Nghiên cứu biến tính vật liệu ZIF 8 và một số ứng dụng

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC MAI THỊ THANH NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZIF-8 VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ HUẾ - NĂM 2017 ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC MAI THỊ THANH NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZIF-8 VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 62.44.01.19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ HÓA LÝ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Đinh Quang Khiếu PGS.TS Nguyễn Phi Hùng HUẾ - NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố công trình khác Tác giả Mai Thị Thanh i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Đinh Quang Khiếu, PGS.TS Nguyễn Phi Hùng, người Thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian làm luận án Tôi xin trân trọng cám ơn khoa Hóa học, Phòng đào tạo Sau Đại học, trường Đại học Khoa học, Ban Đào tạo - Đại học Huế, Ban Giám hiệu trường Đại học Quảng Nam tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cám ơn Khoa Hóa học trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, khoa Hóa học, khoa Vật lý, trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, Viện Khoa học Vật liệu Hà Nội, Phòng thí nghiệm hiển vi điện tử, Viện Vệ Sinh Dịch tể Trung Ương, Trung tâm ứng dụng thông tin khoa học công nghệ tỉnh Quảng Nam giúp đỡ phân tích mẫu thí nghiệm luận án Tôi xin cảm ơn quý Thầy/ Cô Bộ môn Hóa lý, khoa Hóa Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế, người Thầy giúp đỡ động viên suốt trình làm luận án Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình, Thầy/ Cô, đồng nghiệp bạn bè gần xa động viên, giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Huế, tháng năm 2017 Tác giả Mai Thị Thanh ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU AAS Atomic Absorption Spectrophotometric (Phổ hấp thụ nguyên tử ) AIC Akaike’s Information Criterion (Chuẩn số thông tin) ASV Anodic stripping voltammetry (Phương pháp volt-ampere hòa tan anode) BET Brunauer-Emmett-Teller BiF Bismuth Film (Màng Bismuth) CE Counter Electrode (Điện cực đối) DTA Differential Thermal Analysis (Phân tích nhiệt vi sai) DLS Dynamic Light Scattering (Phương pháp phân tích kích thước hạt) Eg Energy of band gap (Năng lượng vùng cấm) FT-IR Fourier Transform Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại) GCE Glassy carbon electrode (Điện cực than thủy tinh) Hmim 2- methyl imimdazole MOFs Metal Organic Frameworks (Vật liệu khung hữu kim loại) PVP Polyvinylpyrrolidone RDB Remazol Black B SBUs Secondary Building Units (Các đơn vị thứ cấp) SEM Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét) SPSS-21 Statistical Package for Social Science-21 SSE Sum of the Squared Errors (Tổng bình phương sai số) TEM Transmission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua) TG Thermogravimetry (Biến đổi trọng lượng theo nhiệt độ) UV-Vis Ultra Violet-Visible (Phổ tử ngoại-khả kiến) UV-Vis-DR UV-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến) XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy (Phổ quang điện tử tia X) XRD X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) ZIF-8 Zeolite imidazole Frameworks -8 i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÍ HIỆU i MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) 1.2 Vật liệu khung hữu kim loại ZIF-8 1.3 Phương pháp tổng hợp ZIF-8 1.4 Các hướng biến tính vật liệu ZIF-8 