Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo và ứng dụng phân hủy xúc tác quang của vật liệu c zno

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM HỮU MINH QUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG PHÂN HỦY XÚC TÁC QUANG CỦA VẬT LIỆU C/ZnO LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN Bình Định – Năm 2021 e BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM HỮU MINH QUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG PHÂN HỦY XÚC TÁC QUANG CỦA VẬT LIỆU C/ZnO Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440104 Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN MINH VƯƠNG e LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất kết trình bày luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn tận tình thầy giáo: PGS.TS Nguyễn Minh Vương trường Đại học Quy Nhơn Các số liệu, kết nêu luận văn hoàn toàn trung thực không chép từ công bố tác giả khác Tác giả luận văn Phạm Hữu Minh Quân e LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, chân thành cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Vương, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức lý thuyết, phân tích tổng quan báo khoa học ngồi nước có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu, đồng thời dẫn tận tay kinh nghiệm làm thực nghiệm để tơi hồn thành luận văn Trong suốt thời gian học tập thực luận văn, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán quản lý, giảng viên Bộ môn Vật lý - Khoa học vật liệu, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn, hết lịng tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành mơn học chương trình đào tạo hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới bạn học viên nhóm làm luận văn hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Minh Vương bạn học viên lớp cao học Vật lý chất rắn K22 Trong suốt thời gian làm việc Phịng thí nghiệm Vật lý chất rắn, Bộ môn Vật lý - Khoa học vật liệu, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn nhiệt tình giúp đỡ, chia sẻ hiểu biết kinh nghiệm để hoàn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn tất người thân chia sẻ giúp đỡ q trình hồn thành luận văn Rất mong góp ý, bảo q thầy/cơ để luận văn hoàn thiện tốt Xin chúc quý thầy sức khỏe, hạnh phúc thành đạt Bình Định, tháng 11 năm 2021 Tác giả luận văn Phạm Hữu Minh Quân e MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu ZnO 1.1.1 Chế tạo nano ZnO cách sử dụng hỗn hợp lớp hạt hạt nano ZnO Polyme Chitosan 1.1.2 Chế tạo ống nano ZnO phương pháp hóa học ướt nhiệt độ thấp 1.2 Một số ứng dụng vật liệu ZnO 10 1.2.1 Pin mặt trời 10 1.2.2 Diode phát quang 12 1.2.3 Cảm biến khí 13 1.2.4 Màng dẫn điện suốt 14 1.3 Tính chất xúc tác quang vật liệu ZnO ZnO pha tạp 16 1.3.1 Chế thạo nano ZnO pha tạp C để phân hủy quang xúc tác axit p-aminobenzoic ánh sáng mặt trời phương pháp kết tủa 16 1.3.2 Chế tạo vật liệu nano ZnO pha tạp cacbon nâng cao hiệu suất xúc tác quang phân hủy vật liệu hữu phương pháp xử lý nhiệt bước 18 1.3.3 Chế tạo nano ZnO pha tạp cacbon phương pháp thủy nhiệt phân hủy chất hữu Malachite green MG ánh sáng khả kiến 19 1.4 Cơ chế quang xúc tác vật liệu ZnO 21 e CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24 