Tổng hợp nano Zn1-xMnxO và ứng dụng xử lý Rhodamine B trong môi trường nước

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỔNG HỢP NANO Zn1-XMnXO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ RHODAMINE B TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC (Cử nhân hóa phân tích - mơi trường) Sinh viên thực TRẦN THỊ TÌNH Lớp 14CHP Khóa 2014 - 2018 Giảng viên hướng dẫn TS ĐINH VĂN TẠC Đà nẵng, ngày 26 tháng 04 năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỔNG HỢP NANO Zn1-XMnXO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ RHODAMINE B TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC (Cử nhân hóa phân tích – mơi trường) Sinh viên thực TRẦN THỊ TÌNH Lớp 14CHP Khóa 2014 - 2018 Giảng viên hướng dẫn TS ĐINH VĂN TẠC Đà nẵng, ngày 26 tháng 04 năm 2018 NHIỆM VỤ LÀM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: TRẦN THỊ TÌNH Lớp: 14 CHP Tên đề tài: “TỔNG HỢP NANO Zn1-xMnxO VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÍ RHODAMINE B TRONG MƠI TRƯỜNG” ➢ Hóa chất, dụng cụ - Hóa chất: - Kẽm nitrat: Zn(NO3)2 – Trung Quốc - Axit citric: C6H8O7.H2O - Trung Quốc - Mangan (II) nitrat: Mn(NO3)2 - Trung Quốc - Nước cất: H2O - Etanol tuyệt đối - Trung Quốc - Rhodamine B (PA, Trung Quốc) Các hóa chất đem sử dụng có mức độ tinh khiết đạt chuẩn - Dụng cụ: - Cốc thủy tinh 250 ml, pipet loại, đũa thủy tinh, ống nghiệm, bình định mức loại, phễu lọc, cuvet thạch anh, khuấy từ - Cân phân tích - Bóng đèn compact 15W, 20W, 40W - Chén sứ - Lò nung - Máy khuấy từ gia nhiệt - Nhiệt kế - Máy đo UV – VIS - Máy đo pH Metler - Tủ sấy số thiết bị khác Nội dung nghiên cứu: Tổng hợp nano zn1-xMnxO ứng dụng xứ lí rhodamine B môi trường nước Giáo viên hướng dẫn: TS ĐINH VĂN TẠC Chủ nhiệm khoa PGS.TS.Lê Tự Hải Giáo viên hướng dẫn TS ĐINH VĂN TẠC LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình nghiên cứu hồn thành báo cáo này, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, bạn bè Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, ban chủ nhiệm khoa Hóa tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu Và đặc biệt thầy giáo khoa Hóa truyền đạt nhiều kiến thức q báu để tơi có kiến thức kĩ tốt Xin chân thành cảm ơn thầy T.S Đinh Văn Tạc theo sát, hướng dẫn, bảo tận tình tơi q trình học tập nghiên cứu giúp tơi hồn thành tốt báo cáo Mặc dù nỗ lực để hồn thành báo cáo nghiên cứu khóa luận song khó tránh khỏi thiết sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy Sinh viên Trần Thị Tình MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO NANO 1.1.1 Tính chất chung số ứng dụng ZnO 1.1.2 Cấu trúc tinh thể ZnO 1.1.3 Cấu trúc vùng lượng 1.1.4 Tính chất điện quang vật liệu ZnO 10 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ZnO NANO 11 1.2.1 Điều chế ZnO nano dạng bột phương pháp sol – gel .11 1.2.2 Điều chế ZnO nano dạng bột phương pháp đốt cháy .11 1.3 GIỚI THIỆU VỀ RHODAMINE B .13 1.3.1.Giới thiệu Rhodamine B 13 1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ PHẨM MÀU DỆT NHUỘM .14 1.5 ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC 17 CHƯƠNG 20 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 20 2.2 TỔNG HỢP VẬT LIỆU 21 2.2.1 Quá trình tổng hợp nano ZnO 21 2.2.2 Quá trình tổng hợp nano ZnO pha tạp Mn 21 2.3 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ RHB 24 2.3.1 Đường chuẩn xác định nồng độ RhB 24 2.4 Khảo sát ảnh hưởng số yếu tố lên tốc độ phân hủy RhB .25 2.4.1 Ảnh hưởng phần trăm khối lượng mangan pha tạp đến hiệu suất phân hủy RhB 25 2.4.2 Ảnh hưởng pH lên tốc độ phân hủy RhB 26 2.4.3 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác lên tốc độ phân hủy RhB 27 2.4.