(Luận văn) tổng hợp nano zn1 xmnxo và ứng dụng xử lý rhodamine b trong môi trường nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC lu an n va tn to p ie gh ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN w TỔNG HỢP NANO Zn1-XMnXO VÀ ỨNG DỤNG XỬ oa nl LÝ RHODAMINE B TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC d (Cử nhân hóa phân tích - môi trường) nf va an lu lm ul Sinh viên thực Khóa z at nh oi Lớp TRẦN THỊ TÌNH 14CHP 2014 - 2018 TS ĐINH VĂN TẠC z Giảng viên hướng dẫn m co l gm @ an Lu Đà nẵng, ngày 26 tháng 04 năm 2018 n va ac th si ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC lu an n va to gh tn ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN p ie TỔNG HỢP NANO Zn1-XMnXO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ (Cử nhân hóa phân tích – mơi trường) d oa nl w RHODAMINE B TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC nf va an lu TRẦN THỊ TÌNH Lớp 14CHP lm ul Sinh viên thực 2014 - 2018 z at nh oi Khóa Giảng viên hướng dẫn TS ĐINH VĂN TẠC z gm @ m co l Đà nẵng, ngày 26 tháng 04 năm 2018 an Lu n va ac th si NHIỆM VỤ LÀM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: TRẦN THỊ TÌNH Lớp: 14 CHP Tên đề tài: “TỔNG HỢP NANO Zn1-xMnxO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ RHODAMINE B TRONG MƠI TRƯỜNG” ➢ Hóa chất, dụng cụ - Hóa chất: - Kẽm nitrat: Zn(NO3)2 – Trung Quốc lu - Axit citric: C6H8O7.H2O - Trung Quốc an va - Mangan (II) nitrat: Mn(NO3)2 - Trung Quốc n - Nước cất: H2O to - Rhodamine B (PA, Trung Quốc) Các hóa chất đem sử dụng có mức độ tinh khiết đạt chuẩn p ie gh tn - Etanol tuyệt đối - Trung Quốc oa nl w - Dụng cụ: - Cốc thủy tinh 250 ml, pipet loại, đũa thủy tinh, ống nghiệm, bình định mức loại, phễu lọc, cuvet thạch anh, khuấy từ d an lu - Cân phân tích - Lị nung - Máy khuấy từ gia nhiệt - Nhiệt kế l gm - Tủ sấy số thiết bị khác @ - Máy đo pH Metler z - Máy đo UV – VIS z at nh oi lm ul - Chén sứ nf va - Bóng đèn compact 15W, 20W, 40W B môi trường nước m co Nội dung nghiên cứu: Tổng hợp nano zn1-xMnxO ứng dụng xứ lí rhodamine an Lu n va ac th si Giáo viên hướng dẫn: TS ĐINH VĂN TẠC Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm khoa TS ĐINH VĂN TẠC PGS.TS.Lê Tự Hải lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình nghiên cứu hồn thành báo cáo này, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cơ, bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, ban chủ nhiệm khoa Hóa tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu Và đặc biệt thầy giáo khoa Hóa truyền đạt nhiều kiến thức quý báu để có kiến thức lu kĩ tốt Xin chân thành cảm ơn thầy T.S Đinh Văn Tạc theo sát, hướng an n va dẫn, bảo tận tình tơi q trình học tập nghiên cứu giúp tơi hồn thành Mặc dù nỗ lực để hồn thành báo cáo nghiên cứu khóa luận song khó gh tn to tốt báo cáo p ie tránh khỏi thiết sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý d oa nl w thầy cô an lu Sinh viên nf va Trần Thị Tình z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO NANO 1.1.1 Tính chất chung số ứng dụng ZnO 1.1.2 Cấu trúc tinh thể ZnO 1.1.3 Cấu trúc vùng lượng 1.1.4 Tính chất điện quang vật liệu ZnO 10 lu an 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ZnO NANO 11 n va 1.2.1 Điều chế ZnO nano dạng bột phương pháp sol – gel .11 tn to 1.2.2 Điều chế ZnO nano dạng bột phương pháp đốt cháy .11 gh 1.3 GIỚI THIỆU VỀ RHODAMINE B .13 p ie 1.3.1.Giới thiệu Rhodamine B 13 w 1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ PHẨM MÀU