In the present study, novel chitosan coated magnetic magnetite (Fe3O4) nanoparticles were successfully biosynthesized from mushroom, Agaricus campestris, extract. The obtained bio-nanocomposite material was used to investigate ultra-fast and highly efficient for removal of Ni2+ ions in a fixed-bed column. Chitosan was treated as polyelectrolyte complex with Fe3O4 nanoparticles and a Fungal Bio-Nanocomposite Material (FBNM) was derived. The FBNM was characterized by using X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDS), Fourier Transform Infrared spectra (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) techniques and under varied experimental conditions. The influence of some important operating conditions including pH, flow rate and initial Ni2+ concentration on the uptake of Ni2+ solution was also optimized using a synthetic water sample. A Central Composite Design (CCD) combined with Response Surface Modeling (RSM) was carried out to maximize Ni2+ removal using FBNM for adsorption process. A regression model was derived using CCD to predict the responses and analysis of variance (ANOVA) and lack of fit test was used to check model adequacy. It was observed that the quadratic model, which was controlled and proposed, was originated from experimental design data. The FBNM maximum adsorption capacity was determined as 59.8 mg g-1. Finally, developed method was applied to soft drinks to determine Ni2+ levels. Reusability of FBNM was tested, and the adsorption and desorption capacities were not affected after eight cycles. The paper suggests that the FBNM is a promising recyclable nanoadsorbent for the removal of Ni2+ from various soft drinks.
Mishra, Dinesh Kumar;Dabbawala, Aasif A.;Truong, Cong Chien;Alhassan, Saeed M.;Jegal, Jonggeon;Hwang, Jin Soo
Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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v.68
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pp.325-334
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2018
Lactose is a reducing disaccharide consisting of two different monosaccharides such as galactose and glucose. The hydrogenation of lactose to lactitol is a formidable challenge because it is a complex process and several side products are formed. In this work, we synthesized Ru-Ni bimetallic nanohybrids as efficient catalysts for selective lactose hydrogenation to give selective lactitol. Ru-Ni bimetallic nanohybrids with $Ru-NiO_x$ (x = 1, 5, and 10 wt%) are prepared by impregnating Ru and Ni salts precursors with $TiO_2$ used as support material. Ru-Ni bimetallic nanohybrids (represented as $5Ru-5NiO/TiO_2$) catalyst is found to exhibit the remarkably high selectivity of lactitol (99.4%) and turnover frequency i.e. ($374h^{-1}$). In contrast, monometallic $Ru/TiO_2$ catalyst shows poor performance with ($TOF=251h^{-1}$). The detailed characterizations confirmed a strong interaction between Ru and NiO species, demonstrating a synergistic effect on the improvement on lactitol selectivity. The impregnation-reduction method for the preparation of bimetallic $Ru-NiO/TiO_2$ catalyst promoted Ru nanoparticles dispersed on NiO and intensified the interaction between Ru and NiO species. $Ru-NiO/TiO_2$ efficiently catalyzed the hydrogenation of lactose to lactitol with high yield/selectivity at almost complete conversion of lactose at $120^{\circ}C$ and 55 bar of hydrogen ($H_2$) pressure. Moreover, $Ru-NiO/TiO_2$ catalyst could also be easily recovered and reused up to four runs without notable change in original activity.
In this work, we prepared Fe-Ni alloy nanopowders by wire electrical explosion in deionized water and ethanol. Particles size and morphology of the as-synthesized nanoparticles prepared in water and ethanol were observed by transmission electron microscopy. In both cases, the as-synthesized nanoparticles were in nearly spherical shape and their size distribution was broad. The particles prepared in the water were in core-shell structure due to the oxidation of Fe element. X-ray diffraction was used to analyze the phase of the nanopowders. It showed that the nanopowders prepared in water had ${\gamma}$-Fe-Ni solid solution and FeO phase. The samples obtained in ethanol were in two phases of Fe-Ni solid solution, ${\gamma}$-Fe-Ni and ${\alpha}$-Fe-Ni. Bulk samples were made from the as-synthesized nanopowders by spark plasma sintering at $1000^{\circ}C$ for 10 min. Structure of the bulk sample was observed by scanning electron microscope. Magnetic properties of the as-synthesized nanopowders and the bulk samples were investigated by vibrating sample magnetometer. The hysteresis loop of the assynthesized nanopowders and the sintered bulk samples revealed a ferromagnetic characteristic.
In this study, we synthesized mesoporous carbon (Carbonized Ni-FDU-15) containing nanoporous structures and magnetic nanoparticles. Carbonized Ni-FDU-15 was synthesized via evaporation-induced self-assembly (EISA) and direct carbonization by using a triblock copolymer (F127) as a structure-directing agent, a resol precursor as a carbon-pore wall forming material, and nickel (II) nitrate as a metal ion source. The mesoporous carbon has a well-ordered two-dimensional hexagonal structure. Meanwhile, nickel (Ni) metal and nickel oxide (NiO) were produced in the magnetic nanoparticles in the pore wall. The size of the nanoparticles was about 37 nm. The surface area, pore size and pore volume of Carbonized Ni-FDU-15 were $558m^2g^{-1}$, $22.5{\AA}$ and $0.5cm^3g^{-1}$, respectively. Carbonized Ni-FDU-15 was found to move in the direction of magnetic force when magnetic force was externally applied. The magnetic nanoparticle-bearing mesoporous carbons are expected to have high applicability in a wide variety of applications such as adsorption/separation, magnetic storage media, ferrofluid, magnetic resonance imaging (MRI) and drug targeting, etc.
