NGHIÊN cứu TỔNG hợp NANO CERIUM OXIDE (ceo2) và KHẢO sát KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HỒ THỊ NHƯ NGỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO CERIUM OXIDE (CeO2) VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHUYÊN NGÀNH: HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ MÃ SỐ: 60.44.01.19 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS TS TRẦN THÁI HÒA Huế,2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Hồ Thị Như Ngọc Lời Cảm Ơn Luận văn thạc sỹ khoa học hóa học hoàn thành Bộ môn Hóa Lý Hóa Lý thuyết, Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Huế - Đại học Huế Tôi xin chân thành cám ơn thầy GS.TS Trần Thái Hòa, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thực nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời cám ơn đến TS Nguyễn Đức Cường sát cánh tận tình giúp đỡ phối hợp tốt trình thực nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cám ơn thầy cô môn Hóa lý – Khoa Hóa học – trường Đại học Khoa học Huế tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực đề tài nghiên cứu Qua đây, xin gửi lời cám ơn đến thầy cô khoa Hóa học – trường Đại học Khoa học Huế quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho học tập hoàn thành luận văn suốt thời gian khóa học Xin cám ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Học viên Hồ Thị Như Ngọc MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng 1.1 Một số đặc điểm nguyên tố lantanoit với Ba, La Hf Cấu hình nguyên tố nhóm Ceri nhóm Tecbi Một số tính chất CeO2 Các hóa chất cần dùng Các thiết bị cần dùng Các dụng cụ cần dùng 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 Tran g 14 15 19 31 32 32 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Tên hình vẽ Tran g Mô hình tổng hợp nano CeO2 phương pháp pha với tiền chất muối Cấu trúc tinh thể oxit CeO2 Sơ đồ tổng hợp vật liệu nano CeO2 Sơ đồ tia tới tia phản xạ mạng tinh thể Độ tù pic nhiễu xạ gây đo kích thước hạt Nguyên tắc chung phương pháp SEM Phổ hấp thụ quang phụ thuộc bước sóng Đường chuẩn biểu diễn phụ thuộc A vào nồng độ C Tổng độ hấp thụ quang thành phần Tính lượng vùng cấm chất bán dẫn Phân tử Methylenenblue Bình định mức dung dịch Xanh metylen Hình ảnh TEM nano CeO2 chuẩn bị nhiệt độ khác nhau: (A) 100 oC, (B) 120 oC, (C) 140 oC, (D) 160 oC, (E) 180 oC, (F) 200 oC Đồ thị phân bố kích thước hạt mẫu 1400C, 1600C 1800C Hình ảnh TEM nano CeO chuẩn bị thời gian khác nhau: (A) 12giờ, (B) 24 giờ, (C) 36 Đồ thị phân bố kích thước hạt mẫu 24 36 Hình ảnh TEM nano CeO2 chuẩn bị nồng 10 18 21 22 23 24 27 28 28 29 29 30 34 35 36 37 38 độ khác nhau: (A) 0,04M;(B) 0,08M; (C) 0,12M 3.6 3.7 Đồ thị phân bố kích thước hạt mẫu nồng độ Ce3+khác 0,04M; 0,08M 0,12M Hình ảnh SEM mẫu nano CeO2 39 41 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Kết XRD mẫu nano CeO2 Hình ảnh SEM mẫu nano CeO2 loại bỏ chất hoạt động bề mặt A) Hình ảnh TEM mẫu 1800C/24 chưa loại bỏ chất hoạt động bề mặt B) Hình ảnh TEM mẫu 1800C/24 loại bỏ chất hoạt động bề mặt Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ nitơcủa vật liệu