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phân hủy RhB .27 2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 28 2.5.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen .28 2.5.2 Phương pháp đo phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 29 2.5.3 Phương pháp đo phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) .30 CHƯƠNG 33 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .33 3.1 ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU XÚC TÁC ZnO 33 3.1.1 Thành phần pha vật liệu - phổ XRD 33 3.1.2 Thành phần nguyên tố vật liệu – phổ tán xạ EDX 34 3.2 Kết yếu tố ảnh hưởng đến trình quang phân hủy RhB 35 3.2.1 Ảnh hưởng phần trăm khối lượng Mn pha tạp 35 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến tốc độ phân hủy RhB 37 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến tốc độ phản ứng phân hủy RhB 38 3.2.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng đến tốc độ phân hủy RhB 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 I KẾT LUẬN 42 II KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các số đặc trưng vật liệu ZnO nhiệt độ phòng Bảng 2.1 Kết xây dựng đường chuẩn RhB 24 Bảng 3.1 Giá trị kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO (x=0,00 ÷0,03) 34 Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố có Zn1-xMnxO với x=0,02 35 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý RhB vật liệu ZnO Mn-ZnO 36 Bảng 3.4 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB pH khác 37 Bảng 3.5 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB hàm lượng vật liệu khác 39 Bảng 3.6 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng tới số tốc độ k’của trình phân hủy RhB 41 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc mạng sở tinh hệ lục phương kiểu wurtzit .7 Hình 1.2 Cấu trúc mạng sở tinh hệ lập phương đơn giản kiểu halit Hình 1.3 Cấu trúc ô mạng sở tinh hệ lập phương kiểu sphalerit Hình 1.4 Vùng Brilouin ô sở cấu trúc sáu phương kiểu wurtzit 10 Hình 1.5 Cấu trúc đối xứng vùng lượng ZnO 10 Hình 1.6 Cơng thức hóa học Rhodamine B .14 Hình 2.1.Sơ đồ tổng hợp oxit ZnO có pha tạp Mn phương pháp đốt cháy gel 22 Hình 2.2 Thiết bị tổng hợp xúc tác ZnO trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng 23 Hình 2.3 Mẫu nano Zn1-xMnxO với x=0,01; x=0,02 x=0,03 .23 Hình 2.4 Đường chuẩn xác định nồng độ RhB 25 Hình 2.6 Thiết bị khảo sát ảnh hưởng số yếu tố lên tốc độ phân hủy RhB26 Hình 2.7 Dung dịch RhB lấy sau 30 phút, 60 phút 90 phút để đo mật độ quang 27 Hình 2.8 Nguyên lí cấu tạo máy nhiễu xạ tia X 29 Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy đo phổ EDX 30 Hình 3.1 Các phổ nhiễu xạ tia X mẫu Zn1-xMnxO: x=0,00 (1), x=0,001 (2), x=0,002 (3), x=0,003 (4) 33 Hình 3.2 Phổ EDX vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO với x=0,02 .35 Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến tốc độ xử lý RhB 37 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ xúc tác lên tốc độ trình phân hủy RhB.39 Hình 3.5 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phản ứng trình phân hủy RhB 40 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ơ nhiễm mơi trường ảnh hưởng xấu ngày nghiêm trọng đến đời sống người mức độ tồn cầu Chất gây nhiễm môi trường chủ yếu sinh từ hoạt động sản xuất công nghiệp sinh hoạt người Trong số nguồn gây ô nhiễm, nước thải từ nhà máy sản xuất công nghiệp xem nguồn ô nhiễm đáng lưu ý Chất ô nhiễm môi trường chất vô chất hữu So với hợp chất vơ nhìn chung hợp chất hữu độc hại có nước thải khó xử lý Trong đó, hợp chất hữu rhodamine B, alizarin red S, xanh metylen, thuộc loại phổ biến nước thải cơng nghiệp Các hợp chất có độc tính cao người động vật, hợp chất khó phân hủy tự nhiên, dễ hấp thụ qua da vào thể phát huy độc tính phá hoại tế bào sống.Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý tách loại hợp chất hữu độc hại môi trường nước việc làm quan trọng cấp thiết Có nhiều phương pháp để tách loại xử lý chất hữu độc hại nước, đó, phương pháp dùng quang xúc tác bán dẫn sử dụng rộng rãi có hiệu cao [5] Gần đây, số chất bán dẫn sử dụng làm chất xúc tác quang kẽm oxit ZnO, titan đioxit TiO2, kẽm titanat Zn2TiO3 Trong số đó, TiO2 nghiên cứu nhiều So với TiO2, kẽm oxit ZnO có độ rộng vùng cấm (3,27eV) [7] tương đương với độ rộng vùng cấm TiO2 (3,3eV) chế phản ứng quang xúc tác giống TiO2 ZnO lại có phổ hấp thụ ánh sáng mặt trời rộng TiO2 [21, 22] Do ZnO chất xúc tác quang đầy hứa hẹn cho q trình oxi hóa quang xúc tác hợp chất hữu Các nghiên cứu cho thấy, cách hiệu để tăng hoạt tính quang xúc tác ZnO vùng khả kiến cách làm giảm độ rộng vùng cấm làm giảm kích thước vật liệu biến tính ZnO số kim loại hay kim [25, 17] hấp thụ xạ dẫn tới làm sáng tỏ mối quan hệ cấu tạo màu sắc [15] Phương pháp dựa bước nhảy electron từ orbitan có mức lượng thấp lên orbitan có mức lượng cao bị kích thích tia xạ vùng quang phổ tử ngoại khả kiến có bước sóng nằm khoảng 200 – 800 nm (Hình 2.10) 2.10 Sơ đồ Hình bước chuyển dịch lượng Trong đó: n: obitan phân tử không kiên kết π: obitan phân tử liên kết π π *: obitan phân tử π phản liên kết σ: obitan phân tử liên kết σ σ *: obitan phân tử σ phản liên kết Các electron bị kích thích xạ điện từ nhảy lên obitan có mức lượng cao hơn, bước nhảy là: σ → σ *, π → π*, n → π*, n → σ*, tùy vào lượng kích mà electron thực bước chuyển lượng khác Cơ sở phương pháp dựa vào định luật Lambert-Beer 31 Phương trình: A = lg I =  lC I0 A: độ hấp thụ ánh sáng (tỉ lệ thuận với nồng độ C) I, I0: cường độ xạ điện từ trước sau qua chất phân tích ε: hệ số hấp thụ l: độ dày cuvet C: nồng độ chất phân tích Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV-VIS sử dụng thuận lợi phổ biến để phân tích chất Phổ hấp thụ UV-Vis mẫu tổng hợp đo Phòng thí nghiệm, Khoa Hóa học, Đại học Sư phạm Đà Nẵng 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU XÚC TÁC ZnO 3.1.1 Thành phần pha vật liệu - phổ XRD Theo kết phương pháp nhiễu xạ tia X (hình 3.1), mẫu có thành phần