrofotometre, nötron aktivasyon analizi ve indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi 14-16,21-27. Onların çok yönlülük ve artan popülaritesi rağmen, bu analitik teknikler birçok eksiklikleri muzdarip. Örneğin, genellikle, dikkatli planlama ve test gerektiren numune matrisi girişimi en aza indirmek için birçok örnek hazırlama adımları içeren, karmaşık bir cihaz ve iyi eğitimli bireyler gerektirir ve titiz deneysel koşullar altında 17,21 yapılmalıdır. Ayrıca, bu analitik teknik, tüm solvent ext öncesi konsantrasyonu ve ayırma aşamaları içermektedirreaksiyona karşı, coprecipitation, iyon değişimi, adsorpsiyon ve, öncesinde kendi tayin 20-27 matris bileşenleri hedef metal iyonlarını önceden konsantre. Ayrıca, Hidrometalurji ve pirometalurjik teknikleri sanayide yaygın 19-22 geri dönüşüm zinciri kullanılmıştır. Bu nedenle, etkin maliyetli ve kolay kullanımlı analitik yöntemler geliştirmek paladyum, altın ve kobalt kurtarmak için Doğal cevheri ve endüstriyel atıklardan metallerin çevre koruma ve sanayi sektöründe 11-13 hem önemlidir. Yeni teknolojiler, kimyasal analiz ve doğal cevher ve endüstriyel atıklardan metallerin geri kazanımı için yeni yaklaşımlar sunabilir. Son gelişmeler maliyetini azaltarak ve optik kimyasal nanosensors / adsorbanları imal etmek süresini kısaltarak yapılmıştır; Bununla birlikte, bir optik adsorbanlar de metallerin 28 arasında geniş bir aralığı için belirli bir gerçek dünya algılama, ekstre edilerek ve geri kazanım uygulamaları için kullanılan-36. Son zamanlarda, araştırma su örneklerinde 28-32 basit ve aynı anda çıplak gözle tespiti ve civa ve altın iyonları gibi zehirli ve değerli metal iyonları, uzaklaştırılması için son derece hassas sensörler olarak kullanılmak üzere belirli katı gözenekli yekpare terzilik odaklanmıştır. Burada, seçici olarak geri kazanılması Au verimli tespit eden bir (III) ve Pd (II), kentsel madeni bildirilmiştir arasından; buna ek olarak, işlem LIBs gelen Co (II) iyonlarının geri kazanılması için de uygulanabilir. Bu işlem ile Geri Dönüşüm metaller yalnızca Au (III), Pd (II) için ikincil bir kaynak olarak hizmet olmamalı, ve Co (II) iyonlarının aynı zamanda çevre kirliliğini azaltmak. Vagon tekerleği biçimli MŞA&#39;nın protokol tasarımları, ilk kez, Pd geri kazanımı için Au (III), Pd (II), ve Co (II) iyonlarının ve son derece seçici bir sistemin kontrollü optik tanıma kanıtı (göstermek II) iyonlarının (cevher ve endüstriyel atıklar) ~% 95 kadar.

<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

Düşük maliyetli, kurtarma ve paladyum, altın ve kentsel madenden kobalt metal geri dönüşüm için verimli süreçler geliştirilmesi endüstrileşmiş ülkelerde önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. Burada, etkili bir tanıma ve Pd (II) seçici geri kazanımı için bir optik mesosensors / adsorbanlar geliştirilmesi (MSA), Au (III) ve Co (II), kentsel madeni elde edildi den. Yüksek dereceden gözenekli monolitik yapı iskelesi kullanılarak göre MŞA&#39;nın hazırlamak için basit, genel bir yöntem tarif edilmiştir. Hiyerarşik kübik la 3 d vagon tekerlek şeklindeki MSA üç boyutlu gözenekler ve mezogözenekli monolitik iskeleleri mikrometrik tanecik yüzeylerinde içine ankraj kenetleme maddeleri (renklendirici) tarafından imal edilmiştir. Bulgular, ilk kez, Pd (II), Au kontrollü optik tanıma kanıtı (III) ve Co (II) iyonları ve Pd geri kazanılması için son derece seçici bir sistem (ll) iyonları (~% 95 kadar) göstermektedir cevherleri ve endüstriyel atıkların. Ayrıca, kontrollü değerlendirme süreçleri onu tarifein içsel özelliklerine (örneğin, görsel sinyal değişikliği, uzun vadeli istikrar, adsorpsiyon verimi, olağanüstü duyarlılık, seçicilik ve tekrar kullanılabilirlik) değerlendirilmesi dahil; Böylece, pahalı, sofistike araçlar gerekli değildir. Sonuçlar MSA&#39;lar kurtarma ve paladyum, altın ve kobalt geri dönüşüm gelecek vaat eden bir teknolojik araç olarak dünya çapında dikkat çekecek dair kanıt göstermek metaller.

