Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng vật liệu khung cơ kim tâm Zr (MOF-808) để loại bỏ Ion Dichromate và một số chất hữu cơ Anion trong nước

MһFGÿӝ xӕp cao và diӋn tích bӅ mһt lӟQÿѭӧc mong muӕn cho nhiӅu ӭng dөng, QKѭQJOӛ xӕp hҽp lҥi NK{QJFKRSKpSOѭXWUӳ các vұt thӇ lӟn và phân tӱ chӭFQăQJFNJQJNK{QJÿѭӧc khuӃch tán, chuyӇn khӕLQK

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

73+Ӗ&+Ë0,1+WKiQJQăP2021

&{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉ+4*-HCM

Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: TS Lê VNJ Hà và TS NguyӉn ĈăQJ Khoa

Chӳ ký: Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS TS Mai HuǤnh Cang

Chӳ ký: Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: TS Phan NguyӉn QuǤnh Anh

Chӳ ký: Luұn YăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥL7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉ+4*-HCM ngày

04 tháng 02 QăP21

Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm:

1 Chӫ tӏch: PGS TS NguyӉn Thӏ 3KѭѫQJ3KRQJ

2 Phҧn biӋn 1: PGS TS Mai HuǤnh Cang

3 Phҧn biӋn 2: TS Phan NguyӉn QuǤnh Anh

4 Ӫy viên: 76/r9NJ+j

5 Ӫ\YLrQWKѭNêTS Hà Cҭm Anh

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQYj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên

ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA

PGS TS NguyӉn Thӏ 3KѭѫQJ3KRQJ*6763KDQ7KDQK6ѫQ1DP

I TÇ1Ĉӄ7¬,

Bҵng tiӃng ViӋt: 1JKLrQFӭXWәQJKӧSYjVӱGөQJYұWOLӋXNKXQJFѫNLPWkP=U

(MOF-808) ÿӇORҥLEӓ LRQGLFKURPDWHYjPӝWVӕFKҩW KӳXFѫanion WURQJQѭӟF

Bҵng tiӃng Anh: Synthesis and application of Zr-based metal-organic frameworks

(MOF-808) as an efficient adsorbent for the removal of dichromate ion and anionic organics from aqueous solutions

1+,ӊ09Ө9¬1Ӝ,'81*:

x 7әQJKӧSYұWOLӋX02)-EҵQJSKѭѫQJSKiSQKLӋWGXQJP{L

x KҧRViWҧQKKѭӣQJFӫDFiF\ӃXWӕÿӃQTXiWUuQKKuQKWKjQKWLQKWKӇ

x 7LӃQKjQKÿiQKJLiNKҧQăQJKҩSSKөDQLRQGLFhURPDWHYjFiFKӧSFKҩWKӳXFѫDQLRQWURQJQѭӟF FӫDYұWOLӋX02)-808

i

LӠI CҦ0Ѫ1

/ӡLÿҫXWLrQtôi xin JӱLOӡLFҧPѫQÿӃQJLDÿuQKQKӳQJ QJѭӡL thân luôn yêu WKѭѫQJ ÿӝQJ viên và KӛWUӧW{LQKӳQJ l~c khó NKăQ WURQJFXӝF VӕQJ 1Kӡ Yұ\tôi FyWKӇKRjQWKjQKTXiWUuQKKӑFWұSWҥLWUѭӡQJĈҥLKӑF%iFK.KRD TP.HCM 7{L[LQFҧPѫQFiFDQKFKӏÿӗQJQJKLӋSFѫTXDQ W{LÿDQJF{QJWiFÿmWҥRÿLӅXNLӋQWӕWQKҩWÿӇW{LFyWKӇWKDPJLDNKyDKӑFQj\

7{L[LQFҧPѫQFiFWKҫ\F{WURQJKhoa ӻWKXұW+yDKӑFFiFDQKFKӏSKөWUiFKSKzQJWKtQJKLӋP.ӻWKXұW+yDKӳXFѫÿmWҥRÿLӅXNLӋQWӕWQKҩWYӅFѫVӣYұWFKҩWVҳS[ӃSWKӡLJLDQÿӇW{LFyWKӇWKӵFKLӋQWKtQJKLӋPYӟLÿLӅXNLӋQWӕWQKҩW ĈһF biӋt, tôi PXӕQ JӱL OӡL FҧP ѫQ sâu VҳF ÿӃn 76/r9NJ+j, T61JX\ӉQĈăQJKhoaYj*6763KDQ7KDQK6ѫQ1DPQKӳQJ QJѭӡL WKҫ\ ÿmWұQWuQKFKӍGҥ\ÿӝQJYLrQYjOX{QWKHRViWW{LWURQJTXiWUuQKOjPWKtQJKLӋPTXDQWkPJL~Sÿӥ W{LWURQJVXӕWWKӡLJLDQOjPOXұQYăQ 7Kҫ\ÿmWUX\ӅQÿҥWFKRW{LQKLӅXNLӃQWKӭFNLQKQJKLӋPTXêEiRYjSKѭѫQJSKiSQJKLrQFӭXOjPYLӋFUҩWNKRDKӑF

