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2. Treatment of anionic dye aqueous solution using Ti, HDTMA and Al/Fe pillared bentonite. Essay to regenerate the adsorbent
- Author
-
Fadhila Ayari, Ghada Manai, Selma Khelifi, and Malika Trabelsi-Ayadi
- Subjects
Chemistry ,QD1-999 - Abstract
In this study, the adsorption removal of an anionic dye (Congo red) by a local bentonite before and after modification was studied. The modification of the bentonite was made by organophilisation using surfactant (HDTMA) and by pillaring process to obtain a bentonite with Ti pillars and with mixed pillars of Fe/Al. The various synthesized materials are characterized by different techniques such as DRX, MET, N2 adsorption-desorption, Zeta potential measurement. Results show the development of the texture and the structure of the bentonite after modification. The various adsorbents synthesized show an increase in the adsorption capacity of Congo Red compared to the initial bentonite. Adsorption isotherms are described by the Langmuir model in all cases except that for Ti pillared bentonite, the Freundlich model is more suitable. Pseudo-second order is better for describing the adsorption process. Also, regeneration of the adsorbent is approached in this study by photochemical way and the results show a total regeneration of the adsorbent. Keywords: Bentonite, Pillaring, Anionic dye, Adsorption, Regeneration
- Published
- 2019
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3. Enhanced Dielectric Relaxation in Self-Organized Layers of Polypeptides Coupled to Platinum Nanoparticles: Temperature Dependence and Effect of Bias Voltage
- Author
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Louis Merle, Ghada Manai, Adeline Pham, Philippe Demont, Colin Bonduelle, Adnen Mlayah, Simon Tricard, Sébastien Lecommandoux, Jérémie Grisolia, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - 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- Subjects
Materials science ,Matériaux ,Metal nanoparticles ,02 engineering and technology ,Activation energy ,Dielectric ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Capacitance ,[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials ,symbols.namesake ,Physical and Theoretical Chemistry ,Composites ,Arrhenius equation ,Relaxation (NMR) ,Biasing ,021001 nanoscience & nanotechnology ,0104 chemical sciences ,Surfaces, Coatings and Films ,Electronic, Optical and Magnetic Materials ,Dielectric spectroscopy ,General Energy ,Chemical physics ,symbols ,Electrical properties ,Charge carrier ,0210 nano-technology ,Molecular structure - Abstract
International audience; Using alternative current impedance spectroscopy, we investigate the dynamical conductivity of hybrid nanomaterials composed of helical polypeptide layers containing platinum nanoparticles (PtNP). The electrical characteristics of the self-organized poly(γ-benzyl-l-glutamate) (PBGL) in bidimensional lamellar assembly in the presence of Pt nanoparticles are well modeled and described by a single equivalent circuit of parallel resistance and capacitance. The latter are determined using a comparison between the measured and calculated Nyquist plots, which allows extracting the characteristic relaxation time and frequency of the dipolar relaxation process. We found that the relaxation frequency in the PBLG–PtNP hybrid materials is enhanced by 4 orders of magnitudes compared to pure PBLG, which indicates a much faster dielectric relaxation in PBLG–PtNP due to dipole orientation and dipole–dipole interactions. The temperature dependence of the relaxation time is analyzed using Arrhenius plots, from which the activation energy of the relaxation process is found to be around 0.1 eV. Such a value close to the peptide vibration energy of the PBLG indicates a vibration-assisted relaxation process and a polaronic charge transport mechanism. An advantage of the PBLG–PtNP nanocomposite material is that the activation energy can be finely tuned by the PBLG degree of polymerization. Finally, an important outcome of this work is the investigation of the dielectric relaxation process in PBLG–PtNP under applied DC bias. We found that the activation energy decreases with increasing bias voltage for all degrees of polymerization of the PBLG molecule. This effect is interpreted in terms of electric field-induced alignment of the dipoles and of increased mobility of the polaronic charge carriers. The presence of piezoelectricity in the hybrid material gives the possibility to use the DC bias as a simple mean of monitoring the dynamical conductivity involving polaronic states.