2.1 Quy trình chế tạo C/ZnO 24 2.2 Quy trình khảo sát hiệu ứng xúc tác quang 27 2.3 Các phương pháp đặc trưng vật liệu 29 2.3.1 Phép đo nhiễu xạ tia X 29 2.3.2 Chụp ảnh hiển vi điện tử quét 29 2.3.3 Phương pháp quang phổ tia X phân tán lượng 29 2.3.4 Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – khả kiến 30 2.3.5 Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis 30 2.3.6 Phương pháp phổ huỳnh quang 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Tính chất hình thái cấu trúc vật liệu 31 3.1.1 Kết ảnh quang học SEM 31 3.1.2 Kết phân tích phổ EDS 34 3.1.3 Kết XRD 35 3.2 Tính chất Quang vật liệu 37 3.2.1 Kết đo phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis 37 3.2.2 Kết đo phổ huỳnh quang 39 3.3 Cơ chế hình thành vật liệu C/ZnO 40 3.4 Khả hấp phụ MB 41 3.5 Hoạt tính xúc tác quang 42 3.6 Cơ chế xúc tác quang 46 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 e DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT: Chữ Cụm từ tiếng anh Nghĩa tiếng việt viết tắt SEM scanning electron microscopy Kính hiển vi điện tử quét UV Ultraviolet Tia tử ngoại UV-Vis Ultraviolet - visible Tia tử ngoại – ánh sáng khả kiến XRD X- ray diffractinon Phổ nhiễu xạ tia X PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang CB Conduction Bands Vùng dẫn VB Valence band Vùng hóa trị Eg Band gap energy Năng lượng vùng cấm O2- Superoxide ion radical Ion gốc siêu oxit OH* Hydroxyl radical Gốc hydroxyl MB Methylene blue Xanh mê ty len ZnO Zinc oxide Oxit kẽm HR TEM High-resolution Transmission EDX Kính hiển vi điện tử truyền qua Electron Microscopy có độ phân giải cao Energy-dispersive X-ray Phổ tán sắc lượng spectroscopy TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua transmission electron microscopy UV-Vis Ultraviolet-Visible Diffuse DRS Reflectance e Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình cấu trúc ZnO Hình 1.2 Mơ hình cấu trúc Wurtzite ZnO Hình 1.3 Phổ XRD nano ZnO chế tạo phương pháp dung dịch sử dụng mầm hạt nano ZnO chitosan với lượng hạt nano ZnO khác Hình 1.4 Hình ảnh FESEM nano ZnO chế tạo phương pháp dung dịch sử dụng chitosan với lượng hạt nano ZnO khác Hình 1.5 Hình ảnh HRTEM nano ZnO chế tạo sử dụng mầm ZnO có dung dịch chitosan Hình 1.6 Mẫu XRD ống nano ZnO điều chế nhiệt độ thấp Hình 1.7 Ảnh FESEM; TEM ; SAED ; HRTEM ống nano ZnO Hình 1.8 Mơ hình dự kiến hợp chất nano ZnO-CdSe 11 Hình 1.9 Phổ truyền qua màng ZnO ZnO:M2CO3 ,màng phủ đế thạch anh 13 Hình 1.10 Mơ hình cảm biến khí kênh đơi lai Graphene/ZnO đế SiO2 14 Hình1.11 Các trình xảy bề mặt vật liệu ZnO tác dụng ánh sáng xúc tác 23 Hình 2.1 Một số hình ảnh bột ZnO thương mại (trái) q trình khuấy ZnO mơi trường axit (giữa phải)…… …………………24 Hình 2.2 Hình ảnh dụng cụ, thiết bị hỗ trợ tách ZnO khỏi dung dịch axit 25 Hình Một số dụng cụ, thiết bị nung vật liệu ZnO mơi trường Nitơ 26 Hình 2.4 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu C/ZnO 27 Hình 2.5 Một số hình ảnh dụng cụ, thiết bị hỗ trợ khảo sát tính chất xúc tác quang vật liệu 28 Hình 3.1 Ảnh quang học mẫu S0 (a), S025 (b), S05 (c), S1 (d) S2 (e)…………………………………………………………………31 Hình 3.2 Ảnh SEM mẫu S0 với độ phóng đại khác x40k (a) x150k (b) 32 e Hình 3.3 Ảnh SEM mẫu S025 (a&b), S05 (c&d), S1(e&f) S2 (g&h) với độ phóng đại khác 40k (trái) 150k (phải) 33 Hình 3.4 Phổ EDS mẫu S0 (ZnO thương mại) 34 Hình 3.5 Kết đo phổ EDS mẫu S025 (a), S05 (b), S1 (c) S2 (c) 35 Hình 3.6 Phổ XRD mẫu S0, S025, S1 S2 36 Hình 3.7 (a) Phổ phản xạ khuếch tán (b) Đồ thị mô tả phụ thuộc [F(R)*hν]2 theo lượng photon [hν] tương ứng mẫu S0, S025, S05, S1 S2 38 Hình Phổ huỳnh quang mẫu S0, S025, S05, S1 S2 39 Hình 3.9 Mơ chế hình thành cấu trúc nano composite C/ZnO 40 Hình 3.10 (a) Phổ hấp thụ UV-Vis MB sau thời gian khuấy 30 phút bóng tối trường hợp có khơng có vật liệu xúc tác S0, S025, S05, S1 S2; (b) Khả hấp phụ MB mẫu S0, S025, S05, S1 S2 41 Hình 3.11 Phổ hấp thụ UV-Vis mơ tả suy giảm nồng độ dung dịch MB chất xúc tác tác dụng tia tử ngoại UV 365 nm: khơng có chất xúc tác (a), S0 (b), S025 (c), S05 (d), S1 (e) S2 (f) 43 Hình 3.12 (a) Sự thay đổi nồng độ MB theo thời gian chiếu xạ UV thu từ phổ UV-Vis (b) Đồ thị biểu diễn động học trình phân hủy MB theo thời gian 45 Hình 3.13 Phổ hấp thụ UV-Vis mơ tả suy giảm nồng độ dung dịch MB sử dụng chất xúc tác S0 (a) S05 (b) ánh sáng nhìn thấy; Sự thay đổi nồng độ MB theo thời gian chiếu xạ thu từ phổ UV-Vis (c) Đồ thị biểu diễn động học trình phân hủy MB theo thời gian tương ứng (d) 46 Hình 14 Cơ chế đề xuất cho tăng hoạt tính xúc tác quang cấu trúc C/ZnO 48 e MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Ngày nay, song song với tốc độ phát triển nhanh chóng ngành công nghiệp mức độ ô nhiễm mơi trường ngày nghiêm trọng, nhiễm khơng khí [1], ô nhiễm nguồn nước [2] Các nhà máy công nghiệp gây nên ô nhiễm nguồn nước nặng nề việc xả nước thải vào sơng, khí thải từ động đốt nhiên liệu từ nhà máy thải làm nhiễm khơng khí, ảnh hưởng lớn đến chất lượng nguồn nước bầu khí [1, 2] Điều ảnh hưởng trực tiếp sức khỏe người, đời sống ngày ảnh hưởng hệ sinh thái Đây vấn đề khó khăn cho nhà khoa học nhà quản lý môi trường Cho đến nay, phương pháp xử lý chất thải công nghiệp sử dụng phương pháp đông tụ [3], thiêu kết, phân hủy sinh học, hấp phụ than hoạt tính, phương pháp oxi hóa [4] Trong đó, phương pháp phân hủy sinh học áp dụng rộng rãi quy mô lớn Tuy nhiên, điều kiện yếm khí, số chất bị khử thành sản phẩm phụ amin thơm độc hại [5] Gần đây, phương pháp oxy hóa tiên tiến – phương pháp mới, có triển vọng phát triển để xử lí nước thải công nghiệp Phương pháp thường sử dụng chất xúc tác chất bán dẫn, điều kiện chiếu sáng, tạo gốc O2- OH*, gốc có khả oxi hóa mạnh, phân hủy hầu hết chất hữu độc hại [6-9] Các chất bán dẫn oxit kim loại TiO2, ZnO, SnO2, WO2, CeO2, có nhiều tự nhiên, sử dụng rộng rãi chất xúc tác quang hóa, đặc biệt chất xúc tác quang cho trình dị thể Trong số đó, ZnO đánh giá chất xúc tác có nhiều triển vọng việc phân hủy chất màu hữu khử trùng nước Khả xúc tác quang hóa ZnO cao so với TiO2 số oxit bán dẫn e 40 Dải phát xạ vùng UV có nguồn gốc từ tái hợp dải – dải Dải phát xạ rộng vùng ánh sáng nhìn thấy có nguồn gốc từ trạng thái sâu vùng cấm ZnO, trạng thái sai hỏng điểm nút khuyết oxy tạp chất Một cách tổng thể ta thấy, mẫu S0 (ZnO tinh khiết) có cường độ huỳnh quang cao Cường độ huỳnh quang giảm dần tăng lượng carbon cấu trúc nano ZnO Chính