1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4

66 4 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Cấu trúc

  • ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

  • ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

    • LỜI CAM ĐOAN

    • Tác giả luận văn

    • LỜI CẢM ƠN

    • Đỗ Thị Liên

    • MỤC LỤC

    • CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

    • KẾT LUẬN 41

    • TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

    • DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

    • DANH MỤC CÁC BẢNG

    • DANH MỤC CÁC HÌNH

    • MỞ ĐẦU

    • Chương 1 TỔNG QUAN

    • 1.1. Giới thiệu về vật liệu spinel

      • 1.1.1. Cấu trúc của vật liệu spinel

    • Hình 1.1. Minh họa cấu trúc tinh thể của spinel

      • 1.1.2. Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano spinel

      • 1.1.2.2. Phương pháp thủy nhiệt

      • 1.1.2.3. Phương pháp sol-gel

      • 1.1.2.4. Phương pháp tổng hợp đốt cháy

    • Phương pháp đốt cháy dung dịch

      • 1.1.3. Tình hình nghiên cứu tổng hợp nano ferit tinh khiết và ferit pha tạp ion kim loại

    • 1.2. Giới thiệu về metylen xanh

    • Hình 1.2. Công thức cấu tạo và phổ Uv-Vis của dung dịch metylen xanh

    • 1.3. Phương pháp oxi hóa nâng cao (AOPs)

      • 1.3.1. Giới thiệu các quá trình oxi hóa nâng cao

    • Bảng 1.1. Thế oxi hoá của một số tác nhân oxi hoá thường gặp

    • Bảng 1.2. Một số phương pháp oxi hóa nâng cao phổ biến hiện nay đang sử dụng trong xử lý nước thải

      • 1.3.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng xúc tác ferit trong các quá trình oxi hóa nâng cao hiện nay

    • Bảng 1.3. Hiệu suất phân hủy chất hữu cơ trong một số hệ xúc tác ferit

    • Hình 1.4. Vật liệu ZnFe2O4 trước và sau khi có từ trường tác dụng [34]

    • Hình 1.5. Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của các ferit

    • CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

    • 2.1. Dụng cụ, hoá chất

      • 2.1.1. Dụng cụ, máy móc

      • 2.1.2. Hóa chất

    • 2.2. Tổng hợp hệ vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5) bằng phương pháp đốt cháy dung dịch

    • Bảng 2.1. Lượng chất ban đầu trong hệ MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5)

    • 2.3. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu

      • 2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen

      • 2.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại

      • 2.3.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét và hiển vi điện tử truyền qua

      • 2.3.4. Phương pháp tán xạ năng lượng tia X

      • 2.3.5. Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến

      • 2.3.6. Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến

  • I

    • 2.4. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh

    • Bảng 2.2. Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh

    • 2.5. Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các vật liệu nano spinel MnxZn1-xFe2O4

      • 2.5.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ

      • 2.5.2. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các vật liệu

    • Chương 3

    • 3.1. Kết quả nghiên cứu vật liệu bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen

    • Hình 3.1. Giản đồ XRD của vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5) khi nung ở 500oC

    • 3.2. Kết quả nghiên cứu vật liệu bằng phương pháp phổ hồng ngoại

    • Hình 3.2a. Phổ IR của vật liệu ZnFe2O4 (a) và Mn0,1Zn0,9Fe2O4 (b)

    • Hình 3.2c. Phổ IR của vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 (a) và Mn0,5Zn0,5Fe2O4 (b) Bảng 3.2. Số sóng của các liên kết M-O ở hốc tứ diện (ν1) và bát diện (ν2) của các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5)

    • Hình 3.3. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của vật liệu ZnFe2O4

    • Hình 3.6. Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4

    • Hình 3.7. Phổ EDX của vật liệu ZnFe2O4

    • Bảng 3.3. Thành phần % khối lượng nguyên tố có trong vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 và 0,4)

    • Hình 3.9. Phổ DRS của vật liệu ZnFe2O4 và Mn0,4Zn0,6Fe2O4

    • 3.6. Kết quả nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các vật liệu

      • 3.6.1. Kết quả xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ

    • Hình 3.11. Hiệu suất hấp phụ MB theo thời gian khi có mặt vật liệu ZnFe2O4

      • 3.6.2. Kết quả nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các vật liệu