11 1.5 Ứng dụng vật liệu ZIF-8 làm điện cực 14 1.6 Ứng dụng vật liệu ZIF-8 làm chất hấp phụ khí 17 1.7 Hấp phụ chất dung dịch vật liệu ZIF-8 số vấn đề nghiên cứu trình hấp phụ 20 1.7.1 Sự ô nhiễm nguồn nước phẩm nhuộm 20 1.7.2 Nghiên cứu hấp phụ chất dung dịch vật liệu ZIF-8 22 1.8 Phản ứng xúc tác quang hóa 30 1.8.1 Ứng dụng vật liệu MOFs làm chất xúc tác quang 30 1.8.2 Bán dẫn loại p-n 32 Chƣơng MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Mục tiêu 39 2.2 Nội dung 39 2.2.1 Nghiên cứu tổng hợp ZIF-8 39 2.2.2 Nghiên cứu biến tính điện cực ZIF-8 để xác định Pb(II) phương pháp volt- ampere hòa tan 39 2.2.3 Nghiên cứu tổng hợp (Fe-ZIF-8) ứng dụng để hấp phụ khí CO2, CH4, hấp phụ phẩm nhuộm RDB xúc tác quang cho phản ứng phân hủy RDB ánh sáng mặt trời 39 i 2.2.4 Nghiên cứu biến tính ZIF-8 niken (Ni-ZIF-8) ứng dụng làm tiền chất tổng hợp nano lưỡng oxide p-NiO/n-ZnO có hoạt tính xúc tác quang cao 39 2.3 Các phương pháp đặc trưng vật liệu 39 2.3.1 Nhiễu xạ tia X 39 2.3.2 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) truyền qua (TEM) 40 2.3.3 Đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ 41 2.3.4 Phổ quang điện tử tia X 42 2.3.5 Phân tích nhiệt (TGA) 42 2.3.6 Phân tích trắc quang 43 2.3.7 Phổ khuếch tán tán xạ tử ngoại-khả kiến (DR-UV-Vis) 44 2.3.8 Phổ hấp thụ nguyên tử AAS 45 2.3.9 Volt-ampere hòa tan 45 2.3.10 Phân tích kích thước hạt (DLS) 47 2.3.11 Phân tích thành phần nguyên tố 47 2.3.12 Phương pháp đo từ 48 2.3.13 Hấp phụ khí CO2, CH4 48 2.4 Hóa chất thực nghiệm 49 2.4.1 Hóa chất 49 2.4.2 Thực nghiệm 50 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 3.1 Tổng hợp ZIF-8 ứng dụng biến tính điện cực để xác định Pb(II) phương pháp volt-ampere hòa tan 57 3.1.1 Đặc trưng vật liệu ZIF-8 57 3.1.2 Độ bền vật liệu ZIF-8 60 3.2 Biến tính ZIF-8 Fe ứng dụng làm chất hấp phụ, xúc tác quang 73 3.2.1 Biến tính vật liệu ZIF-8 sắt 73 3.2.2 Khảo sát khả hấp phụ CO2 CH4 79 3.2.3 Hấp phụ phẩm nhuộm RDB 84 3.2.4 Phân hủy màu phẩm nhuộm RDB xúc tác ZIF-8 Fe-ZIF-8 ánh sáng mặt trời 101 3.3 Tổng hợp Ni-ZIF-8 ứng dụng tổng hợp nano p-ZnO/n-NiO 109 3.3.1 Tổng hợp Ni-ZIF-8 109 ii 3.3.2 Tổng hợp vật liệu nano lưỡng oxide loại p-NiO/n-ZnO 110 3.3.3 Khảo sát khả hấp phụ hoạt tính xúc tác quang hóa Ni-ZIF-8, p-NiO/nZnO, ZnO NiO 118 KẾT LUẬN 124 CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 PHỤ LỤC 150 iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ảnh SEM kích thước hạt ZIF-8 tổng hợp phương pháp khác Bảng 1.2 Kích thước hạt, diện tích bề mặt ZIF-8 với tỉ lệ mol Hmim/Zn(II) khác …………………………………………………………………………………………………9 Bảng 1.3 Đặc điểm cấu trúc ZIF-8 thời gian tổng hợp khác 10 Bảng 1.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến lượng tự ΔG# trình hấp phụ Cu(II) TFS-CE 27 Bảng 2.1 Các mẫu ZIF-8 biến tính sắt với tỉ lệ mol Fe(II)/(Zn(II)+Fe(II)) khác 52 Bảng 2.2 Các mẫu ZIF-8 biến tính nikel với tỉ lệ mol Ni(II)/(Zn(II) +Ni(II)) khác 55 Bảng 2.3 Kí hiệu mẫu p-NiO/n-ZnO tổng hợp từ tiền chất Ni-ZIF-8 khác 56 Bảng 3.1 Kích thước hạt ZIF-8 đo phương pháp khác 58 Bảng 3.2 So sánh khoảng tuyến tính, giới hạn phát Pb(II) phương pháp voltampere hòa tan số điện cực 72 Bảng 3.3 Giá trị tham số tế bào a mẫu ZIF-8 Fe-ZIF-8 74 Bảng 3.4 Thành phần hóa học ZIF-8 Fe-ZIF-8 75 Bảng 3.5 Tính chất xốp ZIF-8 Fe-ZIF-8 ………………………………………….77 Bảng 3.6 Năng lượng vùng cấm (Eg) ZIF-8 Fe-ZIF-8 79 Bảng 3.7 Dung lượng hấp phụ CO2 CH4 mẫu ZIF-8 Fe- ZIF-8 30 bar 298 K 80 Bảng 3.8 Hằng số tương tác Henry CO2 CH4 