ĈӇKRjQWKjQKOXұQYăQ Qj\QJRjLQKӳQJQәOӵFFӫDEҧQWKkQW{LFNJQJQKұQÿѭӧFUҩWQKLӅXVӵ KӛWUӧFӫD QKӳQJQJѭӡL EҥQ thành viên QJKLrQ FӭXOjPWKtQJKLӋPWҥLPhòng LAB 209B2 ÿmVҹQVjQJKӛWUӧQKӳQJO~Ftôi JһSNKyNKăQQKҩWWURQJTXiWUuQKWKӵFKLӋQOXұQYăQ

Bách Khoa, ngjy 03 thing 01 QăP1

+ӑFviên thӵc hiӋn

1JX\ӉQ9ăQ7KLrQ

ii

TÓM TҲT LUҰ19Ă1

Trong QJKLrQFӭX này, vұWOLӋXNKXQJFѫNLP=U-MOF (MOF-808) ÿmÿѭӧFWәQJKӧSWKjQKF{QJ EҵQJSKѭѫQJSKiSQKLӋWGXQJP{LWURQJÿyOѭӧQJ formic acid VӱGөQJÿѭӧFWKD\ÿәLWӯ-ÿѭѫQJOѭӧQJ 3KkQWtFK3;5'ÿm[iFQKұQ các YұWOLӋX MOF-808 có ÿӝWLQKWKӇFDRSKKӧSYӟLFiFF{QJEӕWUѭӟFÿk\+jPOѭӧQJ +&22+WURQJJLDLÿRҥQWәQJKӧSҧQKKѭӣQJÿiQJNӇÿӃQÿӝNӃWWLQKKuQKthái ÿӝ [ӕS Yj NtFK WKѭӟF FӫD =U-MOF &ө WKӇ SKkQ WtFK 6(0 FKR WKҩ\ NtFKWKѭӟFWLQKWKӇFӫDMOF-808 WăQJGҫQWӯ 40 nm lên 800 nm NKLWăQJOѭӧQJ+&22+WѭѫQJӭQJ3KkQWtFKKҩSSKөnitrogen ÿҷQJQKLӋWFKRWKҩ\GLӋQWtFKEӅPһWULrQJFӫDFiF02)-808 là 916-3312 m2/g và ҧQKKѭӣQJFӫD+&22+ OrQWtQKFKҩWQj\nhìn chung không rõ ràng Các nhóm hydroxy (-2+ OLrQNӃWYӟLcation Zr4+ trong FҩXWU~FMOF-808 ÿyQJYDLWUzQKѭQKӳQJDFLG%U¡QVWHGFyNKҧQăQJWѭѫQJWiFWӕWYӟLQKӳQJDQLRQFKӭDNLPORҥLQһQJQKѭ anion dichromate (Cr2O72-), và JӕFDQLRQKӳXFѫ QKѭ FKҩWPjX Sunset Yellow và Quinoline Yellow .ӃWTXҧ WKӵFQJKLӋPFKRWKҩ\ ӣÿLӅXNLӋQQKLӋWÿӝSKzQJ PӝWJUDP YұWOLӋX02)-FyNKҧQăQJKҩSSKө WӕLÿD mg K2Cr2O7, 730 mg Quinoline Yellow và 629 mg Sunset Yellow OҫQOѭӧWtrong QѭӟF 1JRjLUDYұWOLӋX02)-WURQJQJKLrQFӭXQj\còn FyWKӇÿѭӧFWKXKӗLYj WiLVӱGөQJÿӇKҩSSKөK2Cr2O7 WURQJQѭӟFQKLӅXOҫQmà NKҧQăQJKҩSSKө có VX\JLҧP QKҽ WӯPJJFzQPJg

