Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano zno pha tạp znfe2o4

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN TRÀ MY TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO ZnO PHA TẠP ZnFe2O4 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN TRÀ MY TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO ZnO PHA TẠP ZnFe2O4 Ngành: HĨA VƠ CƠ Mã số: 440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ TỐ LOAN THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, tháng 05 năm 2019 Tác giả Nguyễn Trà My Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan - người tận tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập,nghiên cứu, thực hồn thành luận văn Đồng thời tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo tổ hóa Vơ – mơn Hóa học Ứng dụng, thầy khoa Hóa họctrường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, bạn học viên cao học K25 giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu trường Tôi xin cảm ơn em sinh viên nghiên cứu đề tài khoa học, em sinh viên thực khóa luận tốt nghiệp phòng thí nghiệm Hóa Vơ tạo mơi trường nghiên cứu khoa học thuận lợi giúp đỡ hồn thành thí nghiệm khn khổ luận văn Tôi xin chân thành cám ơn! Thái Nguyên, tháng 05 năm 2019 Tác giả Nguyễn Trà My Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu nano 1.1.1 Phân loại vật liệu nano 1.1.2 Tính chất vật liệu nano 1.1.3 Ứng dụng vật liệu nano 1.2 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu oxit nano 1.2.1 Phương pháp đồng kết tủa 1.2.2 Phương pháp thủy nhiệt 1.2.3 Phương pháp sol-gel 1.2.4 Phương pháp tổng hợp đốt cháy 1.3 Tổng quan oxit ZnO 10 1.3.1 Cấu trúc tính chất ZnO 10 1.3.2 Tình hình nghiên cứu tổng hợpvà ứng dụng nano oxit ZnO ZnO pha tạp 11 1.4 Tổng quan ure Rhodamin B 14 1.4.1 Ure 14 1.4.2 Rhodamin B 15 1.5 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu 17 1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 17 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.5.2 Phương pháp hiển vi điện tửtruyền qua 17 1.5.3 Phương pháp đo phổ tán xạ lượng tia X 18 1.5.4 Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng(BET) 19 1.5.5 Phương pháp đo phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại-khả kiến 19 1.5.6 Phương pháp phổhấp thụ tử ngoại- khả kiến 20 Chương THỰC NGHIỆM 21 2.1 Dụng cụ, hóa chất 21 2.1.1 Dụng cụ, máy móc 22 2.1.2 Hóa chất 22 2.2 Tổng hợp hợp vật liệu ZnO pha tạp ZnFe2O4 phương pháp đốt cháy dung dịch 22 2.2.1 Tổng hợp oxit nano ZnO 22 2.2.2 Tổng hợp vật liệu ZnFe2O4 tinh khiết 22 2.2.3 Tổng hợp vật liệu nano ZnO pha tạp ZnFe2O4 22 2.3 Nghiên cứu đặc trưng vật liệu 23 2.4 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang xúc tác phân huỷ RhodaminB vật liệu 23 2.4.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ 23 2.4.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 24 2.4.3 Ảnh hưởng thời gian chiếu sáng 25 2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu 25 2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng H2O2 25 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 27 3.2 Nghiên cứu mẫu phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoạikhả kiến (DRS) 29 3.3 Nghiên cứu mẫu phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 30 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.4 Nghiên cứu hình thái học diện tích bề mặt riêng mẫu 31 3.5 Kết nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy Rhodamin B mẫu 33 3.5.1 Thời gian đạt cân hấp phụ 33 3.5.