- Published
- 2021
- Full Text
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4. Treatment of anionic dye aqueous solution using Ti, HDTMA and Al/Fe pillared bentonite. Essay to regenerate the adsorbent
- Author
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Ghada Manai, Malika Trabelsi-Ayadi, Selma Khelifi, and Fadhila Ayari
- Subjects
Materials science ,Aqueous solution ,010405 organic chemistry ,Langmuir adsorption model ,General Chemistry ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,0104 chemical sciences ,Congo red ,lcsh:Chemistry ,symbols.namesake ,chemistry.chemical_compound ,Adsorption ,Chemical engineering ,chemistry ,Pulmonary surfactant ,lcsh:QD1-999 ,Bentonite ,symbols ,Zeta potential ,Texture (crystalline) ,sense organs - Abstract
In this study, the adsorption removal of an anionic dye (Congo red) by a local bentonite before and after modification was studied. The modification of the bentonite was made by organophilisation using surfactant (HDTMA) and by pillaring process to obtain a bentonite with Ti pillars and with mixed pillars of Fe/Al. The various synthesized materials are characterized by different techniques such as DRX, MET, N2 adsorption-desorption, Zeta potential measurement. Results show the development of the texture and the structure of the bentonite after modification. The various adsorbents synthesized show an increase in the adsorption capacity of Congo Red compared to the initial bentonite. Adsorption isotherms are described by the Langmuir model in all cases except that for Ti pillared bentonite, the Freundlich model is more suitable. Pseudo-second order is better for describing the adsorption process. Also, regeneration of the adsorbent is approached in this study by photochemical way and the results show a total regeneration of the adsorbent. Keywords: Bentonite, Pillaring, Anionic dye, Adsorption, Regeneration
- Published
- 2019
5. Bidimensional lamellar assembly by coordination of peptidic homopolymers to platinum nanoparticles
- Author
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Mathilde Rigoulet, Bruno Chaudret, Angélique Gillet, Colin Bonduelle, Yannick Coppel, Simon Tricard, Pierre Roblin, Ghada Manai, Jérôme Esvan, Stéphanie Balor, Pier-Francesco Fazzini, Hend Houimel, Alfonso Ibarra, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - 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BINP (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université de Bordeaux (FRANCE), and Universidad Zaragoza (SPAIN)
- Subjects
Materials science ,Polymers ,Science ,Metal Nanoparticles ,General Physics and Astronomy ,Nanoparticle ,Nanotechnology ,02 engineering and technology ,010402 general chemistry ,Platinum nanoparticles ,01 natural sciences ,Article ,General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology ,Polymerization ,Copolymer ,Génie chimique ,Molecular self-assembly ,Lamellar structure ,[CHIM.COOR]Chemical Sciences/Coordination chemistry ,lcsh:Science ,Polymer ,Platinum ,chemistry.chemical_classification ,Mesoscopic physics ,Multidisciplinary ,Photoelectron Spectroscopy ,General Chemistry ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Polymères ,0104 chemical sciences ,[CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers ,chemistry ,[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] ,Nanoparticles ,lcsh:Q ,Peptides ,0210 nano-technology ,Hybrid material ,[PHYS.COND.CM-SCM]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Soft Condensed Matter [cond-mat.soft] - Abstract
A key challenge for designing hybrid materials is the development of chemical tools to control the organization of inorganic nanoobjects at low scales, from mesoscopic (~µm) to nanometric (~nm). So far, the most efficient strategy to align assemblies of nanoparticles consists in a bottom-up approach by decorating block copolymer lamellae with nanoobjects. This well accomplished procedure is nonetheless limited by the thermodynamic constraints that govern copolymer assembly, the entropy of mixing as described by the Flory–Huggins solution theory supplemented by the critical influence of the volume fraction of the block components. Here we show that a completely different approach can lead to tunable 2D lamellar organization of nanoparticles with homopolymers only, on condition that few elementary rules are respected: 1) the polymer spontaneously allows a structural preorganization, 2) the polymer owns functional groups that interact with the nanoparticle surface, 3) the nanoparticles show a surface accessible for coordination., Precise organization of nanoparticles and polymers for the design of hybrid materials remains a challenging task. Here, the authors show a convenient way to organize nanoobjects by preorganization of inorganic particles in presence of a functional peptidic homopolymer.
- Published
- 2020
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