với mẫu ZIF-8 Fe-ZIF-8 81 Bảng 3.9 Tham số hai mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich hấp phụ CO2 CH4 mẫu ZIF-8 Fe-ZIF-8 83 Bảng 3.10 Dung lượng hấp phụ khí CO2, CH4 vật liệu ZIF-8 công bố 83 Bảng 3.11 So sánh AIC mô hình hồi qui tuyến tính nhiều đoạn cho một, hai ba đoạn 87 Bảng 3.12 Kết hồi qui hai đoạn theo mô hình Weber ZIF-8 Fe-ZIF-8 89 Bảng 3.13 Hằng số hấp phụ số tốc độ trình hấp phụ trình giải hấp phụ nồng độ RDB khác ZIF-8 Fe-ZIF-8 90 iv Bảng 3.14 Năng lượng hoạt hóa, số cân số hấp phụ, số tốc độ trình hấp phụ giải hấp phụ hấp phụ phẩm nhuộm RDB ZIF-8 Fe-ZIF-8 91 Bảng 3.15 Tham số hoạt động hấp phụ phẩm nhuộm RDB ZIF-8 Fe-ZIF-8 92 Bảng 3.16 Các tham số nhiệt động theo K0 trình hấp phụ RDB ZIF-8 FeZIF-893 93 Bảng 3.17 Các tham số nhiệt động trình hấp phụ RDB ZIF-8 Fe-ZIF-8 94 Bảng 3.18 Tham số mô hình Langmuir mô hình Freundlich 99 Bảng 3.19 Tốc độ đầu phản ứng nồng độ khác 106 Bảng 3.20 Bậc phản ứng số tốc độ 106 Bảng 3.21 Giá trị tham số tế bào a mẫu ZIF-8 biến tính với tỉ lệ Ni(II) /Zn2+ khác 110 Bảng 3.22 Hàm lượng nguyên tố mẫu Ni-ZIF-8 p-NiO/n- ZnO với tỉ lệ Ni(II)/ (Zn(II)+ Ni(II)) khác 112 Bảng 3.23 Năng lượng vùng cấm Ni-ZIF-8 p-NiO/n-ZnO với tỉ lệ Ni(II)/ (Zn(II)+ Ni(II)) khác 113 v 154 Sahoo P.K., Panigrahy B., Sahoo S., Satpati A.K., Li D., Bahadur D (2014), "Facile synthesis of reduced graphene oxide/Pt–Ni nanocatalysts: their magnetic and catalytic properties", RSC Adv 4, pp 48563-48571 155 Saien J., Khezrianjoo S.(2008), "Degradation of the fungicide carben-dazim in aqueous solutions withUV/TiO2 process: optimization, kinetics and toxicity studies", Journal of Hazardous Matter 157, pp 269–276 156 Salimi A., Hallaj R., Soltanian S., Mamkhezri H (2007), "Nanomolar detection of hydrogen peroxide on glassy carbon electrode modified with electrodeposited cobalt oxide nanoparticles", Analytica chimica acta 594(1), pp 24-31 157 Salunkhe R.R., Tang J., Kamachi Y., Nakato T., Kim J H., Yamauchi Y (2015), "Asymmetric supercapacitors using 3D nanoporous carbon and cobalt oxide electrodes synthesized from a single metal–organic framework", ACS nano 9(6), pp 6288-6296 158 Samadi-Maybodi A., Ghasemi S., Ghaffari H (2015), "Ag-doped zeolitic imidazolate framework-8 nanoparticles modified CPE for efficient electrocatalytic reduction of H2O2", Electrochimica Acta 163, pp 280-287 159 Samadi-Maybodi A., Ghasemi S., Ghaffari-Rad H (2015), "A novel sensor based on Ag-loaded zeolitic imidazolate framework-8 nanocrystals for efficient electrocatalytic oxidation and trace level detection of hydrazine", Sensors and Actuators B: Chemical 220, pp 627 - 633 160 Saquib M., Muneer M (2003), "TiO2-mediated photocatalytic degradation of a triphenylmethane dye( gentian violet) in aqueous suspensions", Dyes and Pigments 56, pp 37-49 161 Saravanakumar R., Sankararaman S (2007), "Molecule Matters: Metal Organic Frameworks (MOFs)", Feature Article 12, pp 77-86 162 Sava D.F., Rodriguez M.A., Chapman K.W., Chupas P.J., Greathouse J.A., Crozier P.S., Nenoff T.M., Am J., (2011), "Capture of Volatile Iodine, a Gaseous Fission Product, by Zeolitic Imidazolate Framework-8", Chem Soc 133, pp 12398-12401 163 Sawalha M.F., Peralta-Videa J.R., Romero-Gonzalez J., Gardea-Torresdey J.L (2006), "Biosorption of Cd(II), Cr(III), and Cr(VI) by saltbush (Atriplex canescens) biomass: thermodynamic and isotherm studies", J Colloid Interface Sci 300, pp 100 - 104 143 164 Scheckel K.G., and Sparks D.L (2001), "Temperature