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 33 3.5.3.Ảnh hưởng khối lượng vật liệu 38 3.5.4 Ảnh hưởng H2O2 39 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH CÁC TỪ VIẾT TẮT BET : Brunauer- Emmett-Teller CS : Combustion Synthesis CTAB : Cetyl trimetyl amoni bromua DTA : Differential Thermal Analysis (phân tích nhiệt vi sai) EDA : Etylen diamin EDX : Energy dispersive X- ray (phổ tán sắc lượng tia X) GPC : Gas Phase Combustion KL : Kim loại PAA : Poli acrylic axit PEG : Poli etylen glicol PGC : Polimer Gel Combustion PVA : Poli vinyl ancol SC : Solution Combustion SDS : Natri dodecyl sunfat SEM : Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quet) SHS : Self Propagating High Temperature Synthesis Process SSC : Solid State Combustion TEM : Transmission Electron Microscopy (Hiển vi điện tử truyền qua) TFTs : Thin film transitors TGA : Thermo Gravimetric Analysis-TGA (Phân tích nhiệt trọng lượng) XRD : X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ Rơnghen) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Khối lượng Zn(NO3)2.4H2O, ZnFe2O4, Ure mẫu .23 Bảng 2.2 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ RhB .24 Bảng 3.1 Thành phần pha kích thước tinh thể vật liệu ZnO, ZF10 ÷ ZF50 28 Bảng 3.2 Giá trị bước sóng hấp thụ λ lượng vùng cấm Eg mẫu .29 Bảng 3.4 Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian có mặt vật liệu 36 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Một số ví dụ vật liệu nano: (a) hạt nano, (b) ống nano, (c) màng nano (d) vật liệu có cấu trúc nano Hình 1.2 Hai ngun lí công nghệ nano Hình 1.3 Cơng đoạn sol-gel sản phẩm từ trình sol-gel Hình 1.4 Cấu trúc lục phương ZnO 10 Hình 1.5 Cấu trúc lập phương giả kẽmvà cấu trúc lập phương kiểu NaCl ZnO 11 Hình 1.6 Minh họa chế quang xúc tác chất bán dẫn 12 Hình 1.7 Minh họa chế quang xúc tác ZnO pha tạpZnFe2O4 14 Hình 1.8 Cơng thức cấu tạo ure 15 Hình 1.9 Cơng thức cấu tạo (a) phổ UV-Vis (b) RhB 16 Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy đo phổ EDX 19 Hình 2.1.Phổ UV-Vis dung dịch RhB nồng độ khác (a) đường chuẩn xác định nồng độ RhB (b) 24 Hình 3.1 Giản đồ XRD mẫu ZnO nung 500oC 27 Hình 3.2 Giản đồ XRD mẫu ZnFe2O4 nung 500oC 27 Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu ZF10(1), ZF20(2), ZF30(3), ZF40(4), ZF50(5) nung 500oC 28 Hình 3.4.Phổ DRS mẫu ZnO (1), ZF10(2), ZF20(3), ZF30(4), ZF40(5) ZF50(6) nung 500oC 29 Hình 3.5 Phổ EDX mẫu mẫu ZnO (a), ZF50 (b) nung 500oC 30 Hình 3.6.Ảnh TEM mẫu ZnO(a), ZF50(b) 31 Hình 3.7a Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 ZnO 32 Hình 3.7b Đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 ZF50 32 Hình 3.8 Phổ UV-Vis (a) hiệu suất (b) dung dịch RhB theo thời gian có mặt vật liệu ZF50 33 Hình 3.9 Phổ UV-Vis (a)và hiệu suất sản phẩm phân hủy RhB có mặt H2O2 34 Hình 3.10 Phổ UV-Vis dung dịch RhB theo thời gian với có mặt ZnO (a) ZnO + H2O2 (b) 34 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Kết cho thấy, mẫu ZnO tinh khiết, sau 240 phút chiếu sáng, hiệu suất phân hủy RhB đạt 32,37% khơng có mặt H2O2 tăng lên (35,62%) có thêm H2O2 Với mẫu ZF10, có mặt H2O2 hiệu suất phân hủy RhB tăng lên đáng kể (45,71%) so với mặt H2O2 (35,90%) Theo tác giả [21, 24], với có mặt H2O2 ferit q trình