Adsorption of methylene blue and rhodamine B on graphene oxide-Fe₃O₄ nanocomposite: Molecular dynamics and Monte Carlo simulations

Abstract

Graphene oxide based magnetic nanocomposite (GO-Fe3O4) was synthesized using the coprecipitation method. Intercalation of nanoparticles has resulted in the modified interlayer spacing of GO sheets, it is increased from 0.82 to 1.11 nm. Nanocomposite was characterized using TEM, AFM, XRD, UV-Visible and Raman spectroscopy. Magnetic nanocomposite is tested for removal of industrial dyes MB and RB through the adsorption process. The adsorbent dosage, dye concentration, and adsorption time are optimized in an optimal condition in the dye removal experiments (0.1 g/L adsorbent (GO), 10 mg/L of MB and RB with 25 minutes adsorption time). Adsorption capacity of 100 and 80 mg/g was achieved for MB and RB respectively. Preferential behavior of nanocomposite towards MB over RB can be attributed to the differential electrostatic and geometrical interactions. Differential behavior towards adsorption of dyes is further studied by Monte Carlo adsorption locator and molecular dynamics simulations. Adsorption energies corresponding to MB/GO, RB/GO, MB/Fe3O4, and RB/Fe3O4 systems show that certain configurations favor adsorption on GO and Fe3O4 surfaces. Radial distribution function calculation shows the geometric separation of 2.23 and 5.13 Å for MB and RB respectively, which has profound effect on electrostatic and π-π interaction.

Graphene Oxide‐Based Adsorbents for Organic‐Dyes Removal from Contaminated Water: A Review

“…Adsorbed dye molecules can also be decomposed by calcination at high temperature, [41] in which spent CoFe 2 O 4 /GO (CoF/GO) nanosorbent is regenerated by heating in a furnace Not mentioned. 80 [47] Ternary…”

Магнитные нанокомпозиты оксид графена/магнетит + кобальтовый феррит (GrO/Fe-=SUB=-3-=/SUB=-O-=SUB=-4-=/SUB=- + CoFe-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-4-=/SUB=-) для магнитной гипертермии

“…В ряде работ была показана перспективность использования МНК, созданных на основе оксида графе-на (GrO), для магнитной гипертермии (уничтожения клеток злокачественной опухоли) [23], диагностики в качестве агента, повышающего контрастность снимков магнитной резонансной томографии [24], локализации и лечения посредством целевой доставки лекарств [25]), высокочувствительных биосенсоров [26]. Большое внимание уделяется изучению таких нанокомпозитов, как GrO/FeO [27], GrO/Fe 3 O 4 [28][29][30], GrO/ферриты-шпинели [31][32][33][34]. Наноструктуры GrО/магнетик перспективны для тераностики -метода, сочетающего диагностику и лечение опухолей.…”

“…Поэтому, для изучения МНК GrO/магнетик используются различные методики (см. например [21,[26][27][28][29][30]), в том числе мёссбауэровская спектроскопия [20,30,33]. Уникальность мёссбауэровской спектроскопии заключается в возможности получения важнейшей информации оксидов железа, определении наличия и процентного содержания магнетита (Fe 3 O 4 ), гематита (α-Fe 2 O 3 ), маггемита (γ-Fe 2 O 3 ), вюстита и других оксидов железа, а также о состоянии ионов железа в исследуемом материале [37,38] [39] и модифицированным в работе [40].…”

“…Уникальность мёссбауэровской спектроскопии заключается в возможности получения важнейшей информации оксидов железа, определении наличия и процентного содержания магнетита (Fe 3 O 4 ), гематита (α-Fe 2 O 3 ), маггемита (γ-Fe 2 O 3 ), вюстита и других оксидов железа, а также о состоянии ионов железа в исследуемом материале [37,38] [39] и модифицированным в работе [40]. Преимущество такого метода заключается в том, что формирование GrO происходит без изменения химической каркасной структуры, а также позволяет получить GrO в больших количествах [27,28]. Компоненты МНК НЧ оксида железа и феррита CoFe 2 O 4 синтезированы методом соосаждения [38].…”

Нанокомпозиты оксид графена/оксид железа (GrO/FeOx) для биомедицины: синтез и исследования

“…Обозначения композитов GrO/FeOx, полученных из смесей наночастиц GrO и FeOx в соответствующих весовых процентах Образец GrO, wt% НЧ FeOx, wt% МНК GrOx/FeOx, wt% На рентгенограмме наночастиц GrO при угле дифракции 10.7 наблюдается дифракционная линия с большой шириной на полувысоте, соответствующая фазе GrO и указывающая, что расстояние между слоями в GrO составляет ∼ 0.82 nm[32,33]. На рентгенограммах синтезированных наночастиц FeOx наблюдаются пики, соответствующие фазе магнетита Fe 3 O 4 [18,33].…”