vậy, hệ vật liệu composite C/ZnO làm giảm tốc độ tái hợp hạt tải quang sinh, điều có vai trị đặc biệt quan trọng việc cải thiện hoạt tính quang xúc tác 3.3 Cơ chế hình thành vật liệu C/ZnO Dựa vào kết phân tích trên, chúng tơi dự đốn chế hình thành hệ vật liệu nano composite C/ZnO mơ tả Hình 3.9 Ban đầu, q trình khuấy hạt nano ZnO dung dịch axit citric, phân tử axit citric phân bố xung quanh hạt nano ZnO hấp phụ bề mặt ZnO Các phân tử axit citric phản ứng với lớp bề mặt ngồi hạt ZnO hình thành nên lớp kẽm citrate (C12H10O14Zn3) bao quanh hạt nano ZnO Thông qua xử lý nhiệt hệ ZnO/kẽm citrate mơi trường N2, q trình cacbon hóa xảy bề mặt ZnO khuếch tán nguyên tử C vào mạng tinh thể ZnO Tuy nhiên, cần nhiều phép đo (chẳng hạn XPS, TEM, ) để xây dựng chế hình thành cấu trúc C/ZnO Hình 3.9 Mơ chế hình thành cấu trúc nano composite C/ZnO e 41 3.4 Khả hấp phụ MB Hình 3.10(a) mơ tả phổ hấp thụ UV-Vis MB sau thời gian khuấy 30 phút bóng tối trường hợp có khơng có vật liệu xúc tác S0, S025, S05, S1 S2 Sự cân hấp phụ - giải hấp MB bề mặt vật liệu đạt sau thời gian 30 phút Hình 3.10 (a) Phổ hấp thụ UV-Vis MB sau thời gian khuấy 30 phút bóng tối trường hợp có khơng có vật liệu xúc tác S0, S025, S05, S1 S2; (b) Khả hấp phụ MB mẫu S0, S025, S05, S1 S2 Cường độ đỉnh phổ hấp thụ UV-Vis đặc trưng cho độ hấp thụ A dung dịch MB Gọi Ai độ hấp thụ dung dịch MB có nồng độ ban e 42 đầu Ci gọi A30 độ hấp thụ dung dịch MB có nồng độ C30 cịn lại sau 30 phút chiếu bóng tối Theo định luật Beer-Lambert, độ hấp thụ A nồng độ C (mol/L) xác định công thức: A =  Cl (3.4) Trong l (cm) độ dày truyền qua  (L/mol.cm) số tỉ lệ (hay gọi độ hấp thụ quang riêng dung dịch) Với dung dịch điều kiện đo, ε l số, A tỉ lệ thuận với C Với MB, đỉnh hấp thụ xác định tương ứng với bước sóng λ = 663 nm Khả hấp phụ vật liệu xác định theo biểu thức sau: Kha nang hap phu (%) = Ci − C30 A −A 100 = i 30  100 Ci Ai (3.5) Khả hấp phụ mẫu sau thời gian khuấy 30 phút bóng tối xác định từ Hình 3.10 (a) tổng kết Hình 3.10(b) Kết cho thấy khả hấp phụ mẫu tăng lên hàm lượng carbon mẫu tăng lên Hiện tượng giải thích hấp phụ phân tử thuốc nhuộm MB dạng carbon tương tác lớp carbon graphit (liên kết sp2) vòng thơm phân tử thuốc nhuộm [33] 3.5 Hoạt tính xúc tác quang Các hoạt tính xúc tác quang vật liệu chế tạo đánh giá trình đo phân hủy MB chiếu xạ UV (=365 nm) ánh sáng nhìn thấy Nhiệt độ dung dịch MB giữ không đổi 25C suốt trình khảo sát Theo phân tích trên, nồng độ MB tỉ lệ tuyến tính với cường độ đỉnh hấp thụ 663 nm (định luật Beer-Lambert) Do hiệu suất phân hủy quang MB tính tốn sử dụng phương trình sau: e 43  (%) = C0 − C A −A  100 =  100 C0 A0 (3.6) Trong đó: C0 C nồng độ cân MB trước sau chiếu xạ UV (hoặc chiếu ánh sáng nhìn thấy) Hình 3.11 Phổ hấp thụ UV-Vis mô tả suy giảm nồng độ dung dịch MB chất xúc tác tác dụng tia tử ngoại UV 365 nm: khơng có chất xúc tác (a), S0 (b), S025 (c), S05 (d), S1 (e) S2 (f) e 44 Hình 3.11 thể kết đo phổ hấp thụ UV-Vis mô tả suy giảm nồng độ dung dịch MB chất xúc tác tác dụng tia tử ngoại UV 365 nm trường hợp dung dịch MB chất xúc tác (a) dung dịch MB có chất xúc tác S0 (b), S025 (c), S05 (d), S1 (e) S2 (f) Từ đồ thị biểu diễn phổ hấp thụ UV-Vis Hình 3.11, chúng