nghiên cứu tổng hợp oxit nano kẽm và bước đầu thăm dò ứng dụng

Ưu điểm của phương pháp này là các chất tham gia phản ứng đã được phân tán ở mức độ phân tử, tỷ lệ các ion kim loại đúng theo hợp thức của hợp chất ta cần tổng hợp.. Nhược điểm của phươn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Thái Nguyên, năm 2013

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Tố Loan

Thái Nguyên, năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành tại khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Tố Loan, đã giao

đề tài, hướng dẫn tận tình, chu đáo và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong ban Giám hiệu, khoa Sau đại học, khoa Hóa học- trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2013

Tác giả

Phạm Thu Hường

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Phạm Thu Hường

Xác nhận của khoa chuyên môn Nguời huớng dẫn

T.s Nguyễn Thị Tố Loan

MỤC LỤC

Trang Trang bìa phụ

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục i

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iv

Danh mục các bảng biểu v

Danh mục các hình vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Một số phương pháp điều chế oxit kim loại kích thước nanomet 2

1.1.1 Phương pháp gốm truyền thống 2

1.1.2 Phương pháp đồng kết tủa 2

1.1.3 Phương pháp đồng tạo phức 3

1.1.4 Phương pháp thủy nhiệt 3

1.1.5 Phương pháp sol-gel 3

1.1.6 Phương pháp tổng hợp đốt cháy 4

1.2 Giới thiệu về oxit nano kẽm, PVA, Xanh metylen 6

1.2.1 Oxit nano ZnO 6

1.2.4 Giới thiệu về poli vinyl ancol 12

1.2.5 Giới thiệu về xanh metylen 13

1.3 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu 13

1.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt 13

1.3.2 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 14

1.3.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và truyền qua (TEM) 15

1.3.4 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng 17

1.3.5 Phương pháp trắc quang 18

1.3.6 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu 20

Chương 2.THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

2.1 Dụng cụ, hóa chất 22

2.1.1 Hóa chất 22

2.1.2 Dụng cụ, máy móc 22

2.2 Xây dựng đường chuẩn xác định xanh metylen 22

2.3 Tổng hợp oxit kẽm bằng phương pháp đốt cháy gel 23

2.4 Nghiên cứu tổng hợp oxit nano ZnO bằng phương pháp đốt cháy gel 24

2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung 24

2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung 26

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol KL/PVA 27

2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel 27

2.4.5 Các đặc trưng của mẫu ZnO tổng hợp ở điều kiện tối ưu 28

2.5 Nghiên cứu tổng hợp oxit nano ZnMnO3 bằng phương pháp đốt cháy gel 32

2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung 32

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung 33

2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol Zn2+ /Mn2+ 34

2.5.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel 36

2.5.6 Xác định các đặc trưng của mẫu ZnMnO3 điều chế ở điều kiện tối ưu 36

2.6 Nghiên cứu tổng hợp oxit nano ZnMn2O4 bằng phương pháp đốt cháy gel 41

2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung 41

2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung 42

2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol KL/PVA 44

2.6.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel 44

2.6.6 Xác định các đặc trưng của mẫu ZnMn2O4 điều chế ở điều kiện tối ưu 45

2.7 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các oxit kẽm 48

2.7.1 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 48

2.7.2 Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu 50

2.7.3 Ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen 51

KẾT LUẬN 53

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NTC Hệ số nhiệt điện trở âm

CTAB Cetyl trimetyl amoni bromua

SDS Natri dodecyl sunfat

PEG Poli etylen glicol

CS Combustion Synthesis

SHS Self Propagating High Temperature Synthesis Process SSC Solid State Combustion

PGC Polimer Gel Combustion

GPC Gas Phase Combustion

PVA Poli vinyl ancol

PAA Poli acrylic axit

TFTs Thin film transitors

DTA Differential Thermal Analysis

(phân tích nhiệt vi sai) TGA Thermo Gravimetric Analysis-TGA

(Phân tích nhiệt trọng lượng) XRD X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ Ronghen)

SEM Scanning Electron Microscopy

(Hiển vi điện tử quét)

KL

TEM

Kim loại Transnission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua)

BET Brunauer- Emmett-Teller

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Số liệu dựng đường chuẩn xác định xanh metylen 22 Bảng 2.2 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phân hủy

xanh metylen 49 Bảng 2.3: Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến hiệu suất phân hủy

xanh metylen 50 Bảng 2.4: Ảnh hưởng của nồng độ xanh metylen đến hiệu suất phân hủy 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc wurtzite của ZnO 6

Hình 1.2 Cấu trúc Rocksalt và Blende của ZnO 7

Hình 1.3: Một số dạng hình học của ZnO cấu trúc nano 8

Hình 1.4: Các ứng dụng chính của ZnO 8

Hình 1.5 Cấu trúc tinh thể của họ perovskite ABO3 9

Hình 1.6 Cấu trúc tinh thể ZnMn2O4 10

Hình 1.7: Ảnh SEM của oxit ZnMn2O4 tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt 11

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 16

Hình 2.1: Đường chuẩn xác định xanh metylen 23

Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp oxit bằng phương pháp đốt cháy gel PVA 24

Hình 2.3: Giản đồ phân tích nhiệt của gel PVA và Zn(NO3)2 25

Hình 2.4: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu nung ở các nhiệt độ khác nhau 25 Hình 2.5: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu nung ở các thời gian khác nhau 26

