Η αλληλεπίδραση μεταξύ ινιδίων πρωτεΐνης ορού γάλακτος με νανοσωλήνες άνθρακα ή νανο-κρεμμύδια άνθρακα Μέρος 1

Περίληψη: Τα ινίδια απομόνωσης πρωτεΐνης ορού γάλακτος (WPI) παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας μια διεργασία επαγωγής υδρόλυσης οξέος.

Καθώς οι άνθρωποι δίνουν όλο και περισσότερη προσοχή στην υγιεινή ζωή, η μνήμη έχει γίνει σταδιακά ένα καυτό θέμα ανησυχίας. Οι φυτικές ίνες είναι ένα συστατικό τροφής που πολλοί άνθρωποι γενικά αγνοούν. Σχετίζεται επίσης στενά με την ανθρώπινη υγεία.

Οι φυτικές ίνες είναι μια δύσπεπτη φυτική κυτταρίνη που μπορεί να διεγείρει την εντερική περισταλτική, να προάγει την αφόδευση, να απορροφά και να μειώνει τα λιπίδια του αίματος, το σάκχαρο του αίματος και τη χοληστερόλη στο ανθρώπινο σώμα και να μειώνει την εμφάνιση παχυσαρκίας και καρδιαγγειακών παθήσεων. Επιπλέον, το ινίδιο μπορεί επίσης να ρυθμίσει την ισορροπία της εντερικής μικροοικολογίας, να προωθήσει την απορρόφηση θρεπτικών συστατικών και να βελτιώσει την ανοσία.

Ταυτόχρονα, όλο και περισσότερες μελέτες έχουν δείξει ότι το ινίδιο σχετίζεται επίσης στενά με τη μνήμη. Η κατανάλωση φυτικών ινών μπορεί να προάγει την υγεία του εντέρου, να βελτιώσει τη μεταβολική λειτουργία του ανθρώπου και να βελτιώσει την ανοσία του σώματος. Αυτά συνδέονται στενά με το ανθρώπινο νευρικό σύστημα και η υγεία του νευρικού συστήματος είναι ένας από τους σημαντικούς ακρογωνιαίους λίθους της ανθρώπινης υγείας.

Επιπλέον, θρεπτικά συστατικά όπως η βιταμίνη Β, η βιταμίνη Ε και ο ψευδάργυρος πλούσια σε φυτικές ίνες μπορούν επίσης να προάγουν τη φυσιολογική ανάπτυξη και λειτουργία του νευρικού συστήματος, να βελτιώσουν την ανθρώπινη γνωσιακή και μαθησιακή ικανότητα και να ενισχύσουν τη μνήμη.

Συνοπτικά, ενώ προάγει τη σωματική υγεία, το ινίδιο μπορεί επίσης να βελτιώσει την ανθρώπινη μνήμη και νοημοσύνη. Πρέπει να αναπτύξουμε καλές διατροφικές συνήθειες και να αυξήσουμε κατάλληλα την πρόσληψη τροφών που περιέχουν ακατέργαστες ίνες, όπως βρώμη, γλυκοπατάτες και πράσινα φυλλώδη λαχανικά, για να διατηρήσουμε την καλή υγεία και να προωθήσουμε την υγιή ανάπτυξη του νευρικού συστήματος. Η μνήμη μας βοηθά να μαθαίνουμε γρήγορα και να επιδιώκουμε υψηλότερη ποιότητα ζωής, επομένως θα πρέπει να είμαστε θετικοί. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη μας και το Cistanche μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη επειδή μπορεί επίσης να ρυθμίσει την ισορροπία των νευροδιαβιβαστών, όπως η αύξηση των επιπέδων ακετυλοχολίνης και αυξητικών παραγόντων, που είναι πολύ σημαντικοί για τη μνήμη και τη μάθηση. Επιπλέον, το Cistanche μπορεί επίσης να βελτιώσει τη ροή του αίματος και να προωθήσει την παροχή οξυγόνου, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει ότι ο εγκέφαλος αποκτά επαρκή διατροφή και ενέργεια, βελτιώνοντας έτσι τη ζωτικότητα και την αντοχή του εγκεφάλου.