    • Hình 3.12. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian khi chỉ có mặt H2O2 (a), ZnFe2O4 + chiếu sáng (b)

    • Hình 3.13. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng khi có mặt đồng thời H2O2 và vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 và 0,1)

    • Hình 3.14. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian khi chiếu sáng có mặt đồng thời H2O2 và MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,2 và 0,3)

    • MnxZn1-xFe2O4 (x=0 ÷ 0,5), sau 240 phút chiếu sáng

    • Hình 3.16. Minh họa cơ chế quang xúc tác phân hủy RhB trên chất xúc tác ZnFe2O4 [33]

      • 3.6.3. Động học của phản ứng phân hủy metylen xanh

    • Bảng 3.5. Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian khi có mặt H2O2 và các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5)

    • Bảng 3.6. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB khi có mặt H2O2 và các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5)

    • TÀI LIỆU THAM KHẢO

    • Tiếng Anh

Nội dung

(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4(Luận văn thạc sĩ file word) Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của Nano Spinel MnxZn1 xFe2O4

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐỖ THỊ LIÊN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA NANO SPINEL MnxZn1-xFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0,5) LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2021 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐỖ THỊ LIÊN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA NANO SPINEL MnxZn1-xFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0,5) Ngành: Hóa vơ Mã số: 440 113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ TỐ LOAN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đỗ Thị Liên Xác nhận củaTrưởng khoa Người hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hiền Lan PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan iii LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Ban giám hiệu, phịng Đào tạo, khoa Hóa học - trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài Luận văn nhận giúp đỡ thực phép đo phịng thí nghiệm Hóa vơ - trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, Khoa Hóa học - trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Phịng thí nghiệm siêu cấu trúc -Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương, Viện Khoa học Vật liệu Xin cảm ơn giúp đỡ quý báu Xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực nghiệm hồn thành luận văn Sau tơi xin dành lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tơi, bố mẹ tôi, anh em họ hàng cho động lực tâm hoàn thành luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2021 Tác giả luận văn Đỗ Thị Liên MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii MỞ ĐẦU CHƯƠN G TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu spinel 1.1.1 Cấ u trú c vật liệu spinel p h p t ổ n g h ợ p đ ố t c h y 1.1.2 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano spinel 1.1.2.1 Ph ươ ng ph áp đồ ng kết tủa 1.1.2.2 Ph ươ ng ph áp thủ y nhi ệt 1.1.2.3 Ph ươ ng ph áp sol gel 1.1.2.4 Ph ươ ng n o f e r i t t i n h 1.1.3 Tì n k h h hì i n ế h t n g v hi ên f u e tổ r n i g t h ợ p p h na a tạp ghiê ion n kim cứu loại sử 1.2 Giới thiệu metyle n xanh 10 1.3 Phươn g pháp oxi hóa nâng cao (AOPs ) 10 1.3.1 Giới thiệu q trình oxi hóa nâng cao 10 1.3.2 T ì n h h ì n h n m y m ó c dụng xúc tác ferit 2.1.2 H ó a c h ấ t q trình oxi hóa nâng 2.2 Tổ cao ng hợ p 13 hệ vật CHƯƠNG THỰC liệ NGHIỆM u 18 2.1 Dụng cụ, hoá chất 18 M 2.1.1 Dụ ng cụ, (x nx Zn 1xF e2 O4 = 0÷ 0,5) phương pháp đốt cháy dung dịch 18 2.3 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu 19 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 19 2.