Tổng hợp vật liệu nanocomposite GrOMIL 101(cr) và khảo sát khả năng hấp phụ chất màu hữu cơ p2

22 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2 1 Hóa chất, thiết bị, dụng cụ 2 1 1 Hóa chất Cr(NO3) 9H2O (99%), axit 1,4 benzendicacboxylic (H2BDC,98%), bột than chì (độ tinh khiết ≥ 99,95%) và KMnO4 (99%) đã được mua từ Sigma Aldrich Metyl da cam (C14H14N3NaO3S, 98%) và reactive blue 198 (C42H30Cl4N14Na4O14S4, 99%) được mua từ Alfa Aesar Co N,N dimethylmethanamit (DMF, 99%), Ethanol (Et,99,5%), HNO3 (65 68%), H2SO4 (95%), NaNO3 (99%) và H2O2 (35%) đã được cung cấp bởi Daejung Chemical Co Korea Tất cả các hóa chất đ.

CHƯƠNG 2.1 THỰC NGHIỆM Hóa chất, thiết bị, dụng cụ 2.1.1 Hóa chất Cr(NO3).9H2O (99%), axit 1,4-benzendicacboxylic (H2BDC,98%), bột than chì (độ tinh khiết ≥ 99,95%) KMnO4 (99%) mua từ Sigma-Aldrich Metyl da cam (C14H14N3NaO3S, 98%) reactive blue 198 (C42H30Cl4N14Na4O14S4, 99%) mua từ Alfa Aesar Co N,N-dimethylmethanamit (DMF, 99%), Ethanol (Et,99,5%), HNO3 (65-68%), H2SO4 (95%), NaNO3 (99%) H2O2 (35%) cung cấp Daejung Chemical Co.Korea Tất hóa chất sử dụng không cần tinh chế thêm 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ − Teflon lót thủy nhiệt − Tủ sấy − Máy khuấy từ gia nhiệt − Cân điện tử thường số cân phân tích (4 số) − Máy siêu âm − Máy ly tâm − Máy đo UV-VIS − Máy đo pH − Máy đo Zeta 22 2.2 Tổng hợp vật liệu GrO@MIL-101(Cr) 2.2.1 Phương pháp tổng hợp graphite oxide (GrO) Hình 2.1 Quy trình tổng hợp graphite oxide (GrO) Mơ tả quy trình: GrO tổng hợp theo quy trình báo cáo trước có hiệu chỉnh Cho graphite (4,5g) NaNO3 (4,5g) phân tán H2SO4 đậm đặc (250mL) chứa bình cầu đặt chậu nước đá sau khuấy mạnh Thêm từ từ vào hỗn hợp lượng KMnO4 hỗn hợp thu sau khuấy nhiệt độ phịng 48h Sau đó, hỗn hợp phản ứng pha lỗng với cất ấm (1000mL) Hydrogen peroxide (120mL) thêm vào để hỗn hợp 24h Hỗn hợp thu ly tâm rửa nhiều lần nước cất đến loại bỏ ion sunfat (SO42-) Sử dụng BaCl2 để phát diện ion sunfat hỗn hợp phản ứng Cuối cùng, huyền phù sấy khô để thu màu nâu graphite oxide (GrO) 23 2.2.2 Tổng hợp MIL-101(Cr) Hình 2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu composite MIL-101(Cr) Mơ tả quy trình: 4,0g Cr(NO3)3.9H2O, 1,64g phối tử H2BDC 0,3mL HNO3 (68%) hòa tan 30 mL nước khuấy 10 phút Hỗn hợp sau chuyển vào thiết bị phản ứng Teflon bọc vỏ thép không gỉ Thiết bị cho vào lò nung giữ 200oC 18h Sau đó, lị phản ứng làm nguội tự nhiên đến nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng lọc rửa DMF EtOH 70 oC 6h Bột có màu xanh lục đem sấy 70 ⁰C 12h 24 2.2.3 Tổng hợp vật liệu nanocomposite GrO@ MIL-101(Cr) Hình 2.3 Quy trình tổng hợp vật liệu nanocomposite GrO@MIL-101(Cr) Mơ tả quy trình: GrO@MIL-101(Cr) tổng hợp cách sử dụng phương pháp thủy nhiệt Đầu tiên, huyền phù GrO chuẩn bị cách phân tán lượng GrO tính 15mL nước khử ion siêu âm 10 phút 4,0g Cr (NO3)3.9H2O 0,3mL HNO3 (68%) hòa tan 30 mL nước Sau đó, dung dịch muối Cr3+được thêm vào huyền phù GrO khuấy mạnh 10 phút Đối với hỗn hợp thu này, cho 1,64g phối tử H2BDC vào ngâm 10 phút Hỗn hợp sau chuyển vào thiết bị phản ứng Teflon cho vào lò phản ứng giữ 200 oC 18h Sau đó, 25 lị phản ứng làm nguội tự nhiên đến nhiệt độ phòng Hỗn hợp phản ứng lọc rửa DMF EtOH 70 oC 6h Bột rắn màu xanh lục đem sấy 70 ⁰C 12h Vật liệu tổng hợp ký hiệu GrO@MCr # x, x phần trăm trọng lượng GrO nanocomposite [x = (mGrO/(mGrO + mMOF).100%] Tất mẫu vật liệu loại nước khí 150 oC 12h điều kiện chân không trước sử dụng 2.3 Phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu 2.3.1 Xác định độ kết tinh cấu trúc tinh thể vật liệu phương pháp nhiễu xạ X (X-ray Diffraction) Độ kết tinh cấu trúc tinh thể vật liệu GrO, MIL-101(Cr), nanocomposite GrO@MCr xác định cách sử dụng nhiễu xạ tia X (XRD; Miniflex 600, Rigaku, Japan), với nguồn xạ Cu Kα ( λ= 1.54 A0) 2.3.2 Xác định hình thái bề mặt vật liệu phương pháp quét phát xạ từ trường có độ phân