Hình 2.6: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu có tỉ lệ mol KL/PVA khác nhau 27

Hình 2.7: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu tạo gel ở nhiệt độ khác nhau 28

Hình 2.8: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của ZnO điều chế ở điều kiện tối ưu 28

Hình 2.9: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của ZnO điều chế ở điều kiện tối ưu 29

Hình 2.10: Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của ZnO điều chế ở điều kiện tối ưu 30

Hình 2.11: Kết quả đo diện tích bề mặt riêng của ZnO điều chế ở điều kiện tối ưu 31

Hình 2.12: Giản đồ phân tích nhiệt giữa PVA với Zn(NO3)2 và Mn(NO3)2 (tỉ lệ mol Zn2+ /Mn2+ = 1/1) 32

Hình 2.13: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu gel có nhiệt độ nung khác nhau 33

Hình 2.14: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu gel có thời gian nung

khác nhau 34 Hình 2.15: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu có tỉ lệ mol Zn/Mn khác

nhau 34 Hình 2.16: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu có tỉ lệ mo l KL/PVA

khác nhau 35 Hình 2.17: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu tạo gel ở nhiệt độ khác

nhau 36 Hình 2.18: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu ZnMnO3 điều chế ở điều

kiện tối ưu 37 Hình 2.19: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của ZnMnO3 ở điều kiện tối ưu 38 Hình 2.20: Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của ZnMnO3 ở điều kiện

tối ưu 39 Hình 2.21: Kết quả đo diện tích bề mặt riêng của ZnMnO3 điều chế ở điều

kiện tối ưu 40 Hình 2.22: Giản đồ phân tích nhiệt giữa PVA với Zn(NO3)2 và Mn(NO3)2 (tỉ

lệ mol Zn2+

/Mn2+ là 1/2) 41 Hình 2.23: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu nung ở các nhiệt độ khác

nhau 42 Hình 2.24: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu gel có thời gian nung

khác nhau 43 Hình 2.25: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu có tỉ lệ mol Zn2+/Mn2+

khác nhau 43 Hình 2.26: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu có tỉ lệ mol KL/PVA

khác nhau 44 Hình 2.27: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu tạo gel ở nhiệt độ khác

nhau 45 Hình 2.28: Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu ZnMn2O4 điều chế ở điều

kiện tối ưu 46

Hình 2.29: Kết quả đo diện tích bề mặt riêng của ZnMn2O4 điều chế ở điều

kiện tối ưu 46 Hình 2.30: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của ZnMn2O4 điều chế ở điều

kiện tối ưu 47 Hình 2.31: Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của ZnMn2O4 ở điều kiện

tối ưu 48 Hình 2.32: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất phân hủy xanh

metylen 49 Hình 2.33: Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến hiệu suất phân hủy xanh

metylen 50 Hình 2.34: Sự phụ thuộc của hiệu suất phản ứng vào nồng độ xanh metylen 52

có hoạt tính xúc tác và tạo ra các vùng hoạt tính mạnh trên bề mặt Vì vậy nó được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực như xúc tác, huỳnh quang, bảo vệ môi trường, y dược …

Oxit nano kẽm là một trong những vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong y học và trong công nghiệp do khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, xúc tác Nó được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất cho nhiều ngành công nghiệp như: sản xuất cao su, trong công nghiệp chế biến dược phẩm và mỹ phẩm, trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm Ngoài ra, oxit nano kẽm còn được sử dụng để điều chế pin năng lượng mặt trời [40], khí cảm biến [17], thiết bị điện và quang học [30], chất hấp thụ [19], chất xúc tác [31]

Khi pha tạp Mn vào cấu trúc ZnO với tỉ lệ mol Zn/Mn khác nhau sẽ thu được các pha khác nhau với các đặc tính đa dạng và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế Nhờ diện tích bề mặt lớn và kích thước hạt nhỏ, chúng được ứng dụng làm vật liệu chịu nhiệt cao, vật liệu catot của pin thứ cấp, chất hấp phụ, chất xúc tác [15] Với tầm quan trọng như vậy, việc nghiên cứu tổng hợp oxit nano ngày càng nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học Với mong muốn đóng góp phần nhỏ vào hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu nano, chúng

tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp oxit nano kẽm và bước

đầu thăm dò ứng dụng”

Chuẩn bị phối liệu  nghiền, trộn  ép viên  nung  sản phẩm

Ưu điểm của phương pháp này là dùng ít hóa chất, hóa chất không đắt tiền, các thao tác dễ tự động hóa nên dễ dàng đưa vào dây chuyền sản xuất với lượng lớn

Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp, tính đồng nhất của sản phẩm không cao, kích thước hạt lớn (cỡ milimet) nên khi ép tạo thành sản phẩm thường có độ rộng lớn, phản ứng trong pha rắn diễn ra chậm và phải nung đến vài lần phản ứng mới kết thúc [5]

1.1.2 Phương pháp đồng kết tủa

Theo phương pháp đồng kết tủa dung dịch các muối được chọn đúng với tỉ

lệ như trong sản phẩm, rồi thực hiện phản ứng đồng kết tủa (dưới dạng hydroxit, cacbonat, oxalat…) sản phẩm rắn kết tủa thu được sẽ được tiến hành nhiệt phân để thu được sản phẩm mong muốn

Ưu điểm của phương pháp này là các chất tham gia phản ứng đã được phân tán ở mức độ phân tử, tỷ lệ các ion kim loại đúng theo hợp thức của hợp chất ta cần tổng hợp