nano CeO2 Biểu diễn lượng xanh metylen bị phân hủy theo thời gian phản ứng lượng chất xúc tác 0,05g/100ml dung dịch xanh metylen nhưngvới nồng độ tương ứng 0,4ppm; 0,8ppm; 1,2ppm 41 43 44 44 45 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong thập niên gần đây, oxit kim loại cấu trúc nano nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu có nhiều tính chất hóa lý so với vật liệu dạng khối, đặc biệt hiệu ứng quang lượng tử điện tử Sự phát triển khoa học nano tạo đổi thú vị khoa học vật liệu , khả tăng cường tính chất vật liệu cách kiểm soát vi cấu trúc [25] Ceri nguyên tố quan trọng nguyên tố đất Với cấu hình electron [Xe] 4f 26s2, electron độc thân orbital 4f, Ceri phản ứng với nhiều nguyên tố, với hai trạng thái hóa trị (III) (IV) Trong đó, CeO vật liệu công nghệ quan trọng ứng dụng nhiều lĩnh vực xúc tác [40], quang học [18], công nghệ sinh học y học [12] …Gần nhất, hạt oxit nano CeO2 sử dụng gốc tự mạnh để bảo vệ thần kinh, chống phóng xạ đặc tính kháng viêm Những tính chất oxit nano CeO2 mở triển vọng y học công nghệ sinh học Việc phát triển phương pháp khác để kiểm soát hình thái, kích thước mặt tinh thể ceri vật liệu cấu trúc nano thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học giới Trong đó, phương pháp hai pha cho thấy khả ưu việt để chế tạo hạt nano phân tán, đồng Park cộng [22] sử dụng phương pháp hai pha với tiền chất ban đầu phức oleat kim loại, tổng hợp hạt nano oxit kim loại MnO, CoO Fe2O3 phân tán với kích thước hạt đồng Sau Nguyen cộng phát triển phương pháp hai pha dùng đề tổng hợp số oxit đất Er2O3, Gd2O3, La2O3, Y2O3 số oxit kim loại chuyển tiếp Mn3O4, Cr2O3, Co3O4 NiO với cấu trúc nano khác [36] Tuy 10 nhiên, theo hiểu biết chúng tôi, việc sử dụng phương pháp hai pha để tổng hợp hạt nano CeO2 chưa nghiên cứu Hơn nữa, sử dụng tiền chất muối kim loại (rẻ không độc) thay cho phức oleat kim loại đơn giản hóa phương pháp giảm chi phí sản xuất Vì vậy, chọn phương pháp hai pha, sử dụng tiền chất ban đầu muối Ce(NO ) để thực đề tài “Nghiên cứu tổng hợp hạt nano C e r i u m oxide ( CeO2) khảo sát khả ứng dụng” làm nội dung nghiên cứu luận văn cao học bước đầu khảo sát khả phân huỷ phẩm nhuộm xanh methylen hạt nano CeO2 Mục tiêu nghiên cứu Tổng hợp hạt nano CeO2 phân tán, đồng có khả xúc tác quang phản ứng phân huỷ xanh methylen chiếu xạ tia UV Đốitượngnghiêncứu Vật liệu nano CeO2 phẩm nhuộm xanh methylen Phương pháp nghiên cứu -Sử dụng phương pháp hai pha để tổng hợp hạt nano CeO2 - Xác định hình thái, kích thước cấu trúc vật liệu phương pháp đo TEM, XRD, SEM, BET -Phương pháp sử lý số liệu sử dụng phần mềm Excel 2007, Origin Pro8.0, ImageJ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: cung cấp thông tin điều kiện tối ưu mẫu nano CeO2 tổng hợp -Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài mở hướng cho việc chế tạo hạt nano CeO2bằng tiền chất muối kim loại rẻ, không độc phương pháp tổng hợp đơn giản Bên cạnh sản phẩm đề tài có khả ứng 52 hình 3.9 cho thấy hạt nano kết dính với thành mảng lớn sau loại bỏ chất hoạt động bề mặt Điều hạt CeO có kích thước hạt nhỏ (7nm), lượng bề mặt cao, nên không bền mặt nhiệt động học,khi bảo vệ chất hoạt động bề mặt kết dính với tương tác tĩnh điện để giảm lượng bề mặt Hình 3.9 Hình ảnh SEM mẫu nano CeO2 loại bỏ chất hoạt động bề mặt Khi phân tán vật liệu vào dung môi, hạt phân tán trở lại thành hạt nano riêng lẻ Điều này, chứng minh TEM hình 3.10 So sánh hình thái kích thước hạt CeO trước sau loại bỏ chất hoạt động bề mặt cho thấy, kích thước hạt giảm sau loại bỏ chất hoạt động bề mặt, trình tan phần hạt CeO dung môi, rửa nhiều lần etanol Tuy nhiên, hạt nano CeO phân tán, kết dính hạt nano tương tác vật lý, dễ dàng tách rời hòa tan vào dung môi 53 A) B) Hình 3.10 A) Hình ảnh TEM mẫu 180 C/24 chưa loại bỏ chất hoạt động bề mặt B) Hình ảnh TEM mẫu 1800C/24 loại bỏ chất hoạt động bề mặt Giải thích kết đo BET hình 3.11, kết cho thấy dạng đường cong loại I, loại đường cong đặc trưng vật liệu có cấu trúc đại mao quản hình thành hạt với diện tích bề mặt vật liệu 1,14 m2/g 54 Hình 3.11 Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ nitơ vật liệu nano CeO2 3.6 Khảo sát khả xúc tác quang hạt nano CeO2 Trong phần khảo sát ứng dụng, nghiên cứu khả xúc tác quang hạt nano CeO2 phản ứng oxi hóa xanh methylene H 2O2, ánh sáng vùng tử ngoại (UV) 55 Hình 3.12.Biểu diễn lượng xanh metylen bị phân hủy theo thời gian phản ứng lượng chất xúc tác 0,05g/100ml dung dịch xanh metylen với nồng độ tương ứng 0,4ppm; 0,8ppm; 1,2ppm 56 Có thể thấy rõ ràng, nồng độ xanh metylen cao thời gian để phân hủy hết lượng xanh metylen tăng, nồng độ xanh metylen 0,4ppm thời gian phân hủy hoàn toàn 15 phút, ứng với nồng độ xanh metylen 0,8ppm cần phải chiếu sáng đến 18 phút nồng độ 1,2ppm phải cần đến 27 phút Điều giải thích theo nguyên nhân sau Khi nồng độ xanh metylen tăng khả cản trở ánh sáng chiếu vào dung dịch tăng khả hấp thụ photon ánh sáng để thực trình quang xúc tác CeO2, hiệu thực trình quang xúc tác phụ thuộc lớn vào số lượng photon hấp thu bề mặt CeO2 sinh từ lỗ trống quang sinh để thực trình quang xúc tác Chính vậy, nồng độ xanh metylen tăng lên làm giảm số photon hấp thu bề mặt CeO2 dẫn đến giảm hoạt tính xúc tác Đồng thời, nồng độ xanh metylen tăng lên lượng lớn phẩm nhuộm hấp thụ lên bề mặt CeO2 làm cản trở lỗ trống quang sinh tiếp xúc dung dịch, lỗ trống phản ứng với ion OH dung dịch để tạo gốc OH, tác nhân oxi hóa trình oxi hóa nâng cao phân hủy chất hữu nước Cơ chế oxi hóa xanh methylene H 2O2 xúc tác nano CeO2 ánh sáng UV giải thích sau Khi kích thích ánh sáng có bước sóng thích hợp, electron vùng hóa trị tách khỏi liên kết, chuyển lên vùng dẫn, tạo lỗ trống mang điện tích dương vùng hóa trị Các electron khác nhảy vào vị trí để bão hòa điện tích đó, đồng thời tạo lỗ trống vị trí mà vừa khỏi Như vậy, lỗ trống mang điện tích dương tự chuyển động vùng hóa trị Các lỗ trống electron chuyển đến bề mặt tương tác với hóa chất hấp phụ bề mặt Các lỗ trống có tính chất oxi hóa mạnh có khả oxi hóa nước thành HO ٠: h++ H2O →HO + H+ (1) 57 h+ + OH- → HO (2) Các electron chuyển lên vùng dẫn có khả khử O2 hấp phụ bề mặt tạo O2e-CB + O2→O2- (3) 2O2-+ 2H2O → H2O2 + 2OH- + O2 (4) H2O2 + e-CB → HO + OH- (5) Chính gốc sản phẩm trung gian HO , O2-, H2O2, O2 đóng vai trò quan trọng chế quang phân hủy hợp chất hữu Theo Fu đồng nghiệp [38], gốc OH tác nhân oxi hóa trình quang phân hủy xanh metylen sản phẩm trung gian Vì xanh metylen loại phẩm nhuộm cation nên khả nhường electron Giai đoạn khơi mào phản ứng phản ứng bẽ gãy liên kết CS+=C xanh metylen R-S+=R’ + OH→ R-S(=O)-R’ + H+ (6) Gốc OHthứ hai tiếp tục công gốc sulfoxide để tạo hợp chất sulfone làm phân tách vòng benzen theo phản ứng (7) (8): NH2-C6H3(R)-S(=O)-C6H4-R + OH→ NH2-C6H3(R)-SO2 + C6H5-R (7) Hoặc: NH2-C6H3(R)-S(=O)-C6H4-R + OH→ NH2-C6H4-R + SO2-C6H4-R (8) Saukhi tạo thành, hợp chất sunfone tiếp tục bị công gốc OH thứ ba để tạo axit sunfonic SO2-C6H4-R + OH→ R-C6H4-SO3H (9) Cuối gốc OH thứ tư công vào axit sunfonic để giải phóng gốc SO42- 58 R-C6H4-SO3H + OH→ R-C6H4 + SO42- + 2H+ (10) Ngoài gốc OH thay nhóm amin phân tử xanh metylen để tạo thành phenol giải phóng gốc NH2 R-C6H4-NH2 + OH→ R-C6H4-OH + NH2 (11) NH2 + H→ NH3 (12) NH3 +H+→ NH4+ (13) Hai nhóm dimethyl-phenyl-amino đối xứng xanh methylen bị công gốc OH tạo ancol, tiếp đến aldehyde, hình thành axit cuối tách nhóm cacboxyl để tạo CO theo phản ứng photoKolbe [38] 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết thu nghiên cứu này, rút kết luận sau: Vật liệu nano CeO2 kích thước trung bình nm dạng hình cầu, phân tán điều chế thành công phương pháp thủy nhiệt hai phavới tiền chất ban đầu đơn giản muối Ce(NO3)3, với điều kiện tối ưu là: nhiệt độ thủy nhiệt 1800C, thời gian thủy nhiệt 24 giờ, nồng độ muối Ce3+ 0,08M Các hạt nano CeO2 sau loại bỏ chất hoạt động bêt mặt có xu hướng kết dính với tương tác tịnh điện đẽ dàng phân tán trở lại hòa tan vào dung môi 3.Bước đầu cho thấy, vật liệu nano CeO điều chế có khả xúc tác quang tốt cho phản ứng phân hủy xanh metylen H 2O2 ánh sang vùng tử ngoại Điều cho thấy oxit CeO2 có kích thước nanomet có triển vọng xử lý Xanh methylene nước 4.2 Kiến nghị Do khuôn khổ hạn hẹp thời gian làm luân văn, chưa khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phân huỷ Xanh metylen vật liệu nano CeO2 pH dung dịch, kích thước hạt CeO 2, lượng CeO2, nhiệt độ nung mẫu CeO2, nguồn sáng, …Các yếu tố ảnh hưởng triển khai xác định hoạt tính quang xúc tác đề tài tới 60 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Le Thi Thanh Tuyen, Ho Thi Nhu Ngoc, Tran Thai Hoa, Hoang Thai Long, Nguyen Duc Cuong(2015), Controlled synthesis and characterization of uniform CeO2 nanoparticles, Tạp chí khoa học công nghệ 50 (3B) (2012) 53-59 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu Tiếng Việt Nguyễn Văn Hiệu (2008), Báo cáo hội thảo quốc tế khoa học vật liệu tiên tiến công nghệ nano, TP Nha Trang, Khánh Hòa Lê Thị Hoài Nam, Nguyễn Anh Vũ (2006), “Nghiên cứu khả hấp phụ m-xylen số vật liệu silic có cấu trúc khác nhau”, Tạp chí khoa học, 44(4), tr.402-407 Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano công nghệ vật liệu nguồn, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ Hà Nội Hoàng Nhâm (2006), Hóa học vô cơ, NXB Giáo