phân hủy RhB diễn theo chế Photon-Fenton dị thể Vì hiệu suất phân hủy RhB tăng mạnh mẫu NF10 có mặt H2O2 Khi tăng % ZnFe2O4 pha tạp mẫu ZF20 ÷ ZF50, hiệu suất phân hủy RhB tăng từ 45,71 đến 79,06% sau 240 phút chiếu sáng (hình 3.13) Điều giải thích lượng ZnFe2O4 pha tạp tăng, lượng vùng cấm ZnO giảm từ 2,99 đến 1,82 eV [32,34] Đồng thời, với có mặt ZnFe2O4 làm giảm tốc độ tái tổ hợp electron lỗ trống bề mặt ZnO chuyển dịch hạt mang điện (electron lỗ trống) ZnO ZnFe2O4 [32,33,34] Để xác định yếu tố động học phản ứng, chúng tơi tiến hành tính đại lượng ln(Co/C) theo thời gian (bảng 3.4) mơ tả hình 3.14÷3.16 Kết hình 3.14 - 3.16 cho thấy, đại lượng ln(Co/Ct) phụ thuộc tuyến tính vào thời gian Điều chứng tỏ phản ứng phân hủy RhB xúc tác ZnO, ZF10 ÷ ZF50 tuân theo phương trình động học bậc Phản ứng phân hủy Rhodamin B trênZnFe2O4/ZnO [30] tuân theo phương trình động học bậc Bảng 3.4 Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian có mặt vật liệu t (phút) ln(Co/Ct) ZnO ZF10 ZF20 ZF30 ZF40 ZF50 30 0,03 0,06 0,16 0,07 0,10 0,13 60 0,09 0,13 0,27 0,24 0,32 0,40 90 0,16 0,22 0,38 0,36 0,48 0,60 120 0,20 0,32 0,50 0,49 0,71 0,80 150 0,26 0,40 0,60 0,62 0,90 0,97 180 0,30 0,43 0,69 0,75 1,14 1,22 210 0,35 0,56 0,77 0,88 1,35 1,46 240 0,44 0,61 0,81 0,98 1,50 1,56 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hình 3.14 Sự phụ thuộc ln(Co/Ct) vào thời gian có mặt vật liệu ZnO (a) ZF10 (b) Hình 3.15 Sự phụ thuộc ln(Co/Ct) vào thời gian có mặt vật liệu ZF20 (a) ZF30 (b) Hình 3.16 Sự phụ thuộc ln(Co/Ct) vào thời gian có mặt vật liệu ZF40 (a) ZF50 (b) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.5.3.Ảnh hưởng khối lượng vật liệu Phổ UV-Vis dung dịch RhB sau khoảng thời gian với có mặt H2O2 vật liệu ZF50 với khối lượng khác hình 3.17 Kết cho thấy điều kiện nghiên cứu, khối lượng chất xúc tác ZF50 tăng từ 25 mg đến 75mg hiệu suất phân huỷ RhB tăng từ 74,54% đến 84,88% (hình 3.18) Nguyên nhân khối lượng vật liệu tăng trình khuếch tán phân tử RhB đến bề mặt chất xúc tác thuận lợi Mặt khác khối lượng chất xúc tăng làm tăng hạt electron lỗ trống (e- h+), điều làm tăng tốc độ phản ứng sinh gốc tự OH nên hiệu suất phân huỷ RhB tăng Tuy nhiên khối lượng vật liệu ZF50 tăng lên 100 mg hiệu suất phân huỷ RhB giảm 80,22% Ngun nhân khối lượng vật liệu tăng nhiều cản trở hoạt động tâm phản ứng dẫn đến hiệu suất phân huỷ RhB giảm [16] Hình 3.17 Phổ UV-Vis dung dịch RhB theo thời gian có mặt H2O2 vật liệu ZF50 với khối lượng 25mg (a), 50mg (b), 75mg (c), 100mg (d) Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 100 84.88 80 80.21 79.06 74.57 H(%) 60 40 20 25mg 50mg 75mg 100mg m(mg) Hình 3.18 Hiệu suất phân hủy RhB có mặt H2O2 vật liệu ZF50 với khối lượng vật liệu khác sau 240 phút chiếu sáng 3.5.4 Ảnh hưởng H2O2 Phổ UV-Vis dung dịch RhB sau khoảng thời gian với có mặt vật liệu ZF50 H 2O2 với thể tích khác hình 3.19 Kết tính tốn cho thấy, tăng thể tích H2O2 từ ml lên ml hiệu suất phân hủy RhB tăng tử 79,06% đến 92,11% (hình 3.20) Điều giải thích sau: Khi lượng H2O2 dung dịch tăng, lượng gốc •OH tạo tăng (1), hiệu suất quang xúc tác tăng [23] H2O2  •OH (1) Nhưng tăng thể tích H2O2 lên cao 2,5 ml hiệu suất xử lý hệ xúc tác giảm dần Do lượng H2O2 vượt giới hạn định, gốc •OH dư phản ứng với H2O2 tạo thành HO2• (2) phản ứng với nên H2O2, O2 (3), (4), (5) Do , gốc •OH giảm dẫn đến hiệu suất phản