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại .21 2.3.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét hiển vi điện tử truyền qua 21 2.3.4 Phương pháp tán xạ lượng tia X 23 2.3.5 Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại-khả kiến 23 2.3.6 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến .24 2.4 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh .26 2.5 Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh vật liệu nano spinel MnxZn1-xFe2O4 26 2.5.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 26 2.5.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh vật liệu 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 28 3.2 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp phổ hồng ngoại 29 3.3 Kết nghiên cứu hình thái học vật liệu 31 3.4 Kết nghiên cứu mẫu phương pháp phổ tán xạ lượng tia X 32 3.5 Kết đo phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại-khả kiến vật liệu 33 3.6 Kết nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh vật liệu…………………………………………………………………………… 34 3.6.1 Kết xác định thời gian đạt cân hấp phụ .34 3.6.2 Kết nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh vật liệu .35 3.6.3 Động học phản ứng phân hủy metylen xanh .39 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .41 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ CH Cacbohydrazin CS Combustion Synthesis EDX Energy dispersive X-ray Spectroscopy GPC Gas Phase Combustion IR Infrared spectra MB Methylene blue MDH Malonic dihydrazin acid ODH Oxalyl dihydrazin PGC Polimer Gel Combustion RhB Rhodamine B SEM Scanning Electron Microscopy SHS Self Propagating High Temperature Synthesis Process SSC Solid State Combustion TEM Transmission Electron Microscope TFTA Tetra formal trisazine UV-Vis Ultraviolet-Visible XRD X-Ray Diffraction AOPs Advanced oxidation process SC Solution combustion UV Ultral Visible DBP Di-n-butyl phthalate DRS Ultraviolet-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy VB Valence band CB Conductive band Hình 3.11 Hiệu suất hấp phụ MB theo thời gian có mặt vật liệu ZnFe2O4 3.6.2 Kết nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh vật liệu Phổ UV-Vis dung dịch metylen xanh điều kiện thí nghiệm khác đưa hình 3.12-3.15 Kết tính tốn cho thấy, H2O2 có khả phân hủy MB, sau 240 phút, hiệu suất phân hủy MB đạt 13,8% Khi có mặt vật liệu ZnFe2O4, hiệu suất phân hủy MB đạt 26,59% sau 240 phút chiếu sáng Với có mặt đồng thời H2O2 chất xúc tác ZnFe2O4, sau 240 phút chiếu sáng hiệu suất phân hủy MB đạt tới 76,57% Trong điều kiện có mặt H 2O2 chiếu sáng, hiệu suất phân hủy MB tăng từ 81,47% lên 98,35% có mặt vật liệu Mn xZn1xFe2O4 (x = 0,1÷0,4) giảm xuống 88,69% có mặt vật liệu Mn0,5Zn0,5Fe2O4 Như vậy, vật liệu ZnFe2O4 pha tạp ion Mn2+ có hoạt tính quang xúc tác cao so với vật liệu ZnFe2O4 tinh khiết Hình 3.12 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian có mặt H 2O2 (a), ZnFe2O4 + chiếu sáng (b) Hình 3.13 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng có mặt đồng thời H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1) Hình 3.14 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng có mặt đồng thời H2O2 MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,2 0,3) Hình 3.15 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng có mặt đồng thời H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,4 0,5) Bảng 3.4 Hiệu suất phân hủy MB có mặt H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x=0 ÷ 0,5), sau 240 phút chiếu sáng Vật liệu MnxZn1-xFe2O4 H (%) x=0 x=0,1 x=0,2 x=0,3 x=0,4 x=0,5 76,57 81,47 84,18 95,27 98,35 88,69 Tác giả [33] đưa chế phản ứng phân hủy hợp chất hữu chất