dục Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang - phổ hấp thụ UV- VIS, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội B Tài liệu Tiếng Anh Alexander B Papandrew (2006), The effects of high pressure on the vibrational and magnetic properties of iron-based materials, California Institute of Technology Pasadena, California A J Aldykiewicz, A J Davenport, H S Isaacs (1996), Studies of the formation of cerium-rich protective films using X-ray absorption nearedge spectroscopy and rotating disk electrode method, J Electrochem Soc, 143 147-154 A.I.Y Tok∗, F.Y.C Boey, Z Dong, X.L Sun (2007), Hydrothermal synthesis of CeO2 nano-particles, Journal of Materials Processing Technology 190 (2007) 217-222 Clyvedon Press (2004), Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties, The Royal Society & The Royal Academy of Engineering 62 10 Christopher M Kelty (2006), The ethics and politics of nanotechnology, United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization 11 Clayton Teague (2008) Strategy for nanotechnology related environmental, health, and safety research, Executive office of the president office of science and technology policy Washington 12 Chunwen Sun, Hong Li, and Liquan Chen (2012), Nanostructured ceriabased materials: synthesis, properties, and applications, Energy Environ, Sci., 2012, 5, 8475 13 David Awschalom, Joachim Stohr, Jeffrey Kortright and Lawrence Berkeley (2005), “Working group on magnetism and magnetic materials”, Chem.Math, 17, pp.53-89 14 David Mark (2004), Nanomaterials a risk to health at work, Report of Presentations at plenary and workshop sessions and summary of conclusions 15 E Bekyarova, P Fornasiero, J KasÏpar, M Graziani(1998), CO oxidation on Pd/CeO2-ZrO2 catalysts, Catalysis Today 45 179-183 16 Fabien Silly and Martin R Castella (2005), Fe nanocrystal growth on SrTiO3, Applied Physics Letter, 87, pp 87-90 17 F H Scholes, C Soste, A E Hughes, S G Hardin, P R Curtis(2006), The role of hydrogen peroxide in the deposition of cerium-based conversion coatings, Applied Surface Science 253 1770-1780 18 Geoffrey I N Waterhouse,* James B Metson, Hicham Idriss, and Dongxiao Sun-Waterhouse (2008), Physical and Optical Properties of Inverse Opal CeO2 Photonic Crystals, Chem Mater 2008, 20, 1183-1190 19 H Balavi, S S.-Isfahani, M M.-Zeinabad, M Edrissi(2013), Preparation and optimization of CeO2 nanoparticles and its application in photocatalytic degradation of reactive orange 16 dye, Powder Technology 249 549-555 63 20 H Yahiro, Y Baba, K Eguchi, H Arai(1988), High temperature fuel cell with ceria-yttria solid electrolyte, J.Electrochem Soc 135 2077-2080 21 Haifeng Zhang,†Xiao He,†Zhiyong Zhang,* Peng Zhang, Yuanyuan Li, Yuhui Ma, Yashu Kuang, Yuliang Zhao, and Zhifang Chai (2011), NanoCeO2 Exhibits Adverse Effects at Environmental Relevant Concentrations, Environ Sci Technol 2011, 45, 3725-3730 22 Jongnam Park, Kwangjin An, Yosun Hwang, Je-geun Park, Han-Ijn Noh, Jae-Young Kim, Jae-Hoon Park, Nong-Moon Hwang and Taeghwan Hyeon (2004), Ultra-large-scale syntheses of monodisperse