tơi thu đồ thị biểu diễn phụ thuộc tỉ lệ nồng độ C/C0 theo thời gian chiếu xạ UV Hình 3.12 (a) Nồng độ MB thể thay đổi bật sử dụng chất xúc tác nano composite C/ZnO so với vật liệu nano ZnO thương mại Sau thời gian chiếu xạ UV 13 phút, hiệu suất phân hủy quang MB 44,24; 98,99; 99,03; 89,47 81,5% cho mẫu S0, S025, S05, S1 S2 Các mẫu C/ZnO thể hoạt tính xúc tác quang cao nhiều so với cấu trúc ZnO thương mại Hơn nữa, để hiểu động học phản ứng trình phân hủy MB mẫu khác nhau, vẽ lại liệu Hình 3.12(b) theo mơ hình động học bậc diễn tả phương trình sau: C  ln   = k  t C  (3.7) Ở đây, t thời gian phản ứng, k số tốc độ C0 C nồng độ MB thời điểm ban đầu trước chiếu sáng thời điểm t tương ứng Phương trình (3.7) thường sử dụng cho trình phân hủy xúc tác quang diễn bề mặt tiếp tiếp xúc chất xúc tác chất ô nhiễm hữu với nồng độ thấp Các số tốc độ cho trình phân hủy MB trình chiếu xạ UV có trị 0,044; 0,352; 0,360; 0,179 0,133 (phút-1) tương ứng với chất xúc tác S0, S025, S05, S1 S2 Như vậy, mẫu C/ZnO có khả ứng dụng tốt cho khả loại bỏ chất ô nhiễm hữu từ nước thải Trong điều kiện chế tạo, mẫu S05 có hiệu suất phân hủy quang xúc tác số tốc độ phân hủy cao mẫu chế tạo e 45 Hình 3.12 (a) Sự thay đổi nồng độ MB theo thời gian chiếu xạ UV thu từ phổ UV-Vis (b) Đồ thị biểu diễn động học trình phân hủy MB theo thời gian Hoạt tính xúc tác quang vật liệu khảo sát ánh sáng nhìn thấy Hình 3.13 (a&b) hiển thị phổ hấp thụ UV-Vis mô tả suy giảm nồng độ dung dịch MB sử dụng chất xúc tác S0 S05 ánh sáng nhìn thấy Sự thay đổi nồng độ MB theo thời gian chiếu xạ thu từ phổ UV-Vis động học trình phân hủy MB theo thời gian tương ứng tính tốn so sánh Hình 3.13 (c) (d) Kết cho thấy rằng, mẫu S05 có hiệu suất phân hủy quang số tốc độ phân hủy MB cao mẫu S0 Điều chứng tỏ hệ vật liệu C/ZnO có tiềm e 46 ứng dụng cho khả phân hủy xúc tác quang ánh sáng nhìn thấy tốt ZnO tinh khiết Hình 3.13 Phổ hấp thụ UV-Vis mô tả suy giảm nồng độ dung dịch MB sử dụng chất xúc tác S0 (a) S05 (b) ánh sáng nhìn thấy; Sự thay đổi nồng độ MB theo thời gian chiếu xạ thu từ phổ UV-Vis (c) Đồ thị biểu diễn động học trình phân hủy MB theo thời gian tương ứng (d) 3.6 Cơ chế xúc tác quang Dựa vào kết thu phân tích trên, chúng tơi đề xuất chế xúc tác quang Hình 3.13 để giải thích tăng hoạt tính xúc tác quang vật liệu nano composite C/ZnO Cơ chế mơ hình thành hạt nano carbon trình pha tạp carbon tinh thể ZnO nhằm tăng cường trình hấp thụ ánh sáng chia tách/giảm tốc độ tái hợp hạt tải quang sinh suốt trình chiếu sáng Dưới trình chiếu xạ UV, điện tử (e-) dải hóa trị (VB) ZnO bị kích thích lên dải e 47 dẫn (CB), đồng thời sinh lỗ trống (h+) dải hóa trị Các điện tử quang sinh di chuyển tự phía bề mặt hạt nano carbon phản ứng với O2 để tạo thành dạng cấu tử hoạt tính •O2- Đồng thời lỗ trống dải hóa trị di trú tới bề mặt phản ứng với H2O OH- để tạo gốc tự hoạt tính •OH Các điện tử lỗ trống quang sinh bị chia tách thời gian sống điện tử lỗ trống quang sinh dài suốt trình dịch chuyển, hay nói cách khác có hiệu suất lượng tử cao Do đó, hoạt tính xúc tác quang vật liệu nanocomposite C/ZnO tăng lên cách bật Hơn nữa, trình pha tạp C vào mạng ZnO làm dịch chuyển bờ hấp thụ phía ánh sáng đỏ nâng lên dải