DỆT NHUỘM .14 oa nl 1.5 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC 17 d CHƯƠNG 20 an lu NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 nf va 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 20 lm ul 2.2 TỔNG HỢP VẬT LIỆU 21 2.2.1 Quá trình tổng hợp nano ZnO 21 z at nh oi 2.2.2 Quá trình tổng hợp nano ZnO pha tạp Mn 21 2.3 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RHB 24 z 2.3.1 Đường chuẩn xác định nồng độ RhB 24 @ gm 2.4 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố lên tốc độ phân hủy RhB .25 l 2.4.1 Ảnh hưởng phần trăm khối lượng mangan pha tạp đến hiệu suất phân hủy m co RhB 25 an Lu 2.4.2 Ảnh hưởng pH lên tốc độ phân hủy RhB 26 2.4.3 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác lên tốc độ phân hủy RhB 27 n va ac th si 2.4.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phân hủy RhB .27 2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 28 2.5.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen .28 2.5.2 Phương pháp đo phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 29 2.5.3 Phương pháp đo phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) .30 CHƯƠNG 33 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .33 3.1 ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU XÚC TÁC ZnO 33 3.1.1 Thành phần pha vật liệu - phổ XRD 33 3.1.2 Thành phần nguyên tố vật liệu – phổ tán xạ EDX 34 lu an 3.2 Kết yếu tố ảnh hưởng đến trình quang phân hủy RhB 35 n va 3.2.1 Ảnh hưởng phần trăm khối lượng Mn pha tạp 35 tn to 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến tốc độ phân hủy RhB 37 gh 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến tốc độ phản ứng phân hủy RhB p ie 38 w 3.2.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng đến tốc độ phân hủy RhB 40 oa nl KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 d I KẾT LUẬN 42 lu an II KIẾN NGHỊ 42 nf va TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các số đặc trưng vật liệu ZnO nhiệt độ phòng Bảng 2.1 Kết xây dựng đường chuẩn RhB 24 Bảng 3.1 Giá trị kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO (x=0,00 ÷0,03) 34 Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố có Zn1-xMnxO với x=0,02 35 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý RhB vật liệu ZnO Mn-ZnO 36 Bảng 3.4 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB pH khác 37 lu an Bảng 3.5 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB hàm lượng vật liệu va khác 39 n tn to Bảng 3.6 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng tới số tốc độ k’của trình p ie gh phân hủy RhB 41 d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc mạng sở tinh hệ lục phương kiểu wurtzit .7 Hình 1.2 Cấu trúc mạng sở tinh hệ lập phương đơn giản kiểu halit Hình 1.3 Cấu trúc mạng sở tinh hệ lập phương kiểu sphalerit Hình 1.4 Vùng Brilouin ô sở cấu trúc sáu phương kiểu wurtzit 10 Hình 1.5 Cấu trúc đối xứng vùng lượng ZnO 10 Hình 1.6 Cơng thức hóa học Rhodamine B .14 Hình 2.1.Sơ đồ tổng hợp oxit ZnO có pha tạp Mn phương pháp đốt cháy gel 22 Hình 2.2 Thiết bị tổng hợp xúc tác ZnO trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng lu an 23 va Hình 2.3 Mẫu nano Zn1-xMnxO với x=0,01; x=0,02 x=0,03 .23 n tn to Hình 2.4 Đường chuẩn xác định nồng độ RhB 25 gh Hình 2.6 Thiết bị khảo sát ảnh hưởng số yếu tố lên tốc độ phân hủy RhB26 p ie Hình 2.7 Dung dịch RhB lấy sau 30 phút, 60 phút 90 phút để đo mật w độ quang 27 oa nl Hình 2.8 Ngun lí cấu tạo máy nhiễu xạ tia X 29 d Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy đo phổ EDX 30 lu an Hình 3.1 Các phổ nhiễu xạ tia X mẫu Zn1-xMnxO: x=0,00 (1), x=0,001 (2), nf va x=0,002 (3), x=0,003 (4) 33 lm ul Hình 3.2 Phổ EDX vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO với x=0,02 .35 Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến tốc độ xử lý RhB 37 z at nh oi Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ xúc tác lên tốc độ trình phân hủy RhB.39 Hình 3.5 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phản ứng trình z phân hủy RhB 40 m co l gm @ an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ơ nhiễm mơi trường ảnh hưởng xấu ngày nghiêm trọng đến đời sống người mức độ tồn cầu Chất gây nhiễm môi trường chủ yếu sinh từ hoạt động sản xuất công nghiệp sinh hoạt người Trong số nguồn gây ô nhiễm, nước thải từ nhà máy sản xuất công nghiệp xem nguồn ô nhiễm đáng lưu ý Chất ô nhiễm môi trường chất vô chất hữu So với hợp chất vơ nhìn chung hợp chất hữu độc hại có nước thải khó xử lý Trong đó, hợp chất hữu lu rhodamine B, alizarin red S, xanh metylen, thuộc loại phổ biến nước thải an n va công nghiệp Các hợp chất có độc tính cao người động vật, huy độc tính phá hoại tế bào sống.Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý tách loại gh tn to hợp chất khó phân hủy tự nhiên, dễ hấp thụ qua da vào thể phát ie hợp chất hữu độc hại môi trường nước việc làm quan trọng cấp thiết p Có nhiều phương pháp để tách loại xử lý chất hữu độc hại nước, d oa cao [5] nl w đó, phương pháp dùng quang xúc tác bán dẫn sử dụng rộng rãi có hiệu an lu Gần đây, số chất bán dẫn sử dụng làm chất xúc tác quang kẽm nf va oxit ZnO, titan đioxit TiO2, kẽm titanat Zn2TiO3 Trong số đó, TiO2 nghiên cứu nhiều So với TiO2, kẽm oxit ZnO có độ rộng vùng cấm (3,27eV) [7] lm ul tương đương với độ rộng vùng cấm TiO2 (3,3eV) chế phản ứng quang z at nh oi xúc tác giống TiO2 ZnO lại có phổ hấp thụ ánh sáng mặt trời rộng TiO2 [21, 22] Do ZnO chất xúc tác quang đầy hứa hẹn cho trình oxi hóa quang xúc tác hợp chất hữu z gm @ Các nghiên cứu cho thấy, cách hiệu để tăng hoạt tính quang xúc tác ZnO vùng khả kiến cách làm giảm độ rộng vùng cấm làm l m [25, 17] co giảm kích thước vật liệu biến tính ZnO số kim loại hay kim an Lu n va ac th si hấp thụ xạ dẫn tới làm sáng tỏ mối quan hệ cấu tạo màu sắc [15] Phương pháp dựa bước nhảy electron từ orbitan có mức lượng thấp lên orbitan có mức lượng cao bị kích thích tia xạ vùng quang phổ tử ngoại khả kiến có bước sóng nằm khoảng 200 – 800 nm (Hình 2.10) lu an n va p ie gh tn to 2.10 Sơ đồ w Hình oa nl bước chuyển dịch lượng d Trong đó: n: obitan phân tử khơng kiên kết an lu π: obitan phân tử liên kết π nf va π *: obitan phân tử π phản liên kết lm ul σ: obitan phân tử liên kết σ σ *: obitan phân tử σ phản liên kết z at nh oi Các electron bị kích thích xạ điện từ nhảy lên obitan có mức lượng cao hơn, bước nhảy là: σ → σ *, π → π*, n → π*, n z → σ*, tùy vào lượng kích mà electron thực bước chuyển @ m co l gm lượng khác Cơ sở phương pháp dựa vào định luật Lambert-Beer an Lu n va ac th 31 si Phương trình: A = lg I =  lC I0 A: độ hấp thụ ánh sáng (tỉ lệ thuận với nồng độ C) I, I0: cường độ xạ điện từ trước sau qua chất phân tích ε: hệ số hấp thụ l: độ dày cuvet C: nồng độ chất phân tích lu Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV-VIS sử dụng an va thuận lợi phổ biến để phân tích chất n Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu tổng hợp đo Phịng thí nghiệm, p ie gh tn to Khoa Hóa