nanocrystals, Nature PublishingGroup 23 Jeff Morris and Jim Willis (2007), U.S Environmental Protection Agency Nanotechnology White Paper, Science policy council U.S environmental protection agency Washington 24 Mohorianu S., Lozovan M (2006), A new it strategy ann based for special nanomagnetic materials design and characterisation, National Institute of Research and development for Technical Physics 25 Materials Science in Semiconductor Processing 21 (2014), The role of oxidizing agents in the structural and morphological properties of CeO2 nanoparticles, Department of Physics, Sri Ramakrishna Mission Vidyalaya College of Arts and Science, Coimbatore-641 020, Tamilnadu, India 26 Mathias Brust, Merry1 Walker, Donald Bethell, David J Schiffrin and Robin Whyman (1994), Synthesis of Thiol-derivatised Gold Nanoparticles in a Two-phase Liquid-Liquid System, J Chem Soc., Chem Commun., 1994 27 Meng Wang, Jin-Ling Liu, Yi-Xin Zhang, Wei Hou, Xian-Long Wu, Shu-Kun Xu (2009), Two-phase solvothermal synthesis of rare-earth doped NaYF4 upconversion fluorescent nanocrystals, Materials Letters 63 (2009) 325-327 64 28 Nan-Chun Wu, Er-Wei Shi, Yan-Qing Zheng, and Wen-Jun Li (2002), Effect of pH of Medium on Hydrothermal Synthesis of Nanocrystalline Cerium(IV) Oxide Powders, J Am Ceram Soc., 85 [10] 2462-68 29 N D Cuong, T T Hoa, D Q Khieu, T D Lam, N D Hoa, N V Hieu(2012), Synthesis, characterization, and comparative gas-sensing properties of Fe2O3 prepared from Fe3O4 and Fe3O4-chitosan, J Alloy Compd 523 120- 126 30 N D Cuong, N D Hoa, T T Hoa, D Q Khieu, D T Quang, V V Quang, N V Hieu(2014), Nanoporous hematite nanoparticles: Synthesis and applications for benzylation of benzene and aromatic compounds, J Alloy Compd 582 83-87 31 S Phoka, P Laokul, E Swatsitang, V Promarak, S Seraphin, S Maensiri(2009), Synthesis, structural and optical properties of CeO nanoparticles synthesized by a simple polyvinyl pyrrolidone (PVP) solution route, Materials Chemistry and Physics 115 423-428 32 So Young Kang and Kwan Kim (1998), Comparative Study of Dodecanethiol-Derivatized Silver Nanoparticles Prepared in One-Phase and Two-Phase Systems, Langmuir 1998, 14, 226-230 33 Shaowei Chen,* Kui Huang, and Jaime A Stearns (2000), Alkanethiolate-Protected Palladium Nanoparticles, Chem Mater 2000, 12, 540 547 34 Sarah L Horswell,† Christopher J Kiely,‡ Ian A O’Neil,† and David J Schiffrin* (1999), Alkyl Isocyanide-Derivatized Platinum Nanoparticles, J Am Chem Soc 1999, 121, 5573 5574 35 T.-D Nguyen(2013), From formation mechanisms to synthetic methods toward shape-controlled oxide nanoparticles, Nanoscale 9455-9482 65 36 T.-D Nguyen, T.-O Do (2009), General two-phase routes to synthesize colloidal metal oxide nanocrystals: Simple synthesis and ordered selfassembly structures, J Phys Chem C 113 ,11204-11214 37 Wei-xian Zhang (2003), Nanoscale iron particles for environmental remediation: An overview, Journal of Nanoparticle Research 5, pp 323-332 38 Y Xijuan, X Pingbo, S Qingde(2001), Size-dependent optical properties of nanocrystalline CeO2:Er obtained by combustion synthesis, Phys Chem Chem Phys., 5266-5269 39 Y.