Periyodik gyroidal kübik la 3 d monolitik iskeleleri ve vagon tekerlek şeklindeki MSA&#39;lar büyük silindirik açık gözenekli (çapa kadar 10 nm) P123 kopolimer mikroemülsiyon sistemi ile basınç destekli direkt çiftleşmiş kullanılarak imal edilmiştir. MŞA&#39;nın TEM mikrografları gyroidal çift süreklilikteki kübik la 3 d mesostructures büyük etki boyutlarda ve çeşitli yönelim geometriler düzenlenen vagon tekerlek gibi kanalları (Şekil 1) göstermektedir. L1, L2, L3 probları doğrudan monolitik iskeleleri içine physisorbed rağmen (~ iskele gramı başına prob 80 mg), MSA durum deneyleri algılama, yıkama üzerine ligandların dışında potansiyel liç kontrolünü sağladı ve sırasında kimyasal arıtma rejenerasyon / yeniden çevrimi. TEM görüntüleri (Şekil 1) ile kanıtlandığı gibi vagon tekerleği şekli gibi gözenekler, MŞA&#39;nın kübik la 3 d yapıları özellikli.[111] yönde baskın faset boyunca kaydedilen HRTEM mikrograflar kübik iki sürekli bir yüzey morfolojisi 37-39 oluşumunu göstermektedir. Vagon tekerleği şekli gibi gözenekler farklı nano boyutlu bağlantıları ile altı kat simetrik kanalların özellikleri MŞA&#39;nın kübik Ia3d kafes yapıları (Şekil 1, merkezi) 44 idi. Ayrıca, küçük açı XRD (a = d 211 √6) tarafından belirlenen birim hücre parametresi ile TEM mikrograflarında (22.5 nm) tarafından belirlenmesi birim hücre kafes anlaşma kübik Ia3d MSA morfolojisinin oluşumunu gösterir. Her bir vagon tekerleği desen etrafında, bu altı kat yönde çeşitli geometrik şekillerin Gözeneklerin görünümünü kontrol Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyonu difüzyonu, adsorpsiyon ve geri kazanım. Şekil 2B, önemli özelliğidir gösterir düzgün şekilli gözenek geometrileri ve kübik dokusal özellikleri <eMSA-1, MSA-2 ve MSA-3 d m&gt; la 3 muhafaza edildi (yüzey alanı (S BET) 560, 520 ve 570 m2 / g; gözenek hacmi (V p) 1.03, 0.98, ve 1,09 cm3 / g ve gözenek boyutu N2 izoterm sonuçlarından görüldüğü gibi, sırasıyla, 8.2, 8.1, ve 8.2 nm, (D / nm)). Kübik Ia 3 d MSA yapısal bütünlüğün bu tutucu MŞA&#39;nın rasyonel tasarımı için kullanıldı Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyonları da nanomolar de, hızlı bir tepki süresi ile tespit edilmiştir konsantrasyonları (Şekil 3-5). Bragg yansıma düzlemleri (hkl) (Şekil 2A kanıtladığı gibi potansiyel fonksiyonel aktif siteleri ile organik kısımların büyükçe bir sayı güçlü, vagon tekerleği gözenek H-bağı yoluyla yüzeyler ve kübik la 3 d geometri tutma ile dağıtıcı etkileşimler üzerine demirlemiş ). Uygun olan kararlı organik-inorganik hibrid MŞA&#39;nın oluşumuvagon tekerleği gözenekleri içine L1, L2 ve L3 konaklama metal iyonu algılama / yakalama / kaldırma deneyleri ve tekrar kullanılabilirlik / kurtarma işlemi sırasında ligandların hiçbir liç yol açabilir. Hedef Pd (II), Au için seçicilik ve vagon tekerleği biçimli MŞA&#39;nın duyarlılığı (III) ve Co (II) iyonları, sırasıyla 2, 7 ve 5.2 pH ayarlanarak kontrol edildi. Bu özel pH değerleri, seçici, hassas ve verimli bir izleme ve MSA (Şekil 6A) kullanılarak metal iyonlarının uzaklaştırılması için en uygun olanlardır. Algılama için miktar prosedürü / yakalama Pd (II), Au (III) ve Co (II) renk tepkisi zamanlarda renk yoğunluğunda meydana gelen değişiklikleri tespit dahil MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 iyonlar (Rt) sırasıyla, 2, 3, ve 5 dakika, ve. MŞA&#39;nın hassasiyetlerini değerlendirmek için, insan gözü tarafından algılanabilen edilebilir yansıtma spektrumları renk geçişleri dikkatle metal iyonu konsantrasyonları geniş bir aralık içinde izlenmiştir(0-5,000 ug / L). Sırasıyla