Effects on Nickel Sorption Kinetics at the Mineral–Water Interface", Soil Sci Soc Am J 65(3), pp 719-728 165 Seber G.A.F., Wild C.J (1989), Nonlinear regression, John Wiley & Sons, New York 166 Seoane B., Zamaro J M., Tellez C., Coronas J (2012), "Sonocrystallization of zeolitic imidazolate frameworks (ZIF-7, ZIF-8, ZIF-11 and ZIF-20)", Crys Eng Commun 14, pp 3103-3107 167 Sheha R.R., El-Zahhar A.A (2008), "Synthesis of some ferromagnetic composite resins and their metal removal characteristics in aqueous solutions", J Hazard mater B 150, pp 795 -803 168 Shi Q., Chen Z F., Song Z W., Li J P., Dong J X (2011), "Synthesis of ZIF8 and ZIF-67 by Steam-Assisted Conversion and an Investigation of Their Tribological Behaviors", Chem., Int Ed 50, pp 672-675 169 Shifu C., Sujuan Z., Wei L., Wei Z., (2008), "Preparation and activity evaluation of p–n junction photocatalyst NiO/TiO2", Journal of Hazardous Materials 155, pp 320 - 326 170 Shifu C., Wei Z., Wei L., Sujuan Z (2009), "Preparation, characterization and activity evaluation of p-n junction photocatalyst p-NiO/n-ZnO", J Sol-Gel Sci Technol 50, pp 387 - 396 171 Silva C.G., Corma A., Garcia H (2010), "Metal-organic frameworks as semiconductors", J Mater Chem 20(16), pp 3141-3156 172 Soleymani J., Hasanzadeh M., Shadjou N et al (2016), "A new kineticmechanistic approach to elucidate electrooxidation of doxorubicin hydrochloride in unprocessed human fluids using magnetic graphene based nanocomposite modified glassy carbon electrode", Materials Science and Engineering: C 61, pp 638-650 173 Song Q., Nataraj S.K., Roussenova M.V., Tan J.C et al (2012), "Zeolitic imidazolate framework (ZIF-8) based polymer nanocomposite membranes for gas separation", Energy & Environmental Science 5(8), pp 8359-8369 174 Sreethawong T., Suzuki Y., Yoshikawa S (2005), "Photocatalytic evolution of hydrogen overmesoporous TiO2 supported NiO photocatalyst prepared by single-step sol–gel processwith surfactant template", International Journal of Hydrogen Energy 30, pp 1053 -1062 144 175 Tan I.A.W., Ahmad A.L., Hameed B.H (2008), "Adsorption of basic dye on high-surface-area activated carbon prepared from coconut husk: Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies", Journal of Hazardous Materials 154, pp 337-346 176 Tanaka S., Kida K., Okita M., Ito Y., and Miyake Y (2012), "Size-controlled Synthesisof ZeoliticImidazolate Framework-8 (ZIF-8) Crystals in an Aqueous System at Room Temperature", Chem Lett 41, pp 1337-1339 177 Thompson J A., Blad C.R., Brunelli N A., Lydon M E et al ( 2012), "Hybrid Zeolitic Imidazolate Frameworks: Controlling Framework Porosity and Functionality by Mixed-Linker Synthesis", Chem.Mater 24, p 1930−1936 178 Thompson J A., Chapman K.W., Koros W.J et al (2012), "Sonicationinduced Ostwald ripening of ZIF-8 nanoparticles and formation of ZIF8/polymer composite membranes", Microporous and Mesoporous Materials 158, pp 292-299 179 Tiana F., Liub Y (2013), "Synthesis of p-type NiO/n-type ZnO heterostructure and its enhanced photocatalytic activity", Scripta Materialia Volume 69, Issue 5, September 2013, Pages 417–419 69(5), pp 417-419 180 Tosun I (2012), "Ammonium removal from aqueous solutions by clinoptilolite: determination of isotherm and thermodynamic parameters and comparison of kinetics by the double exponential model and conventional kinetic models", Int J Environ Res Public Health 9(3), pp 970-984 181 Tsai C.