Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu mới cấu trúc nano trên cơ sở graphen ứng dụng trong xử lý môi trường

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HÀ QUANG ÁNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU MỚI CẤU TRÚC NANO TRÊN CƠ SỞ GRAPHEN ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội, 2016 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HÀ QUANG ÁNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU MỚI CẤU TRÚC NANO TRÊN CƠ SỞ GRAPHEN ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 62.44.01.19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Vũ Anh Tuấn TS Vũ Đình Ngọ Hà Nội, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu riêng không trùng lặp với công trình khoa học khác Các số liệu kết trung thực, số kết luận án kết chung nhóm nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS Vũ Anh Tuấn – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Hà Nội, ngày 01 tháng năm 2016 Tác giả luận án Hà Quang Ánh LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, cảm phục kính trọng tới PGS TS Vũ Anh Tuấn TS Vũ Đình Ngọ – người Thầy tận tâm hướng dẫn khoa học, định hướng nghiên cứu để luận án hoàn thành, động viên khích lệ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa học, Học viện Khoa học Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam cán Viện, Học viện quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, nhân viên phòng Hóa học Bề mặt Viện Hóa học giúp đỡ, ủng hộ tạo điều kiện tốt đóng góp chuyên môn cho suốt trình thực bảo vệ luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, lãnh đạo Khoa Công nghệ Hóa học đồng nghiệp Khoa Công nghệ Hóa học tạo điều kiện tốt cho suốt trình học tập nghiên cứu Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè quan tâm, khích lệ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực luận án Tác giả luận án Hà Quang Ánh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung vật liệu sở cacbon .4 1.1.1 Kim cương graphit .4 1.1.2 Vật liệu cacbon cấu trúc nano 1.2 Vật liệu graphen graphen oxit .10 1.2.1 Cấu trúc graphen [18] 10 1.2.2 Cấu trúc graphen oxit (GO) 10 1.2.3 Tâm hoạt động graphen graphen oxit 12 1.2.4 Các phương pháp tổng hợp GO 13 1.2.5 Các phương pháp tổng hợp graphen 15 1.2.6 Các vật liệu nano composit có từ tính sở GO, rGO 26 1.3 Ứng dụng triển vọng vật liệu nghiên cứu hấp phụ chất màu hữu ion kim loại nặng 33 1.3.1 Ứng dụng vật liệu GO, rGO hấp phụ chất màu ion kim loại nặng 33 1.3.2 Ứng dụng vật liệu composit sở GO, rGO hấp phụ 36 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 39 2.1 Thực nghiệm 39 2.1.1 Hóa chất 39 2.1.2 Tổng hợp vật liệu graphit oxit 39 2.1.3 Tổng hợp vật liệu GOSA, GOVS rGO 40 2.1.4 Tổng hợp vật liệu nano composit Fe3O4-GOVS 42 2.1.5 Xác định điểm đẳng điện Fe3O4-GOVS Fe-Fe3O4-GOVS [70] 45 2.1.6 Đánh giá khả hấp phụ thuốc nhuộm hoạt tính RR195 45 2.1.7 Đánh giá khả hấp phụ As (V) 46 2.1.8 Đánh giá khả hấp phụ Cu(II), Cd(II) 47 2.1.9 Đánh giá khả tái sinh vật liệu từ tính Fe-Fe3O4-GOVS 47 2.2 Tính toán trình hấp phụ .47 2.2.1 Tính toán hiệu suất trình hấp phụ 47 2.2.2 Một số mô hình đẳng nhiệt hấp phụ [71, 72] 48 2.2.3 Động học trình hấp phụ [71, 72] 49 2.3 Phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu 50 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-ray diffraction, XRD) [72, 73] 50 2.