iii

ABSTRACT

In this work, the Zr-based metal-organic framework materials, MOF-808, has been successfully synthesized via solvothermal treatment, in which, the amount of HCOOH used was varied from 200-500 equivalents X-ray powder diffraction measurements indicates high crystallinity of all as-synthesized MOF-808 samples

in good agreement with the previously reported results The presence of HCOOH

in the synthesis phase significantly affected on crystallinity, morphology, porosity and size of MOF-808 In particular, the material was analyzed on scanning electron microscope, showing that the crystal size of the obtained seven MOF-808 gradually increases from 40 nm to 800 nm with the amount of HCOOH, respectively Nitrogen isothermal adsorption measurements proved specific surface areas of MOF-808 in the range of 916-3312 m2/g However, no obvious trends were found to estimate the effect of HCOOH on the porosity of MOF-808 Hyrdoxy groups (-OH) bonded with the Zr4+ ions are refered to as Brønsted acid sites which could strongly interact with metal-containing anions, i.e dichromate, and organic anions such as Sunset Yellow and Quinoline Yellow The experimental results showed that at ambient conditions, one gram of MOF-808 is capable of absorbing maximum 141 mg of K2Cr2O7, 730 mg of Quinoline Yellow, and 629 mg of Sunset Yellow, respectively, in water Importantly, the MOF-808 material could be recovered and reused for absorbing K2Cr2O7 for several times without a significant activity degradation, namely, 104.6 mg/g to 100.2 mg/g

iv

LӠ,&$0Ĉ2$1

Tôi xin caPÿRaQÿk\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭXFӫDW{LFiFVӕOLӋXYjNӃWTXҧQrXWURQJOXұQYăQQj\OjWUXQJWKӵFYjFKѭDÿѭӧFF{QJEӕWURQJOXұQYăQcùng FҩSNKiF1ӃXNK{QJÿ~QJQKѭÿmQrXWUrQW{L[LQKRjQWRjQFKӏXWUiFKQJKLӋPYӅÿӅWjLFӫDPuQK