MSA-1 renk ve yansıtma yoğunluğu 6B-D gösterisi değişiklikleri, MSA-2 ve λ max 384, 486 at MSA-3 ve 537 nm Şekil. Bu değişiklikler oktahedral oluşumu [Pd-(L1) 2], kare düzlemli [Au-(L2)] ve oktahedral [CO- (L3) 2] kompleksleri (dayanıklılık sırasında metal-ligand bağlanma olgusu göstermektedir Bu komplekslerin sabitleri rekabet iyon kompleksleri daha yüksek olduğu, Şekil 7) .bir yansıma MŞA&#39;nın spektral tepkileri metallerin etkin algılama / tanınmasını göstermektedir. Buna ek olarak, Şekil 6F MSA Pd kaldırma ve izlenmesinde oldukça etkili olduğunu göstermektedir (II), Au (III) ve Co (II) ug / L&#39;den herbiri geniş bir derişimler aralığında kent madenden iyonları ve lib çözeltiler (kadar mg / L olarak) ve hatta 0.19, 0.6 düşük konsantrasyon limitlerinin de ve 0.51 ug / L. Wa iyon algılama / iyon giderme verimleriPd doğru MŞA&#39;nın tekerlekli şeklinde gon (II), Au (III) ve Co (II) yokluğunda ve müdahale iyonları iyonları değerlendirildi (Şekil 7). Renk modelleri ve reflektans spektrumlan görebilir önemli değişiklikler 1 ila 18 iyonların [eklenmesi üzerine, bir çok durumda, belirgindi, yani K (I) &#39;in, Na (I), Li (I)&#39; in, Ca (II (G1) ), Fe (III), Cu (II); Cd (G2) (II), Pb (ll), Hg (II), Ni (II), Mn (II), Al (III), ve (G3) Bi (III), Zn (II), Dy (III), Er (III), Ho (III), La (III)] Pd (II), Au (III) ve Co bölgesinin (II) seçici çıkarılmasını ve hedefin (T) iyonları etkin izleme teyit iyon sistemleri. Ni (II), Cu (II) ve Fe düşük konsantrasyonlarda (III) iyonları müdahale ama müdahaleler 0,3-0,5 M sitrat / a bastırma maddesi olarak tartrat solüsyonu ile ortadan kaldırıldı; görünür renk desenleri hiçbir önemli farklılıklar (p fl ectance spektrumları uygun iyon algılama / yakalama koşullarında çeşitli katyonlar yüksek konsantrasyonlarda eklenmesi üzerine meydana gelen yenidenH 2, 7 ve 5,2, MŞA&#39;nın 40 mg, 20 ml hacim, 25 ° C) (Şekil 7). Bu bulgular, iyonlar 45,46 rakip yüksek konsantrasyonlarını ihtiva eden gerçek örneklerin geniş bir seçici kimlik ve hedef iyonlarının yakalama göstermektedir. Vagon tekerlek şeklindeki MŞA&#39;nın tekrar kullanılabilirliği hedef iyon algılama / yakalama tahlillerin yansıma spektrumları incelemek ve rejenerasyon / yeniden çevriminin bir fonksiyonu olarak alım verimliliği (E%) belirlenmesi ile değerlendirildi. Geri dönüşüm işlemi Pd (II), Au sıyırma ile gerçekleştirilmiştir (III) ve Co (II) MSA yüzeylerden iyonlar (yani, Dekompleksasyon). Dekompleksasyon Pd işlenmesi suretiyle gerçekleştirildi (II) -, Au (III) -, ve Co (II), sırasıyla 0.1 M HClO4,% 1 0,1 M tiyoüre konsantre HCI, 2M HCI ile -MSAs. Dekompleksasyon tedavi tamamen Pd (II), Au kaldırmak için tekrar tekrar gerçekleştirildi (III) ve Co (II) MSA yüzeylerden iyonları. UV-vis SPECTROSkopyalama ve ICP-MS MSA yüzeyler (Şekil 8) metal özgür olduklarını teyit etmek için kullanıldı. MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 Alım verimleri Cı katı MŞA&#39;nın hedef iyon konsantrasyonu alımlarda,% (Cı A / C 0) olarak hesaplanmıştır ve C 0 ilk hedef iyon konsantrasyonudur. Sonuçlar vagon tekerlek şeklindeki MŞA&#39;nın işlevsellikleri sekiz rejenerasyon / yeniden çevrimleri 46,47 üzerinde muhafaza edildi belirtti. Pd (II) ve Au kazanımı (III) elektronik hurda (yani, PCI kartları) ve Co (ll) &#39;birkaç aşamada gerçekleştirildiği LIBs den: İlk aşama taşlanmış PCI kartı bileşenlerinin mekanik ayırma oldu. Ikinci aşama PCI kartı çipleri (e-atık kaynağı) SO 2 MH 2, 4, bir karışımı içinde süzülür edildiği bir ön-muamele hidrometalurjik işlem dahilnd adi metaller (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co, Zn) ya da kısmen çözülmüş plastik ve Pd (II) ve Au (III süspansiyonu çözünmesi için 6 saat süre ile 90 ° C&#39;de 0,2 MH 2 O 2 ) 8 iyonları. (II), Au (III), (Ag I Pd çözünür bir çözelti oluşturmak üzere 3 st için 70 ° C &#39;de (1: 3), çözünmemiş plastik filtrasyonundan sonra, artık madde, bir kombine HCI asit ve HNO 3 ile filtre edildi ), Fe (III), Sn (IV) ve Al (III) iyonları. Fe (III), Sn (IV) ve Al (III) iyonları 2 M NaOH ile ve filtre 4.5 pH solüsyonu yükselterek hızlandırabilir. AgCI NaCI kullanılarak çökeltilmiş ve (Şekil 9) süzüldü. Buna ek olarak, LIBS atık parçalar Co karışımına yol HNO 3 ile muamele edildi (II), Ni (II), Mn (II), Li (I), Fe (III), Al (III) iyonları. Üçüncü aşamada kontrollü deney koşulları altında gerçekleştirilmiştir kesikli bir dizi deney içeriyordu. Bu deneylerde, çözeltiler süzme saflaştırılmıştır, Pd (II) ve Au (III)iyonları (bakınız Şekil 9) MSA-1 ve MSA-2 kullanarak elektronik çöp çözeltilerinden elde edildi, ve Co (II) MSA-3 (Tablo 1) kullanarak LIB çözeltisinin ana ürün geri kazanılmıştır. Çıkarılmasından sonra süzüntü, ICP-MS ile analiz edilmiştir. Dördüncü aşamada, gerçek bir kent madeni bileşik karışımı [0.119 mg / L Pd (II), 0.35 mg / L, Au (III MSA-1 ve MSA-2 ile Pd (II) ve Au (III) &#39;yüzdesi yutaklar ), 0.23 mg / L Ag (I), 7.05 mg / L Cu (II), 5.78 mg / L Ni (II), 13.35 mg / L Fe (III), 7.09 mg / L, Al (III)] hesaplandı. MSA-3 Co geri kazanımı tahmin etmek için kullanıldı (II) gerçek LIB kompozit karışımından iyonları [1,75 mg / L Co (II), 420 mg / L Ni (II), 350 mg / L, Mn (II), 370 mg / L Li (I) &#39;in, 7 mg / L Fe (III), 1 mg / L Al (III)]. Pd alım verimi (II), Au (III) ve Co (II), aşağıdaki gibi hesaplanır MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 ile iyonlar: E% = C / C e = 0 Cı - C E / C <suC Katı MŞA&#39;nın hedef iyon konsantrasyonu alımı ve Cı e ve C 0 dengelendi ve başlangıç ​​Çözeltilerin, hedef iyon konsantrasyonu. Pd ekstre gerçek numunesi, çalışma için Tablo 1 sonuçları sunulmaktadır olan b&gt; 0, (II), Au (III) ve Co (II) MSA ile; Pd yüzdesi yutaklar (II), Au (III) ve Co (II), sırasıyla, yaklaşık% 79,% 68 ve% 66 idi. Sıyırma maddeleri (Şekil 3-5) kullanarak beşinci aşama dahil kurtarma deneyleri Pd serbest bırakmak için (II), Au (III) ve Co (II) vagon tekerlek şeklindeki MSA yüzeylerden iyonlar. Aşağıdaki gibi geri kazanım verimi (R%) hesaplandı: C R soyma maddesi ile çözelti içinde serbest bir hedef, iyon konsantrasyonu R% = C R / C A,. ICP-MS toplanan çözüm analizleri metal iyonlarının olduğu &gt;&gt;% 98 belirtilen BizBasit kimyasal soyma (Tablo 1) ile yeniden yayınladı. Bu sonuç Pd (II), (III), Au, ve Co ultra iz düzeyleri (II) iyonları MŞA&#39;nın kentsel madenden ekstre belirtir. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig1.jpg" /> Vagon tekerlek şeklindeki geometri Şekil 1. Araştırılması. MŞA&#39;nın küp la 3 d yapılarında vagon tekerleği deseni HRTEM mikrografiklerini. Merkez: kristal şekli. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53044/53044fig2.jpg" /> Vagon tekerlek şeklindeki gözeneklerin mesostructured kristal kafes ve yüzey parametrelerinin Şekil 2. belirlenmesi. XRD desenleri (A) ve N 2 adsorpsiyonu / vagon tekerlek şeklinde, kübik la 3 d MŞA&#39;nın desorpsiyon izotermleri (B). Pd MSA-1. İmalat (II) ile -MSA-1 ve Co (II) -MSA-3 basınç destekli bir metot Şekil 3. sistematik mühendisliği. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53044/53044fig4.jpg" /> Basınç destekli yöntemiyle Co MSA-3. Fabrikasyon (II) -MSA-3 Şekil 4. Sistematik mühendisliği. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53044/53044fig5.jpg" /> Yapı taşları protokolü üzerinden Au (III) MSA-2. Fabrikasyon Şekil 5. Sistematik mühendislik -MSA-2. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53044/53044fig6.jpg" /> Şekil 6. Kontrollü pH değerine bağımlı Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyon ssistemleri ensing. (A) &#39;nın pH tepki profilleri vagon tekerleği biçimli hedef Pd (II), Au algılama ve kaldırma deneyleri sırasında MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 (III) ve Co (II) iyonları. Yansıma spektrumları verimliliği sırasıyla λ max pH = 384, 486 fonksiyonu ve 537 nm olarak izlendi. (B - D), sırasıyla MSA-1 reflektansı spektrumları bir fonksiyonu olarak hedef iyon konsantrasyonu, MSA-2 ve MSA-3. (E) Renk 2 ppm ilave Pd MŞA&#39;nın için harita (II), Au (III) ve Co (II). (F) (R - R 0) kalibrasyonu araziler MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 genel [M n +]. Not: R ve R 0, sırasıyla, ve hedef iyonlarının ilavesi olmadan MŞA&#39;nın reflektansını temsil eder. <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53044/53044fig7.jpg" /> Şekil Pd (II), 7. Çalışma, Au (III) ve Co (II) iyon seçici sistemleri (A - C). Seçicilik vagon tekerleği biçimli MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 Pd (II) (2 mg / L), Au (III) (1 mg / L), ve Co doğru (II) (2 mg / L) iyon algılama ve iyon kaldırma deneyleri. (D) ardışık renk tepkisi ofMSA-1, MSA-2 ve MSA-3, hedefe doğru (boşluk, yani metal içermeyen deneyi) Pd (II), Au (III) ve Co (II) iyonları müdahale eklenmesi üzerine tek ikili iyonları ve iyonları (G1-G3) grupları. <img alt="Şekil 8" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig8.jpg" /> Vagon tekerlek şeklindeki MŞA&#39;nın Şekil 8. Tekrar kullanılabilirlik (A) Sekiz rejenerasyon / yeniden döngüsünden sonra hedef iyonlarının vagon tekerlek şeklinde, optik algılama / kaldırma deneyleri değerlendirilmesi (hedef iyon konsantrasyonu:. 2 mg / L; pH ve MSA-1, MSA-2 ve MSA-3 için sinyal tepki süresi değerleri: pH = 2, 7, bird 5,2, Rt = 2, 3 ve 5 dk; t = 25 ° C). (B) rejenerasyon döngüsü numarası vs Alım verimlilik. <img alt="Şekil 9" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig9.jpg" /> Pd (II) ve Au Şekil 9. Reel kurtarma (III) elektronik hurda çözümlerinden iyonları. Hidrometalurjik PCI kurullarının tedavi ve Pd (II) ve Au kurtarma (III) elektronik hurda çözümlerinden iyonları. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="0.45in" width="45"> Hedef iyonları </td><td fo:width="0.8in" width="120"> Hedef iyon tayini </td><td> Hedef iyonları (mg / L) </td><td fo:width="4in" width="300"> Bir arada metal iyonları (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"> Pd (II) </td><td> C 0 </td><td> 0.119 </td><td> Ag (I) &#39;e: 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) &#39;in: 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) &#39;e: 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) &#39;e: 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) &#39;in: 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) &#39;e: 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) &#39;e: 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) &#39;e: 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) &#39;e: 0,00, Fe (III): 0.05, Al (III) 0,02 </td></tr></tbody></table> Gerçek numunelerin metal iyonlarının Tablo 1. kantitatif tayini. Pd geri kazanımı için ICP-MS analitik veriler (II), Au (III) ve Co (II), elektronik hurda ve lib Çözeltilerin iyonları.