xúc tác ferit ZnFe2O4 sau (hình 3.16): Dưới tác động xạ ánh sáng mặt trời, electron vùng hóa trị (VB) ZnFe2O4 bị kích thích tới vùng dẫn (CB) tạo cặp electron - lỗ trống ℎν (e- /h+ ): ZnFe O → e- + h+ (vb) cb Tại vùng dẫn (CB): Electron (e-) bề mặt chất xúc tác tác dụng với O để tạo supeoxit gốc anion ●O2 ion ●O2 hình thành tiếp tục phản ứng với H2O, tạo gốc hydroxyl ●OH e- + O2 ● O2- ● O2- + H2O → ●HO2 + OHˉ ● HO2 + H2O → H2O2 + ●OH H2O2 → 2●OH Tại vùng hóa trị (VB): Lỗ trống mang điện dương h+ dễ dàng tác dụng với anion hydroxyl bề mặt chất xúc tác tạo thành gốc hydroxyl tự h+ + OHˉ → ●OH Các gốc ●OH có tính oxi hóa mạnh khơng chọn lọc nên có mặt chất xúc tác điều kiện chiếu sáng, oxi hóa nhiều hợp chất hữu cơ: ●OH + RhB → CO2 + H2O Hình 3.16 Minh họa chế quang xúc tác phân hủy RhB chất xúc tác ZnFe2O4 [33] Theo tác giả [24,25], dùng chất oxi hóa H 2O2 có mặt ferit, điều kiện chiếu sáng, ngồi q trình quang xúc tác cịn xảy q trình Fenton dị thể Cụ thể trình Fenton dị thể diễn sau: Các ion sắt bề mặt ferit phản ứng với H2O2 theo phương trình sau: Fe(III)+ H2O2 →Fe(II) +•OOH+ H+ Fe(III)+ •OOH→ Fe(II) +O2 + H+ Fe(II)+ H2O2 → Fe(III) +OH•+OH¯ RhB + (OH•, •OOH) → sản phẩm phân hủy CO2, H2O Do chu trình Fe (II, III), tính ổn định hệ thống ferit trì trình phân hủy tác nhân oxi hóa tạo liên tục Khi pha tạp ion kim loại, phân bố ion mạng tinh thể tính chất điện, từ, quang hoạt tính xúc tác ferit bị thay đổi [24,25,26] Trong trường hợp này, có mặt ion Mn2+ mạng tinh thể ferit làm tăng hiệu suất quang xúc tác vật liệu ZnFe2O4 Theo tác giả [25,27,31], có mặt ion pha tạp mạng ferit làm giảm tái tổ hợp electron lỗ trống Do đó, hiệu suất quang xúc tác vật liệu pha tạp tăng cường Trong mẫu pha tạp Mn2+, vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 có hiệu suất quang xúc tác đạt cao (98,35%) sau 240 phút chiếu sáng có mặt H2O2 Nguyên nhân vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 có kích thước tinh thể nhỏ (bảng 3.1) [16] 3.6.3.Động học phản ứng phân hủy metylen xanh Để xác định yếu tố động học phản ứng, chúng tơi tiến hành tính đại lượng ln(Co/Ct) theo thời gian Kết bảng 3.5 mơ tả hình 3.17 Kết hình 3.17 cho thấy, đại lượng ln(C o/Ct) phụ thuộc tuyến tính vào thời gian Điều chứng tỏ phản ứng phân hủy MB chất xúc tác MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) tuân theo phương trình động học bậc Khi có mặt ion Mn 2+ mạng tinh thể ZnFe2O4, giá trị số tốc độ phản ứng phân hủy MB tăng đạt giá trị cao với vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 (bảng 3.6) Bảng 3.5 Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian có mặt H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) t (phút) ln(Co/Ct) x=0 x=0,1 x=0,2 x=0,3 x=0,4 x=0,5 0 0 0 30 0,18 0,25 0,28 0,16 0,24 0,13 60 0,20 0,33 0,56 0,36 0,56 0,31 90 0,39 0,57 0,82 0,53 1,20 0,54 120 0,49 0,77 0,92 0,78 1,59 0,77 150 0,71 0,98 1,16 1,38 2,37 1,02 180 0,93 1,19 1,42 2,09 2,85 1,24 210 1,19 1,48 1,65 2,76 3,18 1,69 240 1,45 1,69 1,84 3,05 4,11 2,18 Hình 3.17 Sự phụ thuộc ln (Co/Ct) vào thời gian có mặt H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) Bảng 3.6 Giá trị số tốc độ phản ứng phân hủy MB có mặt H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) Vật liệu x=0 x=0,1 x=0,2 x=0,3 x=0,4 x=0,5 k.102 (phút-1) 0,59 0,698 0,753 1,350 1,721 0,874 0,96 0,99 0,99 0,93 0,98 0,96 R2 KẾT LUẬN Căn vào kết đạt đưa kết luận sau đây: Đã tổng hợp 06 vật liệu oxit spinel Mn xZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) phương pháp đốt cháy dung dịch với chất ure Đã nghiên cứu đặc trưng vật liệu tổng hợp số phương pháp vật lí hóa lí Cụ thể sau: - Bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen cho thấy, nung vật liệu 500oC thu đơn pha