1JX\ӉQ 9ăQ7KLrQ

v

0Ө&/Ө&

LӠI CҦ0Ѫ1 i

TÓM TҲT LUҰ19Ă1 ii

ABSTRACT iii

LӠ,&$0Ĉ2$1 iv

DANH MӨC HÌNH vii

DANH MӨC BҦNG x

DANH MӨC CÁC TӮ VIӂT TҲT xi

MӢ ĈҪU 1

&KѭѫQJ 7Ә1*48$1 2

1.1 9ұWOLӋXNKXQJFѫNLP0HWDO-organic frameworks, MOFs) 2

1.1.1 *LӟLWKLӋX chung 2

1.1.2 &ҩXWU~FFӫD02)V 2

1.1.3 Tính FKҩWYұWOêFӫD02)V 5

1.1.4 7әQJKӧSYұWOLӋX02)V 9

1.1.5 &iFSKѭѫQJSKiSSKkQWtFKFҩXWU~FYұWOLӋX02)V 11

1.1.6 ӬQJGөQJSKәELӃQFӫDYұWOLӋX02)V 12

1.2 Zr-02)VWURQJKҩSSKөNLPORҥLQһQJYjFKҩWPjX 16

1.3 0өFWLrXOXұQYăQ 22

&KѭѫQJ 7+Ӵ&1*+,ӊ0 23

2.1 &ѫVӣWKӵFKLӋQ 23

2.2 1ӝLGXQJQJKLrQFӭX 23

2.3 3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭX 23

2.4 ThӵFQJKLӋP 24

2.4.1 +yDFKҩWYjWKLӃWEӏ 24

2.4.2 7әQJKӧSYұWOLӋX02)-808 27

2.4.3 7KtQJKLӋPKҩSSKөLRQGLFKURPDWHVӱGөQJYұWOLӋX02)-808 29

2.4.4 7KtQJKLӋPKҩSSKө4XLQROLQH<HOORZVӱGөQJ02)-808 30

2.4.5 7KtQJKLӋPKҩSSKө6XQVHW<HOORZVӱGөQJ02)-808 32

vi

2.4.6 7KtQJKLӋPWKXKӗLYjWiLVӱGөQJ YұWOLӋX MOF-808 cho quá trình

KҩSSKө K2Cr2O7 34

&KѭѫQJ ӂ748Ҧ9¬%¬1/8Ұ1 35

3.1 7әQJKӧSYjSKkQWtFKFҩXWU~FYұWOLӋX02)-808 35

3.2 ĈiQKJLiNKҧQăQJKҩSSKөFӫD02)-YӟLDQLRQGLFKURPDWHYj FKҩWPjX 43

3.2.1 KҧQăQJKҩSSKөFӫD02)-YӟLDQLRQGLFKURPDWH 44

3.2.2 KҧQăQJKҩSSKөFӫD02)-YӟLFKҩWPjXGҥQJDQLRQLF 50

3.2.3 6RViQKNKҧQăQJKҩSSKөFӫDFiF02)-YjWKDQKRҥWWtQK 57

3.2.4 KҧRViWWKXKӗL MOF-808 KҩSSKө.2Cr2O7 59

&KѭѫQJ ӂ7/8Ұ19¬.,ӂ11*+ӎ 64

TÀI LIӊU THAM KHҦO 66

PHӨ LӨC 1: HÌNH KӂT QUҦ FT-IR CӪA CÁC VҰT LIӊU MOF-ĈѬӦC TӘNG HӦP TRONG LUҰ19Ă1 72

PHӨ LӨC 2: HÌNH KӂT QUҦ TGA CӪA CÁC VҰT LIӊU MOF-ĈѬӦC TӘNG HӦP TRONG LUҰ19Ă1 73

vii

DANH MӨC HÌNH

Hình 1.1 &iFÿ̿c tính quan tr͕ng cͯa v̵t li͏u MOFs (metal node: tâm kim lo̩i, organic ligand: ph͙i t͵ hͷX F˯ SRUH VSDFH O͟ x͙p, và functional group: nhóm chͱFQăQJNKiF [12] 3 Hình 1.2 M͡t s͙ ÿ˯Qv͓ SBUs và ph͙i t͵ hͷXF˯SK͝ bi͇n trong MOFs [12] 4 Hình 1.3 Quá trình t͝ng hͫp UiO-66-NH 2 mao qu̫n trung bình 6 Hình 1.4 M͡t cͭm kim lo̩i có v͓ trí khuy͇WWURQJÿy%'&ÿ˱ͫc thay th͇ b̹QJQ˱ͣc, d̳Qÿ͇n m̭WÿL͏QWtFKÿ͙i tr͕ng bͧi m͡t hydroxide anion [19] 7 Hình 1.5 M͡t bình chͱDÿ̯y MOF-177 có th͋ O˱XWUͷ O˱ͫng CO 2 QK˱O˱XWUͷ trong chín bình không chͱa MOFs [36] 13 Hình 1.6 Các v͓ trí có ho̩t tính xúc tác trong MOFs (Active groups: nhóm ho̩t tính có s̽n trên ph͙i t͵ hͷXF˯, CUSs - coordinatively unsaturated sites: Tâm kim lo̩LFK˱DEmRKzDY͉ s͙ ph͙i trí, Modification: nhóm chͱFQăQJÿ˱ͫc b͝ sung trên ph͙i t͵ hͷXF˯KR̿c tâm kim lo̩i, Encapsulation: v̵t li͏u xúc tác khác n̹m trong l͟ x͙p cͯa MOFs) [12] 15 Hình 1.7 Hình ̫nh SEM cͯa UiO-66-NH 2 @SiO 2 ͧ KDLÿ͡ SKyQJÿ̩i khác nhau [43] 18 Hình 1.8 Hình ̫nh TEM cͯa v̵t li͏u Zr-MFC (a); ph͙i t͵ hͷXF˯EuQKWK˱ͥng (b) ph͙i t͵ hͷXF˯FyQKyPDPLQH>@ 19 Hình 1.9 Ph͝ UV-VIS cͯa Cr 2 O 7 2- WURQJQ˱ͣc t̩i các thͥLÿL͋m khác nhau cͯa quá trình h̭p phͭ WUiL 7iFÿ͡ng cͯa các ion nhi͍u trong quá trình lo̩i b͗ Cr 2 O 7 2-

b̹ng JLU-MOF60 (ph̫i) [42] 20 Hình 1.10 Ph͝ UV-VIS cͯa Cr 2 O 7 2- WURQJQ˱ͣc t̩i các thͥLÿL͋m khác nhau cͯa quá trình kh͵ (trái); (b) ho̩t tính quang xúc tác cͯa v̵t li͏u cho ph̫n ͱng kh͵