Zn1-xMnxO (x=0; 0,01; 0,02), sau nung 500°C 3h, đơn pha có cấu trúc tinh thể lục phương wurtzite giống ZnO Đây dạng tinh thể phổ biến có hoạt tính quang xúc tác cao ZnO Tất đỉnh: (100), (002), (101), (102), (110), (002), (103), (200), (112) (202) phổ tia X tương ứng với lục phương wurtzite ZnO theo JCPDS No 01 – 089 - 1397 Khi x=0,03 phổ nhiễu xạ tia X xuất đỉnh pha MnO2 (hình 1, phổ nhiễu xạ tia X, 4) Hình 3.1 Các phổ nhiễu xạ tia X mẫu Zn1-xMnxO: x=0,00 (1), x=0,001 (2), x=0,002 (3), x=0,003 (4) 33 Khi tăng độ thay Zn Mn (x) từ 0,00 đến 0,03 ta thấy độ rộng nửa chiều cao vạch nhiễu xạ cực đại (FWHM) giản đồ XRD tăng dần, dẫn đến kích thước hạt giảm dần Từ giá trị độ rộng nửa chiều cao vạch nhiễu xạ cực đại (FWHM) giản đồ XRD áp dụng công thức Debye – Scherrer tính kích thước tinh thể trung bình mẫu chất Kết tính kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Giá trị kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO (x=0,00 ÷0,03) Mẫu Zn1-xMnxO  , độ Đỉnh  , độ d, nm x=0,00 36,269 101 0,328 25,5 x= 0,01 36,244 101 0,432 19,4 x= 0,02 36,268 101 0,501 16,7 x= 0,03 64,244 101 0,507 16,5 Từ kích thước tinh thể trung bình mẫu Zn1-xMnxO, thấy hạt thu có kích thước nano Khi tăng độ thay Zn Mn (x) từ 0,00 đến 0,03 kích thước hạt Zn1-xMnxO giảm dần từ 25,5 xuống 16,5nm Điều giải thích thay Zn Mn mạng tinh thể bị biến dạng, kết tạo nội lực kìm hãm lớn lên tinh thể 3.1.2 Thành phần nguyên tố vật liệu – phổ tán xạ EDX Để kiểm tra có mặt nguyên tố vật liệu, tiến hành chụp phổ EDX vật liệu Zn1-xMnxO với x=0,02 Kết thu hình 3.2 Phần trăm khối lượng ngun tố có vật liệu Zn1-xMnxO với x=0,02 bảng 3.2 34 Hình 3.2 Phổ EDX vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO với x=0,02 Bảng 3.2 Thành phần nguyên tố có Zn1-xMnxO với x=0,02 Zn1-xMnxO với x=0,02 O Mn Zn Tổng % khối lượng Phần trăm khối lượng, % 18,76 1,56 79,68 100 Trên phổ EDX cho thấy, pic đặc trưng cho Zn oxi với cường độ lớn có pic Mn vị trí 5,9 6,5 keV chứng tỏ có mặt Mn 2+ vật liệu ZnO ion Mn2+ thay phần vị trí ion Zn2+ cấu trúc lục phương Wurtzite ZnO Bảng 3.2 phần trăm khối lượng Mn (1,56 %) Zn (79,68% ) tương đối phù hợp với giá trị tính theo lý thuyết Mn (1,36%) Zn (78,84 %) 3.2 Kết yếu tố ảnh hưởng đến trình quang phân hủy RhB 3.2.1 Ảnh hưởng phần trăm khối lượng Mn pha tạp Hàm lượng Mn2+ oxit ZnO yếu tố ảnh hưởng lớn đến thành phần cấu trúc vật liệu Mn-ZnO, ảnh hưởng nhiều đến hoạt tính quang 35 xúc tác vật liệu Trong thí nghiệm này, mẫu tổng hợp Zn1-xMnxO với x=0,01; x=0,02 x=0,03 Dung dịch RhB ban đầu điều chỉnh pH=4, khối lượng xúc tác 120mg chiếu đèn Compact 40W thời gian 120 phút Kết xử lý RhB bảng 3.2 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý RhB vật liệu ZnO Mn-ZnO Zn1-xMnxO x=0 Csau' ppm 2,65 Hiệu suất, % 73,5 x = 0,01 x = 0,02 x = 0,03 2,57 0,85 2,38 74,3 91,5 76,2 Kết giải thích sau, hàm lượng Mn2+ pha tạp vào ZnO nhỏ (dưới % số mol), ion Mn2+ thay phần vị trí ion Zn2+ cấu trúc lục phương ZnO, tạo nên khuyết tật điểm ion lạ cấu trúc ZnO Chính tạo thành khuyết tật làm giảm độ rộng vùng cấm vật liệu Nhưng hàm lượng Mn2+ pha tạp tiếp tục tăng đến giá trị (lớn 2% tỷ lệ mol), xảy phản ứng oxi hóa tạo thành oxit MnO2 (xem giản đồ nhiễu xạ tia X hình 3.1.) phủ bề mặt ZnO làm cản trở trình hấp thụ ánh sáng ZnO dẫn đến làm hoạt tính quang xúc tác ZnO giảm Mặt khác, bán kính ion Mn2+ 0,66 Ǻ lớn bán kính ion Zn2+ 0,60 Ǻ nên việc thay nhiều ion Mn2+ cấu trúc ZnO làm biến dạng cấu trúc lục phương ZnO Điều đáng ý lượng vùng cấm oxit mangan (4,2 eV) lớn nhiều so với ZnO (3,27 eV) nên hàm lượng pha tạp Mn tăng cao làm tăng lượng vùng cấm, làm hoạt tính quang xúc tác vật liệu giảm [4, 9, 10] Từ kết này, chúng tơi thấy Zn1-xMnxO với x=0,02 có hoạt tính quang xúc tác cao Ngồi ra, kích thước tinh thể trung bình ZnO có pha tạp Mn nhỏ ZnO nguyên chất nguyên nhân làm hoạt tính quang xúc tác ZnO biến tính mangan cao ZnO nguyên chất 36 3.2.2 Ảnh hưởng pH đến tốc độ phân hủy RhB Để đánh giá tốc độ phản ứng quang xúc tác thơng số quan trọng để khảo sát quan tâm pH Đánh giá pH để xác định pH tối ưu trình áp dụng vào thực tế cho kết tốt Thí nghiệm đánh giá pH thực pH = 2; 3; 4; Dung dịch RhB ban đầu điều chỉnh pH dung dịch NaOH N HCl 1N Kết hình 3.3 bảng 3.4 Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến tốc độ xử lý RhB Bảng 3.4 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB pH khác pH k’ (phút -1) R2 0,0191 0,9732 0,0223 0,9931 0,0439 0,9809 0,0383 0,9924 37 Tại pH = 4, hiệu xử lý RhB tốt nhất, nhiên, tiếp tục giảm pH xuống 2, hiệu suất xử lý lại giảm Điều giải thích RhB bị hấp phụ với lượng lớn bề mặt chất xúc tác gây cản trở thâm nhập ánh sáng Kết bảng 3.3 cho thấy trình phân huỷ RhB vật liệu tn theo phản ứng bậc mơ hình động học Langmuir- Hishelwood Kết cho thấy pH= tốc độ phản ứng cao nhất, pH = pH tối ưu để phân hủy RhB sử dụng vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO với x=0,02 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng vật liệu đến tốc độ phản ứng phân hủy RhB Khi đánh giá vật liệu xúc tác chế tạo có khả ứng dụng vào thực tế: hiệu sử dụng, giá thành ta cần phải quan tâm tới lượng xúc tác sử dụng Quá trình xử lý chất nhiễm xúc tác tiêu hao xúc tác để đạt kết mong muốn Từ đánh giá hiệu kinh tế sử dụng xúc tác Kết hình 3.4 bảng 3.5 Theo lý thuyết tăng hàm lượng xúc tác tốc độ phản ứng phải tăng thực tế lại không hẳn Ở hàm lượng xúc tác nhỏ tăng hàm lượng xúc tác tốc độ tăng tăng q 120 mg/100ml tốc độ phản ứng giảm Điều xảy cản quang dung dịch làm giảm trình quang hóa nên tốc độ phản ứng giảm Bởi lẽ tăng hàm lượng xúc tác lên đồng nghĩa với không gian chất ô nhiễm chiếu sáng giảm làm hiệu xử lý giảm theo 38 Hình 3.4 Ảnh hưởng nồng độ xúc tác lên tốc độ trình phân hủy RhB Bảng 3.5 Hằng số tốc độ k’ trình phân hủy RhB hàm lượng vật liệu khác k’ (phút -1) R2 60 0,0172 0,9854 80 0,0252 0,9944 100 0,0302 0,9908 120 0,0444 0,9957 150 0,0328 0,9956 Hàm lượng vật liệu (mg/l) 39 3.2.4 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng đến tốc độ phân hủy RhB Trong phản ứng quang xúc tác yếu tố quan trọng xem yếu tố then chốt ảnh hưởng tới hiệu xử lý nguồn chiếu sáng Xúc tác Zn1-xMnxO (x=0,02) biến tính có khả hoạt động vùng ánh sáng khả kiến điều kiện ánh sáng ảnh hưởng lớn tới hiệu xử lý Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phân hủy RhB tiến hành ba điều kiện: 15; 20; 40W, sử dụng bóng đèn compact làm nguồn sáng Kết