học, Đại học Sư phạm Đà Nẵng d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 32 si CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU XÚC TÁC ZnO 3.1.1 Thành phần pha vật liệu - phổ XRD Theo kết phương pháp nhiễu xạ tia X (hình 3.1), mẫu có thành phần Zn1-xMnxO (x=0; 0,01; 0,02), sau nung 500°C 3h, đơn pha có cấu trúc tinh thể lục phương wurtzite giống ZnO Đây dạng tinh thể phổ biến có hoạt tính quang xúc tác cao ZnO Tất đỉnh: (100), (002), (101), (102), (110), (002), (103), (200), (112) (202) phổ tia X lu an tương ứng với lục phương wurtzite ZnO theo JCPDS No 01 – 089 - 1397 Khi n va x=0,03 phổ nhiễu xạ tia X xuất đỉnh pha MnO2 (hình p ie gh tn to 1, phổ nhiễu xạ tia X, 4) d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z co l gm @ m Hình 3.1 Các phổ nhiễu xạ tia X mẫu Zn1-xMnxO: x=0,00 (1), x=0,001 (2), an Lu x=0,002 (3), x=0,003 (4) n va ac th 33 si Khi tăng độ thay Zn Mn (x) từ 0,00 đến 0,03 ta thấy độ rộng nửa chiều cao vạch nhiễu xạ cực đại (FWHM) giản đồ XRD tăng dần, dẫn đến kích thước hạt giảm dần Từ giá trị độ rộng nửa chiều cao vạch nhiễu xạ cực đại (FWHM) giản đồ XRD áp dụng công thức Debye – Scherrer tính kích thước tinh thể trung bình mẫu chất Kết tính kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Giá trị kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO (x=0,00 ÷0,03) lu an  , độ Đỉnh  , độ d, nm x=0,00 36,269 101 0,328 25,5 x= 0,01 36,244 101 0,432 19,4 x= 0,02 36,268 101 0,501 16,7 x= 0,03 64,244 101 0,507 16,5 n va Mẫu Zn1-xMnxO p ie gh tn to oa nl w Từ kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO, thấy hạt thu có kích thước nano Khi tăng độ thay Zn Mn (x) từ 0,00 đến d an lu 0,03 kích thước hạt Zn1-xMnxO giảm dần từ 25,5 xuống 16,5nm Điều nf va giải thích thay Zn Mn mạng tinh thể bị biến dạng, kết lm ul tạo nội lực kìm hãm lớn lên tinh thể 3.1.2 Thành phần nguyên tố vật liệu – phổ tán xạ EDX z at nh oi Để kiểm tra có mặt nguyên tố vật liệu, tiến hành chụp phổ EDX vật liệu Zn1-xMnxO với x=0,02 Kết thu hình 3.2 z Phần trăm khối lượng nguyên tố có vật liệu Zn1-xMnxO với x=0,02 m co l gm @ bảng 3.2 an Lu n va ac th 34 si lu an n va p ie gh tn to Hình 3.2 Phổ EDX vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO với x=0,02 O Mn Zn Tổng % khối lượng 18,76 1,56 79,68 100 nl Zn1-xMnxO với x=0,02 oa w Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố có Zn1-xMnxO với x=0,02 d Phần trăm khối lượng, % an lu nf va Trên phổ EDX cho thấy, pic đặc trưng cho Zn oxi với cường độ lm ul lớn cịn có pic Mn vị trí 5,9 6,5 keV chứng tỏ có mặt Mn 2+ vật liệu ZnO ion Mn2+ thay phần vị trí ion Zn2+ z at nh oi cấu trúc lục phương Wurtzite ZnO Bảng 3.2 phần trăm khối lượng Mn (1,56 %) Zn z (79,68% ) tương đối phù hợp với giá trị tính theo lý thuyết Mn (1,36%) Zn gm @ (78,84 %) l 3.2 Kết yếu tố ảnh hưởng đến trình quang phân hủy RhB m co 3.2.1 Ảnh hưởng phần trăm khối lượng Mn pha tạp an Lu Hàm lượng Mn2+ oxit ZnO yếu tố ảnh hưởng lớn đến thành phần cấu trúc vật liệu Mn-ZnO, ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính quang n va ac th 35 si xúc tác vật liệu Trong thí nghiệm này, mẫu tổng hợp Zn1-xMnxO với x=0,01; x=0,02 x=0,03 Dung dịch RhB ban đầu điều chỉnh pH=4, khối lượng xúc tác 120mg chiếu đèn Compact 40W thời gian 120 phút Kết xử lý RhB bảng 3.2 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý RhB vật liệu ZnO Mn-ZnO Zn1-xMnxO x=0 Csau' ppm 2,65 Hiệu suất, % 73,5 x = 0,01 x = 0,02 x = 0,03 2,57 0,85 2,38 74,3 91,5 76,2 lu an n va