&U9, G˱ͣLÿL͉u ki͏n có ̫nh sáng kh̫ ki͇n (ph̫i) [42] 20 Hình 1.11 Hình ̫nh SEM cͯa UiO-66-NH 2 @FFP ͧ FiFÿ͡ SKyQJÿ̩i khác nhau cho th̭y mͱFÿ͡ che phͯ hoàn toàn cͯa các tinh th͋ 02)OrQ[˯Vͫi [45] 21 Hình 2.1 6˯ÿ͛ quy trình t͝ng hͫp MOF-808 27

viii

Hình 2.2 Ĉ˱ͥng chu̱Q W˱˯QJ TXDQ JLͷa n͛QJ ÿ͡ potassium dichromate trong Q˱ͣFYjÿ͡ h̭p thu ͧ E˱ͣc sóng 351 nm 29 Hình 2.3 Ĉ˱ͥng chu̱QW˱˯QJTXDQJLͷa n͛QJÿ͡ 4XLQROLQH<HOORZWURQJQ˱ͣc và ÿ͡ h̭p thu ͧ E˱ͣc sóng 416 nm 31 Hình 2.4 Ĉ˱ͥng chu̱QW˱˯QJTXDQJLͷa n͛QJÿ͡ 6XQVHW<HOORZWURQJQ˱ͣFYjÿ͡ h̭p thu ͧ E˱ͣc sóng 480 nm 33 Hình 3.1 Ph̫n ͱng hình thành MOF-808 [49] 35 Hình 3.2 So sánh k͇t qu̫ PXRD cͯa v̵t li͏u MOF-Bÿ˱ͫc t͝ng hͫp trong lu̵QYăQYͣi MOF-ÿmÿ˱ͫc công b͙ 36 Hình 3.3 K͇t qu̫ PXRD cͯa v̵t li͏u MOF-ÿ˱ͫc t͝ng hͫp vͣLKjPO˱ͫng khác nhau cͯa HCOOH 37 Hình 3.4 K͇t qu̫ FT-IR cͯa v̵t li͏u MOF-808 so sánh vͣi ti͉n ch̭t H 3 BTC 38 Hình 3.5 K͇t qu̫ phân tích nhi͏t tr͕QJO˱ͫng cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 theo tͳng c̭Sÿ͡ phân hͯy 39 Hình 3.6 Ĉ˱ͥQJÿ̻ng nhi͏t h̭p phͭ/gi̫i h̭p N 2 cͯa v̵t li͏u MOF-808 ͧ 77K 40 Hình 3.7 K͇t qu̫ phân b͙ ktFKWK˱ͣc mao qu̫n cͯa v̵t li͏u MOF-808 42 Hình 3.8 K͇t qu̫ chͭp SEM cͯa các MOF-ÿmW͝ng hͫp 44 Hình 3.9 a) C̭u trúc Zr-cluster vͣi 12 liên k͇t ph͙i trí bão hòa trong UiO-66, các WkPDFLGÿ˱ͫc hình thành do khuy͇t t̵t m̩ng tinh th͋ b) C̭u trúc Zr-cluster vͣi

8 liên k͇t ph͙i trí trong DUT-FiFWkPDFLGÿ˱ͫc thành do quá trình ho̩t hóa c) C̭u trúc Zr-cluster vͣi 6 liên k͇t ph͙i trí trong MOF-FiFWkPDFLGÿ˱ͫc hình thành do quá trình ho̩t hóa [57] 45 Hình 3.10 ̪QKK˱ͧng cͯDS+ÿ͇n kh̫ QăQJK̭p phͭ K 2 Cr 2 O 7 cͯa MOF-808_300.

46

Hình 3.11 ̪QK K˱ͧng cͯa nhi͏W ÿ͡ ÿ͇n kh̫ QăQJ K̭p phͭ K 2 Cr 2 O 7 cͯa 808_300 48 Hình 3.12 Kh̫ QăQJK̭p phͭ K 2 Cr 2 O 7 cͯa các m̳u MOF-808 49