ZnFe2O4 Kích thước tinh thể vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1 ÷ 0,5) nhỏ so với vật liệu ZnFe 2O4 Đã xác định giá trị số mạng thể tích mạng sở vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) - Đã xác định số sóng đặc trưng cho dao động liên kết kim loại-oxi hốc tứ diện bát diện vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) - Nghiên cứu hình thái học cho thấy, vật liệu ZnFe 2O4 Mn0,4Zn0,6Fe2O4 thu có dạng hình đa giác, phân bố đồng Vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 có kích thước hạt nhỏ so với vật liệu ZnFe2O4 - Bằng phương pháp phổ tán xạ lượng tia X, xác định vật liệu ZnFe2O4 Mn0,4Zn0,6Fe2O4 tinh khiết - Đã xác định giá trị lượng vùng cấm vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 ZnFe2O4 tinh khiết Kết cho thấy, có mặt ion Mn2+ vật liệu làm giảm lượng vùng cấm ZnFe2O4 Đã nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh 06 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) với có mặt H2O2 chiếu sáng đèn Led Kết cho thấy, vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1 ÷ 0,5) có hiệu suất phân hủy metylen xanh cao vật liệu ZnFe2O4 tinh khiết Hiệu suất phân huỷ metylen xanh đạt cao 98,35% sau 240 phút chiếu sáng có mặt vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 H2O2 Phản ứng phân hủy metylen xanh chiếu sáng, có mặt H2O2 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = ÷ 0,5) tuân theo phương trình động học bậc Giá trị số tốc độ phản ứng phân hủy metylen xanh có mặt vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1 ÷ 0,5) cao vật liệu ZnFe2O4 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Giáo dục Vũ Đăng Độ (2001), “Các phương pháp vật lý hóa học”, Nhà xuất Giáo dục Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV - Vis, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano - Công nghệ vật liệu nguồn, Nhà xuất khoa học Tự nhiên Công nghệ Cao Hữu Trượng, Hồng Thị Lĩnh (1995), Hóa học thuốc nhuộm, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Tiếng Anh Andrew R Barron (2011), Physical Methods in Inorganic and Nano Chemistry, Rice University, Houston, Texas A Manikandan, L John Kennedy, M Bououdina, J Judith Vijaya (2014), Synthesis, optical and magnetic properties of pure and Co-doped ZnFe 2O4 nanoparticles by microwave combustion method, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 349, 249-258 A Manikandan, J Judith Vijaya, M Sundararajan, C Meganathan, L John Ken- nedy, M Bououdina (2013), Optical and magnetic properties of Mg-doped ZnFe2O4 nanoparticles prepared by rapid microwave combustion method, Super- lattices and Microstructures, 64, 118-131 Aparna Nadumane, Krushitha Shetty, K.S Anantharaju, H.P Nagaswarupa, Dinesh Rangappa, Y.S Vidya, H Nagabhushana, S.C Prashantha (2019), “Sunlight photocatalytic performance of Mg-doped nickel ferrite synthesized by a green sol-gel route”, Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 4(1), 89-100 10 A Ashok, T Ratnaji, L John Kennedy, J Judith Vijaya (2020), Magnetically separable Zn1-xCuxFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0.5) nanocatalysts for the transesterification of waste cooking oil, Advanced Powder Technology, 31(6), 2573-2585 11 Chun Cai, Zhuoyue Zhang, Jin Liu, Ni Shan, Hui Zhang, Dionysios D Dionysiou (2016), Visible light-assisted heterogeneous Fenton with ZnFe 2O4 for the degradation of Orange II in water, Applied Catalysis B: Environmental, 182, 456-468 12 Darrell J Irvine, Melissa C Hanson, Kavya Rakhra and Talar Tokatlian (2015), “Synthetic Nanoparticles for Vaccines and Immunotherapy”, ACS Publications, 115 (19), 11109-11146 13 E Ranjith Kumar, Ch Srinivas, M.S Seehra, M Deepty, I Pradeep, A.S Kamzin, M.V.K Mehar, N