hóa trị hình thành mức tạp chất nơng gần bờ dải Ngồi ra, q trình hình thành mức tạp chất sâu xảy Các trình làm cho vật liệu C/ZnO có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy tốt hơn, dẫn đến khả cải thiện hoạt tính xác tác quang vùng ánh sáng nhìn thấy Tuy nhiên, hàm lượng carbon hệ lớn, hình thành nhiều hạt nano carbon xung quanh ZnO ngăn cản q trình sinh điện tử lỗ trống ZnO, làm giảm hoạt tính xúc tác quang vật liệu Cơ chế trình phân hủy xúc tác quang MB đề xuất sau [21]: C/ZnO + h→ h+(VB) + e-(CB) (3.8) Các gốc tự hoạt tính hình thành lỗ trống dải hóa trị: h+(VB) + OH- →•OH h+(VB) + H2O →•OH + H+ (3.9) (3.10) O2 hoạt động chất nhận điện tử để hình thành cấu tử hoạt hóa: e-(CB) + O2 →•O2- e (3.11) 48 Các dạng peroxide hình thành qua bước trung gian: O2- + H+ → •HO2 (3.12) e-(CB) + H+ + •HO2→H2O2 (3.13) HO2 + •HO2 →H2O2 + O2 (3.14) O2 + 2e-(CB) + 2H+ → H2O2 (3.15) • • HO2 + H+ → H2O2 • (3.16) Các cấu tử tự đóng vai trị quan trọng q trình phân hủy MB MB + (•HO2, •O2-, H2O2, •OH) → sản phẩm phân hủy (CO2, H2O) (3.17) Hình 14 Cơ chế đề xuất cho tăng hoạt tính xúc tác quang cấu trúc C/ZnO e 49 KẾT LUẬN Thứ nhất: Chúng chế tạo thành công vật liệu C/ZnO phương pháp đơn giản sử dụng hạt nano ZnO thương mại kết hợp xử lý môi trường axit citric theo sau q trình ủ nhiệt mơi trường khí Nitơ Thứ hai: Sự hình thành cấu trúc C/ZnO chứng minh từ kết ảnh quang học, ảnh SEM, EDS XRD Các nguyên tử cacbon tồn mẫu hàm lượng thay đổi nồng độ axit citric tăng lên, mẫu chế tạo có độ tinh khiết cao Thứ ba: Sự dịch chuyển đỏ bờ hấp thụ quang hấp thụ ánh sáng tăng lên vùng ánh sáng nhìn thấy thu vật liệu nanocomposite C/ZnO Kết đo phổ huỳnh quang khẳng định xác suất tái hợp thấp hạt tải quang sinh mẫu C/ZnO Thứ tư: Hoạt tính xúc tác quang phân hủy MB vật liệu C/ZnO tốt so với vật liệu ZnO thương mại vùng UV vùng ánh sáng nhìn thấy Trong điều kiện chế tạo, mẫu S05 có hiệu suất phân hủy quang xúc tác số tốc độ phân hủy cao tất mẫu Điều cho thấy tiềm ứng dụng vật liệu C/ZnO việc loại bỏ chất ô nhiễm hữu từ nước thải Thứ năm: Cơ chế hình thành vật liệu C/ZnO chế tăng cường hoạt tính xúc tác quang vật liệu C/ZnO đề xuất luận văn Rất mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô hội đồng để nội dung đề tài hoàn thiện e 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Guarnieri, M and J.R Balmes (2014) "Outdoor air pollution and asthma." The Lancet 383(9928): 1581-1592 Moss, B (2007) "Water pollution by agriculture." Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 363(1491): 659-666 Wattanakul, U., W Wattanakul, and K Thongprajukaew (2019) "Optimal Replacement of Fish Meal Protein by Stick Water in Diet of Sex-Reversed Nile Tilapia (Oreochromis niloticus)." Animals 9(8): 521 Mofrad, M.M.G., H Pourzamani, M.M Amin, I Parseh, and M Alipour (2020) "In situ treatment of metalworking wastewater by chemical addition-dissolved air flotation coupled with UV, H2O2 & ZnO." Heliyon 6(1): e03091 Arora, P.K (2015) "Bacterial degradation of monocyclic aromatic amines." Frontiers in Microbiology 6 Leem, J.W., S.-R Kim, K.-H Choi, and Y.L Kim (2018) "Plasmonic photocatalyst-like fluorescent proteins for generating reactive oxygen species." Nano Convergence 5(1) Watanabe, M (2017) "Dye-sensitized photocatalyst for effective water splitting catalyst." Science and Technology of Advanced Materials 18(1): 705-723 Syed, N., J Huang, Y Feng, X Wang, and L Cao (2019) "CarbonBased Nanomaterials via Heterojunction Serving as Photocatalyst." Frontiers in Chemistry Zhao, G., H Yang, M Liu, and X Xu (2018) "Metal-Free Graphitic Carbon Nitride Photocatalyst Goes Into Two-Dimensional Time." Frontiers in Chemistry 10 Akhtar, M.J., H.A Alhadlaq, A Alshamsan, M.A Majeed Khan, and M Ahamed (2015) "Aluminum doping tunes band gap energy level as well as oxidative stress-mediated cytotoxicity of ZnO nanoparticles in MCF-7 cells." Scientific Reports 5(1) e 51 11 Abdel-Baset, T.A., Y.-W Fang, B Anis, C.-G Duan, and M AbdelHafiez (2016) "Structural and Magnetic Properties of TransitionMetal-Doped Zn 1−x Fe x O." Nanoscale Research Letters 11(1) 12 Hewlett, R.M and M.A McLachlan (2016) "Surface Structure Modification of ZnO and the Impact on Electronic Properties." Advanced Materials 28(20): 3893-3921 13 Lallo da Silva, B., M.P Abuỗafy, E Berbel Manaia, J.A Oshiro Junior, B.G Chiari-Andréo, R.C.L.R Pietro, and L.A Chiavacci (2019) "

Relationship Between Structure And Antimicrobial Activity Of Zinc Oxide Nanoparticles: An Overview

." International Journal of Nanomedicine Volume 14: 9395-9410 14 Khun, K., Z Ibupoto, M AlSalhi, M Atif, A Ansari, and M Willander (2013) "Fabrication of Well-Aligned ZnO Nanorods Using a Composite Seed Layer of ZnO Nanoparticles and Chitosan Polymer." Materials 6(10): 4361-4374 15 Ahmed, F., N Arshi, S Dwivedi, B.H Koo, A Azam, and E Alsharaeh (2016) "Low temperature growth of ZnO nanotubes for fluorescence quenching detection of DNA." Journal of Materials Science: Materials in Medicine 27(12) 16 Jain, S., A Singh, M Kumar, and S.N Sharma (2020) "Structural Modelling of Hybrid ZnO–CdSe Nano-Compounds Using X-ray Photoelectron Spectroscopy Depth-Profiling Technique." Journal of Nanoscience and Nanotechnology 20(6): 3741-3753 17 Chen, G., F Liu, Z Ling, P Zhang, B Wei, and W Zhu (2019) "Efficient Organic Light Emitting Diodes Using Solution-Processed Alkali Metal Carbonate Doped ZnO as Electron Injection Layer." Frontiers in Chemistry 18 Bae, G., I.S Jeon, M Jang, W Song, S Myung, J Lim, S.S Lee, H.-K Jung, C.-Y Park, and K.-S An (2019) "Complementary Dual-Channel Gas Sensor Devices Based on a Role-Allocated ZnO/Graphene Hybrid Heterostructure." ACS Applied Materials & Interfaces 11(18): 1683016837 e 52 19 Suanzhi Lin, H.H., Weifeng Zheng, Yan Qu and Fachun Lai (2013) "Growth and optical properties of ZnO nanorod arrays on Al-doped ZnO transparent conductive film." Nanoscale research Letters 8:158 20 Wang, Z., Y Liu, D.J Martin, W Wang, J Tang, and W Huang (2013) "CuOx–TiO2 junction: what is the active component for photocatalytic H2 production?" Physical Chemistry Chemical Physics 15(36): 14956 21 Perillo, P.M and M.N Atia (2017) "C-doped ZnO nanorods for photocatalytic degradation of p-aminobenzoic acid under sunlight." Nano-Structures & Nano-Objects 10: 125-130 22 Ansari, S.A., S.G Ansari, H Foaud, and M.H Cho (2017) "Facile and sustainable synthesis of