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier-FTIR [75] 52 2.3.3 Phương pháp phổ điện tử quang tia X (XPS) 52 2.3.4 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 53 2.3.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM) 55 2.3.6 Phương pháp hiển vi điện tử quét phân giải cao (FE-SEM) 56 2.3.7 Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ- khử hấp phụ N2 (BET) [72] 56 2.3.8 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV - Vis [73] 58 2.3.9 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [76] 59 2.3.10 Phương pháp xác định từ tính vật liệu thiết bị từ kế mẫu rung 60 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp GO rGO 61 3.1.1 Giản đồ XRD graphit ban đầu sau trình oxy hóa 61 3.1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến trình bóc lớp graphit oxit sử dụng kỹ thuật vi sóng kỹ thuật siêu âm 62 3.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình khử GOVS rGO 69 3.2 Đặc trưng vật liệu GO rGO tổng hợp 70 3.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia (XRD) 70 3.2.2 Phổ hồng ngoại chuyển dịch Fourier (FTIR) 71 3.2.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HR –TEM) 72 3.2.4 Hấp phụ khử hấp phụ Nitơ (BET) 74 3.2.5 Phổ điện tử quang tia X (XPS) 75 3.3 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp Fe3O4-GOVS 78 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đồng kết tủa 79 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ đầu 83 3.3.3 Ảnh hưởng pH 87 3.3.4 Ảnh hưởng tốc độ khuấy 88 3.4 Tổng hợp vật liệu Fe3O4-GOVS Fe-Fe3O4-GOVS 90 3.5 Đặc trưng vật liệu Fe3O4-GOVS Fe-Fe3O4-GOVS .91 3.5.1 Nghiên cứu nhiễu xạ tia X (XRD) 91 3.5.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao HR-TEM 92 3.5.3 Phổ hồng ngoại chuyển dịch Fourier (FTIR) 93 3.5.4 Phổ tán sắc lượng tia X (EDX) Fe-Fe3O4-GOVS Fe3O4-GOVS 94 3.5.5 Hấp phụ khử hấp phụ Nitơ (BET) Fe-Fe3O4-GOVS Fe3O4-GOVS 95 3.5.6 Phổ quang điện tử tia X (XPS) Fe-Fe3O4-GOVS Fe3O4-GOVS 96 3.5.7 Từ tính vật liệu Fe-Fe3O4-GOVS Fe3O4-GOVS 98 3.6 Đánh giá khả hấp phụ GOSA, GOVS rGO .99 3.6.2 Động học trình hấp phụ RR195 GOVS rGO 106 3.7 Đánh giá khả hấp phụ Fe3O4-GOVS Fe-Fe3O4-GOVS 110 3.7.1 Đánh giá khả hấp phụ RR195 Fe3O4-GOVS Fe-Fe3O4-GOVS 110 3.7.2 Hấp phụ ion kim loại nặng Cu(II) Cd(II) 111 3.7.3 Hấp phụ As(V) vật liệu GOVS, Fe3O4-GOVS Fe-Fe3O4-GOVS 121 3.8 Đánh giá khả tái sử dụng vật liệu .128 KẾT LUẬN 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ……………………… 134 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 PHỤ LỤC 150 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU AAS Atomic Absorption Spectroscopy (Phổ hấp thụ nguyên tử) At Atomic (Nguyên tử) BET Brunauer-Emmett-Teller CNTs Carbon nanotubes (Ống nano cacbon) CVD Chemical Vapor Deposition (Lắng đọng pha hóa học) EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy (Phổ tán xạ lượng tia X) FE-SEM Field emission - Scanning electron microscopy (Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường) Fe3O4-GOVS Fe3O4 GOVS Fe-Fe3O4-GOVS Fe, Fe3O4 GOVS FTIR Fourier transform infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại biến đổi Fourie) GO Graphene oxit (Graphen oxit) GOVS Graphen oxit bóc lớp vi sóng GOSA Graphen oxit bóc lớp siêu âm HR-TEM High Resolution -Transmission Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao) M-rGO Vật liệu composit có từ tính rGO M-GO Vật liệu composit có từ tính GO rGO Reduced graphene oxide (Graphen oxit khử) RR195 Reactive Red 195 (Thuốc nhuộm đỏ hoạt tính RR195) SEM Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) UV-vis Ultraviolet - Visible (Phổ tử ngoại khả kiến) TEM Transmission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua) VSM Vibrating sample magnetometry (Từ kế mẫu rung) v/p Vòng/phút XRD X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy (Quang điện tử tia X) DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể kim cương graphit (3D) Hình 1.2 Hình 1.3 Graphen cấu trúc (2D) vật liệu cacbon khác (0D, 1D 3D) Graphen hữu với mặt lồi lõm không gian chiều Hình 1.4 Số lượng công trình công bố graphen 10 năm gần (tổng hợp từ công trình đăng tạp chí liên quan đến khoa học) Hình 1.5 Sự phân bố công trình công bố liên quan đến ba vật liệu fullerene, CNTs graphen giới Hình 1.6 Các liên kết nguyên tử cacbon mạng graphen 10 Hình 1.7 Cấu trúc đề xuất GO nhà nghiên cứu khác 11 Hình 1.8 Liên kết hydro lớp graphit oxit 11 Hình 1.9 Các phương pháp tổng hợp GO 13 Hình 1.10 Cơ chế hình thành GO từ graphit 15 Hình 1.11 Sơ đồ chuyển hóa từ graphit thành rGO 16 Hình 1.12 Cơ chế khử nhóm epoxy hydrazine 16 Hình 1.13 Sơ đồ mô tả chế khử nhiệt cho GO phân hủy 18 dạng ôxy qua khơi mào phản gốc Hình 1.14 Sơ đồ biểu diễn phương pháp LPE 19 Hình 1.15 Tổng hợp graphen từ graphit phương pháp LPE sử dụng 20 dung môi khác Hình 1.16 Sơ đồ hình ảnh giãn nở điện cực graphit sử dụng 21 trình hai giai đoạn Hình 1.17 Giản đồ minh họa bóc lớp điện hóa graphit 22 Hình 1.18 Phương pháp tách lớp graphit băng dính 23 Hình 1.19 Cơ chế tạo màng graphen phương pháp nung nhiệt đế SiC 24 Hình 1.20 Cấu trúc GO, rGO GP 25 Hình 1.21 Ảnh dung dịch fucsin (20 mg/L, bên phải) dung dịch sau 27 hấp phụ Fe3O4-rGO h tách nam châm (trái) Hình 1.22 Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch 28 Hình 1.23 Quá trình hình thành Fe3O4-GO phương pháp đồng kết tủa 30 Hình 1.24 Sơ đồ tổng hợp Fe3O4-rGO phương pháp tổng hợp thủy 31 nhiệt dung môi Hình 1.25 Quá trình tổng hợp Fe3O4-GO Fe-Fe3O4-GO phương 32 pháp kết tinh chỗ Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp graphit oxit từ graphit 40 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp GOSA, GOVS rGO 41 Hình 2.3 Thiết bị phản ứng nhiệt tổng hợp rGO từ GO 42 Hình 2.4 Sơ đồ tổng hợp Fe3O4-GOVS 43 Hình 2.5 Sơ đồ tổng hợp Fe-Fe3O4-GOVS 44 Hình 2.6 Đường chuẩn, cấu trúc hóa học phổ UV-Vis thuốc 46 nhuộm RR195 Hình 2.7 Sơ đồ chùm tia tới chùm tia nhiễu xạ tinh thể 51 Hình 2.8 Độ tù pic phản xạ gây kích thước hạt 51 Hình 2.9 Quá trình phát quang điện tử 53 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý tạo ảnh độ phân giải cao HR-TEM 55 Hình 2.11 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại 57 IUPAC Hình 2.12 Bước chuyển electron phân tử 58 Hình 2.13 Mối quan hệ cường độ vạch phổ Aλ nồng độ chất Cx 59 