ứng giảm OH + H2O2HO2• • (2) • (3) OH + •OH H2O2 OH + H2 H• + H2O2 (4) • OH + HO2• H2O2 + O2(5) • Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn phút 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút 180 phút 210 phút 240 phút 1.0 1.5 1.0 0.5 0.0 400 1.0 (nm) 500 600 phút 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút 180 phút 210 phút 240 phút phút 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút 180 phút 210 phút 240 phút 0.5 0.0 400 700 1.5 (c) (b) 1.0 500 600 700 (nm) phút 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút 180 phút 210 phút 240 phút (d) Abs 1.5 Abs (a) Abs Abs 1.5 0.5 0.5 0.0 400 500 600 (nm) 700 0.0 400 500 (nm) 600 700 Hình 3.19 Phổ UV-Vis dung dịch RhB theo thời gian có vật liệu ZF50 H2O2với thể tích 1ml (a), 1,5ml (b), 2ml (c), 2,5ml(d) 100 H(%) 80 92.11 79.06 82.44 81.57 60 40 20 1ml 1.5ml 2ml 2.5ml VH2O2(ml) Hình 3.20 Hiệu suất phân hủy RhB có mặt vật liệu ZF50 H2O2với thể tích khác sau 240 phút chiếu sáng Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn KẾT LUẬN Căn vào kết đạt đưa racác kết luận sau đây: Đã tổng hợp vật liệu ZnO, ZnFe2O4 ZF10÷ZF50 phương pháp đốt cháy dung dịch Đã nghiên cứu mẫu số phương pháp vật lí hố lí Kết cụ thể sau: - Bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen cho thấy, mẫu ZF10÷Z50đều xuất đồng thời pha ZnO ZnFe2O4 - Bằng phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại-khả kiến cho thấy, mẫu pha tạp thêm ZnFeO4 có lượng vùng cấm giảm so với oxit ZnO tinh khiết - Đã xác định có mặt nguyên tố Zn, O, Fe mẫu phương pháp phổ tán xạ lượng tia X Các mẫu thu tinh khiết - Nghiên cứu hình thái học cho thấy, hạt oxit thu có kích thước đồng khoảng 30nm Các mẫu ZnO pha tạp ZnFe2O4 có hình thái học khơng thay đổi so với ZnO tinh khiết - Diện tích bề mặt riêng mẫu ZF50 cao so với mẫu ZnO tinh khiết Đã nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu suất phân huỷ RhBkhi có mặt H2O2 vật liệu ZnO, ZF10÷Z50 Trong điều kiện nghiên cứu cho thấy: + Khi tăng thời gian phản ứng hiệu suất phân huỷ RhB tăng Sau 240 phút chiếu sáng hiệu suất phân hủy RhB tăng từ 35,62% có mặt ZnO đến 79,06% có mặt ZF50 + Phản ứng phân huỷRhB chất xúc tác ZnO, ZF10÷ZF50 tn theo phương trình động học bậc + Khi khối lượng vật liệu tăng từ 25  75mg hiệu suất phân huỷ RhB tăng từ 74,57% đến 84,88% giảm xuống 80,21% khối lượng vật liệu tăng lên lớn 100mg + Hiệu suất phân huỷ RhB tăng từ 79,06% đến 92,11% thể tích H2O2 tăng từ 1,0 mL đến 2,0 mL giảm xuống 81,57% thể tích H2O2 tăng lên 2,5 mL Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 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 sản xuất đại học Quốc gia Hà Nội Võ Triều Khải (2014), “Tổng hợp nano kẽm oxit có kiểm sốt hình thái số ứng dụng”, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam La Vũ Thùy Linh (2010), "Công nghệ nano – cách mạng khoa học kĩ thuật kỉ 21", Tạp chí Khoa học ứng dụng, Số 12, tr 47 - 50 Nguyễn Thị Tố Loan (2011), “Nghiên cứu chế tạo số nano oxit sắt, mangan khả hấp thụ asen, sắt, mangantrong nước sinh hoạt”, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Hồng Nhâm (2003), Hóa vơ tập 3, Nhà xuất Giáo dục Hoàng Nhâm (2001), Tính chất lí hóa chất vơ cơ, Nhà xuất Khoa học – Kĩ thuật Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2006), Hóa lí, Tập 2, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Đức