-f Li, W.-p Gan, J Zhou, Z.-q Lu, C Yang, T.-t Ge, Trans Nonferrous Met Soc China 25 (2015) 2081−2086 40 Yinnian Liao, Lifang He, Changgeng Man, Limin Chen, Mingli Fu, Junliang Wu, Daiqi Ye, Bichun Huang (2014), Diameter-dependent catalytic activity of ceria nanorods with various aspect ratios for toluene oxidation, Chemical Engineering Journal 256 (2014) 439-447 C Nguồn Internet 41 https://en.wikipedia.org/wiki/Cerium(IV)_oxide 42 https://de.wikipedia.org/wiki/Cer(IV)-oxid PHỤ LỤC Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M180 200 190 180 170 160 150 d=3.114 140 130 110 100 50 d=1.553 60 40 d=1.243 70 d=1.351 80 d=1.631 d=1.908 90 d=2.695 Lin (Cps) 120 30 20 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: CeO2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 1) Left Angle: 25.250 ° - Right Angle: 31.190 ° - Left Int.: 25.0 Cps - Right Int.: 23.8 Cps - Obs Max: 28.569 ° - d (Obs Max): 3.122 - Max Int.: 113 Cps - Net Height: 88.7 Cps - FWHM: 0.865 ° - Chord Mid.: 00-034-0394 (*) - Cerianite-(Ce), syn - CeO2 - Y: 96.52 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 5.41134 - b 5.41134 - c 5.41134 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 80 [...]... Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp vật liệu nano CeO2 30 2.1.2 Nghiên cứu các điều kiện nhiệt động ảnh hưởng đến hình thái vật liệu - KhảosátảnhhưởngcủanhiệtđộđếnquátrìnhtạohạtnanoCeO2 - Khảosátảnhhưởngthờigianlưuđếnquátrìnhtạo hạtnanoCeO2 - Khảosátnồngđộmuốiđếnquátrìnhtạo hạtnanoCeO2 KhảosátkhảnăngxúctácquangcủahạtnanoCeO2trongphảnứngphânhuỷxanhmet hylendướisựchiếuxạ tiaUV 2.2 Phươngphápnghiêncứu 2.2.1 Các phương... nano CeO2 có tính chất tinh thể và hình thái tốt [8].Wang và cộng sự tổng hợp thành công CeO 2 với bốn hình thái là thanh (nanorods), bát diện (octahedrons), lập phương (cubes) và con quay (spindle) bằng phương pháp thủy nhiệt Kết quả nghiên cứu khả năng xúc tác của ceria trong phản ứng tổng hợp dimethyl carbonate từ CO 2 và methanol cho thấy rằng, hình thái con thoi có khả năng xúc tác cao nhất, sau đó... đang dừng ở mức khảo sát và thăm dò, nghĩa là tìm phương pháp điều chế rồi khảo sát cấu tạo và tính chất sản phẩm thu được, tích lũy dữ kiện Những nghiên cứu lý thuyết mô hình hóa các loại vật liệu nano mới và tính chất của chúng đã xuất hiện nhưng chưa nhiều, và kết quả chưa được kiểm chứng vì dữ kiện thực nghiệm còn nghèo 1.1.3.Các phương pháp chế tạo vật liệu nano Nhìn chung vật liệu nano được chế... tác cao nhất, sau đó là dạng thanh, lập phương và bát diện Mặt tinh thể hoạt động (111) của CeO2 đóng vai trò xúc tác quan trọng trong phản ứng này Tuy nhiên, vẫn rất ít công trình nghiên cứu tổng hợp CeO2 bằng phương pháp hai 29 Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 2.1.1 Tổng hợp vật liệu nano CeO2 Dung môi Etanol được sử dụng để hòa tan tiền chất Ceri(III)nitrat (Ce(NO3)3.6H2O),... sử dụng phương pháp của Brust để tổng hợp thành công một số kim loại cấu trúc nano như Pt [26], Pd [26] và Ag [26] Tuy nhiên, Jana và Peng cho rằng