hình 3.5 bảng 3.6 Hình 3.5 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng lên tốc độ phản ứng trình phân hủy RhB 40 Bảng 3.6 Ảnh hưởng cường độ chiếu sáng tới số tốc độ k’của trình phân hủy RhB Cường độ chiếu sáng (W) k’ (phút -1) R2 15 0,0093 0,9899 20 0,0194 0,9934 40 0,0436 0,9989 Nhìn vào hình 3.5 bảng 3.6 ta nhận thấy rõ cường độ ánh sáng ảnh hưởng vô lớn tới hiệu suất xử lý RhB Tốc độ phản ứng tăng lên nhanh tăng cường độ chiếu sáng lên cụ thể từ 0,0093 phút-1 lên 0,0436 phút-1 tăng từ 15 W lên 40 W Khi tăng cường độ chiếu sáng thì tạo lượng lớn hơn, mật độ quang lớn sản sinh nhiều lỗ trống quang sinh [16] 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Với mục tiêu tổng hợp nano Zn1-xMnxO rhodamine B môi trường nước, đề tài thu kết sau: Tổng hợp vật liệu xúc tác Zn1-xMnxO ( với x=0; x=0,01; x=0,02; x=0,03) phương pháp đốt cháy gel sử dụng acid citric Kết XRD cho thấy vật liệu có cấu trúc tinh thể lập phương wurtzite có kích thước nano Đã thăm dò hoạt tính quang xúc tác vật liệu tác dụng ánh sáng khả kiến đèn Compact 40W Kết cho thấy, ZnO pha tạp 2% Mn có hoạt tính quang xúc tác vùng khả kiến cao Đã xác định được, điều kiện: pH= 4, nồng độ RhB 10 mg/l, hàm lượng xúc tác Zn0,98Mn0,02O 120mg sử dụng bóng đèn Compact 40W, số phân huỷ RhB tính theo phương trình động học Langmuir – Hinshelwood lớn II KIẾN NGHỊ Nếu có thời gian tơi nghiên cứu thêm: Việc sử dụng vật liệu để xúc tác quang cho số chất hữu độc hại khác nước 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tinh Dung (2006), Hố học phân tích, phần III: Các phương pháp định lượng hoá học, NXB Giáo dục Vũ Đăng Độ (2001), Các phương pháp vật lí hóa học, Nhà xuất Giáo dục Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV – Vis, Nhà xuất đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Thị Hương (2012), “Chế tạo nghiên cứu tính chất quang vật liệu nano ZnO”, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Tố Loan (2011), “Nghiên cứu chế tạo số nano oxit sắt, mangan khả hấp phụ asen, sắt, mangan nước sinh hoạt”, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano – Công nghệ vật liệu nguồn, Nhà xuất khoa học Tự nhiên Công nghệ Đào Văn Lập (2011), Nghiên cứu tổng hợp oxit ZnO có kích thước nano phương pháp đốt cháy, luận văn thạc sĩ hóa học, trường Đại học Vinh Nguyễn Tiến Tài (1997), Giáo trình phân tích nhiệt, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Trần Thị Văn Thi, Trần Hải Bằng, Lê Quốc Toàn (2009), “Xử lý dung dịch phenol đỏ nước phản ứng oxi hóa Fe- SBA- 15”, Tạp chí khoa học, 50, Đại học Huế 10 Hữu Thị Ngân (2014), “Nghiên cứu động học q trình oxi hóa phân hủy rhodamine B phenol quang xúc tác biến tính từ TiO2 chất mang tro tràu”, Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội 11 Nguyễn Thị Vân Anh (2014), “Nghiên cứu tổng hợp oxit nano ZnO có pha tạp Mn, Ce phương pháp đốt cháy định hướng ứng dụng chúng 12 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2001), Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 43 13 Phương Thảo (2012), Độc hại môi trường, Bài giảng chuyên đề - tài liệu giáo trình khoa Hóa học, ĐHKH Tự nhiên Hà Nội 14 Vũ Kim Thanh (2012), Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy vật liệu tổ hợp quang xúc tác biến tính từ TiO2 thuốc trừ sâu, Luận văn Thạc sĩ ngành hóa mơi trường, Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội 15 Nguyễn Thị Dung, Phạm Phát Tân, Nguyễn Văn Khoa, Lê Thị Hoài Nam, Bùi Tiến Dũng, Trần Thị Đức (2003), “Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác màng TiO2 phản ứng phân hủy Phenol với ánh sáng tử ngoại – UV“, Hội nghị Hóa học toàn quốc lần thứ 4, tr 103- 110 Tiếng Anh 16 Li Fen,Yan Bo, Zhang Jie, Jiang Anxi, Shao Chunhong, Kong Xiangji, Wang Xin (2007), “Study on dessulfurization efficiency and products of Cedoped nanosized ZnO desulfurizer at ambient temperature”, Journal of Rare earths, 25, pp 306- 310 17 J Han, P.Q Mantas, A.M.R.Senos (2000), “Grain growth in Mn- doped ZnO”, Journal of the European Ceramic Society, 20, pp 2753- 2758 18 Yongjun He, Bolun Yang, Guangxu Cheng (2004), “On the oxidative coupling of methane with carbon dioxide over CeO2/ ZnO nanocatalysts”, Catalysis, 98, pp 595- 600 19 Yongjun He, Xiangyang Yu, Tianliang Li, Lanying Yan, Bolun Yang (2006),“Preparation of CeO2- ZnO nanostructured micropheres and their catalytic properties”, Powder Technology, 166, pp 72-76 20 L.L Hench and J.K West (1990), “The sol- gel process”, Chemical reviews, 90 (1), pp 33-72 21 Deng- Lu Hou, Xiao- Juan Ye, Hnai- Juan Meng, Hong- Juan Zhou, XiuLingLi, Cong- Mian Zhen, Gui- DeTang (2007), “Magnetic properties of Mndoped ZnO powder and thin films”, Materials Science and Engineering B, 138, pp 184- 188 22 Li Cong-Ju, Xu Guo-Rong (2011), “Zn–Mn–O heterostructures: Study on 44 preparation, magnetic and photocatalytic properties”, Materials Science and Engineering B,176, pp 552–558 23 Kashinath C.Patil, S.T.Aruna, Tanu Mimani (2002), “Combustion synthesis: an update”, Current Opinion in Solid State annd Materials Science, 6, pp 507 - 512 24 M.Kitano, M Shiojiri (1997), “Benard convection ZnO/resin lacquer coating a new approach to electrostatic dissipative coating”, Powder Technol, 93, pp 267 – 273 25 R.Velmurugan, M Swaminathan An efficient nanostructured ZnO for dye sensitized degradation of Reactive Red 120 dye under solar light Solar Energy Materials & Solar Cells, 95, 942-950 (2011) 26 M.A Behnajady, N Modirshahla, R.Hamzavi Kinetic study on photocatalytic degradation of C.I Acid Yellow 23 by ZnO photocatalyst, J Hazard Mater B, 133, 226-232 (2006) 27 Pairot Moontragoon, Supree Pinitsoontorn, Prasit Thongbai Mn-doped ZnO nanoparticles: Preparation, characterization, and calculation of electronic and magnetic properties, Microelectron Eng., 108, 158-162 (2013) 45 ... để xử lí rhodamine B mơi trường nước 3.2 Phạm vi nghiên cứu Tổng hợp nano Zn1-xMnxO ứng dụng xử lý rhodamine B môi trường nước Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, tổng hợp, ... Nghiên cứu quy trình tổng hợp mẫu xúc tác: nano Zn1-xMnxO ứng dụng xử lý rhodamine B môi trường nước - Nghiên cứu ảnh hưởng xúc tác đến tốc độ phân hủy rhodamine B môi trường nước B cục luận văn... liệu biến tính ZnO số kim loại hay kim [25, 17] Trên sở đó, tơi chọn đề tài: “ Tổng hợp nano Zn1-xMnxO ứng dụng xử lý Rhodamine B môi trường nước Đối tượng nghiên cứu - Nano Zn1-xMnxO - Rhodamine