Κάντε κλικ στα συμπληρώματα γνώσης για να βελτιώσετε τη μνήμη

Οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) και τα νανο-κρεμμύδια άνθρακα (CNOs) κατασκευάστηκαν μέσω της καταλυτικής χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD) του μεθανίου. Τα ινίδια WPI-CNT και τα ινίδια WPI--CNO παρασκευάστηκαν μέσω υδροθερμικής σύνθεσης στους 80 ◦C.

Τα σύνθετα υλικά χαρακτηρίστηκαν από αναλύσεις SEM, TEM, FTIR, XRD, Raman και TG. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των ινιδίων WPI CNTs και CNOs μελετήθηκε. Τα ινίδια WPI με CNTs και CNOs σχημάτισαν ομοιόμορφα πηκτώματα και μεμβράνες. Τα CNT και τα CNO ήταν πολύ διασκορπισμένα στα πηκτώματα. Οι υδρογέλες των ινιδίων WPI με CNT (ή CNO) θα μπορούσαν να είναι νέα υλικά με εφαρμογές στην ιατρική ή σε άλλους τομείς.

Οι CNT και οι CNO μείωσαν τα ινίδια WPI, τα οποία μπορεί να έχουν σημαντική ερευνητική αξία για τη θεραπεία ασθενειών ίνωσης όπως η νόσος του Πάρκινσον και η νόσος του Αλτσχάιμερ. Το FTIR αποκάλυψε ότι τα CNT και τα CNO είχαν αλληλεπιδράσεις με τα ινίδια WPI.

Η XRDanalysis πρότεινε ότι τα περισσότερα CNT ήταν τυλιγμένα σε ινίδια WPI, ενώ τα CNO ήταν μερικώς τυλιγμένα. Αυτό βοήθησε στην αύξηση της βιοσυμβατότητας και στη μείωση της κυτταροτοξικότητας των CNT και CNO. Οι μελέτες φασματοσκοπίας HR-TEM και Raman έδειξαν ότι το επίπεδο γραφιτοποίησης των CNTs είναι πιο καθαρό από ότι για τα CNO.

Μετά τον υβριδισμό με ινίδια WPI, δημιουργήθηκαν περισσότερα ελαττώματα στα CNT, αλλά ορισμένα αρχικά ελαττώματα απορρίφθηκαν στα CNO. Τα αποτελέσματα της TG έδειξαν ότι σχηματίστηκε μια νέα φάση WPIfibril–CNTs ή CNO.

Λέξεις-κλειδιά: ινίδια πρωτεΐνης ορού γάλακτος; νανοσωλήνες άνθρακα; άνθρακα νανο-κρεμμύδια? σύνθετα? αλληλεπίδραση.

1. Εισαγωγή

Η πρωτεΐνη ορού γάλακτος είναι κοινή και λαμβάνεται εύκολα από το βόειο γάλα. Ήταν πρακτικής σημασίας η παρασκευή ινιδίων απομόνωσης πρωτεΐνης ορού γάλακτος (WPI). Σήμερα, τα αυτοσυναρμολογούμενα ινίδια αμυλοειδούς με βάση τα συστατικά ορού γάλακτος αποτελούν σημαντικό ερευνητικό πεδίο [1-3].

Γενικά, τα ινίδια αμυλοειδούς προέρχονται από τη συσχέτιση με την αμυλοείδωση. Για παράδειγμα, το πεπτίδιο ισολεταμυλοειδούς σχετίζεται με τον διαβήτη και η πρωτεΐνη αμυλοειδούς σχετίζεται με τη νόσο του Alzheimer [4].

Τα πρωτεϊνικά ινίδια μπορούν επίσης να συντεθούν in vitro. Επιπλέον, η λακτοσφαιρίνη (-lg) μπορεί να αυτοσυναρμολογήσει ινώδεις πρωτεΐνες [5,6]. Το -lg είναι μια σφαιρική πρωτεΐνη με μοριακό βάρος 18.400 g·mol−1 και ακτίνα περίπου 2 nm [7].