Hình 3.1 Giản đồ XRD graphit trước sau trình oxy hóa 61 Hình 3.2 Sản phẩm GOVS bóc lớp kỹ thuật vi sóng thời 62 điểm khác Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu GOVS có thời gian vi sóng khác 63 GVS1, GVS2 GVS3 Hình 3.4 Giản đồ XRD (a) phổ FTIR (b) mẫu GOVS 65 công suất vi sóng khác GVS1, GVS4, GVS5 GVS6 Hình 3.5 Sản phẩm GOSA bóc lớp kỹ thuật siêu âm với thời gian khác 67 97 Abhijit Ganguly, Surbhi Sharma, Pagona Papakonstantinou, Jeremy Hamilton, Probing the thermal deoxygenation of Graphene oxide using highresolution in situ X-ray-based spectroscopies, J Phys Chem C, 2011, 115 (34), 17009–17019 98 Siegfried Eigler, Christoph Dotzer, Andreas Hirsch, Michael Enzelberger, Paul Müller, Formation and decomposition of CO2 intercalated Graphene oxide, Chem Mater, 2012, 24 (7), 1276–1282 99 C Hontoria-Lucas, A J Lopez-Peinado, J De D López-González, M L Rojas-Cervantes, R M Martin-Aranda, Study of oxygen-containing groups in a series of graphite oxides: Physical and chemical characterization, Carbon, 1995, 33(11), 1585-1592 100 Hồ Thị Tuyết Trinh, Tổng hợp vật liệu hạt nano oxit sắt từ graphen, Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX- Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2015, ISBN: 978-604-82-1375-6, 165-173 101 Jing Sun, Shaobing Zhou, Peng Hou, Yuan Yang, Jie Weng, Xiaohong Li and Mingyuan Li, Synthesis and characterization of biocompatible Fe3O4 nanoparticles, Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2007, 80(2), 333-341 102 Tao Ke, Hongjing Dou, Kang Sun, Interfacial coprecipitation to prepare magnetite nanoparticles: Concentration and temperature dependence, Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng., 2008, 320, 115–122 103 Mancheng Liu, Tao Wen, Xilin Wu, Changlun Chen, Jun Hu, Jie Lia and Xiangke Wang, Synthesis of porous Fe3O4 hollow microspheres/graphene oxide composite for Cr(VI) removal, Dalton Transactions, 2013, 42(41), 14710-14717 104 Jian Lu, Xiuling Jiao, Dairong Chen, and Wei Li, Solvothermal Synthesis and Characterization of Fe3O4 and Fe2O3 nanoplates, J Phys Chem C, 2009, 113, 4012–4017 105 K T Wu, P C Kuo, Y D Yao, E H Tsai, Magnetic and optical properties of Fe3O4 nanoparticle ferrofluids prepared by coprecipitation technique, IEEE Transactions on Magnetics, 2001, 37, 2651-2653 106 G Gnanaprakash, S Mahadevan, T Jayakumar, P Kalyanasundaram, John Philip, Baldev Raj, Effect of initial pH and temperature of iron salt solutions on formation of magnetite nanoparticles, Materials Chemistry and Physics, 2007, 103, 168–175 145 107 Holger Borchert, Elena V Shevchenko, Aymeric Robert, Ivo Mekis, Andreas Kornowski, Gerhard Grubel and Horst Weller, Determination of nanocrystal sizes: A Comparison of TEM, SAXS, and XRD studies of highly monodisperse CoPt3 particles, Langmuir, 2005, 21, 1931-1936 108 Yvonne Dieckmann, Helmut Colfen, Heinrich Hofmann, and Alke PetriFink, Particle size distribution measurements of manganese-doped ZnS nanoparticles, Anal Chem., 2009, 81, 3889–3895 109 ZHAO Yuanbi, QIU Zumin and HUANG Jiaying, Preparation and Analysis of Fe3O4 magnetic nanoparticles used as targeted-drug carriers, Chinese Journal of Chemical Engineering, 2008, 16(3), 