Nhược điểm của phương pháp này là có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kết tủa của các hiđroxit như nồng độ, pH của dung dịch, tỷ lệ các chất tham gia phản ứng, nhiệt độ Do đó cần phải xác định được pH để quá trình đồng kết

tủa xảy ra và tính toán được chính xác tỷ lệ muối các kim loại cân bằng trong dung dịch để được sản phẩm kết tủa như mong muốn [5]

1.1.3 Phương pháp đồng tạo phức

Bản chất của phương pháp đồng tạo phức là muối kim loại tạo phức cùng nhau với phối tử trong dung dịch Sau đó tiến hành phân hủy nhiệt phức chất có thành phần hợp thức với ferit muốn điều chế Phương pháp này đạt được sự phân bố lý tưởng trong hệ phản ứng vì rằng trong mạng lưới tinh thể của phức rắn đã có sự phân bố hoàn toàn có trật tự của các ion

Ưu điểm của phương pháp này là trong hỗn hợp ban đầu đưa vào nung (hỗn hợp các phức chất) đã bảo đảm tỉ lệ hợp thức của các cấu tử đúng như trong vật liệu mong muốn

Nhược điểm của phương pháp này là tìm các phức chất đa nhân không phải dễ dàng và công việc tổng hợp phức chất tương đối phức tạp đòi hỏi nhiều phối tử đắt tiền Do đó với các vật liệu đòi hỏi phải bảo đảm chính xác tỷ lệ hợp thức thì mới cần thiết tổng hợp theo phương pháp này [6]

1.1.4 Phương pháp thủy nhiệt

Phản ứng trong dung dịch nước xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao gọi là phản ứng thủy nhiệt Các oxit kim loại thường được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt kết tủa và kết tinh Tổng hợp thủy nhiệt kết tủa sử dụng dung dịch muối tinh khiết của kim loại, còn tổng hợp thủy nhiệt kết tinh dùng hidroxit, sol hoặc gel Thành công của quá trình tổng hợp vật liệu bằng phương pháp thủy nhiệt phụ thuộc vào sự lựa chọn tiền chất, nhiệt độ, pH và nồng độ của chất phản ứng [12] Trong phương pháp này thường sử dụng một số chất hữu cơ làm chất hoạt động bề mặt như cetyl trimetyl amoni bromua (CTAB), natri dodecyl sunfat (SDS), poli etylen glicol (PEG), etylen diamin (EDA)

1.1.5 Phương pháp sol-gel

Phương pháp sol-gel thường dựa vào sự thủy phân và ngưng tụ ancolat kim loại hoặc ankolat precursor định hướng cho các hạt oxit phân tán vào trong sol

Sau đó sol được làm khô và ngưng tụ thành mạng không gian ba chiều gọi là gel Gel là tập hợp gồm pha rắn được bao bọc bởi dung môi [23] Nếu dung môi

là nước thì sol và gel tương ứng được gọi là aquasol và alcogel Chất lỏng được bao bọc trong gel có thể loại bỏ bằng cách làm bay hơi hoặc chiết siêu tới hạn

Sản phẩm rắn thu được là xerogel và aerogel tương ứng

Phương pháp sol-gel có một số ưu điểm sau:

- Tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết cao

- Có thể điều chỉnh được các tính chất vật lí như sự phân bố kích thước mao quản, số lượng mao quản của sản phẩm

- Tạo ra sự đồng nhất trong pha ở mức độ phân tử

- Có thể điều chế mẫu ở nhiệt độ thấp và bổ sung dễ dàng một số thành phần

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ đồng nhất của sản phẩm là dung môi, nhiệt độ, bản chất của precursor, pH, xúc tác, chất phụ gia Dung môi có ảnh hưởng đến động học quá trình, còn pH ảnh hưởng đến các quá trình thủy phân và ngưng

tụ Có bốn bước quan trọng trong quá trình sol-gel: hình thành gel, làm già gel, khử dung môi và cuối cùng là xử lí bằng nhiệt để thu được sản phẩm

Phương pháp sol-gel rất đa dạng tùy thuộc vào tiền chất tạo gel và có thể qui

về ba hướng sau: thủy phân các muối, thủy phân các ankolat và sol-gel tạo phức Trong ba hướng này, thủy phân các muối được nghiên cứu sớm nhất, phương pháp thủy phân các ankolat đã được nghiên cứu khá đầy đủ còn phương pháp sol-gel tạo phức hiện đang được nghiên cứu nhiều và đã được đưa vào thực tế sản xuất [23]

1.1.6 Phương pháp tổng hợp đốt cháy

Trong những năm gần đây, phương pháp tổng hợp đốt cháy hay tổng

hợp bốc cháy (Combustion Synthesis-CS) trở thành một trong những kĩ thuật quan trọng trong điều chế và xử lí các vật liệu gốm mới (về cấu trúc và chức năng), composit, vật liệu nano và chất xúc tác [13]