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

Çünkü paladyum, altın ve kobaltın önemi ve yaygın kullanımı yüksek teknoloji ekipman metaller, onların kazanımı ve geri dönüştürülmesi önemli bir sanayi sorun oluşturmaktadır. Burada tarif edilen metal geri kazanım sistemi basit, düşük maliyetli, kentsel madeninden bu metallerin etkin algılama, kaldırma ve geri kazanımı için anlamına gelir.

Algılama ve Palladium Kurtarma Kentsel Madeninde Altın ve Kobalt Metal Nano Wagon tekerlekli şeklindeki Porların ile Belirlenmiş Yeni Sensörler / adsorbanlar kullanma

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 Görüntüleme.  National Institute for Materials Science, Japan.  Çünkü paladyum, altın ve kobaltın önemi ve yaygın kullanımı yüksek teknoloji ekipman metaller, onların kazanımı ve geri dönüştürülmesi önemli bir sanayi sorun oluşturmaktadır. Burada tarif edilen metal geri kazanım sistemi basit, düşük maliyetli, kentsel madeninden bu metallerin etkin algılama, kaldırma ve geri kazanımı için anlamına gelir. 

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.

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

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

Mühendislik

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.

Mantar Tıpa olarak Altın Nanopartiküller ile Azot-katkılı Karbon Nanotube Bardaklar sentezi ve fonksiyonlandırmalar

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.

Silikon Doğrudan Gofret Yapıştırma ile Tek tip Nano ölçekli Boşlukların İmalatı

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.

Santrifüj Döküm kullanma İnce bölümler Örgü Metal Dolaylı Fabrikasyon

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.

Yüksek hızda sürekli uyarılan Brillouin saçılma Spektrometre için malzeme analizi

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.

Için yeni bir yöntem<em&gt; Yerinde</emNanoscale Örneklerinin Elektromekanik Karakterizasyonu

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.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

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.

ABD ordusu araştırma laboratuvarı toplu Nanocrystalline metallerin işlenmesi

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.

Kavitasyon yüksek yoğunluklu arttırmak için Plazmonik altın nano tanecikleri üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme ultrason uygulamaları odaklı

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.