Kết giải thích sau, hàm lượng Mn2+ pha tạp vào cấu trúc lục phương ZnO, tạo nên khuyết tật điểm ion lạ cấu trúc gh tn to ZnO nhỏ (dưới % số mol), ion Mn2+ thay phần vị trí ion Zn2+ p ie ZnO Chính tạo thành khuyết tật làm giảm độ rộng vùng cấm nl w vật liệu Nhưng hàm lượng Mn2+ pha tạp tiếp tục tăng đến giá trị d oa (lớn 2% tỷ lệ mol), xảy phản ứng oxi hóa tạo thành oxit MnO2 an lu (xem giản đồ nhiễu xạ tia X hình 3.1.) phủ bề mặt ZnO làm cản trở trình nf va hấp thụ ánh sáng ZnO dẫn đến làm hoạt tính quang xúc tác ZnO giảm Mặt khác, bán kính ion Mn2+ 0,66 Ǻ lớn bán kính ion Zn2+ 0,60 lm ul Ǻ nên việc thay nhiều ion Mn2+ cấu trúc ZnO làm biến dạng z at nh oi cấu trúc lục phương ZnO Điều đáng ý lượng vùng cấm oxit mangan (4,2 eV) lớn nhiều so với ZnO (3,27 eV) nên hàm lượng pha z tạp Mn tăng cao làm tăng lượng vùng cấm, làm hoạt tính quang xúc tác l x=0,02 có hoạt tính quang xúc tác cao gm @ vật liệu giảm [4, 9, 10] Từ kết này, thấy Zn1-xMnxO với co Ngồi ra, kích thước tinh thể trung bình ZnO có pha tạp Mn nhỏ m ZnO nguyên chất nguyên nhân làm hoạt tính quang xúc tác ZnO an Lu biến tính mangan cao ZnO nguyên chất n va ac th 36 si 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến tốc độ phân hủy RhB Để đánh giá tốc độ phản ứng quang xúc tác thơng số quan trọng để khảo sát quan tâm pH Đánh giá pH để xác định pH tối ưu q trình áp dụng vào thực tế cho kết tốt Thí nghiệm đánh giá pH thực pH = 2; 3; 4; Dung dịch RhB ban đầu điều chỉnh pH dung dịch NaOH N HCl 1N Kết hình 3.3 bảng 3.4 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến tốc độ xử lý RhB Bảng 3.4 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB pH khác k’ (phút -1) 0,0191 0,0223 0,0439 0,0383 R2 z pH @ gm 0,9732 0,9809 m co l 0,9931 an Lu 0,9924 n va ac th 37 si Tại pH = 4, hiệu xử lý RhB tốt nhất, nhiên, tiếp tục giảm pH xuống 2, hiệu suất xử lý lại giảm Điều giải thích RhB bị hấp phụ với lượng lớn bề mặt chất xúc tác gây cản trở thâm nhập ánh sáng Kết bảng 3.3 cho thấy trình phân huỷ RhB vật liệu tuân theo phản ứng bậc mơ hình động học Langmuir- Hishelwood Kết cho thấy pH= tốc độ phản ứng cao nhất, pH = pH tối ưu để phân hủy RhB sử dụng vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO với x=0,02 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến tốc độ phản ứng phân hủy RhB Khi đánh giá vật liệu xúc tác chế tạo có khả ứng dụng lu vào thực tế: hiệu sử dụng, giá thành ta cần phải quan tâm tới lượng xúc an n va tác sử dụng Quá trình xử lý chất ô nhiễm xúc tác tiêu hao xúc kinh tế sử dụng xúc tác Kết hình 3.4 bảng 3.5 ie gh tn to tác để đạt kết mong muốn Từ đánh giá hiệu Theo lý thuyết tăng hàm lượng xúc tác tốc độ phản ứng phải tăng p thực tế lại không hẳn Ở hàm lượng xúc tác nhỏ tăng hàm lượng nl w xúc tác tốc độ tăng cịn tăng 120 mg/100ml tốc độ phản ứng d oa giảm Điều xảy cản quang dung dịch làm giảm trình an lu quang hóa nên tốc độ phản ứng giảm Bởi lẽ tăng hàm lượng xúc tác lên đồng giảm theo nf va nghĩa với không gian chất ô nhiễm chiếu sáng giảm làm hiệu xử lý z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 38 si lu an n va to gh tn Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ xúc tác lên tốc độ trình phân hủy RhB ie p Bảng 3.5 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB hàm lượng vật liệu nl w khác k’ (phút -1) R2 0,0172 0,9854 0,0252 0,9944 0,0302 0,9908 d oa Hàm lượng vật liệu 60 150 z at nh oi 120 lm ul 100 nf va 80 an lu (mg/l) 0,0444 0,9957 0,0328 0,9956 z m co l gm @ an Lu n va ac th 39 si 3.2.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng đến tốc độ phân hủy RhB Trong phản ứng quang xúc tác yếu tố quan trọng xem yếu tố then chốt ảnh hưởng tới hiệu xử lý nguồn chiếu sáng Xúc tác Zn1-xMnxO (x=0,02) biến tính có khả hoạt động vùng ánh sáng khả lu kiến điều kiện ánh sáng ảnh hưởng lớn tới hiệu xử lý Thí nghiệm an n va đánh giá ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phân hủy RhB tiến sáng Kết hình 3.5 bảng 3.6 p ie gh tn to hành ba điều kiện: 15; 20; 40W, sử dụng bóng đèn compact làm nguồn d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z l gm @ Hình 3.5 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phản ứng trình m co phân hủy RhB an Lu n va ac th 40 si Bảng 3.6 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng tới số tốc độ k’của trình phân hủy RhB Cường độ chiếu sáng (W) k’ (phút -1) R2 15 0,0093 0,9899 20 0,0194 0,9934 40 0,0436 0,9989 Nhìn vào hình 3.5 bảng 3.6 ta nhận thấy rõ cường độ ánh sáng ảnh hưởng vô lớn tới hiệu suất xử lý RhB Tốc độ phản ứng tăng lên nhanh tăng cường độ chiếu sáng lên cụ thể từ 0,0093 phút-1 lên 0,0436 phút-1 lu an tăng từ 15 W lên 40 W Khi tăng cường độ chiếu sáng thì tạo lượng n va lớn hơn, mật độ quang lớn sản sinh nhiều lỗ trống quang sinh [16] p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 41 si KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Với mục tiêu tổng hợp nano Zn1-xMnxO rhodamine B môi trường nước, đề tài thu kết sau: Tổng hợp vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO ( với x=0; x=0,01; x=0,02; x=0,03) phương pháp đốt cháy gel sử dụng acid citric Kết XRD cho thấy vật liệu có cấu trúc tinh thể lập phương wurtzite có kích thước nano Đã thăm dị hoạt tính quang xúc tác vật liệu tác dụng ánh sáng khả kiến đèn Compact 40W Kết cho thấy, ZnO pha tạp 2% Mn có lu an hoạt tính quang xúc tác vùng khả kiến cao n va Đã xác định được, điều kiện: pH= 4, nồng độ RhB 10 mg/l, hàm số phân huỷ RhB tính theo phương trình động học Langmuir – Hinshelwood lớn gh tn to lượng xúc tác Zn0,98Mn0,02O 120mg sử dụng bóng đèn Compact 40W, p ie II KIẾN NGHỊ nl w Nếu có thời gian nghiên cứu thêm: d oa Việc sử dụng vật liệu để xúc tác quang cho số chất hữu nf va an lu độc hại khác nước z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 42 si TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tinh Dung (2006), Hoá học phân tích, phần III: Các phương pháp định lượng hố học, NXB Giáo dục Vũ Đăng Độ (2001), Các phương pháp vật lí 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 Thị Hương (2012), “Chế tạo nghiên cứu tính chất quang vật lu liệu nano ZnO”, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên an n va Nguyễn Thị Tố Loan (2011), “Nghiên cứu chế tạo số nano oxit sắt, Tiến sĩ Hóa học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam gh tn to mangan khả hấp phụ asen, sắt, mangan nước sinh hoạt”, Luận án p ie Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano – Cơng nghệ vật liệu nguồn, Nhà xuất khoa học Tự nhiên Công nghệ nl w Đào Văn Lập (2011), Nghiên cứu tổng hợp oxit ZnO có kích thước nano d oa phương pháp đốt cháy, luận văn thạc sĩ hóa học, trường Đại học Vinh Cơng nghệ Việt Nam nf va an lu Nguyễn Tiến Tài (1997), Giáo trình phân tích nhiệt, Viện Khoa học Trần Thị Văn Thi, Trần Hải Bằng, Lê Quốc Toàn (2009), “Xử lý dung dịch lm ul phenol đỏ nước phản ứng oxi hóa Fe- SBA- 15”, Tạp chí khoa z at nh oi học, 50, Đại học Huế 10 Hữu Thị Ngân (2014), “Nghiên cứu động học q