Μπορεί να προκαλέσει σχηματισμό ινιδίων υπό παρατεταμένη θέρμανση (6–24 ώρες) στους 80 ◦C και έχει pH 2 και χαμηλή ιοντική ισχύ [8]. Το μέσο μήκος των ινιδίων είναι 1–8 μm, με διάμετρο περίπου 4 nm [9].

Το πρωτεϊνικό υλικό σε αυτά τα ινίδια συγκρατείται μεταξύ τους με διαμοριακά φύλλα [10]. Κατά τον σχηματισμό ινιδίων, η ποσότητα των φύλλων αυξάνεται. Οι νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) είναι κοίλοι σωλήνες κατασκευασμένοι από φύλλα γραφίτη πολλαπλών στρώσεων που περιστρέφονται και καμπυλώνουν γύρω από τον ίδιο άξονα σε μια ορισμένη γωνία [11].

Οι διάμετροί τους κυμαίνονται από 0.4 (SWCNT) έως 100 nm (MWCNTs). Το μήκος τους μπορεί να φτάσει αρκετά μικρά. και έχουν ανώτερες μηχανικές ιδιότητες, χημική σταθερότητα και μεγάλη ειδική επιφάνεια [12]. Οι νανοσωλήνες άνθρακα χρησιμοποιούνται συχνά ως υλικά πλήρωσης για την παρασκευή νανοσύνθετων για να βελτιώσουν τις μηχανικές συμπεριφορές των υλικών μήτρας.

Οι βιολογικές εφαρμογές των νανοσωλήνων άνθρακα έχουν επίσης μελετηθεί ευρέως, όπως στους βιοαισθητήρες, τη χορήγηση φαρμάκων και εμβολίων, τη μηχανική ιστών [13] και τα νέα βιοϋλικά [14]. Ωστόσο, οι παρθένοι CNTs έχουν χαμηλή διαλυτότητα και πιθανή κυτταροτοξικότητα [15]. Τα προσκολλημένα βιομακρομόριο, όπως η πρωτεΐνη, το DNA και το RNA, μπορούν να προάγουν τη διασπορά των CNTs [16].

Οι φυσικές αλληλεπιδράσεις με τα βιομακρομόρια ενδέχεται να αλλάξουν τη βιολογική τους δραστηριότητα in vivo [17]. Μετά τη λειτουργικοποίηση και την τροποποίηση, οι CNT μπορούν να φορτώσουν διαφορετικούς τύπους φαρμάκων για στοχευμένους σκοπούς [18]. Τα συστήματα που βασίζονται σε βιοσυμβατά CNT μπορούν να φορτώσουν πολλαπλούς θεραπευτικούς, στοχευτικούς και ανιχνευτικούς παράγοντες για τη θεραπεία του καρκίνου.

Έχει αποδειχτεί ότι τα λειτουργικά CNTs μπορούν να διασχίσουν την πλασματική μεμβράνη μέσω διαφορετικών μηχανισμών, ιδίως μέσω της ενδοκυττάρωσης [19-21]. Τα νανο-κρεμμύδια άνθρακα (CNOs) περιλαμβάνουν πολλαπλά ομόκεντρα κελύφη φουλερενίων.

Οι δομές τους εντός του κλουβιού δημιουργούν μερικές μοναδικές φυσικοχημικές ιδιότητες. Σε αντίθεση με άλλα αλλότροπα άνθρακα [22,23], τα CNO είναι εξίσου σημαντικά με τα CNT και τα φουλερένια, τα οποία είναι ιδανικά για εφαρμογές χορήγησης φαρμάκων λόγω της ικανότητάς τους να παραμένουν στη συστηματική κυκλοφορία για ώρες, αυξάνοντας τις πιθανότητές τους να έχουν πρόσβαση στην περιοχή στόχο [24-28].

Στη μηχανική ιστών, τα τροποποιημένα ικριώματα CNO εμφανίζουν ικανότητα αναγέννησης ιστών [28]. Τα υπερκόκκινα φθορίζοντα CNO έχουν αναπτυχθεί για σκοπούς κυτταρικής απεικόνισης [29].