Krisha Mohan (2018), “Particle size dependence of the magnetic, dielectric and gas sensing properties of Co substituted NiFe 2O4 nanoparticles”, Sensors and Actuators A: Physical, 279, 10-16 14 Farzana Majid, Javeria Rauf, Sadia Ata, Ismat Bibi, Abdul Malik, Sobhy M Ibrahim, Adnan Ali, Munawar Iqbal (2021), Synthesis and characterization of NiFe2O4 ferrite: Sol–gel and hydrothermal synthesis routes effect on magnetic, structural, and dielectric characteristics, Materials Chemistry and Physics, 258, 123888 15 Guozhong Cao (2011), “Nanostructures and nanomaterials: synthesis, Properties and Applications”, published by: Imperial College press 16 G Padmapriya, A Manikandan, V Krishnasamy, Saravana Kumar Jaganathan, S Arul Antony (2016), Spinel NixZn1−xFe2O4 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) nano-photocatalysts: Synthesis, characterization and photocatalytic degradation of methylene blue dye, Journal of Molecular Structure, 1119, 39-47 17 Kebede K Kefeni, Bhekie B Mamba, Titus A.M Msagati (2017), Application of spinel ferrite nanoparticles in water and wastewater treatment: A review, Separation and Purification Technology, 188, 399-422 18 K C Patil, M S Hegde, Tanu Rattan, S T Aruna (2008), Chemistry of Nanocrystalline Oxide Materials: Combustion synthesis, Properties and Applications, World Scientific Publishing Co Pte Ltd 19 Kashinath C Patil S T A, Tanu Mimani (2002), "Combustion synthesis: an update", Current Opinion in Solid State annd Materials Science, 6, 507-512 20 K Kombaiah, J Judith Vijaya, L John Kennedy, K Kaviyarasu (2019), Catalytic studies of NiFe2O4 nanoparticles prepared by conventional and microwave combustion method, Materials Chemistry and Physics, 221, 11-28 21 Loan T T Nguyen, Lan T H Nguyen, Nhuong Chu Manh, Dung Nguyen Quoc, Hai Nguyen Quang, Hang T T Nguyen, Duy Chinh Nguyen, Long Giang Bach (2019), A Facile Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Activity of Mag- nesium Ferrite Nanoparticles via the Solution Combustion Method, Journal of Chemistry, Vol 2019, 1-8 22 Loan T T Nguyen, Lan T H Nguyen¸ N T T Hang, Nguyen Quang Hai, Vu Thi Hau, Duy Trinh Nguyen, To-Uyen T Dao (2019), Influence of fuel on the structure, morphology, magnetic properties, and photocatalytic activity of NiFe 2O4 nanoparticles, Asian Journal of Chemistry, 31(12), 2865-2870 23 M Madhukara Naik, H.S Bhojya Naik, G Nagaraju, M Vinuth, K Vinu, R Viswanath (2019), Green synthesis of zinc doped cobalt ferrite nanoparticles: Structural, optical, photocatalytic, and antibacterial studies, NanoStructures & Nano-Objects, 19, 100322 24 M Sundararajan, L John Kennedy, P Nithya, J Judith Vijaya, M Bououdina (2017), Visible light driven photocatalytic degradation of rhodamine B using Mg doped cobalt ferrite spinel nanoparticles synthesized by microwave combustion method, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 108, 61-75 25 M Sundararajan, V Sailaja, L John Kennedy, J Judith Vijaya (2017), Photocatalytic degradation of rhodamine B under visible light using nanostructured zinc doped cobalt ferrite: Kinetics and mechanism, Ceramics International, 43, 540-548 26 P Annie Vinosha, S Jerome Das (2018), Investigation on the role of pH for the structural, optical, and magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticles and its ef- fect on the photo-fenton activity, Materials Today: Proceedings, 5(2), 86628671 27 Rimi Sharma, Sonal Singhal (2013), Structural, magnetic, and electrical properties of zinc doped nickel ferrite and their application in photo catalytic degradation of methylene blue, Physica B, 414, 83-90 28 Sandeep B Somvanshi, Mangesh V Khedkar, Prashant B Kharat, K.M Jadhav (2020), Influential diamagnetic