So với một số phương pháp hóa học khác, tổng hợp đốt cháy có thể tạo ra oxit nano ở nhiệt độ thấp hơn trong một thời gian ngắn và có thể đạt ngay sản phẩm cuối cùng mà không cần phải xử lí nhiệt thêm nên có thể hạn chế được sự tạo pha trung gian và tiết kiệm được năng lượng [23] Trong quá trình tổng hợp đốt cháy xảy ra phản ứng oxi hóa khử tỏa nhiệt mạnh giữa hợp phần chứa kim loại và hợp phần không kim loại, phản ứng trao đổi giữa các hợp chất hoạt tính hoặc phản ứng giữa hợp chất hay hỗn hợp oxi hóa khử… Những đặc tính này làm cho tổng hợp đốt cháy trở thành một phương pháp hấp dẫn để sản xuất vật liệu mới với chi phí thấp nhất so với các phương pháp truyền thống Một số ưu điểm của phương pháp đốt cháy là thiết bị công nghệ tương đối đơn giản, sản phẩm có độ tinh khiết cao, có thể dễ dàng điều khiển được hình dạng và kích thước của sản phẩm

Phương pháp đốt cháy được biết như là quá trình tổng hợp tự lan truyền nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình phản ứng (Self Propagating High Temperature Synthesis Process) hay còn gọi là quá trình SHS Tùy thuộc vào trạng thái của các chất phản ứng, tổng hợp đốt cháy có thể chia thành: đốt cháy trạng thái rắn (Solid State Combustion-SSC), đốt cháy dung dịch (Solution Combustion-SC), đốt cháy gel polime (Polimer Gel Combustion-PGC) và đốt cháy pha khí (Gas Phase Combustion-GPC)

* Phương pháp đốt cháy gel polime

Để ngăn ngừa sự tách pha cũng như tạo ra sự đồng nhất cao cho sản phẩm, phương pháp hóa học thường sử dụng các tác nhân tạo gel Một số polime hữu cơ được sử dụng làm tác nhân tạo gel như poli vinyl ancol (PVA), poli etylen glycol (PEG), poli acrylic axit (PAA), với sự có mặt của một số cacbohidrat (monosaccarit, disaccarit), hợp chất poli hydroxyl (sorbitol, manitol) [21] Một số polime còn đóng vai trò nhiên liệu như PVA, PAA, gelatin nên phương pháp này còn được gọi là phương pháp đốt cháy gel polime Trong phương pháp này, dung dịch tiền chất gồm dung dịch các muối

kim loại (thường là muối nitrat) được trộn với polime hòa tan trong nước tạo thành hỗn hợp nhớt Làm bay hơi nước hoàn toàn hỗn hợp này và đem nung thu được các oxit mịn

Các polime đóng vai trò là môi trường phân tán cho cation trong dung dịch, ngăn ngừa sự tách pha và là nhiên liệu cung cấp nhiệt cho quá trình đốt cháy gel, làm giảm nhiệt độ tổng hợp mẫu Pha, hình thái học của mẫu chịu ảnh hưởng của các yếu tố như bản chất, hàm lượng polime sử dụng, pH, nhiệt độ tạo gel, nhiệt độ và thời gian nung

Phương pháp này chưa được nghiên cứu kĩ mặc dù có một số ưu việt rõ rệt như công nghệ không phức tạp, dễ triển khai vì không đòi hỏi các thiết bị đặc biệt, hoá chất dễ kiếm, rẻ tiền và thời gian phản ứng ngắn ở nhiệt độ thấp Đây

là một công nghệ mới có nhiều hứa hẹn trong lĩnh vực chế tạo các oxit nano Tuy nhiên việc nghiên cứu, đánh giá và giải thích các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo pha đồng nhất như pH, hàm lượng PVA cho vào mẫu, nhiệt độ tạo gel còn hạn chế và mới được nghiên cứu cho một số vật liệu

1.2 Giới thiệu về oxit nano kẽm, PVA, Xanh metylen

1.2.1 Oxit nano ZnO

Oxit kẽm là chất khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy ở 19500C), có khả năng thăng hoa, không phân hủy khi đun nóng, hơi rất độc, màu trắng ở nhiệt độ thường, màu vàng khi đun nóng [7] ZnO tồn tại ở 3 dạng cấu trúc: hexagonal wurtzite, lập phương và lập phương tâm khối Trong đó cấu trúc hexagonal wurtzite (hình 1.1) là cấu trúc bền, ổn định nhiệt nên là cấu trúc phổ biến nhất Với cấu trúc này, mỗi nguyên tử Oxi liên kết với 4 nguyên tử kẽm và ngược lại

Hình 1.1 Cấu trúc wurtzite của ZnO

Trong cấu trúc wurtzite, mỗi ô đơn vị của ZnO chứa 2 nguyên tử oxi và 2 nguyên tử kẽm

Hai cấu trúc còn lại của ZnO là cấu trúc lập phương và lập phương tâm khối

(hình 1.2), trong đó cấu trúc lập phương chỉ tồn tại dưới điều kiện áp suất cao

và cấu trúc lập phương tâm khối chỉ kết tinh được trên đế lập phương

Hình 1.2 Cấu trúc lập phương và lập phương tâm khối của ZnO

Trong tinh thể ZnO thực luôn có những nguyên tử (hoặc ion) có thể bật ra khỏi vị trí nút mạng để lại những vị trí trống

Hình dạng của oxit ZnO phụ thuộc nhiều vào phương pháp điều chế Oxit ZnO cấu trúc nano có thể tồn tại ở một số dạng hình thái như màng mỏng, sợi nano, dây nano, thanh nano, ống nano hay tồn tại ở dạng lá, dạng lò xo, … (hình 1.3) Tùy vào ứng dụng mà người ta sẽ tổng hợp oxit nano ZnO có những dạng hình thái khác nhau Ví dụ transitor màng mỏng ZnO (thin film transitors – TFTs) được dùng rộng rãi trong ứng dụng sản xuất màng ảnh do màng mỏng ZnO có độ linh động điện tử cao Tuy nhiên để ứng dụng cho các hệ cảm biến khí, sợi nano ZnO được lựa chọn vì khi tồn tại ở dạng sợi sẽ giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu ZnO với khí, làm tăng đáng kể độ nhạy so với cảm biến dùng màng mỏng ZnO…[44]