giải cao (FE-SEM) Hình thái thu kính hiển vi điện tử quét phát xạ từ trường có độ phân giải cao (FE-SEM; Leo-Supra 55, Carl Zeiss STM, Đức) 2.3.3 Phổ hồng ngoại Fourier- Transform infrared spectroscopy Phân tích FT-IR thực máy đo phổ FT-IR (Tensor 27, Bruker, Đức) 2.3.4 Hấp phụ- giải hấp N2 Hấp phụ- giải hấp N2 phân tích phương pháp đo porosimetry N2 (Tristar 3020, Micromeritics, USA) 77 K Diện tích bề mặt mẫu tổng hợp tính tốn phương trình Brunauer-Emmett-Teller (BET), phân bố kích thước lỗ chúng xác định phương pháp Horvath-Kawazoe (HK) 2.3.5 Phân tích TGA Độ bền nhiệt mẫu phân tích TGA (Q50, TA Instruments, USA) môi trường N2 26 2.3.6 Điện Zeta Điện Zeta đo ZETASINER Nano-ZS Malvern Instrument 2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ chất màu MO RB 198 2.4.1 Khảo bước sóng hấp thụ xây dựng đường chuẩn cho hợp chất màu MO RB 198 2.4.1.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ chất màu MO cam Reactive Blue 198 Để xác định bước sóng hấp thụ MO RB198, ta tiến hành pha nồng độ thiết kế hai chất màu Sau đo độ hấp thu quang A chúng máy đo quang UV-Vis với dải phổ trải dài từ 300 đến 700 nm Từ ta xác định bước sóng tối ưu chất màu methyl da cam Reactive Blue 198 2.4.1.2 Xây dựng đường chuẩn cho chất màu Methyl da cam Reactive Blue 198 Pha dãy chuẩn với nồng độ tăng dần MO (3, 5, 7, 10, 12 mg/L) RB198 (5, 7, 10, 20, 30, 60 mg/L) Sau tiến hành đo hấp thu quang, giá trị mật độ quang A bước sóng cực đại ghi nhận dựng đường đường chuẩn A= f(C) 2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ vật liệu GrO, MIL-101(Cr), GrO@MIL-101(Cr) Đối với thí nghiệm hấp phụ, 10 mg chất hấp phụ hoạt hóa thêm vào 50 ml dung dịch thuốc nhuộm nồng độ C0 = 30 mg/L Sau đó, hỗn hợp khuấy 200 vòng/phút nhiệt độ phòng Sau khoảng thời gian, dung dịch lấy ra, ly tâm để thu rắn trước đo UV-Vis Dung tích hấp phụ vật liệu tính tốn cách sử dụng công thức sau: 27 q= (C0 − Ce ) xV m (2-1) Trong C0 Ce (mg.L-1) nồng độ ban đầu cân thuốc nhuộm; V (L) thể tích dung dịch thuốc nhuộm; m (mg) khối lượng chất hấp phụ; q (mg.g-1) dung lượng hấp phụ 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đến khả hấp phụ vật GrO@MIL101(Cr) Tiến hành xây dựng thí nghiệm khảo sát nồng độ bước sau: Cân 10 mg chất hấp phụ hoạt hóa cho vào 50 ml dung dịch thuốc nhuộm với nồng độ từ 10 mg/L đến 150 mg/L Hỗn hợp khuấy 200 vòng/phút nhiệt độ phòng Sau khoảng thời gian, dung dịch lấy ly tâm để tách pha rắn lại, nồng độ thuốc nhuộm sau phân tích máy đo UV-Vis 2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ vật liệu MIL101(Cr), GrO@MIL-101(Cr) Cân 10 mg chất hấp phụ hoạt hóa cho vào 50 mL dung dịch MO RB 198 với nồng độ ban đầu 30 mg/L Thí nghiệm hấp phụ khảo sát nhiệt độ 15 ⁰C (288K), 27 ⁰C (300K), 35 ⁰C (308K) 45 ⁰C (318K) với tốc độ khuấy 200 vòng/phút 2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu GrO, MIL-101(Cr), GrO@MIL-101(Cr) Tác động pH đến trình hấp phụ chất màu MO RB198 kiểm tra cách thêm 10 mg chất hấp phụ khử khí vào 50mL dung dịch với nồng độ ban đầu 30mg/L có giá trị pH dao động từ 3-11 Độ pH dung dịch điều 28 chỉnh NaOH 0,1M HCl 0,1M Thí nghiệm tiến hành khuấy 200 vòng/phút, nhiệt độ phòng Nồng độ thuốc nhuộm hấp phụ sau phân tích máy UV-vis 29 ... Instrument 2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ chất màu MO RB 198 2.4.1 Khảo bước sóng hấp thụ xây dựng đường chuẩn cho hợp chất màu MO RB 198 2.4.1.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ chất màu MO... lượng chất hấp phụ; q (mg.g-1) dung lượng hấp phụ 2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ đến khả hấp phụ vật GrO@MIL101(Cr) Tiến hành xây dựng thí nghiệm khảo sát nồng độ bước sau: Cân 10 mg chất hấp phụ. .. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ vật liệu MIL101(Cr), GrO@MIL-101(Cr) Cân 10 mg chất hấp phụ hoạt hóa cho vào 50 mL dung dịch MO RB 198 với nồng độ ban đầu 30 mg/L Thí nghiệm hấp phụ