Polydopamine (PDA) functionalized ultrathin carbon layer encapsulated magnetite nanoparticle and graphene oxide (Fe3O4@C-GO@PDA) as recyclable and stable nanoadsorbent for enhanced removal of metal ions

石墨烯 材料科学 氧化物 图层(电子) 磁铁矿 金属 碳纤维 化学工程 纳米技术 纳米颗粒 离子 水溶液中的金属离子 复合数 化学 复合材料 冶金 有机化学 工程类
作者
Xiaoye Wang,Chenxi Wu,Kui Lin,Xinlong Ma,Yi Wang,Fei Tian
出处
期刊:Results in chemistry [Elsevier BV]
卷期号:17: 102579-102579 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.rechem.2025.102579
摘要

Efficiently eliminating metal ions from water remains a formidable challenge, primarily because of the intricate nature of impurities within the aqueous environment. In this study, magnetite nanoparticles encapsulated by an ultrathin carbon layer and graphene oxide (Fe 3 O 4 @C-GO) nanocomposite was further functionalized with polydopamine (PDA) to prepare Fe 3 O 4 @C-GO@PDA nanoadsorbent with improved adsorption capabilities for the effective elimination of metal ions from aqueous solutions. The Fe 3 O 4 @C-GO@PDA nanoadsorbent showed outstanding adsorption potential. Under the optimal the experimental conditions, the Fe 3 O 4 @C-GO@PDA nanoadsorbent effectively removed Zn(II), Cu(II), Pb(II), and Cd(II) ions from aqueous solutions at pH 6, with rates of 99.1 %, 97.7 %, 94.6 %, and 91.1 %, respectively. In comparison with Fe 3 O 4 @C-GO nanocomposite, the removal rate, removal capacity and removal equilibrium time of Pb on Fe 3 O 4 @C-GO@PDA nanoadsorbent all showed a great improvement. The adsorption of Pb(II) follows pseudo-second-order kinetics (R 2 = 0.9993), indicating that chemical adsorption is the dominant mechanism. XPS and FTIR analyses revealed synergistic interactions between Pb(II) and surface functional groups (–NH₂, C O, –COOH). The slightly decrease in the the removal rate in the recovery and recyclability investigations after 5 cycles indicated that Fe 3 O 4 @C-GO@PDA nanoadsorbent can be repeatedly used for the removal of for Zn(II), Cu(II), Pb(II) and Cd(II) ions from water. As a result, the Fe 3 O 4 @C-GO@PDA nanoadsorbent not only realize the removal of Pb ions from water with efficient removal but also show potential application in the separation and purification of other common metal ions.
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