Παρά αυτό το τεράστιο δυναμικό, φαίνεται ότι ο ρόλος αυτού του νέου νανο-συστήματος στον βιοϊατρικό τομέα έχει παραβλεφθεί για πολλά χρόνια. Η έρευνα σε συστήματα πρωτεϊνικών ινιδίων-νανοϋλικών άνθρακα θα έχει μεγάλη σημασία για τη θεραπεία ανθρώπινων ασθενειών, τη μείωση της κυτταροτοξικότητας των ανθρακοϋλικών και την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών.

Ο σχηματισμός αμυλοειδών ινιδίων in vivo θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια ποικιλία ασθενειών, όπως το Alzheimer και οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες του Parkinson. Οι ερευνητές αναζητούν ουσίες που μπορούν να αναστείλουν την ίνωση του αμυλοειδούς ή να καταστρέψουν τα ινίδια του αμυλοειδούς [30,31]. Ο Πίνακας 1 συνοψίζει ορισμένες από τις μελέτες σχετικά με την αλληλεπίδραση νανοϋλικών άνθρακα με ινίδια αμυλοειδούς [32].

Μερικές μελέτες έχουν δείξει ότι τα καρβοννανοϋλικά μπορούν να αλληλεπιδράσουν με διάφορες βιολογικές πρωτεΐνες [33]. Οι CNT καλύπτονται από προσροφημένα βιολογικά μακρομόρια στο βιολογικό διάλυμα λόγω της υψηλής ειδικής επιφάνειας και της υδρόφοβης επιφάνειας τους [34].

Οι προσροφημένες πρωτεΐνες συγκεντρώνονται στην επιφάνεια των νανοϋλικών άνθρακα για να σχηματίσουν μια «πρωτεϊνική κορώνα» [34]. Η αλληλεπίδραση μεταξύ CNTs και πρωτεϊνών παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό φύλλων.

Οι Ghule et al. διαπιστώθηκε ότι οι νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων (MWCNTs) παρείχαν επιφάνειες αλληλεπίδρασης για προσρόφηση πρωτεϊνών ή ενθυλάκωση. Αυτό θα μπορούσε να αναστείλει την ικανότητα της μη πολικής επιφάνειας των πρωτεϊνών να δεσμεύει πρωτεϊνικά ινίδια, αποτρέποντας επομένως την πρωτεΐνη από περαιτέρω ίνωση [35].

Jana και Sengupta [36] και Wei et al. [37] μελέτησε την αυτοσυναρμολόγηση του Α-πεπτιδίου παρουσία νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος (SWCNTs) χρησιμοποιώντας προσομοίωση μοριακής δυναμικής (MD). Το Α-πεπτίδιο είναι ένα βραχύ αμφίφιλο πεπτίδιο και η συσσώρευσή του σχετίζεται στενά με την παθογένεση της νόσου του Alzheimer [38]. Η ισχυρή υδρόφοβη επίδραση των CNTs μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό πεπτιδίων στην επιφάνεια των SWCNTs.

Αυτό αποτρέπει τη διάχυση και αναστέλλει την ίνωση των πεπτιδίων. Πρωτεΐνες όπως η ινσουλίνη, η λυσοζύμη, η -λακτοσφαιρίνη και το κυτόχρωμα c μπορούν να σχηματίσουν μοτίβο στον γραφίτη [39,40]. Αυτός ο γραφίτης με νανο-μοτίβο είναι ικανός να καθοδηγεί συχνά την ευθυγράμμιση των αμυλοειδών ινιδίων [39]. Η αλληλεπίδραση μεταξύ φουλερενίων και πρωτεϊνικών υλικών έχει επίσης μελετηθεί.

Μέσω μετρήσεων φθορισμού ThT, οι Kim και Lee διαπίστωσαν ότι το φουλερένιο θα μπορούσε να αναστείλει την ίνωση της πρωτεΐνης. Το φουλερένιο θα μπορούσε να συνδεθεί ειδικά με το κεντρικό υδρόφοβο μοτίβο KLVFF, εμποδίζοντας έτσι τη συσσωμάτωση του Α-πεπτιδίου [41].