magnesium (Mg2+) ion substitution in nano-spinel zinc ferrite (ZnFe2O4): Thermal, structural, spectral, optical and physisorption analysis, Ceramics International, 46(7), 8640-8650 29 Sidra Zawar, Shahid Atiq, Saira Riaz, Shahzad Naseem (2016), Correlation between particle size and magnetic characteristics of Mn-substituted ZnFe 2O4 ferrites, Superlattices and Microstructures, 93, 50-56 30 Sidra Zawar, Shahid Atiq, Maida Tabasum, Saira Riaz, Shahzad Naseem (2019), Highly stable dielectric frequency response of chemically synthesized Mn-substituted ZnFe2O4, Journal of Saudi Chemical Society, 23(4), 417-426 31 Ting Luo, Xianhua Hou, Qian Liang, Guangzu Zhang, Fuming Chen, Yingchun Xia, Qiang Ru, Lingmin Yao, Yuping Wu (2018), The influence of manganese ions doping on nanosheet assembly NiFe2O4 for the removal of Congo red, Journal of Alloys and Compounds, 763, 771-780 32 Wei Zhang, Yanbai Shen, Jin Zhang, Hongshan Bi, Sikai Zhao, Pengfei Zhou, Cong Han, Dezhou Wei, Na Cheng (2019), Low-temperature H2S sensing perfor- mance of Cu-doped ZnFe2O4 nanoparticles with spinel structure, Applied Surface Science, 470, 581-590 33 Xiaoli Xu, Lingbo Xiao, Yanmin Jia, Yuantign Hong, Jiangping Ma and Zheng Wu (2018), “Strong Visible Light Photocatalytic Activity of Magnetically Recyclable Sol–Gel-Synthesized ZnFe2O4 for Rhodamine B Degradation”, Journal of Electronic Materials, 47(1), 536-541 34 Xiaoqin Tang, Xianhua Hou, Lingmin Yao, Shejun Hu, Xiang Liu, Liangzhong Xiang (2014), Mn-doped ZnFe2O4 nanoparticles with enhanced performances as anode materials for lithium-ion batteries, Materials Research Bulletin, 57, 127134 35 Xinyang Zhang, Zhaofeng Chen, Junying Liu, Sheng Cui (2021), Synthesis and characterization of ZnFe2O4 nanoparticles on infrared radiation by xerogel with sol-gel method, Chemical Physics Letters, 764, 138265 36 Yanbin Xiang, Yanhong Huang, Bing Xiao, Xiaoyong Wu, Gaoke Zhang (2020), Magnetic yolk-shell structure of ZnFe2O4 nanoparticles for enhanced visible light photo-Fenton degradation towards antibiotics and mechanism study, Applied Surface Science, 513, 145820 37 Yiwen Zhong, Kaimin Shih, Zenghui Diao, Gang Song, Minhua Su, Li'an Hou, Diyun Chen, Lingjun Kong (2021), Peroxymonosulfate activation through LEDinduced ZnFe2O4 for levofloxacin degradation, Chemical Engineering Journal, 417, 129225 38 Ying Zhao, Hongze An, Guojun Dong, Jing Feng, Yueming Ren, Tong Wei (2020), Elevated removal of di-n-butyl phthalate by catalytic ozonation over magnetic Mn-doped ferrospinel ZnFe2O4 materials: Efficiency and mechanism, Applied Surface Science, 505, 144476 39 Zhengru Zhu, Feiya Liu, Hongbo Zhang, Jinfeng Zhang and Lu Han (2015), “Pho- tocatalytic Degradation of 4-Chlorophenol over Ag/MFe2O4 (M = Co, Zn, Cu and Ni) Prepared by a Modified Chemical Co-precipitation Method: A Comparative Study”, RSC Advances, 5, 55499-55512 ... nghiên cứu ảnh hưởng ion Mn2+ đến cấu trúc hoạt tính quang xúc tác ZnFe2O4, tiến hành thực đề tài: ? ?Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc hoạt tính quang xúc tác nano spinel MnxZn1- xFe2O4 (0... SƯ PHẠM ĐỖ THỊ LIÊN TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA NANO SPINEL MnxZn1- xFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0,5) Ngành: Hóa vơ Mã số: 440 113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng... Compozit e Hoạt tính xúc tác Kích thước hạt Ion kim loại thay Hình 1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác ferit Nhiều nghiên cứu rằng, hoạt tính quang xúc tác ferit nâng cao pha tạp vào mạng

Ngày đăng: 29/03/2022, 14:24

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

  • Đang cập nhật ...

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w