carbon-doped ZnO nanostructures towards the superior visible light photocatalytic performance." New Journal of Chemistry 41(17): 9314-9320 23 Lavand, A.B and Y.S Malghe (2015) "Synthesis, Characterization, and Visible Light Photocatalytic Activity of Nanosized Carbon Doped Zinc Oxide." International Journal of Photochemistry 2015: 1-9 24 Monshi, A., M.R Foroughi, and M.R Monshi (2012) "Modified Scherrer Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size Using XRD." World Journal of Nano Science and Engineering 02(03): 154-160 25 Fancello, D., J Scalco, D Medas, E Rodeghero, A Martucci, C Meneghini, and G De Giudici (2019) "XRD-Thermal Combined Analyses: An Approach to Evaluate the Potential of Phytoremediation, Phytomining, and Biochar Production." International Journal of Environmental Research and Public Health 16(11): 1976 26 Altowyan, M.S., A Barakat, A.M Al-Majid, H.A Ghabbour, A Zarrouk, and I Warad (2019) "Vibrational spectral analysis, XRDstructure, computation, exo⇔endo isomerization and non-linear optical crystal of 5-((5-chloro-1H-indol-2-yl)methylene)-1,3-diethyl-2thioxodihy-dropyrimidine-4,6 (1H,5H)-dione." BMC Chemistry 13(1) 27 Zuidema, W and P Kruit (2020) "Transmission imaging on a scintillator in a scanning electron microscope." Ultramicroscopy 218: 113055 e 53 28 Gu, L., N Wang, X Tang, and H.G Changela (2020) "Application of FIB-SEM Techniques for the Advanced Characterization of Earth and Planetary Materials." Scanning 2020: 1-15 29 Antosiewicz, J.M and D Shugar (2016) "UV–Vis spectroscopy of tyrosine side-groups in studies of protein structure Part 2: selected applications." Biophysical Reviews 8(2): 163-177 30 Pluczyk, S., M Vasylieva, and P Data (2018) "Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds." Journal of Visualized Experiments(140) 31 Wang, S., L Qiu, X Liu, G Xu, M Siegert, Q Lu, P Juneau, L Yu, D Liang, Z He, and R Qiu (2018) "Electron transport chains in organohalide-respiring bacteria and bioremediation implications." Biotechnology Advances 36(4): 1194-1206 32 Regmi, C., B Joshi, S.K Ray, G Gyawali, and R.P Pandey (2018) "Understanding Mechanism of Photocatalytic Microbial Decontamination of Environmental Wastewater." Frontiers in Chemistry 33 Hsu, Y.-C., H.-C Lin, C.-W Lue, Y.-T Liao, and C.-M Yang (2009) "A novel synthesis of carbon-coated anatase nanocrystals showing high adsorption capacity and photocatalytic activity." Applied Catalysis B: Environmental 89(3-4): 309-314 e e ... ngăn c? ??n tái hợp hạt tải chiếu sáng nhằm tăng c? ?ờng khả phân hủy x? ?c t? ?c quang M? ?C ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN C? ??U: - Nghiên c? ??u chế tạo vật liệu nano composite C/ ZnO với hàm lượng kh? ?c sử dụng vật liệu. .. mại ZnO e - Nghiên c? ??u ảnh hưởng C lên hình thái, tính chất c? ??u tr? ?c tính chất quang vật liệu - Nghiên c? ??u hoạt tính x? ?c t? ?c quang phân hủy MB hệ vật liệu chế tạo ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN C? ??U:... tính quang x? ?c t? ?c ZnO Từ hiểu biết vật liệu ZnO ZnO pha tạp, với mong muốn chế tạo thành c? ?ng loại vật liệu c? ? khả tăng hoạt tính quang x? ?c t? ?c phân hủy chất hữu đ? ?c hại, góp phần tích c? ? ?c vào