MOF-ix

Hình 3.13 Tͳ trái qua, công thͱc c̭u t̩o, tr̩ng thái cͯa Sunset Yellow ͧ ÿL͉u ki͏n WK˱ͥng và dung d͓FK6XQVHW<HOORZWURQJQ˱ͣc 50 Hình 3.14 ̪QK K˱ͧng cͯD S+ ÿ͇n kh̫ QăQJ K̭p phͭ Sunset Yellow cͯa MOF- 808_300 51 Hình 3.15 ̪QKK˱ͧng cͯa nhi͏Wÿ͡ ÿ͇n kh̫ QăQJK̭p phͭ Sunset Yellow cͯa MOF- 808_300 52 Hình 3.16 Kh̫ QăQJK̭p phͭ Sunset Yellow cͯa các m̳u MOF-808 53 Hình 3.17 Tͳ trái sang, công thͱc c̭u t̩o, tr̩ng thái cͯa Quinoline Yellow ͧ ÿL͉u ki͏QWK˱ͥng và dung d͓FK4XLQROLQH<HOORZWURQJQ˱ͣc 54 Hình 3.18 ̪QKK˱ͧng cͯDS+ÿ͇n kh̫ QăQJK̭p phͭ Quinoline Yellow cͯa MOF- 808_300 55 Hình 3.19 ̪QKK˱ͧng cͯa nhi͏Wÿ͡ ÿ͇n kh̫ QăQJK̭p phͭ Quinoline Yellow cͯa MOF-808_300 56 Hình 3.20 Kh̫ QăQJK̭p phͭ Quinoline Yellow cͯa các m̳u MOF-808 57 Hình 3.21 Ĉ˱ͥQJÿ̻ng nhi͏t h̭p phͭ/gi̫i h̭p N 2 cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 và than ho̩t tính ͧ 77K 58 Hình 3.22 K͇t qu̫ phân b͙ NtFKWK˱ͣc mao qu̫n cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 và than ho̩t tính 59 Hình 3.23 ĈiQKJLiNK̫ QăQJWKXK͛i và tái s͵ dͭng cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 cho quá trình h̭p phͭ anion dichromate 60 Hình 3.24 So sánh k͇t qu̫ PXRD cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 mͣi và thu h͛i 61 Hình 3.25 D Ĉ˱ͥQJÿ̻ng nhi͏t h̭p phͭ/gi̫i h̭p N 2 cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 thu h͛i ͧ 77K; b) K͇t qu̫ phân b͙ NtFKWK˱ͣc mao qu̫n cͯa v̵t li͏u MOF-808_300 thu h͛i 62

x

DANH MӨC BҦNG

B̫ng 2.1 Thông tin v͉ hoá ch̭t s͵ dͭng trong lu̵QYăQ 25 B̫ng 2.2 Thông tin v͉ O˱ͫng ti͉n ch̭t s͵ dͭQJÿ͋ t͝ng hͫp 7 MOF-808 28 B̫ng 3.1 Các thông s͙ ÿ̿FWU˱QJN͇t c̭u cͯa v̵t li͏u MOF-808 43 B̫ng 3.2 B̫ng so sánh kh̫ QăQJK̭p phͭ ion dichromate cͯa MOF-808 trong lu̵n YăQVRYͣi các lo̩i Zr-02)VÿmF{QJE͙ WU˱ͣFÿk\ 50 B̫ng 3.3 B̫ng so sánh kh̫ QăQJK̭p phͭ Sunset Yellow cͯa MOF-808 trong lu̵n YăQVRYͣi các ch̭t h̭p phͭ NKiFÿmF{QJE͙ WU˱ͣFÿk\ 54 B̫ng 3.4 B̫ng so sánh kh̫ QăQJK̭p phͭ Quinoline Yellow cͯa MOF-808 trong lu̵QYăQVRYͣi các lo̩L02)VÿmF{QJE͙ WU˱ͣFÿk\ 57 B̫ng 3.5 B̫ng t͝ng hͫp so sánh kh̫ QăQJK̭p phͭ K 2 Cr 2 O 7 , Quinoline Yellow và Sunset Yellow cͯa MOF-808 trong lu̵QYăQVRYͣi than ho̩t tính 58 B̫ng 3.6 Các thông s͙ ÿ̿FWU˱QJN͇t c̭u cͯa v̵t li͏u, so sánh giͷa MOF-808_300 mͣLÿL͉u ch͇ và sau 4 l̯n s͵ dͭng 61

EDS Energy-dispersive X-ray spectroscopy 3KәWiQVҳFQăQJOѭӧQJWLD;)

FT-IR Fourier-transform infrared spectroscopy (PKәKӗQJQJRҥLELӃQÿәL)RXULHU) MOFs Metal-organic frameworks (9ұWOLӋXNKXQJFѫNLP)

NMR 1XFOHDUPDJQHWLFUHVRQDQFH&ӝQJKѭӣQJWӯKҥWQKkQ

PXRD Powder X-ray diffraction (1KLӉX[ҥWLD;GҥQJEӝW)