-W., Langner E.H.G (2016), "The effect of synthesis temperature on the particle size of nano-ZIF-8", Microporous and Mesoporous Materials.221, pp 8-13 182 Tseng R.-L., Wu F.-C., Juang R.-S (2003), "Liquid-phase adsorption of dyes and phenols using pinewood-based activated carbons", Carbon 41(3), pp 487-495 183 Unuabonah E.I., Adebowale K.O., Olu-Owolabi B.I (2007), "Kinetic and thermodynamic studies of the adsorption of lead (II) ions onto phosphatemodified kaolinite clay", J Hazard Mater 144(1-2), pp 386-395 184 Uyen P.N Tran, Ky K.A Le, and and Nam T.S Phan ( 2011), "Expanding Applications of Metal-Organic Frameworks: Zeolite Imidazolate Framework 145 ZIF-8 as an Efficient Heterogeneous Catalyst for the Knoevenagel Reaction", ACS Catal 1, pp 120–127 185 Vadivelan V., Kumar K.V (2005), "Equilibrium, kinetics, mechanism and process design for the sorption of methylene blue onto rice husk", Journal Colloid Interface Sci 286(1), pp 90 - 100 186 Venna S.R., Jasinski J.B., Carreon M A., Am J (2010), "Structural Evolution of Zeolitic Imidazolate Framework-8", Chem Soc 132, pp 18030-18033 187 Walcarius A (2015), Mesoporous Materials-Based Electrochemical Sensors, Electroanalysis 27 (6), pp 1303-1340 188 Wang C., Shao X., Liu Q., Qu Q., Yang G., Hu X., (2006), "Differential pulse voltammetric determination of nimesulide in pharmaceutical formulation and human serum at glassy carbon electrode modified by cysteic acid/CNTs based on electrochemical oxidation of l-cysteine", Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 42(2), pp 237 - 244 189 Wang F., Liu Z.S., Yang H., Tan Y.X and Zhang J (2011), "Hybrid zeolitic imidazolate frameworks with catalytically active TO4 building blocks", Angewandte Chemie International Edition 50(2), pp 450-453 190 Wang Q., Geng B., Wang S (2009), "ZnO/Au Hybrid Nanoarchitectures: Wet-Chemical Synthesis and Structurally Enhanced Photocatalytic Performance", Environ Sci Technol 43(23), pp 8968–8973 191 Wang S., Fan Y., Jia X (2014), "Sodium dodecyl sulfate-assisted synthesis hierarchically porous ZIF-8 particles for removing mercaptan from gasolin", Chem Eng J 256, pp 14 -22 192 Wang X., Zhang H., Lin H et al (2016), " Directly converting Fe-doped metal–organic frameworks into highly active and stable Fe-N-C catalysts for oxygen reduction in acid", Nano Energy 25, pp 110–119 193 Wu M-S., and Chang H-W (2013), "Self-Assembly of NiO-Coated ZnO Nanorod Electrodes with Core−Shell Nanostructures as Anode Materials for Rechargeable Lithium- Ion Batteries", J Phys Chem C 117, pp 2590 - 2599 194 Wu R., Qian X., Zhou K., Wei J., Lou J., Ajayan P.M (2014), "Porous Spinel ZnxCo3–xO4 Hollow Polyhedra Templated for High-Rate Lithium-Ion Batteries", ACS Nano 8, pp 6297 –6303 146 195 Wu W., Jiang C and Roy V.A.L.(2015), "Recent progress in magnetic iron oxide–semiconductor composite nanomaterials as promising photocatalysts", Nanoscale 7, pp 38-58 196 Wu Y., Zhou M., Zhang B., Wu B., Li J., Qiao J., Guan X., Li F (2014), "Amino acid assisted templating synthesis of hierarchical zeolitic imidazolate framework-8 for efficient arsenate removal", Nanoscale 6, pp 1105–1112 197 Xi Z., Hong P.Z., Gong Y.W., Zhi G.Y., Ying R.T., Shan S.Z., (2013), "Zeolitic imidazolate framework as efficient heterogeneous catalyst for the synthesis of ethyl methyl carbonate", Journal of Molecular Catalysis A: Chermical 366, pp 43-47 198 Xia B., Cao N., Dai H., Su J., Wu X., Luo W., and Cheng G (2014), "Bimetallic Nickel–Rhodium Nanoparticles Supported on ZIF-8 