451-455 110 B.D Cullity, C D Graham, Introduction to magnetic materials, John Wiley, 2008, New Jersey 111 Juan Guoa, Ruiyu Wang, Weng Weei Tjiu, Jisheng Pan, Tianxi Liu, Synthesis of Fe nanoparticles@graphene composites for environmental applications, Journal of Hazardous Materials, 2012, 225– 226, 63– 73 112 Hongkun He and Chao Gao, Supraparamagnetic, conductive, and processable multifunctional Graphene nanosheets coated with high density Fe3O4 nanoparticles, American Chemical Society, 2010, 2(11), 3201–3210 113 Sushil Raj Kanel, Bruce Manning, Laurent Charlet and HeeChul Choi, Removal of arsenic(III) from groundwater by nanoscale zero-valent iron, Environmental Science and Technology, 2005, 39 (5), 1291–1298 114 Fenglin Liu, JingHe Yang, Jiane Zuo, Ding Ma, Lili Gan, Bangmi Xie, Pei Wang, Bo Yang, Graphene-supported nanoscale zero-valent iron: removal of phosphorus from aqueous solution and mechanistic study, Journal of Environmental Sciences, 2014, 26(8), 1751-1762 115 Chunjiao Zhou, Wenjie Zhang, Huixian Wang, Huiyong Li, Jun Zhou, Shaohua Wang, Jinyan Liu, Jing Luo, Bingsuo Zou, Jianda Zhou, Preparation of Fe3O4 - embedded Graphene oxide for removal of methylene blue, Arabian Journal for Science and Engineering, 2014, 39(9), 6679-6685 116 Rajasekhar Balasubramanian and Shamik Chowdhury, Recent advances and progress in the development of graphene-based adsorbents for CO2 capture, J Mater Chem A, 2015, 3, 21968-21989 117 Jeongho Park, Tyson Back, William C Mitchel, Steve S Kim, Said Elhamri, John Boeckl, Steven B Fairchild, Rajesh Naik, and Andrey A 146 Voevodin, Approach to multifunctional device platform with epitaxial graphene on transition metal oxide, Sci Rep., 2015, 5, 14374 118 Carla Bittencourt, Adam P Hitchock, Xiaoxing Ke, Gustaaf Van Tendeloo, Chris P Ewels, and Peter Guttmann, X-ray absorption spectroscopy by full-field X-ray microscopy of a thin graphite flake: Imaging and electronic structure via the carbon K-edge, Beilstein J Nanotechnol., 2012, 3, 345–350 119 Conglai Long, Lili Jiang, Tong Wei, Jun Yan and Zhuangjun Fan, Highperformance asymmetric supercapacitors with lithium intercalation reaction using metal oxide-based composites as electrode materials, J Mater Chem A, 2014, 2, 16678-16686 120 Sheng Guo, Gaoke Zhang, Yadan Guo, Jimmy C Yu, Graphene oxide– Fe2O3 hybrid material as highly efficient heterogeneous catalyst for degradation of organic contaminants, Carbon, 2013, 60, 437-444 121 Jie Feng, Jian Mao, Xiaogang Wen, Mingjing Tu, Ultrasonic assisted in situ synthesis and characterization of superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles, Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509, 9093–9097 122 H.El Ghandoor, H M Zidan, Mostafa M.H Khalil and M I M Ismail, Synthesis and some physical properties of magnetite (Fe3O4) nanoparticles, Int J Electrochem Sci., 2012, 7, 5734 – 5745 123 R H Kodama and A E Berkowitz, Atomic-scale magnetic modeling of oxide nanoparticles, Physical Review B, 1999, 59, 6321-6356 124 A Millan, A Urtizberea, F Palacio, N.J.O Silva, V.S Amaral, E Snoeck, and V Serin, Surface effects in maghemite nanoparticles, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, 312, L5-L9 