Nghĩa (2007), "Hóa học nano - Cơng nghệ vật liệu nguồn", Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ Tiếng Anh 10 Cheng-Shiung Lin, Chyi-Ching Hwang, Wei-Hua Lee, Wei-Yin Tong (2007), “Preparation of zinc oxide (ZnO) powders with different types of morphology by a combustion synthesis method”, Materials Science and Engineering B, 140, 31–37 11 Daria Smazna, Sindu Shree, Oleksandr Polonskyi, Sviatlana Lamaka, Martina Baum, Mikhail Zheludkevich, Franz Faupel, Rainer Adelung, Yogendra Kumar Mishra (2019),“Mutual interplay of ZnO micro- and nanowires and methylene blue during cyclic photocatalysis process”,Journal of Environmental Chemical Engineering,7(2),103016 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 12 Elahe Alizadeh Hadi Baseri (2018), "Catalytic degradation of Amlodipine Besylate using ZnO, Cu doped ZnO, and Fe doped ZnO nanoparticles from an aqueous solution: Investigating the effect of different parameters on degradation efficiency", Solid State Sciences, 78, 86-94 13 Gabriela Byzynski, Camila Melo, Diogo P Volanti, Mateus M Ferrer, Amanda F Gouveia, Cauê Ribeiro, Juan Andrés, Elson Longo (2017),“The interplay between morphology and photocatalytic activity in ZnO and N-doped ZnO crystals”,Materials & Design,120, 363-375 14 Handan Aydın, Fahrettin Yakuphanoglu, Cihat Aydın(2019),“Al-doped ZnO as a multifunctional nanomaterial: Structural, morphological, optical and low-temperature gas sensing properties”,Journal of Alloys and Compounds, 773, 802-811 15 I Neelakanta Reddy, Ch Venkata Reddy, M Sreedhar, Jaesool Shim, Migyung Cho, Dongseob Kim (2019),“Effect of ball milling on optical properties and visible photocatalytic activity of Fe doped ZnO nanoparticles”, Materials Science and Engineering: B,240, 33-40 16 J.T Adeleke, T Theivasanthi, M Thiruppathi,M Swaminathan, T Akomolafe, A.B Alabi (2018), “Photocatalytic degradation of methylene blue by ZnO/NiFe2O4 nanoparticles”, Applied Surface Science, 455, 195-200 17 J.N Hasnidawani, H.N Azlina, H Norita, N.N Bonnia, S Ratim, E.S Ali, (2016),“Synthesis of ZnO Nanostructures Using Sol-Gel Method”, Procedia Chemistry, 1,211-216 18 KC Patil M H, Tanu Ratton, ST Aruna (2008), Chemistry of Nanocrystalline Oxide Materials: Combustion Synthesis, Properties and Applications, World Scientific Publishing Co Pte Ltd 19 K Milenova, et al (2014), "Application of activated M/ZnO (M = Mn, Co, Ni, Cu, Ag) in photocatalytic degradation of diazo textile coloring dye", Environmental Science and Pollution Research 21(21), 12249-12256 20 L.L Hench and J.K West (1990), “The sol-gel process”, Chemical reviews, 90 (1), 33-72 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 21 L S Chaudhary N G Yadav, P A Sakhare, T D Dongale, P S Patil, A D Sheikh (2018), "Impact of collected sunlight on ZnFe2-O4 nanoparticles for photocatalytic application", Journal of Colloid and Interface Science, 527, 289-297 22 Letícia G da Trindade, Gabriela B Minervino, Aline B Trench, Maria H Carvalho, Marcelo Assis, Máximo S Li, Adilson J.A de Oliveira, Ernesto C Pereira, Tatiana M Mazzo, Elson Longo (2018),“Influence of ionic liquid on the photoelectrochemical properties of ZnO particles”,Ceramics International,44 ( 9), 10393-10401 23 L Herojit Singn, Sudhanshu S Pati, A C Oliyeira, Vijayendra K Gang and Erno Kuzmann (2017), Thermal – induced magnetic