as Highly Efficient Catalysts for Hydrogen Generation from Hydrazine in Alkaline Solution", ChemCatChem 6, pp 2549 – 2552 199 Xian S., Xu F., Ma C., Wu Y., Xia Q., Wang H., Li Z (2015), "Vaporenhanced CO2 adsorption mechanism of composite PEI@ZIF-8 modified by polyethyleneimine for CO2/N2 separation", Chemical Engineering Journal 280, pp 363-369 200 Xiao L., Xu H., Zhou S., Song T., Wang H., Li S., Gan W (2014), "Simultaneous detection of Pb(II) and Cd(II) by differential pulse anodic stripping voltammetry at a nitrogen-doped microporous carbon/Nafion/bismuth-film electrode", Electrochimica Acta 143, pp 143 151 201 Xiao L., Zhou S., Hu G., Xu H., Wang Y., Yuan Q (2015), "One-step synthesis of isoreticular metal-organic framework-8 derived hierarchical porous carbon and its application in differential pulse anodic stripping voltammetric determination of Pb(II)", RSC Advances 5(94), pp 77159 7167 202 Xiao M., Lu Y., Li Y., Song H., Zhu L., and Ye Z (2014), "A new type of ptype NiO/n-type ZnO nano- heterojunctions with enhanced photocatalytic activity", RSC Adv 4, pp 34649–34653 203 Xu X., Duan G., Li Y et al., (2014), "Fabrication of gold nanoparticles by laser ablation in liquid and their application for simultaneous electrochemical 147 detection of Cd2+ ,Pb2+ ,Cu2+,Hg2+", ACS Applied Materials and Interfaces 6(1), pp 65 - 71 204 Yaghi O.M (2004), Porous crystals for carbon dioxide storage‖, Center for Reticular Materials Research at California NanoSystems Institute UCLA 205 Yaghi O.M., O'Keeffe M., Ockwig N.W., Chae H.K., Eddaoudi M., Kim J., (2003), "Reticular Synthesis and the Design of New Materials", Nature 423, pp 705-714 206 Yaghi O.M., Tranchemontagne D.J., O’Keeffe M., (2009), "Secondary building units, nets and bonding in the chemistry of metal-organic frameworks", Chem Soc Rev 38, , pp 1257–1283 207 Yagub M.T., Sen T.K., Afroze S., Ang H.M (2014), "Dye and its removal from aqueous solution by adsorption: A review", Advances in Colloid and Interface Science 209, pp 172-184 208 Yamamoto D., Maki T., Watanabe S., Tanaka H., Minoru T M., Kazuhiro M (2013), "Synthesis and adsorption properties of ZIF-8 nanoparticles using a micromixer", Chemical Engineering Journal 227, pp 145-150 209 Yan F., Liu Z.Y., Chen J.L., Sun X.Y., Li X.J., Su M.X., Li B., Di B., (2014), "Nanoscale zeolitic imidazolate framework-8 as a selective adsorbent for theophylline over caffeine and diprophylline", RSC Adv 4, pp 33047 - 33054 210 Yang D., Wang L., Chen Z.,Megharaj M.,and Naidu R (2014), "Anodic stripping voltammetric determination of traces of Pb(II) and Cd(II) using a glassy carbon electrode modiied with bismuth nanoparticles", Microchimica Acta 181(11-12), pp 1199 - 1206 211 Yao J., Chen R., Wang K., Wang H (2013), "Direct synthesis of zeolitic imidazolate framework-8/chitosan composites in chitosan hydrogels", Microporous and Mesoporous Materials 165, pp 200-204 212 Yu B., Wang F., Dong W., Hou J., Lu P., Gong J., (2015), "Self-template synthesis of core–shell ZnO@ZIF-8 nanospheres and the photocatalysis under UV irradiation", Materials Letters 156, pp 50–53 213 Zhang Y., Li L., Su H., Huang W., Dong X (2015), "Binary metal oxide: advanced energy storage materials in supercapacitors", Journal of Materials Chemistry A 3(1), pp 43-59 214 Zhang Z., Shao C., Li X., Wang C., Zhang M., and Liu Y (2010), "Electrospun Nanofibers of p-Type NiO/n-Type ZnO Heterojunctions with 148 Enhanced Photocatalytic Activity", applied