125 Tuba Sismanoglu, Yasemin Kismir, Selcan Karakus, Single and binary adsorption of reactive dyes from aqueous solutions onto clinoptilolite, Journal of Hazardous Materials, 2010, 184, 164–169 126 Yanhui Li, Qiuju Du, Tonghao Liu, Xianjia Peng, Junjie Wang, Jiankun Sun, Yonghao Wang, Shaoling Wu, Zonghua Wang, Yanzhi Xia, Linhua Xi, Comparative study of methylene blue dye adsorption onto activated carbon, graphene oxide, and carbon nanotubes, Chem Eng Res Des., 2013, 91, 361–368 127 Xin-jiang Hu, Yun-guo Liu, Guang-ming Zeng, Hui Wang, Shao-hong You, Xi Hu, Xiao-fei Tan, An-wei Chen, Fang-ying Guo, Effects of inorganic electrolyte anions on enrichment of Cu(II) ions with aminated 147 Fe3O4/graphene oxide: Cu(II) speciation prediction and surface charge measurement, Chemosphere, 2015, 127, 35-41 128 Bùi Minh Quý, Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb(II), Cr(VI) Cd(II), Luận án tiến sĩ, Viện Hóa học, 2015, Hà Nội 129 Jin Hur, Jaewon Shin, Jeseung Yoo, and Young-Soo Seo, Competitive adsorption of metals onto magnetic Graphene oxide: Comparison with other carbonaceous adsorbents, The Scientific World Journal, 2015, 2015, 1-11 130 Yueming Ren, Ni Yan, Jing Feng, Jun Ma, Qing Wen, Nan Li, Qing Dong, Adsorption mechanism of copper and lead ions onto graphene nanosheet/δMnO2, Materials Chemistry and Physics, 2012, 136(2-3), 538–544 131 Yilong Wang, Song Liang, Bingdi Chen, Fangfang Guo, Shuili Yu, Yulin Tang, Synergistic removal of Pb(II), Cd(II) and humic acid by Fe3O4@mesoporous silica-graphene oxide composites, PLoS One, 2013, 8(6), e65634 132 Tingshun Jiang, Lu Yan, Lei Zhang, Yingying Li, Qian Zhao and Hengbo Yin Fabrication of a novel graphene oxide/β-FeOOH composite and its adsorption behavior for copper ions from aqueous solution, Dalton Transactions, 2015, 44, 10448-10456 133 Jie Li, Shouwei Zhang, Changlun Chen, Guixia Zhao, Xin Yang, Jiaxing Li, and Xiangke Wang, Removal of Cu(II) and Fulvic acid by Graphene oxide nanosheets decorated with Fe3O4 nanoparticles, ACS Appl Mater Interfaces, 2012, 4, 4991−5000 134 Mohammed Yusuf, F M Elfghi, Shabi Abbas Zaidi, E C Abdullah, Moonis Ali Khan, Applications of graphene and its derivatives as an adsorbent for heavy metals and dyes removal: A systematic and comprehensive overview, RSC Advances, 2015, 5, 50392-50420 135 Bùi Minh Quý, Vũ Thị Thái Hà, Vũ Quang Tùng, Nguyễn Như Lâm, Đào Việt Hùng, Nghiên cứu khả hấp phụ Cd(II) compozit polyanilin – vỏ lạc, Tạp chí KH&CN – Đại học Thái Nguyên, 2012, 96(8), 85-89 136 Xiaoshu Lv, Jiang Xu, Guangming Jiang, Jie Tang, Xinhua Xu, Highly active nanoscale zero-valent iron (nZVI)–Fe3O4 nanocomposites for the removal of chromium(VI) from aqueous solutions, Journal of Colloid and Interface Science, 2012, 369, 460–469 148 137 Kai Zhang, Vineet Dwivedi, Chunyan Chi, Jishan Wu, Graphene oxide/ferric hydroxide composites for efficient arsenate removal from drinking water, J Hazard Mater., 2010, 182, 162–168 138 Tuan A Vu, Giang H Le, Canh D Dao, Lan Q Dang, Kien T Nguyen, Quang K Nguyen, Phuong T Dang, Hoa T K Tran, Quang T Duong, Tuyen V Nguyen and Gun D Lee, Arsenic removal from aqueous solutions by adsorption using novel MIL-53(Fe) as a