Hình 1.3: Một số dạng hình học của ZnO cấu trúc nano: (a) dây nano ZnO, (b) ZnO dạng lò xo, (c) ZnO dạng lá kim, (d) ZnO nano tetrapods, (e) sợi nano

ZnO, (f) ống nano ZnO

Với nhiều tính chất phong phú, ZnO được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực (hình 1.4) [25, 33, 35]

Hình 1.4: Các ứng dụng chính của ZnO

Oxit nano ZnO đã được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu tổng hợp

Tác giả [36] đã tổng hợp ZnO bằng phương pháp đốt cháy có sử dụng ure làm nhiên liệu ở 8000C trong 2h Tuy nhiên oxit thu được có kích thước hạt lớn (≈ 100nm), diện tích bề mặt nhỏ (< 5m2

/gam)

Bằng phương pháp sol-gel, đi từ (CH3COO)2Zn 2H2O, 2-methoxyetanol và mono etanol amin (MEA) ở 5000C, tác giả [40] đã thu được hạt ZnO dạng hình cầu, kích thước hạt ≈ 40nm

Tác giả [5] đã chế tạo thành công thanh ZnO nano bằng phương pháp thủy nhiệt Thanh nano ZnO thu được có dạng hình trụ với tiết diện lục giác, đường kính tiết diện trung bình là 300nm − 400nm và chiều dài khoảng 20µm

1.2.2 Oxit nano ZnMnO 3

ZnMnO3 có cấu trúc kiểu perovskite ABO3 (hình 1.5), với A và B là các cation có bán kính khác nhau Tùy theo nguyên tố ở vị trí B mà có thể phân thành nhiều họ khác nhau, ví dụ như họ manganite khi B là Mn, họ titanat khi

B là Ti hay họ cobaltit khi B là Co

Hình 1.5 Cấu trúc tinh thể của họ perovskite ABO 3

ZnMnO3 là một trong các nguyên liệu từ mềm quan trọng trong kỹ thuật

và vật liệu từ Ngoài ra, ZnMnO3 còn được ứng dụng trong ngành công nghiệp

điện tử với chức năng là chất bán dẫn Trong hóa học, ZnMnO3 được biết đến là một chất có khả năng xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học và hấp phụ nhiều ion

kim loại, hợp chất hữu cơ [22]

Bằng phương pháp đồng kết tủa, tác giả [34] đã tổng hợp được ZnMnO3

có cấu trúc cubic, diện tích bề mặt riêng là 5,1 m2

/gam

Tác giả [20] đã tổng hợp được cucbic ZnMnO3 dạng tấm mỏng có độ dày

là 3,8nm, đường kính là 47nm từ các tiền chất nitrat

1.2.3.Oxit nano ZnMn 2 O 4

ZnMn2O4 có cấu trúc tinh thể dạng spinel AB2O4 (hình 1.6)

Hình 1.6 Cấu trúc tinh thể ZnMn 2 O 4

ZnMn2O4 với cấu trúc tứ diện, khoảng trống của O tập trung bởi Zn2+ và

Mn3+ Zn2+ với ion O2- gần nó tạo thành hốc tứ diện ZnO4 và Mn2+ với O2- gần

nó tạo thành hốc bát diện MnO6 [15]

Với các thuộc tính đa dạng như quang xúc tác [28, 37, 18, 26], đặc tính điện hóa [42], từ tính [16, 15], ZnMn2O4 là một nguyên liệu đầy hứa hẹn, là tâm điểm của nhiều nghiên cứu và được ứng dụng trong các thiết bị thực tế như

hệ số nhiệt âm (NTC) của nhiệt điện trở, vật liệu chịu nhiệu cao, vật liệu catot của pin thứ cấp , chất xúc tác [15], anot của pin ion Liti [38, 24] Đi từ ZnO và MnO, bằng phản ứng trạng thái rắn tác giả [28, 37] đã tổng hợp được ZnMn2O4 Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là nhiệt độ phản ứng cao, thời gian phản ứng kéo dài từ vài ngày đến vài tháng Hiện nay ZnMn2O4

được điều chế bằng một số phương pháp khác như sol-gel [18], phương pháp

đồng kết tủa [26], phương pháp thủy nhiệt [42, 16]… Tùy vào phương pháp điều chế mà thu được ZnMn2O4 với hình dạng và kích thước khác nhau

Bằng phương pháp thủy nhiệt, tác giả [24] đã thu được ZnMn2O4 đơn pha với hình dạng như cụm hoa hình cầu, thanh nano có đường kính ≈ 50 – 100 nm

là các cánh hoa (hình 1.7)

Hình 1.7: Ảnh SEM của oxit ZnMn 2 O 4 tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt

Tác giả [15] đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mol Zn2+

/Mn2+ đến sự hình thành pha của ZnMn2O4 Với tỉ lệ mol Zn2+

/Mn2+ = 5/5; 4/6 khi nung ở 600 ÷

8000C đều thu được đơn pha ZnMn2O4

ZnMn2O4 dạng hình cầu, kích thước hạt khoảng 30 ÷ 60nm được tạo nên khi nhiệt phân hỗn hợp muối nitrat của Zn2+ và Mn2+ và poli acrylic axit [38] Thanh nano ZnMn2O4 cũng đã được tác giả [41] tổng hợp từ α-MnO2 và Zn(NO3)2 ở 6500C trong 2h với chiều rộng của thanh từ 50÷100nm, chiều dài 1,5÷2µm

Tinh thể ZnMn2O4 có kích thước hạt 50nm đã được tác giả [43] tổng hợp thành công bằng phương pháp thủy nhiệt, với nguyên liệu ban đầu từ Zn(CH3COO)2.2H2O, NaOH, Mn(NO3)2 và H2O2 tại 1700C Quá trình tổng hợp spinel ZnMn2O4 phụ thuộc vào tỉ lệ mol Zn/Mn, nhiệt độ và thời gian nung

1.2.4 Giới thiệu về poli vinyl ancol

Poli vinyl ancol (PVA) có công thức tổng quát là (C2H4O)n

PVA không có mùi, không độc, khá dính và dẻo, khối lượng riêng khoảng 1,19-1,31 g/cm3, dạng tinh khiết nóng chảy ở 2300

Ngoài ra, PVA tương đối bền, không độc và có giá thành tương đối rẻ

Do đó chúng tôi chọn PVA làm chất nền phân tán trong quá trình tổng hợp các oxit kẽm

1.2.5 Giới thiệu về xanh metylen

Xanh metylen là một hợp chất dị vòng thơm, khối lượng phân tử 319,85g/mol, có công thức phân tử C16H18N3SCl

Công thức cấu tạo của xanh metylen là:

Xanh metylen là tinh thể có màu xanh lục, có ánh kim, tan tốt trong nước, etanol, thường được dùng làm chất chỉ thị trong hoá phân tích, làm thuốc sát trùng, làm chất giải độc xianua, làm thuốc nhuộm, mực in

1.3 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu

1.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt

Trong nghiên cứu thường sử dụng phương pháp phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis-DTA) và phân tích nhiệt trọng lượng (Thermo Gravimetric Analysis-TGA)

Nguyên lí của phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) là khảo sát sự thay đổi khối lượng của mẫu khi thực hiện chương trình nhiệt độ Ngoài ra, môi trường

đo mẫu cũng đóng vai trò quan trọng trong phép đo TGA Môi trường đo có thể

là hoạt động hoặc trơ [10]

Nguyên lí chung của phân tích nhiệt vi sai (DTA) là phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ của mẫu nghiên cứu với mẫu chuẩn trong quá trình nâng nhiệt Nhờ phương pháp pháp này có thể nhận biết quá trình thu hay tỏa nhiệt

Nói chung các quá trình hóa lí xảy ra trong hệ đều kèm theo sự biến đổi năng lượng Chẳng hạn như quá trình chuyển pha, dehidrat, giải hấp phụ, hấp thụ, hóa hơi thường là quá trình thu nhiệt Các quá trình như oxi hóa, hấp phụ, cháy, polime hóa thường là quá trình tỏa nhiệt

Mẫu phân tích nhiệt được chuẩn bị bằng cách sấy khô gel ở 700C, sau đó nghiền nhỏ bằng cối mã não và được bảo quản trong bình hút ẩm trước khi đem phân tích nhiệt

Giản đồ phân tích nhiệt của gel được ghi trên máy TGA/DSC1 METTLER TOLEDO (Thụy Sĩ) với tốc độ nâng nhiệt là 50C/ phút trong môi trường không khí từ 30-8000

C

1.3.2 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen

Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray Diffraction-XRD) là một phương

pháp hiệu quả dùng để xác định các đặc trưng của vật liệu và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ Phương pháp này dùng để phân tích pha (kiểu và lượng pha có mặt trong mẫu), ô mạng cơ sở, cấu trúc tinh thể, kích thước hạt Tinh thể bao gồm một cấu trúc trật tự theo ba chiều với tính tuần hoàn đặc trưng dọc theo trục tinh thể học Khoảng cách giữa các nguyên

tử hay ion trong tinh thể chỉ vài A0, xấp xỉ bước sóng của tia X Khi chiếu một chùm tia X vào mạng tinh thể sẽ có hiện tượng nhiễu xạ [2]

Sự nhiễu xạ thỏa mãn phương trình sau:

2dsinθ = n.λ (1.1) Trong đó: d là khoảng cách giữa hai mặt phẳng tinh thể song song;  là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ;  là bước sóng của tia X; n là bậc phản

xạ, n = 1, 2, 3…

Phương trình 1.1 được gọi là phương trình Vulf-Bragg Phương trình này

mô tả điều kiện nhiễu xạ và được xem là phương trình cơ bản trong nghiên cứu cấu trúc bằng tia X

Tùy thuộc vào mẫu nghiên cứu ở dạng bột tinh thể hay đơn tinh thể mà phương pháp nhiễu xạ Rơnghen được gọi là phương pháp bột hay phương pháp đơn tinh thể

Vì mẫu bột gồm vô số tinh thể có hướng bất kì nên trong mẫu luôn có những mặt (hkl), với d tương ứng nằm ở vị trí thích hợp tạo với chùm tia tới





cos

89 , 0

Kích thước hạt tinh thể trung bình (nm) được tính theo công thức Scherrer: (1.2)