Kim Yeong Min;Park Gyeong Won;Choi Jong Ho;Park In Su;Seong Yeong Eun
한국전기화학회:학술대회논문집
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2002.07a
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pp.179-182
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2002
The electrooxidation of methanol was studied using Pt, PtRu(1:1), PtNi(1:1), PtRh(1:1) and PtOs(1:1) alloy nanoparticles for application as electrocatalysts. The effects of the second metals in the electrocatalytic activity was investigated using cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). There are the metallic and oxygen states in the PtRu and PtOs electrocatalysts . In the XPS of PtRu and PtOs alloy nanoparticles, the oxygen sources were dominant as the second metal's effects. Negative shifts of the binding energies of Pt for the PtNi, PtRh alloy nanoparticles were determined by XPS measurements, which can be explained by electronic effects.
Kwon, Yoon Mi;Lee, Min-Young;Mustaqima, Millaty;Liu, Chunli;Lee, Bo Wha
Journal of Magnetics
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v.19
no.1
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pp.64-67
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2014
$Ni_{0.6}Zn_{0.4}Fe_2O_4$ prepared using solid state reaction and sol-gel methods were compared for their structural and magnetic properties. Due to the much higher annealing temperature used in solid state reaction, the crystalline size was much larger than that of the nanoparticles prepared by sol-gel. The saturation magnetization of sol-gel nanoparticles was higher, and the coercivity was about 2 times larger, compared to the solid state reaction sample. By analyzing the integration intensity of x-ray diffraction peaks (220) and (222), we proposed that the difference in the saturation magnetization might be due to the inversion of cation distribution caused by the different preparation techniques used.
The effect of rapid thermal annealing (RTA) treatment on the growth characteristics of CNTs was investigated. We observed that Ni catalyst film was agglomerated by RTA treatment, resulting in the formation of Ni nanoparticles. The well aligned CNTs were grown from the Ni nanoparticles by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). It is shown that the size and distribution of the nanoparticles depend mainly on the annealing temperature and initial thickness of the metal layer. Also, it was found that CNTs grown through optimal RTA treatment had the more improved field emission characteristics than those of as-grown CNTs.
Dutilleul, Marion Collart;Seisenbaeva, Gulaim A.;Kessler, Vadim G.
Advances in nano research
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v.2
no.2
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pp.77-88
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2014
Solvothermal treatment of late transition metal acetylacetonates in a novel medium composed either of pure acetophenone or acetophenone mixtures with amino alcohols offers a general approach to uniform hydrophilic metal nanoparticles with high crystallinity and low degree of aggregation. Both pure metal and mixed-metal particles can be accesses by this approach. The produced materials have been characterized by SEM-EDS, TEM, FTIR in the solid state and by Nanoparticle Tracking Analysis in solutions. The chemical mechanisms of the reactions producing nanoparticles has been followed by NMR. Carrying out the process in pure acetophenone produces palladium metal, copper metal with minor impurity of $Cu_2O$, and NiO. The synthesis starting from the mixtures of Pd and Ni acetylacetonates with up to 20 mol% of Pd, renders in minor yield the palladium-based metal alloy along with nickel oxide as the major phase. Even the synthesis starting from a mixed solution of $Cu(acac)_2$ and $Ni(acac)_2$ produces oxides as major products. The situation is improved when aminoalcohols such as 2-aminoethanol or 2-dimethylamino propanol are added to the synthesis medium. The particles in this case contain metallic elements and pairs of individual metals (not metal alloys) when produced from mixed precursor solutions in this case.
The $Ni_{0.5}Zn_{0.5}Fe_2O_4$ nanoparticles about 30 nm were prepared using sol-gel method with metal nitrates dissolved in 2-methoxyathanol. The concentrations of the metal nitrates are adjusted from 0.1 to 0.75 M in order to study the influence on the structural and magnetic properties. The structure and morphology characterization revealed that the crystallinity was improved and the nanoparticle size was increased with the nutrition solution concentrations up to 0.5 M. Degraded crystallinity together with decreased nanoparticle size were observed for concentration of 0.75 M. The saturation magnetization at room temperature reached maximum at 0.5 M, which can be explained by considering the crystallinity and size effect.
$NiAl_2O_4$ nanoparticle was synthesized by a reverse micelle processing for inorganic pigment. $Ni(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ and $Al(NO_3)_3{\cdot}9H_2O$ were used for the precursor in order to synthesize $NiAl_2O_4$ nanoparticles. The aqueous solution, which consisted of a mixing molar ratio of Ni/Al, was 1:2 and heat treated at $800{\sim}1100^{\circ}C$ for 2h. The average size and distribution of synthesized $NiAl_2O_4$ powders are in the range of 10-20 nm and narrow, respectively. The average size of the synthesized $NiAl_2O_4$ powders increased with an increasing water-to-surfactant molar ratio and heating temperature. The crystallinity of synthesized $NiAl_2O_4$ powder increased with an increasing heating temperature. The synthesized $NiAl_2O_4$ powders were characterized by X-ray diffraction analysis(XRD), a field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), and a color spectrophotometer. The properties of synthesized powders were affected as a function such as a molar ratio and heating temperature. Results indicate that synthesis using a reverse miclle processing is a favorable process to obtain $NiAl_2O_4$ spinels at low temperatures. The procedure performed suggests that this new synthesis route for producing these oxides has the advantage of being fast and simple. Colorimetric coordinates indicate that the pigments obtained exhibit blue colors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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