Διαπιστώθηκε ότι τα ενυδατωμένα φουλλερένια όχι μόνο μπορούσαν να καταστρέψουν τα ώριμα αμυλοειδή ινίδια αλλά και να αποτρέψουν το σχηματισμό νέων ινιδίων [42]. Podolski et al. διαπίστωσαν ότι τα ενυδατωμένα φουλερένια θα μπορούσαν να εμποδίσουν αποτελεσματικά τη συσσώρευση του A 25-35 [43].

Υπάρχουν λίγες μελέτες για την αλληλεπίδραση μεταξύ CNO και αμυλοειδών ινιδίων. Τα CNO είναι ένα νέο αλλοτρόπιο με χαμηλή τοξικότητα και καλή βιοσυμβατότητα. Η μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ CNOs και αμυλοειδών ινιδίων είναι επιθυμητή.

Από την άλλη πλευρά, ορισμένα νανοϋλικά άνθρακα έχουν συνδυαστεί με βιολογικά μακρομόρια για την παρασκευή υβριδικών νανοσύνθετων για τη μηχανική ιστών ή τη χορήγηση φαρμάκων λόγω των μηχανικών και ηλεκτρικών πλεονεκτημάτων τους [55-57].

Τα ινίδια αμυλοειδούς έχουν επίσης ορισμένες μηχανικές συμπεριφορές και επιφάνειες αμινοξέων, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία νανοσυρμάτων [58], υδρογέλης [59], ικριωμάτων ινωδών κυττάρων [60,61] και στερεών λειτουργικών οργανικών μεμβρανών [62]. Οι πρωτεΐνες συνδέονται με τις επιφάνειες των CNTs με τη μορφή μονομερών ολιγομερών [63,64], για να βελτιώσουν τη διαλυτότητά τους στο νερό και να μειώσουν την κυτταροτοξικότητά τους.

Οι CNT αλλάζουν τις δομικές ιδιότητες των ινιδίων πρωτεΐνης μέσω υβριδισμού και ανασυνδυασμού για να στοχεύσουν την παροχή θεραπευτικών φαρμάκων in vivo και να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα [64,65].Hendler et al. χρησιμοποίησε τη μέθοδο «συν-συναρμολόγησης» για να σχηματίσει υβριδικά σύνθετα ινίδια αμυλοειδούς-φουλλερενίου [66], τα οποία χρησιμοποιούνται για την παρασκευή νανοδεικτών διαχωρισμού χρώματος, διαγνωστικών υλικών και οπτοηλεκτρονικών συσκευών.

Οι ειδικές ιδιότητες των πρωτεϊνικών ινιδίων και των νανοϋλικών άνθρακα (όπως οι μηχανικές και ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες των νανοϋλικών άνθρακα και οι βιολογικές ιδιότητες των πρωτεϊνικών υλικών) μπορούν να ωφελήσουν η μία την άλλη και ο συνδυασμός τους θα διευρύνει σημαντικά το εύρος εφαρμογής αυτών των δύο ειδών νανοϋλικών.

Ωστόσο, υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να γίνει πλήρης κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ινιδίων πρωτεΐνης και των νανοϋλικών άνθρακα. Σε αυτήν την έρευνα, μελετήσαμε την αλληλεπίδραση των ινιδίων WPI με CNT (ή CNO) και χαρακτηρίσαμε τα σύνθετα ινίδια WPI-CNT (ή CNO) από SEM, TEM, XRD, Raman, FTIR και TG. Τα ινίδια WPI παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας μια διαδικασία επαγωγής όξινης υδρόλυσης. Τα σύνθετα ινίδια WPI-CNTs (ή CNO) κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας υδροθερμική σύνθεση.

2. Υλικά και Μέθοδοι

2.1. Σχηματισμός ινιδίων WPI

Το WPI-1 αγοράστηκε από την Davisco Foods International Inc. (97,8% χωρίς λεκιθίνη, NM, ΗΠΑ) και το WPI-2 αγοράστηκε από την Hilmar Ingredients (90,39% με λεκιθίνη, Hilmar, CA, USA).