trình oxi hóa phân hủy rhodamine B phenol quang xúc tác biến tính từ TiO2 chất mang tro z gm @ tràu”, Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội 11 Nguyễn Thị Vân Anh (2014), “Nghiên cứu tổng hợp oxit nano ZnO có pha l co tạp Mn, Ce phương pháp đốt cháy định hướng ứng dụng chúng m 12 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (2001), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, an Lu NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội n va ac th 43 si 13 Phương Thảo (2012), Độc hại môi trường, Bài giảng chun đề - tài liệu giáo trình khoa Hóa học, ĐHKH Tự nhiên Hà Nội 14 Vũ Kim Thanh (2012), Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy vật liệu tổ hợp quang xúc tác biến tính từ TiO2 thuốc trừ sâu, Luận văn Thạc sĩ ngành hóa mơi trường, Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội 15 Nguyễn Thị Dung, Phạm Phát Tân, Nguyễn Văn Khoa, Lê Thị Hoài Nam, Bùi Tiến Dũng, Trần Thị Đức (2003), “Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác màng TiO2 phản ứng phân hủy Phenol với ánh sáng tử ngoại – UV“, Hội nghị Hóa học tồn quốc lần thứ 4, tr 103- 110 lu an Tiếng Anh va 16 Li Fen,Yan Bo, Zhang Jie, Jiang Anxi, Shao Chunhong, Kong Xiangji, n Wang Xin (2007), “Study on dessulfurization efficiency and products of Ce- gh tn to doped nanosized ZnO desulfurizer at ambient temperature”, Journal of Rare ie earths, 25, pp 306- 310 p 17 J Han, P.Q Mantas, A.M.R.Senos (2000), “Grain growth in Mn- doped nl w ZnO”, Journal of the European Ceramic Society, 20, pp 2753- 2758 d oa 18 Yongjun He, Bolun Yang, Guangxu Cheng (2004), “On the oxidative an lu coupling of methane with carbon dioxide over CeO2/ ZnO nanocatalysts”, nf va Catalysis, 98, pp 595- 600 19 Yongjun He, Xiangyang Yu, Tianliang Li, Lanying Yan, Bolun Yang lm ul (2006),“Preparation of CeO2- ZnO nanostructured micropheres and their z at nh oi catalytic properties”, Powder Technology, 166, pp 72-76 20 L.L Hench and J.K West (1990), “The sol- gel process”, Chemical reviews, z 90 (1), pp 33-72 @ gm 21 Deng- Lu Hou, Xiao- Juan Ye, Hnai- Juan Meng, Hong- Juan Zhou, Xiu- l LingLi, Cong- Mian Zhen, Gui- DeTang (2007), “Magnetic properties of Mn- pp 184- 188 m co doped ZnO powder and thin films”, Materials Science and Engineering B, 138, an Lu 22 Li Cong-Ju, Xu Guo-Rong (2011), “Zn–Mn–O heterostructures: Study on n va ac th 44 si preparation, magnetic and photocatalytic properties”, Materials Science and Engineering B,176, pp 552–558 23 Kashinath C.Patil, S.T.Aruna, Tanu Mimani (2002), “Combustion synthesis: an update”, Current Opinion in Solid State annd Materials Science, 6, pp 507 - 512 24 M.Kitano, M Shiojiri (1997), “Benard convection ZnO/resin lacquer coating a new approach to electrostatic dissipative coating”, Powder Technol, 93, pp 267 – 273 25 R.Velmurugan, M Swaminathan An efficient nanostructured ZnO for dye lu an sensitized degradation of Reactive Red 120 dye under solar light Solar Energy n va Materials & Solar Cells, 95, 942-950 (2011) degradation of C.I Acid Yellow 23 by ZnO photocatalyst, J Hazard Mater B, gh tn to 26 M.A Behnajady, N Modirshahla, R.Hamzavi Kinetic study on photocatalytic p ie 133, 226-232 (2006) 27 Pairot Moontragoon, Supree Pinitsoontorn, Prasit Thongbai Mn-doped ZnO nl w nanoparticles: Preparation, characterization, and calculation of electronic and d oa magnetic properties, Microelectron Eng., 108, 158-162 (2013) nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 45 si