transition in CoFe2O4@ZnO, Journal of Applied Physics, 122, 143901 24 Macarena Munoz, Zahara M de Pedro, Jose A Casas, Juan J Rodriguez (2015), Preparation of magnetite-based catalysts and their application in heterogeneous Fenton oxidation – A review, Applied Catalysis B: Environmental, 176–177, 249-265 25 M Hjiri, L ElMir, S.G Leonardi, A Pistone, L Mavilia, G Neri (2014),“Al-doped ZnO for highlysensitive CO gas sensors”, Sensors and Actuators B, 196, 413-420 26 Muhammad Nadeem Zafar, Qamar Dar, Faisal Nawaz, Muhammad Naveed Zafar, Munawar Iqbal, Muhammad Faizan Nazar (2019),“Effective adsorptive removal of azo dyes over spherical ZnO nanoparticles”, Journal of Materials Research and Technology, 8(1), 713-725 27 N Daneshvar, M H Rasoulifard, A R Khataee, F Hosseinzadous (2007), “Removal of C I Acid Orange from aqueous solution by UV irradiation in the presence of ZnO nanopowder”, Journal of Hazardous Materials, 143, 95-101 28 Nur Ajrina Putri, Vivi Fauzia, S Iwan, Liszulfah Roza, Akrajas Ali Umar, Setia Budi(2018),Mn-doping-induced photocatalytic activity enhancement of ZnO nanorods prepared on glass substrates, Applied Surface Science, 439, 285-297 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 29 Okorn Mekasuwandumrong, Pongsapak Pawinrat, Piyasan Praserthdam Joongjai Panpranot (2010), ”Effects of synthesis conditions and annealing post-treatment on the photocatalytic activities of ZnO nanoparticles in the degradation of methylene blue dye”, Chemical Engineering Journal,164, 77–84 30 Pengfei Hu, Changchun Chen, Jiawei Song, Zhonghai Tang (2018), Efficient visible-light photocatalysis of ZIF-derived mesoporous ZnFe2O4/ZnO nanocomposite prepared by a two-step calcination method, Materials Science in Semiconductor Processing, 77, 40-49 31 Robert R Piticescu, Roxana M Piticescu, Claude j Monty (2006), “Synthesis of Al-doped ZnO nanomaterials controlled luminescence”,Journal of the European Ceramic Society, 26, 2979-2983 32 Rong Shou, Lisun , Lanqin Tang, Zhidong Chen (2013), "Synthesis of ZnFe2O4/ZnO nanocomposites immobilized on grapheme with enhanced photocatalytic activity under solar light irradiation", Journal of Alloys and compounds, 564, 55-62 33 S A Hassanzadeh-Tabrizi P Falak, A Saffar-Teluri (2017), "Synthesis, characterization, and magnetic properties of ZnO-ZnFe2O4 nanoparticles with high photocatalytic activity", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 441, 98104 34 Suresh D Kulkarni, Sagar Kumbar, Samvit G Menon, K.S Choudhari, SanthoshC.(2016), Magnetically separable core–shell ZnFe2O4@ZnO nanoparticles for visible light photodegradation of methyl orange, Materials Research Bulletin, 77, 70-77 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn PHỤ LỤC Giản đồ XRD mẫu nung 500oC Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - ZF10 d=2.479 2000 1900 1800 1700 1600 1500 d=2.820 1400 1300 1100 d=2.607 Lin (Cps) 1200 1000 900 d=1.238 d=1.302 d=1.528 200 d=2.116 d=2.890 d=3.131 300 d=2.552 400 d=1.378 500 d=1.358 d=1.913 600 d=1.407 700 d=1.477 d=1.625 800 100 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: MyTN ZF10.