Παρασκευάστηκε ένα αποθεματικό διάλυμα (περίπου 6 wt.%) με διάλυση του WPI σε νερό Millipore. Το pH του διαλύματος στη συνέχεια ρυθμίστηκε στο 4,75 με προσθήκη 1 Μ HCl, ακολουθούμενη από φυγοκέντρηση (1{9}},000 rpm, 60 λεπτά, 4 ◦C) και διήθηση του υπερκειμένου (FP 030/ 0,45 μm, Schleicher and Schuell). Μετά τη διήθηση, το ρΗ του διηθημένου διαλύματος ρυθμίστηκε στο 2 χρησιμοποιώντας 6 Μ HCl.

Η συγκέντρωση πρωτεΐνης του αποθεματικού διαλύματος προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα φασματοφωτόμετρο UV (UV-1800PC, MAPADA, Σαγκάη, Κίνα) και μια καμπύλη βαθμονόμησης γνωστών συγκεντρώσεων WPI σε μήκος κύματος 278 nm.

Το μητρικό διάλυμα αραιώθηκε σε συγκέντρωση πρωτεΐνης 2% κατά βάρος με διάλυμα ΗΟΙ με ρΗ 2. Το διάλυμα WPI στη συνέχεια θερμάνθηκε και αναδεύτηκε (περίπου 290 rpm) για 20 ώρες στους 80 °C για να σχηματιστούν ινίδια.

2.2. Προετοιμασία CNT και CNO

2.2.1. Παρασκευή CNTs

Παρασκευή του καταλύτη La2NiO4: La(NO3)3·6H2O και Ni(NO3)2·6H2O (μοριακή αναλογία La/Ni=2}:1) διαλύθηκαν σε απιονισμένο νερό και στη συνέχεια προστέθηκε κιτρικό οξύ. Το διάλυμα θερμάνθηκε στους 80 ◦C για 1 ώρα με ανάδευση και τελικά μετατράπηκε σε κολλοειδή ουσία.

Η κολλοειδής ουσία φρύχθηκε σε κλίβανο σιγαστήρα (10 ◦C/min στον αέρα, 300 ◦C για 1 ώρα, στη συνέχεια 800 ◦C για 5 ώρες). Καταλυτική χημική εναπόθεση ατμών (CVD) μεθανίου για την παραγωγή CNTs: Ο καταλυτικός αντιδραστήρας στερεού αέριου κλίνης υιοθετήθηκε για CVD μεθανίου για την παραγωγή CNTs.

Ο καταλύτης La2NiO4 (0,5 g) τοποθετήθηκε μέσα σε βάρκες χαλαζία σε έναν σωληνωτό αντιδραστήρα χαλαζία. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε άζωτο (30 mL/min) για την έκπλυση του αντιδραστήρα για 30 λεπτά και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε υδρογόνο (10 mL/min) για να μειωθεί το La2NiO4 στους 600 ◦C για 1 ώρα.

Στη συνέχεια, το αέριο μετατράπηκε σε μεθάνιο (60 mL/min) για καταλυτική CVD στους 800 ◦C για 8 ώρες για σύνθεση CNTs. Καθαρισμός CNTs: Οι CNTs αναμεμειγμένοι με καταλύτες καθαρίστηκαν σε 0,1 M νιτρικό οξύ 80 ◦C με ανάδευση για 5 ώρες.

Διηθήθηκε και πλύθηκε με απιονισμένο νερό πέντε φορές. Τέλος, το δείγμα ξηράνθηκε στους 120 ◦C για 6 ώρες.

2.2.2. Προετοιμασία CNO

Προεπεξεργασία φορέα πλέγματος από ανοξείδωτο χάλυβα: Πλέγματα από ανοξείδωτο χάλυβα SS316 διαστάσεων 20 mm × 20 mm καθαρίστηκαν με υπερήχους για 30 λεπτά σε διάλυμα HCl 0,1 M. Στη συνέχεια, τα θέματα τοποθετήθηκαν σε έναν σωληνωτό αντιδραστήρα χαλαζία.

Στο σωλήνα χαλαζία εισήχθη υδρατμός που μεταφέρει αέριο άζωτο (90 ◦C υδρατμός). Ο σωλήνας χαλαζία θερμάνθηκε στους 300 ◦C για 1 ώρα. Η επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα χρησιμοποιήθηκε ως φορέας καταλύτη μετά από τέτοια επεξεργασία.