highly efficient adsorbent, RSC Adv., 2015, 5, 5261-5268 139 Lưu Minh Đại, Nguyễn Thị Tố Loan, Võ Quang Mai, Chế tạo vật liệu thạch anh phủ nano oxit β-MnO2 γ-Fe2O3 để hấp phụ asen, Tạp chí hóa học, 2011, T49(3A), 6-10 140 Bang-Jing Zhu, Xin-Yao Yu, Yong Jia, Fu-Min Peng, Bai Sun, Mei-Yun Zhang, Tao Luo, Jin-Huai Liu, and Xing-Jiu Huang, Iron and 1,3,5Benzenetricarboxylic metal−organic coordination polymers prepared by solvothermal method and their application in efficient As(V) removal from aqueous solutions, J Phys Chem C, 2012, 116, 8601−8607 141 Anastasios I Zouboulis, Ioannis A Katsoyiannis, Recent advances in the bioremediation of arsenic contaminated ground waters, Environment International, 2005, 31, 213-219 142 Wenjing Zhang, Xinhao Shi, Yixuan Zhang, Wei Gu, Bingyu Li and Yuezhong Xian, Synthesis of water-soluble magnetic graphene nanocomposites for recyclable removal of heavy metalion, J Mater Chem A, 2013, 1,1745-1753 143 Lulu Fan, Chuannan Luo, Min Sun, Xiangjun Li, Huamin Qiu, Highly selective adsorption of lead ions by water-dispersible magnetic chitosan/graphene oxide composites, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2013, 103, 523-529 149 PHỤ LỤC Phổ XRD mẫu GOVS Phổ XRD mẫu graphit oxit 150 Phổ XRD mẫu GOSA Phổ XRD mẫu rGO 151 Điện thế bề mặt GOSA Điện thế bề mặt GOVS 152 Kết quả chụp BET mẫu GOVS 153 Kết quả chụp BET mẫu GOSA 154 Kết quả chụp BET mẫu rGO 155 Kết quả chụp BET mẫu Fe -Fe3O4-GOVS 156 Kết quả chụp BET mẫu Fe3O4-GOVS 157 Phổ XPS mẫu Fe3O4- GOVS Phổ FTIR mẫu Fe-Fe3O4-GOVS 158 Phổ FTIR mẫu Fe3O4-GOVS 159 [...]... nghiệp [14, 15], Trường Đại học Quy Nhơn [16, 17] Do vậy để nghiên cứu một cách có hệ thống quá trình tổng hợp và khả năng hấp phụ đặc biệt của vật liệu graphen và vật liệu trên cơ sở graphen, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu sinh của mình là: Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu mới cấu trúc nano trên cơ sở graphen ứng dụng trong xử lí môi trường 2 Mục tiêu của luận án: Tổng hợp được GO (GOVS,... chủ yếu vào lĩnh vực điện tử và công nghệ vật liệu mới, đối với lĩnh vực hấp phụ còn rất hạn chế Do đó tiềm năng nghiên cứu ứng dụng vật liệu graphen và vật liệu trên cơ sở graphen ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ còn mới và tính ứng dụng cao 1.2 Vật liệu graphen và graphen oxit 1.2.1 Cấu trúc của graphen [18] Về mặt cấu trúc, màng graphen được tạo thành từ các nguyên tử cacbon sắp xếp theo cấu trúc lục... cả trong đánh giá hấp phụ [5, 10] Mặc dù vậy, các nghiên cứu trước đây tập trung nhiều vào nghiên cứu tổng hợp và đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu graphen, vật liệu trên cơ sở graphen chủ yếu trong lĩnh vực điện hóa, số lượng các công bố khoa học về ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ còn chưa nhiều và rời rạc Hơn nữa quá trình tổng hợp GO và rGO từ graphit chủ yếu sử dụng kỹ thuật bóc tách lớp trong. .. xử lý và hơn tất cả là nó loại bỏ gần như tất cả các chất ô nhiễm trong nước [1] Trong những năm qua, vật liệu cacbon và vật liệu trên cơ sở cacbon vẫn là những vật liệu được sử dụng nhiều nhất để làm vật liệu hấp phụ [1, 2], do chúng có bề mặt riêng lớn, ổn định và bền hóa học, bền nhiệt Vật