Trong đó:

r là kích thước hạt tinh thể trung bình (nm)

λ là bước sóng Kα của anot Cu

β là độ rộng pic ứng với nửa chiều cao pic cực đại tính theo radian

θ là góc nhiễu xạ Bragg ứng với pic cực đại (độ)

Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu được đo trên máy D8 ADVANCE Brucker của Đức với CuK = 1,5406A0 ở nhiệt độ phòng, góc quét 2 = 0- 700, bước nhảy 0,030, điện áp 30KV, cường độ ống phát 0,03A

1.3.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và truyền qua (TEM)

a Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Phương pháp SEM (Scanning Electron Microscopy) được sử dụng để xác định hình dạng và cấu trúc bề mặt vật liệu Ưu điểm của phương pháp SEM là

có thể thu được những bức ảnh ba chiều chất lượng cao và không đòi hỏi phức tạp trong khâu chuẩn bị mẫu Phương pháp SEM đặc biệt hữu dụng, bởi vì nó cho độ phóng đại có thể thay đổi từ 10 đến 105

lần với ảnh rõ nét, hiển thị 3 chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng và cấu trúc bề mặt [2]

Sơ đồ nguyên lý đơn giản của thiết bị SEM được trình bày ở hình 1.2

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

Các bước ghi ảnh SEM như sau: một chùm electron được quét trên bề mặt mẫu các electron này đập vào bề mặt mẫu và tạo ra một tập hợp các hạt thứ cấp

đi tới detetor, tại đây nó sẽ chuyển thành tín hiệu điện, các tín hiệu này sau khi được khuếch đại đi tới ống tia catot và được quét lên ảnh Cho chùm tia quét trên mẫu và quét một cách đồng bộ, một tia điện tử trên màn hình của đèn hình, thu và khuếch đại một loạt tín hiệu nào đó từ mẫu phát ra để làm thay đổi cường độ sáng của tia điện tử quét trên màn hình, thu được ảnh Độ sáng tối trên ảnh cho biết độ lồi lõm của mẫu Cần chú ý rằng, ở hiển vi điện tử quét dùng các thấu kính chỉ để tập trung điện tử thành điểm nhỏ trên mẫu, không dùng thấu kính để khuếch đại Với ảnh phóng đại bằng phương pháp quét không có yêu cầu mẫu phải lát mỏng và phẳng nên hiển vi điện tử quét cho phép quan sát mặt mấp mô một cách khá rõ nét

Thực hiện quá trình quét đồng bộ

Ống tia catôt

Nguồn cấp

electron

Ảnh Vật kính

Trường quét

Chuyển thành tín hiệu điện và khuyếch đại

m

) 1

b Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM-Transnission Electron Microscopy) là phương pháp quan trọng trong việc xác định cấu trúc của vật liệu Nguyên tắc tạo ảnh của TEM gần giống với kính hiển vi quang học, điểm khác biệt quan trọng là phương pháp này sử dụng sóng điện từ thay cho sóng ánh sáng và thấu kính từ thay cho thấu kính thủy tinh

Phương pháp TEM sử dụng sóng điện tử được phát ra từ súng phóng điện

tử (thường dùng sợi tungsten, wolfram…) Sau đó, chùm điện tử được hội tụ, thu hẹp nhờ hệ thấu kính từ và được chiếu xuyên qua mẫu quan sát Ảnh sẽ được tạo bằng hệ vật kính phía sau vật hiện ra trên màn huỳnh quang hay trên phim ảnh, trên các máy ghi kĩ thuật số Tất cả các hệ này được đặt trong buồng được hút chân không cao

Độ tương phản trong TEM khác so với tương phản trong hiển vi quang học

vì điện từ ảnh tạo ra do điện tử bị tán xạ nhiều hơn là do bị hấp thụ như hiển vi quang học

Nhờ khả năng phóng đại và tạo ảnh mẫu rất rõ nét, chi tiết, hiển vi điện tử

quét (SEM) và truyền qua (TEM) được sử dụng để nghiên cứu bề mặt vật liệu, cho phép xác định kích thước và hình dạng của mẫu

Ảnh vi cấu trúc và hình thái học của oxit được chụp bằng kính hiển vi điện

tử quét (SEM) JEOL – 5300 (Nhật Bản) và truyền qua (TEM) JEOL-JEM-1010 (Nhật Bản)

1.3.4 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng

Hiện nay phương pháp Brunauer- Emmett-Teller (BET) được ứng dụng rất phổ biến để xác định diện tích bề mặt riêng của các chất hấp phụ rắn [6]

Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng phương trình BET ở dạng:

Vm là thể tích chất bị hấp phụ cần thiết để tạo một lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt của một gam chất rắn ở áp suất cân bằng P

P0 là áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ

Io, I lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch

l là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua

C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch

 là hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới ( =f())

Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước sóng,

bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánh sáng

A=f(  , l, C)

Do đó nếu đo A tại một bước sóng  nhất định với cuvet có bề dày l xác định thì đường biểu diễn A=f(C) phải có dạng y=ax là một đường thẳng Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch (bước sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H+, sự có mặt của các ion lạ) nên đồ thị trên không có dạng đường thẳng với mọi giá trị của nồng độ Khi đó biểu thức trên có dạng: A=k l(Cx)b

chất đó càng lớn thì giá trị nồng độ giới hạn Co càng nhỏ và vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C càng hẹp

*Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang

Có nhiều phương pháp khác nhau để định lương một chất bằng phương pháp trắc quang Một số phương pháp đơn giản không cần máy móc như: phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu, phương pháp cân bằng màu bằng mắt…Các phương pháp này chỉ xác định được nồng

độ gần đúng của chất cần định lượng, nó thích hợp kiểm tra ngưỡng cho phép của các chất nào đó xem có đạt hay không Các phương pháp có sử dụng máy quang phổ như: phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi sai…Tùy theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể mà

ta chọn phương pháp thích hợp Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp đường chuẩn để xác định nồng độ xanh metylen

Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở A=k(Cx)b về nguyên tắc để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một chất trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b=1) Tiến hành đo độ hấp thụ quang A của dãy dung dịch chuẩn đó Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo được dựng

đồ thị A=f(C), đồ thị A=f(C) gọi là đường chuẩn

Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn Đo độ hấp thụ quang A của chúng được các giá trị Ax Áp các giá trị Ax đo được vào đường chuẩn sẽ tìm được các giá trị nồng độ Cx tương ứng

1.3.6 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu

Hiện nay, một số oxit kim loai có hoạt tính quang xúc tác thu hút được quan như ZnO, TiO2 Bản chất của quá trình xúc tác quang của chất bán dẫn không phức tạp, nhờ vào sự hấp thụ các photon có năng lượng lớn hơn năng

lượng vùng cấm của oxit nano mà các electron bị kích thích từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, tạo các cặp eletron - lỗ trống Các phần tử mang điện tích này di chuyển đến bề mặt và phản ứng với các phần tử hóa học đã hấp phụ trên bề mặt

để phân hủy các chất hóa học này Quá trình quang phân hủy này thường bao gồm một hoặc nhiều gốc hoặc các phần tử trung gian như *

OH, O2-, H2O2, hoặc

O2 cùng đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng xúc tác quang Khả năng xúc tác quang được điều khiển bởi các tính chất hấp thụ ánh sáng như hệ số hấp thụ và phổ hấp thụ ánh sáng, tốc độ oxi hóa và khử trên bề mặt bởi electron và

lỗ trống và tốc độ tái kết hợp electron-lỗ trống Một diện tích bề mặt lớn của các chất hấp phụ dẫn đến tốc độ phản ứng xúc tác quang nhanh hơn Các tính chất này được áp dụng trong phạm vi rộng như xử lý môi trường trong ngành công nghiệp dệt may, vật liệu kỹ thuật

Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu được nghiên cứu bằng cách trộn một khối lượng nhất định vật liệu với 100ml dung dịch xanh metylen 10mg/l Mẫu được khuấy dưới sự chiếu sáng của đèn tử ngoại UV, λ = 365 nm ; P = 10W

Mẫu thu được sau thí nghiệm được đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 663 nm

Hiệu suất phân hủy của xanh metylen được xác định bằng công thức:

H % = ( A0 – A) 100% / A0

Trong đó: Ao là độ hấp thụ quang của dung dịch xanh metylen ban đầu

Alà độ hấp thụ quang của dung dịch xanh metylen sau

Poli vinyl ancol (PVA)

Tinh thể xanh metylen (C16H18N3SCl)

Các hóa chất đều thuộc loại tinh khiết hóa học (PA)

- Máy đo pH, cân điện tử, máy khuấy từ, tủ sấy

- Phễu thuỷ tinh, bình hút ẩm

- Bình eclen, chén nung, lò nung

2.2 Xây dựng đường chuẩn xác định xanh metylen

Quá trình lập đường chuẩn để phân tích nồng độ xanh metylen trong dung dịch nước được tiến hành như sau:

Chuẩn bị thang chuẩn xanh metylen có nồng độ từ 0,5 ÷ 7,5 mg/l Đo độ hấp thụ quang A của dãy dung dịch trên ở bước sóng 663 nm Kết quả đo được chỉ ra ở bảng 2.1 và hình 2.1

Bảng 2.1: Số liệu dựng đường chuẩn xác định xanh metylen

Nồng độ xanh

Hình 2.1: Đường chuẩn xác định xanh metylen

Từ hình 2.1 thu được phương trình đường chuẩn xác định xanh metylen có dạng: y = 0,1958x – 0,0119 với độ hồi quy r2

= 0,997

2.3 Tổng hợp oxit kẽm bằng phương pháp đốt cháy gel

Chúng tôi sử dụng phương pháp đốt cháy gel ở nhiệt độ thấp, dùng PVA là chất nền phân tán để tổng hợp các oxit kẽm Dung dịch muối Zn(NO3)2, Mn(NO3)2 được khuấy trộn với dung dịch PVA theo tỉ lệ mol tương ứng Hỗn hợp được gia nhiệt và khuấy liên tục trên máy khuấy từ cho đến khi hình thành gel trong suốt Sấy khô gel và nung mẫu ở các nhiệt độ khác nhau (hình 2.2) Giả thiết các phương trình phản ứng xảy ra như sau:

1 5nZn(NO3)2 + (C2H4O)n  t0 5nZnO + 2nCO2 + 10nNO2 + 2nH2O

2 5nZn(NO3)2 + 5nMn(NO3)2 + (C2H4O)n  t0 5nZnMnO3 + 20nNO2 +

2nCO2 + 2nH2O

3 5nZn(NO3)2 + 10nMn(NO3)2 + 2(C2H4O)n  t0 5nZnMn2O4 + 4nCO2 +

30nNO2 + 4nH2O