phương pháp của Brust không phù hợp cho quá trình tổng hợp các tinh thể nano bán dẫn bởi vì cả quá trình tạo mầm và phát triển đều chỉ xảy ra tại bề mặt tương tác của hai pha lỏng Pan và cộng sự [6] là nhóm đầu tiên sử dụng phương pháp hai pha để tổng hợp. .. bán dẫn Cấu trúc nano bán dẫn CdS đã được tổng hợp bằng cách sử dụng một dung dịch chứa Cd-MA (myristic acid) và ntriotylphosphine oxide trong toluene và một dung dịch chứa thiourea trong nước được trộn lẫn với nhau ở 1000C Kết quả thu được các hạt nano CdS phân tán với kích thước đồng đều Pan và cộng sự cũng đã sử dụng cách tiếp cận này để tổng hợp vật liệu lõi vỏ CdSe/CdS Các nghiên cứu đã cho thấy... hợp các hạt nano CeO 2, sử dụng Ce(NO3)3 làm tiền chất ban đầu Sơ đồ phản ứng được minh họa trên hình 1.1 [36] Hình1.1 Mô hình tổng hợp nano CeO2 bằng phương pháp 2 pha với tiền chất là muối [36] Các phương pháp kết hợp: là phương pháp tạo vật liệu nano dựa trên các nguyên tắc vật lý và hóa học như: điện phân, ngưng tụ từ pha khí,… có thể tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano, … 1.1.4... chất ban đầu là cerium hydroxide Cơ chế tổng hợp được giải thích theo cơ chế chin muồi Ostwald, kết quả cho thấy trong môi trường axit quá trình phát triển hạt xảy ra nhanh hơn môi trường bazơ Tok và cộng sự tổng hợp các hạt nano CeO 2 bằng quá trình thủy nhiệt ở 2500C, sử dụng hai loại tiền chất là cerium hydroxide và caria acetate Kết quả cho thấy sử dụng ceria acetate thu được các hạt nano CeO2 có...11 dụng và an toàn cao 6 Cấu trúc luận văn Luận văn chia thành các chương sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2 : Nội dung và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả và thảo luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị 12 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1.Một số vấn đề về vật liệu nano Thuật ngữ nano (có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “nanos”, nghĩa là nhỏ bé) dùng để chỉ một phần tỉ của một vật nào đó Chẳng hạn, một nanomet... sử dụng làm chất định hướng cấu trúc, nước và Toluene được sử dụng làm dung môi thủy nhiệt Quy trình tổng hợp được mô tả trên hình 2.4: Đồng nhất 10ml etanol có chứa 3g kali oleate được thêm vào hỗn hợp dung môi hữu cơ gồm 20ml toluen và 2ml acid oleic và sau đó được khuấy trộn cùng với 20ml dung dịch muối Ce(NO3)3.6H2O (0.08M, 1.6mmol) Khuấy hỗn hợp (khuấy từ) trong vòng 60 phút và cho hỗn hợp vào ... sử dụng tiền chất ban đầu muối Ce(NO ) để thực đề tài Nghiên cứu tổng hợp hạt nano C e r i u m oxide ( CeO2) khảo sát khả ứng dụng làm nội dung nghiên cứu luận văn cao học bước đầu khảo sát khả. .. Khảosátảnhhưởngthờigianlưuđếnquátrìnhtạo hạtnanoCeO2 - Khảosátnồngđộmuốiđếnquátrìnhtạo hạtnanoCeO2 KhảosátkhảnăngxúctácquangcủahạtnanoCeO2trongphảnứngphânhuỷxanhmet hylendướisựchiếuxạ tiaUV 2.2 Phươngphápnghiêncứu 2.2.1 Các... Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp vật liệu nano CeO2 30 2.1.2 Nghiên cứu điều kiện nhiệt động ảnh hưởng đến hình thái vật liệu - KhảosátảnhhưởngcủanhiệtđộđếnquátrìnhtạohạtnanoCeO2 - Khảosátảnhhưởngthờigianlưuđếnquátrìnhtạo