Tổng hợp, biến tính vật liệu nano của một số nguyên tố đất hiếm và đánh giá hoạt tính xúc tác quang hóa

BẢN TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Họ và tên NCS: LÊ HỮU TRINH Tên đề tài luận án: "Tổng hợp, biến tính vật liệu nano của một số nguyên tố đất hiếm và đánh giá hoạt tính xúc tác quang hóa” Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 9440.19 Người hướng dẫn 1: GS.TS. Trần Thái Hòa Người hướng dẫn 2: PGS.TS. Nguyễn Đức Cường Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. 1. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.1. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xây dựng và phát triển các phương pháp hóa học đơn giản để tổng hợp thành công các cấu trúc nano của nguyên tố đất hiếm bao gồm CeO2, Gd2O3, Nd2O3, Gd(OH)3, Nd-CeO2 và Gd-Nd(OH)3 và nghiên cứu ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa trong phản ứng phân hủy một số phẩm nhuộm hữu cơ. 1.2. Nội dung nghiên cứu - Phát triển các phương pháp hóa học đơn giản để tổng hợp cấu trúc nano CeO2 ứng dụng trọng xúc tác quang hóa. - Phát triển phương pháp polyol để tổng hợp cấu trúc nano cấu trúc nano Gd2O3 ứng dụng trong phản ứng oxy hóa khử nâng cao. - Phát triển phương pháp hai pha tổng hợp cấu trúc nano Nd2O3. - Pha tạp cấu trúc nano của nguyên tố đất hiếm như CeO2, Gd(OH)3 bằng Nd sử dụng phương pháp polyol 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÃ SỬ DỤNG 2.1. Các phương pháp hóa học để tổng hợp vật liệu. 2.2. Phương pháp đặc trưng vật liệu. 3. CÁC KẾT QUẢ CHÍNH VÀ KẾT LUẬN 1. Đã tổng hợp thành công vật liệu Nd2O3 có cấu trúc mạng lưới xốp và dạng quả cầu bằng phương pháp hai pha; các điều kiện phản ứng như thời gian, nhiệt độ thủy nhiệt và nhiệt độ nung sản phẩm đã được khảo sát. Kết quả thực nghiệm cho thấy sản phẩm đạt cấu hình tốt nhất ở thời gian thủy nhiệt là 24 giờ và nhiệt độ 180 oC, nhiệt độ nung sản phẩm sau khi điều chế là 600 oC. 2. Đã tổng hợp thành công vật liệu Gd2O3 hình cầu bằng phương pháp polyol với sự hỗ trợ vi sóng. TEG đóng một vai trò quan trọng vừa là dung môi, vừa là chất hoạt động bề mặt, sử dụng năng lượng của lò vi sóng cho quá trình phản ứng. Các điều kiện phản ứng đã được khảo sát để tìm ra điều kiện tối ưu cho phản ứng và điều khiển các điều kiện phản ứng để có sản phẩm mong muốn. Kết quả cho thấy ảnh hưởng của thời gian tạo phức chất giữa ion Gd3+ với TEG ảnh hưởng lớn đến kích thước của vật liệu. 3. Điều chế thành công vật liệu dạng thanh nano Gd(OH)3 có hình thái đồng đều kích thước trung bình 20x200 nm bằng phương pháp polyol trong dung môi nước. Sản phẩm có hoạt tính xúc tác quang tốt đối với phản ứng oxy hóa hoàn toàn Congo với sự hỗ trợ của H2O2. 4. Điều chế thành công vật liệu nano quả cầu đa cấp CeO2 bằng phương pháp polyol trong dung môi nước. Sản phẩm có hình thái đồng đều với kích thước mỗi quả cầu CeO2 khoảng 50 nm, nó được tạo bởi từ sự sắp xếp các hạt nano CeO2 cơ sở với kích thước hạt khoảng 5 nm. Nano CeO2 có hoạt tính xúc tác tốt cho phản ứng phân hủy Metyl xanh trong điều kiện chiếu xạ UV. 5. Sử dụng phương pháp polyol điều chế Nd-CeO2 và Nd-Gd(OH)3. Kết quả cho thấy Nd-CeO2 và Nd-Gd(OH)3 vẫn duy trì tốt hình thái của CeO2 dạng hình cầu đa cấp và Gd(OH)3 thanh nano. Thêm vào đó, ion Nd3+ pha tạp đồng đều vị trí các ion Ce4+ và Gd3+ trong tinh thể cấu trúc nano nền tương ứng