liệu dễ biến tính nhằm thay đổi tính chất hóa học và vật lý để hấp phụ chọn lọc đồng thời cả hợp chất hữu cơ. .. quá trình tổng hợp vật liệu GO và rGO: Nghiên cứu một số điều kiện ảnh hưởng đến quá trình bóc tách lớp graphit oxit thành GO và quá trình khử GO về rGO Đặc trưng vật liệu graphit oxit, GO và rGO tổng hợp được - Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu Fe3O4GOVS như: pH, nồng độ muối Fe3+/Fe2+, nhiệt độ và tốc độ khuấy - Tổng hợp vật liệu Fe-Fe3O4-GOVS - Sử dụng các phương pháp... sử dụng kỹ thuật vi sóng và quá trình khử GO về rGO bằng tác nhân nhiệt còn ít được đề cập Ở Việt Nam, việc nghiên cứu vật liệu graphen và vật liệu trên cơ sở graphen còn rất mới mẻ, chỉ có một số cơ sở nghiên cứu khoa học như: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh [11], Viện Hóa học, Viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam [12], Trường. .. 97,7% Chính nhờ những đặc điểm ưu việt trên mà graphen đang là mối quan tâm hàng đầu của những nhà nghiên cứu trong mọi lĩnh vực Hình 1.4 chỉ ra số lượng bài báo nghiên cứu về graphen trong mười năm qua Từ Hình 1.4 cho thấy các vật liệu cấu trúc nano trên cơ sở cacbon như fullerene, CNTs và graphen đang rất được quan tâm, năm 2005 số lượng công trình công bố liên quan đến ba vật liệu trên chỉ đạt khoảng... Fe3O4-GO và Fe-Fe3O4-GO Đặc trưng các vật liệu tổng hợp được và đánh giá khả năng hấp phụ thuốc nhuộm hoạt tính, asen và các ion kim loại nặng của vật liệu tổng hợp được Luận án được trình bày theo các mục chính sau: Phần mở đầu Chương 1 Tổng quan Chương 2 Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm Chương 3 Kết quả và thảo luận các vấn đề sau: - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp. .. thăm dò các chất hấp phụ mới đầy hứa hẹn vẫn là mong muốn lớn Gần đây, graphen và vật liệu trên cơ sở graphen là loại vật liệu nhận được sự quan tâm đặc biệt Kể từ khi lần đầu tiên graphen được giới thiệu về các tính chất 1 điện tử năm 2004 và giải thưởng Nobel Vật lý về vật liệu này năm 2010, ngày nay graphen đã trở thành đối tượng được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu rộng rãi từ tính chất... của các công trình công bố liên quan đến ba vật liệu fullerene, CNTs và graphen trên thế giới [3] Trên thế giới, trong số các công trình công bố liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng vật liệu trên graphen, trong năm 2014 đã có 16000 công trình công bố và khoảng 4000 sáng chế liên quan đến vật liệu graphen [24] Các sáng chế về graphen được phân bố nhiều quốc gia và tập trung chủ yếu từ các nhà khoa học của ... LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HÀ QUANG ÁNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU MỚI CẤU TRÚC NANO TRÊN CƠ SỞ GRAPHEN ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG Chuyên... để nghiên cứu cách có hệ thống trình tổng hợp khả hấp phụ đặc biệt vật liệu graphen vật liệu sở graphen, lựa chọn đề tài nghiên cứu sinh là: Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu cấu trúc nano. .. công nghệ vật liệu mới, lĩnh vực hấp phụ hạn chế Do tiềm nghiên cứu ứng dụng vật liệu graphen vật liệu sở graphen ứng dụng lĩnh vực hấp phụ tính ứng dụng cao 1.2 Vật liệu graphen và graphen oxit