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: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 1) Left Angle: 35.510 ° - Right Angle: 37.340 ° - Left Int.: 117 Cps - Right Int.: 76.4 Cps - Obs Max: 36.206 ° - d (Obs Max): 2.479 - Max Int.: 1772 Cps - Net Height: 1670 Cps - FWHM: 0.313 ° - Chord Mid.: 36.210 ° - Int B 2) Left Angle: 34.880 ° - Right Angle: 35.450 ° - Left Int.: 106 Cps - Right Int.: 106 Cps - Obs Max: 35.193 ° - d (Obs Max): 2.548 - Max Int.: 194 Cps - Net Height: 87.8 Cps - FWHM: 0.281 ° - Chord Mid.: 35.173 ° - Int Bre 00-036-1451 (*) - Zincite, syn - ZnO - Y: 94.09 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 3.24982 - b 3.24982 - c 5.20661 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P63mc (186) - - 47.6216 - F27=130(0 00-022-1012 (I) - Franklinite, syn - ZnFe2O4 - Y: 8.81 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.44110 - b 8.44110 - c 8.44110 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m (227) - - 601.447 - I/Ic P Giản đồ XRD mẫu ZF10 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - ZF20-2 1500 d=2.479 1400 1300 1200 1100 d=2.819 1000 d=2.607 800 700 d=1.239 d=1.302 100 d=1.379 d=1.359 d=1.491 d=2.116 200 d=2.547 300 d=1.912 400 d=1.406 500 d=1.477 d=1.626 600 d=2.995 Lin (Cps) 900 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: MyTN ZF20-2.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 ° - X: 1) Left Angle: 34.790 ° - Right Angle: 35.750 ° - Left Int.: 100 Cps - Right Int.: 91.9 Cps - Obs Max: 35.209 ° - d (Obs Max): 2.547 - Max Int.: 182 Cps - Net Height: 85.1 Cps - FWHM: 0.341 ° - Chord Mid.: 35.207 ° - Int Br 2) Left Angle: 35.690 ° - Right Angle: 37.220 ° - Left Int.: 89.6 Cps - Right Int.: 51.6 Cps - Obs Max: 36.206 ° - d (Obs Max): 2.479 - Max Int.: 1218 Cps - Net Height: 1141 Cps - FWHM: 0.312 ° - Chord Mid.: 36.206 ° - Int 00-036-1451 (*) - Zincite, syn - ZnO - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 3.24982 - b 3.24982 - c 5.20661 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P63mc (186) - - 47.6216 - F27=130(0 00-022-1012 (I) - Franklinite, syn - ZnFe2O4 - Y: 12.89 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.44110 - b 8.44110 - c 8.44110 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m (227) - - 601.447 - I/Ic Giản đồ XRD mẫu ZF20 80 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - ZF30-2 d=2.478 1200 1100 1000 d=2.819 900 800 d=2.606 600 d=1.625 500 d=1.379 d=1.359 d=1.238 100 d=1.407 d=2.109 200 d=1.494 d=1.912 d=2.544 d=2.989 300 d=1.478 400 20 30 40 50 60 70 80 2-Theta - Scale File: MyTN ZF30-2.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: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 1) Left Angle: 34.730 ° - Right Angle: 35.660 ° - Left Int.: 105 Cps - Right Int.: 98.1 Cps - Obs Max: 35.239 ° - d (Obs Max): 2.545 - Max Int.: 213 Cps - Net Height: 112 Cps - FWHM: 0.402 ° - Chord Mid.: 35.200 ° - Int Bre 2) Left Angle: 35.750 ° - Right Angle: 37.100 ° - Left Int.: 108 Cps - Right Int.: 55.8 Cps - Obs Max: 36.213 ° - d (Obs Max): 2.479 - Max Int.: 1079 Cps - Net Height: 989 Cps - FWHM: 0.283 ° - Chord Mid.: 36.212 ° - Int Br 00-036-1451 (*) - Zincite, syn - ZnO - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 3.24982 - b 3.24982 - c 5.20661 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P63mc (186) - - 47.6216 - F27=130(0 00-022-1012 (I) - Franklinite, syn - ZnFe2O4 - Y: 14.54 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.44110 - b 8.44110 - c 8.44110 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m (227) - - 601.447 - I/Ic Giản đồ XRD mẫu ZF30 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - ZF40-2 1200 1100 d=2.479 1000 900 800 d=2.819 700 d=2.607 600 d=1.238 100 d=1.359 d=1.478 d=2.112 200 d=1.493 300 d=1.912 d=2.551 d=1.626 400 d=1.379 500 d=2.987 Lin (Cps) Lin (Cps) 700 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: MyTN ZF40-2.