SBU Secondary building units ĈѫQYӏ[k\GӵQJFҩXWU~FWKӭFҩS

SEM Scanning electron microscopy (.tQKKLӇQYLÿLӋQWӱ quét)

TEM Transmitting electron microscopy (.tQKKLӇQYLÿLӋQWӱWUX\ӅQTXD TGA Thermogravimetric analysis (3KkQWtFKQKLӋWWUӑQJ OѭӧQJ)

UV-Vis PKәKҩSWKXYQJWӱQJRҥL- NKҧNLӃQ

1

MӢ ĈҪU

Dӵa trên công trình nghiên cӭu tiên phong cӫD<DJKLYjRQăPYұt liӋu có khung dӵa trên liên kӃt phӕi trí giӳa cation kim loҥi và hӧp chҩt hӳXFѫFyFҩu trúc

ba chiӅXÿѭӧc ký hiӋu là MOFs (Metal-Organic Frameworks - khung hӳXFѫNLP

loҥL ÿmQKұQÿѭӧc rҩt nhiӅu sӵ chú ý cӫa các nhà khoa hӑFÿһc biӋWOjWURQJOƭQKvӵc hóa hӑc và khoa hӑc vұt liӋu [1, 2] Nhӡ FiFÿһc tính cҩXWU~FÿӝFÿiRYjQKӳng ӭng dөng cӫa MOFs mà nhiӅu nghiên cӭu thiӃt kӃ các vұt liӋu MOFs mӟLÿmYjÿDQJQKұQÿѭӧc sӵ quan tâm lӟn cӫa các nhà khoa hӑc [3]

Ӭng dөng vұt liӋu Zr-MOFs cho các quá trình xúc tác và hҩp phө ÿmYjÿDQJÿѭӧc nghiên cӭu gҫQÿk\cho thҩy nhiӅu tiӅPQăQJFyWKӇ mang lҥi lӧi ích trong viӋc

xӱ OêQѭӟc thҧi Trong nghiên cӭu này, vұt liӋu MOF-808, mӝt vұt liӋu Zr-MOF

sӣ hӳu 6 liên kӃt phӕi trí xung quanh cөm kim loҥi Zirconium sӁ ÿѭӧc tәng hӧp ӣ FiFÿLӅu kiӋn khác nhau, sӱ dөng cho quá trình hҩp phө các anion kim loҥi nһng

và các gӕc màu hӳXFѫ anion [4]7K{QJWKѭӡng các cөm kim loҥi zirconium trong Zr-MOFs cҫn liên kӃt vӟi 12 cҫu nӕi hӳXFѫÿӇ ÿҥt cҩu trúc bão hòa [5] Ӣ nhӳng vұt liӋu này, các nhóm hydroxyl chӍ có thӇ ÿѭӧFKuQKWKjQKWK{QJTXDFiFÿLӇm khuyӃt tұt trong cҩu trúc ĈӇ WăQJFѭӡng khҧ QăQJKҩp phө, trong nghiên cӭu này

sӁ sӱ dөng các Zr-MOFs vӟi sӕ cҫu nӕi hӳXFѫtWKѫQ, cөm kim loҥi zirconium chӍ cҫn liên kӃt vӟi 6 cҫu nӕi hӳXFѫÿӇ duy trì khung tinh thӇ và các vӏ trí trӕng còn lҥi là các gӕc monocarboxylate Các gӕc này có thӇ dӉ GjQJÿѭӧFWUDRÿәi vӟi các DFLGY{FѫÿӇ hình thành nên nhӳng nhóm hydroxyl tӵ do và tâm Zr4+ Pӣ [6] Nhӡ

sӵ hình thành mӝt cách có trұt tӵ vӟi sӕ Oѭӧng lӟn các gӕc hydroxyl và tâm Zr4+ sӁ ÿyQJJySWtFKFӵc vào quá trình hҩp phө các anion kim loҥi nһng và các gӕc màu hӳXFѫ anion

bӅ mһt riêng lên tӟi 7000 m2/g và khҧ QăQJOѭXWUӳ methane xҩp xӍ 240 cm3/cm3[7, 8]