Materials and interfaces 2, pp 2915 -2923 215 Zhang Z., Shao C., Li X., Zhang L., Xue H., Wang C., and Liu Y (2010), "Electrospun Nanofibers of ZnO - SnO2 Heterojunction with High Photocatalytic Activity", J Phys Chem 114, pp 7920–7925 216 Zhang Z., Xian S., Xi H., Wang H., li Z (2011), "Improvement of CO2 adsorption on ZIF-8 crytals modified by enhancing basicity of surface", Chemical Engineering Science 66, pp 4878-4888 217 Zhao X., Fang X., Wu B., Zheng L., Zheng N (2013), "Facile synthesis of size-tunable ZIF-8 nanocrystals using reverse micelles as nanoreactors", Science China Chemistry 57(1), pp 141-146 218 Zheng L., Zheng Y., Chen C., Zhan Y., Lin X., Zheng Q., Wei K and Zhu J (2014), "Network Structured SnO2/ZnO Heterojunction Nanocatalyst with High Photocatalytic Activity", RSC Adv 4, pp 34649 -34653 219 Zhu J., Jiang L., Dai C., Yang N., Lei Z (2015), "Gas adsorption in shaped zeolitic imidazolate framework-8", Chinese journal of Chemical Engineering 23, pp 1275 - 1282 220 Zhu M., Srinivas D., Bhogeswararao S., Ratnasamy P.,Carreon M.A., (2013), "Catalytic activity of ZIF-8 in the synthesis of styrene carbonate from CO2 and styrene oxide", Catalysis Communications 32, pp 36–40 221 Zhu M., Venna S R., Jasinski J B., Carreon M.A., ( 2011), "RoomTemperature Synthesis of ZIF-8: The Coexistence of ZnO Nanoneedles", Chem Mater 23, pp 3590–3592 222 Zou Z., Wang S., Jia J., Xu F., Long Z., Hou X (2016), "Ultrasensitive determination of inorganic arsenic by hydride generation-atomic fluorescence spectrometry using Fe3O4@ZIF-8 nanoparticles for preconcentration", Microchemical Journal 124, pp 578 -583 149 PHỤ LỤC Phụ lục Thành phần biến tính dung dịch phân tích loại WE Dung dịch Loại điện cực biến tính (a) BiF/Naf–ZIF-8/GCE Dung dịch phân tích (1) mL đệm acetate M(pH = Dung dịch C 4,72); Dung dịch (b) BiF/Naf/GCE B [Pb(II)] = 50 ppb;[Bi(III)] = 300 ppb; Dung dịch (c) Naf/GCE mL đệm acetate M (pH = B (d) Naf–ZIF-8/GCE Dung dịch 4,72); C (e) GCE [Pb(II)] = 50 ppb; mL đệm acetate M(pH = (f) BiF/GCE 4,72); - [Pb(II)] = 50 ppb;[Bi(III)] = 300 ppb; Phụ lục Các thông số cố định phương pháp CV STT Thông số Kí hiệu Giá trị Giá trị Tốc độ quay điện cực Ω 2000 vòng/phút Khoảng quét Thời gian nghỉ trest 10 s Thế làm giàu Eacc -1000 mV Thời gian làm giàu tacc 120 s Tốc độ quét ν 100 mV/s Erange -1000 300 – mV Phụ lục Quy trình thí nghiệm phương pháp DP-ASV Giai đoạn làm giàu: - Dung dịch phân tích: đệm pH, V1 mL Pb(II), V2 mL Bi(III) thêm nước cất lần vừa đủ 10 ml (V0 mL); - Áp thời gian làm giàu: Eacc (- 1200 mV) tacc (120 s);  (2000 vòng/phút) Nghỉ 10 s Giai đoạn hòa tan: - Quét theo chiều anode, khoảng quét từ - 1000 (mV) →300 (mV); - Sử dụng kỹ thuật DP để đo tín hiệu hòa tan (Ep,Pb Ip,Pb); - Tín hiệu hòa tan: Ip Ep, Ip,Pb  CPb - Tiến hành định lượng phương pháp thêm chuẩn Phụ lục Các thông số cố định phương pháp DP-ASV Đơn vị STT Thông số Kí hiệu Tốc độ quay điện cực Ω Khoảng quét Thời gian nghỉ trest 10 s Thế làm giàu Eacc -1200 mV Thời gian làm giàu tacc 120 s Biên độ xung ∆E 50 mV Thời gian bước tstep 0,3 s Bước nhảy Ustep mV Tốc độ quét ν 20 mV/s Erange Giá trị 2000 vòng/phút -1000 – 300 mV Phụ lục Tín hiệu hòa tan Pb(II) nồng độ Bi(III) khác STT [Bi(III)] (ppb) 10 Ep,Pb (V) -0,586 Ip, Pb(1) (μA) RSDI SdIp (μA) p (%) (n=4) 20,17 0,931 4,62 50 -0,589 24,16 0,143 0,59 100 -0,601 29,19 0,512 1,76 300 -0,580 36,21 0,355 0,98 500 -0,604 31,24 0,258 0,83 700 -0,612 25,16 0,046 0,18 1000 -0,622 14,61 0,622 4,26 Phụ lục Tín hiệu hòa tan Pb(II) tốc độ quét khác Ip,Pb(1) SdIp Ep,Pb SdEp Ep/2,Pb SdEp/2 (μA) (μA) (V) (V) (V) (V) STT ν (mV/s) 20 6,393 0,228 -0,570 0,002 -0,593 0,001 40 14,58 0,210 -0,553 0,001 -0,582 0,001 50 19,26 0,230 -0,548 0,001 -0,579 75 28,86 0,204 -0,538 0,001 -0,573 0,001 100 37,13 0,497 -0,533 -0,571 0,001 200 66,40 0,489 -0,514 0,002 -0,562 300 88,66 1,091 -0,506 0,003 -0,559 400 103,6 0,902 -0,500 -0,562 500 117,3 1,470 -0,492 -0,562 ĐKTN: WE = BiF/Naf-ZIF-8/GCE; mZIF-8 = 12,5 μg; đệm B-R 0,5 M (pH = 3,2); [Pb(II)] = 500 ppb; [Bi(III)] = 300 ppb; Ip kết trung bình lần đo lặp lại Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - ZIF8 d=12.084 5000 4000 d=6.962 Lin (Cps) 3000 d=2.456 d=2.626 d=2.563 d=2.918 d=2.835 d=2.762 d=3.081 d=3.007 d=3.337 d=3.627 d=4.028 d=3.465 d=4.917 d=4.735 d=4.546 1000 d=5.374 d=5.134 d=6.016 d=8.542 2000 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: ThanhQN ZIF8.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 60.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 19/09/2016 1:23:02 PM Phụ lục 7: Giản đồ XRD ZIF-8 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Fe-ZIF8-9:1 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 d=12.076 2000 1900 1700 1600 1500 1400 1300 1200 300 200 d=2.560 400 d=2.751 d=4.534 d=3.999 500 d=2.835 600 d=2.995 d=2.916 700 d=3.336 800 d=3.620 900 d=4.906 1000 d=5.961 d=5.630 d=5.398 d=6.941 1100 d=8.506 Lin (Cps) 1800 100 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale File: ThanhQN Fe-ZIF8-91.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 60.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 19/09/2016 2:04:51 Phụ lục 8: Giản đồ XRD Fe-ZIF-8(10%) 60 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Fe-ZIF8-8:2 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1700 1600 1500 1400 d=12.133 Lin (Cps) 1800 1300 1200 200 d=3.013 d=2.921 d=2.842 300 d=3.328 400 d=3.631 500 d=4.011 d=8.555 600 d=6.492 700 d=4.354 800 d=4.921 900 d=5.422 d=6.943 1000 d=6.042 d=5.794 1100 100 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: ThanhQN Fe-ZIF8-82.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 60.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 19/09/2016 1:41:00 Phụ lục 9: Giản đồ XRD Fe-ZIF-8(20%) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Fe-ZIF8-7:3 1000 900 800 700 d=12.082 500 d=4.917 d=6.042 200 d=5.405 300 d=6.945 400 d=8.472 Lin (Cps) 600 100 10 20 30 40 50 2-Theta - Scale File: ThanhQN Fe-ZIF8-73.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 60.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 19/09/2016 1:05:52 Phụ lục 10: Giản đồ XRD Fe-ZIF-8(30%) 60 Phụ lục 11 :Giản đồ phân tích nhiệt TG - TGA ZIF-8 Phụ lục 12 :Giản đồ phân tích nhiệt TG - TGA Fe-ZIF-8(10%) Phụ lục 13 :Giản đồ phân tích nhiệt TG - TGA Fe-ZIF-8(20%) Phụ lục 14 :Giản đồ phân tích nhiệt TG - TGA Fe-ZIF-8(30%) ... ZIF- 8 11 1.5 Ứng dụng vật liệu ZIF- 8 làm điện cực 14 1.6 Ứng dụng vật liệu ZIF- 8 làm chất hấp phụ khí 17 1.7 Hấp phụ chất dung dịch vật liệu ZIF- 8 số vấn đề nghiên. .. lớn [1 48] , [177] ổn định hóa học [107] Vật liệu ZIFs ứng dụng rộng rãi để nghiên cứu chất xúc tác, cảm biến khí, chất hấp phụ, composite, màng phân tách [1 48] ZIF- 8 số vật liệu ZIFs nghiên cứu nhiều... Fe -ZIF- 8 73 vii Hình 3.16 Phổ XPS mẫu ZIF- 8 Fe -ZIF- 8 74 Hình 3.17 Ảnh SEM vật liệu ZIF- 8 Fe -ZIF- 8 76 Hình 3. 18 Đường đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ N2 mẫu ZIF- 8 Fe- ZIF- 8