Φόρτωση καταλύτη: Το παραπάνω προεπεξεργασμένο πλέγμα από ανοξείδωτο χάλυβα βυθίστηκε σε διάλυμα νικελοξαλικού. Προστέθηκε κιτρικό οξύ με ανάδευση για 1 ώρα. Το διάλυμα θερμάνθηκε στους 80 ◦C και τελικά μετατράπηκε σε κολλοειδές. Τα κολλοειδή και τα πλέγματα από ανοξείδωτο χάλυβα τοποθετήθηκαν σε χωνευτήριο και πυρώθηκαν σε κλίβανο σιγαστήρα (Zhonghuan, Tianjin, Κίνα) στους 900 ◦C (10 ◦C/min, στον αέρα) για 3 ώρες.

Τέλος, ελήφθη το πλέγμα από ανοξείδωτο χάλυβα φορτωμένο με καταλύτη. Καταλυτική CVD μεθανίου για την παραγωγή CNO [67]: Χρησιμοποιήθηκε επίσης ένας αντιδραστήρας αερίου-στερεού σταθερής κλίνης (Zhonghuan, Tianjin, Κίνα). Ο καταλύτης πλέγματος από ανοξείδωτο χάλυβα τοποθετήθηκε σε σωλήνα χαλαζία.

Άζωτο (30 mL/min) χρησιμοποιήθηκε για τον καθαρισμό του αντιδραστήρα σε θερμοκρασία δωματίου για 1 ώρα, στη συνέχεια η θερμοκρασία αυξήθηκε στη θερμοκρασία αντίδρασης των 900 ◦C και το άζωτο μετατράπηκε σε μεθάνιο (30 mL/min) για 8 ώρες για καταλυτική πυρόλυση .

Επιτέλους, το μεθάνιο επανήλθε σε αέριο άζωτο και ο αντιδραστήρας ψύχθηκε σε θερμοκρασία δωματίου. Τέλος, αφαιρέθηκαν ο καταλύτης πλέγματος από ανοξείδωτο χάλυβα και τα CNO. Καθαρισμός των CNO: Ένα δείγμα CNO αρχικά κοσκινίστηκε για να αφαιρεθούν τα ελεύθερα σωματίδια καταλύτη.

Στη συνέχεια αναμίχθηκε με πυκνό ΗΝΟ3 και θερμάνθηκε υπό κάθετο ψυκτήρα στους 90 ◦C για 40 ώρες. Μετά την αραίωση και την ψύξη, φυγοκεντρήθηκε στις 4000 rpm για 10 λεπτά και το όξινο διάλυμα απομακρύνθηκε.

Τα υπόλοιπα CNO ξεπλύθηκαν καλά χρησιμοποιώντας απεσταγμένο νερό αρκετές φορές μέχρι να φτάσουν σε ουδέτερο pH. Τέλος, τα καθαρισμένα CNO ξηράνθηκαν.

2.3. Προετοιμασία WPI Fibril–CNTs (ή CNO)

Τα ινίδια WPI-CNTs (ή CNOs) συντέθηκαν χρησιμοποιώντας την υδροθερμική μέθοδο. Οι CNTs (ή CNO) με συγκεντρώσεις {{0}}.05 wt.%, 0.10 wt.% και 0.15 wt.% αναμίχθηκαν σε απιονισμένο νερό και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με υπερήχους για 30 λεπτά για να διασπαρούν όσο το δυνατόν καλύτερα.

Ο ίδιος όγκος διαλύματος ινιδίων WPI προστέθηκε και αναμίχθηκε με μαγνητική ανάδευση για 30 λεπτά. Το μίγμα στη συνέχεια χύθηκε στον αντιδραστήρα σε αυτόκλειστο (Hongchen, Xi'an, Κίνα) για υδροθερμική αντίδραση (80◦C, 20 ώρες).

Στη συνέχεια, το προϊόν ψύχθηκε σε θερμοκρασία δωματίου, το αυτόκλειστο άνοιξε και το μίγμα αφαιρέθηκε. Το προϊόν ξηράνθηκε σε φούρνο (60 ◦C) για 48 ώρες.

For more information:1950477648nn@gmail.com