Do có các tính chҩt ÿһc biӋWQKѭYұ\02)Vÿѭӧc sӱ dөng cho các mөFÿtFKNKiFQKDXQKѭOѭXWUӳ và vұn chuyӇn khí, xúc tác dӏ thӇ và xúc tác quang hӑc, cҧm biӃn, loҥi bӓ và tách hóa chҩWÿӝc hҥi, dүn truyӅn thuӕc, cҧm biӃn sinh hӑc và các ӭng dөng y tӃ khác, ӭng dөQJWURQJÿLӋn dүQYjÿLӋQKyDOѭXWUӳ và vұn chuyӇn ion, thiӃt kӃ vұt liӋXÿiSӭQJNtFKWKtFKYjQăQJOѭӧng dӵa trên MOFs [3] Nhӳng nӛ lӵFÿѭD02)VYjRVҧn xuҩt trong các doanh nghiӋp công nghiӋp lӟn, các doanh nghiӋp vӯa và nhӓ và các công ty khӣi nghiӋSÿDQJODQUӝng trên toàn thӃ giӟi [9]

1.1.2 &ҩXWU~FFӫD MOFs

Cҩu trúc cӫa 02)Vÿѭӧc xây dӵng bҵng cách nӕi các ion/cөm kim loҥLFzQÿѭӧc gӑLOjÿѫQYӏ xây dӵng thӭ cҩp, SBUs) vӟi các liên kӃt hӳXFѫFKӫ yӃu là cacboxylic

VӅ lý thuyӃt, cҩu trúc cӫa MOFs có thӇ ÿѭӧc dӵ ÿRiQGӵa trên các ion/cөm kim loҥi và các liên kӃt hӳXFѫ*ҫQÿk\QJѭӡLWDѭӟc tính rҵng có KѫQFҩu trúc 02)Vÿmÿѭӧc báo cáo [13], và con sӕ này vүQÿDQJWăQJrҩt nhanh sau mӛLQăPViӋF[iFÿӏQKÿѭӧc cҩu trúc cӫa MOFs cho phép nghiên cӭu các mӕi quan hӋ ÿһc

4

tính - cҩXWU~FÿLӅu này rҩt quan trӑng trong viӋc thiӃt kӃ các MOFs mӟi dӵa trên

mô hình có sҹn [12]

BӅ mһt lӛ xӕp có thӇ tҥo ra các vӏ trí chӭFQăQJFӫa vұt liӋu MOFs (Hình 1.1) Các

02)VÿDELӃQÿѭӧc phát triӇn gҫQÿk\FyWKӇ dӉ GjQJÿѭDQKLӅu vӏ trí chӭFQăQJlên bӅ mһt lӛ xӕp Các ion/cөm kim loҥi và phӕi tӱ hӳXFѫFӫa MOFs có các tính chҩWÿLӋn tӯ, tӯ tính và quang hӑc khác nhau có thӇ ÿѭӧFÿLӅu chӍnh phù hӧp vӟi ӭng dөng cө thӇ Ngoài ra, không gian lӛ xӕp trong MOFs có thӇ chӭa nhiӅu vұt liӋu khác nhau MOFs có nhiӅXNtFKWKѭӟc lӛ xӕp khác nhau, tӯ YjLcFKRÿӃn vài

nm và có thӇ chӭa nhiӅu loҥLNKiFQKDXQKѭphӭc kim loҥi, hҥt nano, thuӕc nhuӝm hӳXFѫSRO\R[RPHWDODWHVSRO\PHUVYjHQ]\PHVQKӓ [10, 11, 14, 15]

Hình 1.2 M͡t s͙ ÿ˯QY͓ SBUs và ph͙i t͵ hͷXF˯SK͝ bi͇n trong MOFs [12]

lӛ xӕp < 2 nm (microporous materials), kӃt quҧ cho thҩy hҩp phө tӕWÿӕi vӟi các loҥi khí khác nhau bao gӗm hydro, methane, carbon dioxide và các loҥi khí khác MһFGÿӝ xӕp cao và diӋn tích bӅ mһt lӟQÿѭӧc mong muӕn cho nhiӅu ӭng dөng, QKѭQJOӛ xӕp hҽp lҥi NK{QJFKRSKpSOѭXWUӳ các vұt thӇ lӟn và phân tӱ chӭFQăQJFNJQJNK{QJÿѭӧc khuӃch tán, chuyӇn khӕLQKDQKGRÿyKҥn chӃ sӱ dөQJWURQJOѭXtrӳ, tách chҩt, xúc tác và dүn truyӅn thuӕFĈӕi vӟi mӝt sӕ ӭng dөQJQKѭ[~FWiF

và chҩt mang thuӕFFiF³PHVRSRURXV´02)Vvұt liӋu mao quҧn trung bình có ÿѭӡng kính lӛ xӕp 2 ± 50 QP