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: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 1) Left Angle: 34.820 ° - Right Angle: 35.690 ° - Left Int.: 116 Cps - Right Int.: 91.0 Cps - Obs Max: 35.150 ° - d (Obs Max): 2.551 - Max Int.: 233 Cps - Net Height: 127 Cps - FWHM: 0.369 ° - Chord Mid.: 35.171 ° - Int Bre 2) Left Angle: 35.660 ° - Right Angle: 37.070 ° - Left Int.: 92.6 Cps - Right Int.: 56.1 Cps - Obs Max: 36.204 ° - d (Obs Max): 2.479 - Max Int.: 804 Cps - Net Height: 725 Cps - FWHM: 0.292 ° - Chord Mid.: 36.203 ° - Int Br 00-036-1451 (*) - Zincite, syn - ZnO - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 3.24982 - b 3.24982 - c 5.20661 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P63mc (186) - - 47.6216 - F27=130(0 00-022-1012 (I) - Franklinite, syn - ZnFe2O4 - Y: 19.30 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.44110 - b 8.44110 - c 8.44110 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m (227) - - 601.447 - I/Ic Giản đồ XRD mẫu ZF40 80 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - ZF50 1200 1100 1000 d=2.480 900 800 500 d=2.606 d=2.819 600 d=1.286 d=1.302 d=1.379 d=1.407 100 d=1.360 d=1.478 d=2.111 200 d=1.626 300 d=1.913 d=2.550 400 d=2.991 Lin (Cps) 700 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: MyTN ZF50.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: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 1) Left Angle: 34.730 ° - Right Angle: 35.690 ° - Left Int.: 99.8 Cps - Right Int.: 102 Cps - Obs Max: 35.160 ° - d (Obs Max): 2.550 - Max Int.: 220 Cps - Net Height: 120 Cps - FWHM: 0.375 ° - Chord Mid.: 35.151 ° - Int Bre 2) Left Angle: 35.750 ° - Right Angle: 36.860 ° - Left Int.: 107 Cps - Right Int.: 75.5 Cps - Obs Max: 36.197 ° - d (Obs Max): 2.480 - Max Int.: 719 Cps - Net Height: 625 Cps - FWHM: 0.298 ° - Chord Mid.: 36.198 ° - Int Bre 00-036-1451 (*) - Zincite, syn - ZnO - Y: 100.00 % - d x by: - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 3.24982 - b 3.24982 - c 5.20661 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P63mc (186) - - 47.6216 - F27=130(0 00-022-1012 (I) - Franklinite, syn - ZnFe2O4 - Y: 21.76 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 8.44110 - b 8.44110 - c 8.44110 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m (227) - - 601.447 - I/Ic Giản đồ XRD mẫu ZF50 80 PHỤ LỤC Kết đo diện tích bề mặt riêng ZnO Kết đo diện tích bề mặt riêng ZF50 ... THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN TRÀ MY TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO ZnO PHA TẠP ZnFe2O4 Ngành: HĨA VƠ CƠ Mã số: 440113 LUẬN VĂN... quang xúc tác vật liệu nano ZnO pha tạp ZnFe2O4 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Chương TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu nano 1.1.1 Phân loại vật liệu nano Vật liệu. .. 2.2.3 Tổng hợp vật liệu nano ZnO pha tạp ZnFe2O4 22 2.3 Nghiên cứu đặc trưng vật liệu 23 2.4 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang xúc tác phân huỷ RhodaminB vật liệu