. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 2.1.Tổng quan: graphite, graphite oxit, graphene oxit, graphene aerogel, tính chất, phương pháp tổng hợp graphene aerogel, ứng dụng, chất màu hữu cơ (methylene blue, methyl orange), và cơ chế hấp phụ chất màu hữu cơ. 2.2.Thực nghiệm 2.2.1.Tổng hợp graphene aerogel từ graphene oxit và khảo sát điều kiện tổng hợp 2.2.2.Phân tích hình thái, cấu trúc, và đặc tính của graphene aerogel tổng hợp được 2.2.3.Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu graphene aerogel đối với chất màu hữu cơ: methylene blue, methyl orange.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THỊ LAN TỔNG HỢP VẬT LIỆU GRAPHENE AEROGEL ĐỂ HẤP PHỤ CHẤT MÀU HỮU CƠ (Synthesis of graphene aerogels for organic dyes adsorption) Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mã số: 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2018 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG - HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hữu Hiếu (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Trường Son (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS TS Nguyễn Thị Phưong Phong (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ 2 TS Nguyễn Trường Sơn 3 PGS TS Nguyễn Thị Phương Phong 4 TS Hoàng Minh Nam 5 TS Nguyễn Tuấn Anh Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ l.Họ tên TÊN ĐỀ TÀI: học viên: NGUYỀN THỊ LAN MSHV: 1670195 Tên tháng, tiếng Việt: Tổng 01/02/1993 hợp vật liệu graphene aerogel để hấp phụNơi chấtsinh: màu Quảng hữu cơNam Ngày, năm sinh: Tên tiếng Anh: graphene aerogels for organic dyesMã adsorption số : 60520301 Chuyên ngành: KỹSynthesis thuật Hóaofhọc II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 2.1.Tổng quan: graphite, graphite oxit, graphene oxit, graphene aerogel, tính chất, phương pháp tổng hợp graphene aerogel, ứng dụng, chất màu hữu cơ (methylene blue, methyl orange), và cơ chế hấp phụ chất màu hữu cơ 2.2 Thực nghiệm 2.2.1 Tổng hợp graphene aerogel từ graphene oxit và khảo sát điều kiện tổng hợp 2.2.2 Phân tích hình thái, cấu trúc, và đặc tính của graphene aerogel tổng hợp được 2.2.3 Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu graphene aerogel đối với chất màu hữu cơ: methylene blue, methyl orange III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HỮU HIẾU Tp HCM, ngày tháng năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PTN TĐ ĐHQG TP.HCM CNHH & DK (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin cảm ơn đến gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt nhất giúp tác giả có thể thực hiện luận văn thuận lợi Tiếp đến, tác giả xin cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Hóa học 2 đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Nguyễn Hữu Hiếu đã tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn tập thể các anh, chị, em Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Đại học Quốc gia TP HCM Công nghệ Hóa học và Dầu khí (CEPP) đã giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn Tác giả Nguyễn Thị Lan 3 TÓM TẮT Trong luận văn này, vật liệu graphene aerogel (GA) đuợc tổng hợp từ graphene oxit (GO) bằng phuơng pháp khử hóa học Theo đó, GO đuợc tổng hợp từ graphite (Gi) bằng phuơng pháp Hummers cải tiến Sau đó, GO đuợc khủ tạo thành khối graphene hydrogel (GH) và sấy thăng hoa GH để tạo thành GA Quá trình khử GO đuợc thục hiện ở 90 °C trong thời gian 6 giờ với hai loại chất khử axit L-ascorbic (LAA) và ethylenediamine (EDA) Sản phẩm GAL3 (với luợng chất khử LAA là 0,16 g) và GAE3 (với luợng chất khử EDA là 30 pL) được phân tích hình thái, đặc tính, cấu trúc thông qua khối lượng riêng, phổ hồng ngoại chuyển hóa Fourier, nhiễu xạ tia X, pho Raman, kính hiển vi điện tử, và diện tích bề mặt riêng theo Brunauer - Emmett - Teller Đồng thời, GAL3 và GAE3 được khảo sát khả năng hấp phụ đối với chất màu hữu cơ là methylene blue (MB), methyl orange (MO) thông qua ảnh hưởng của các điều kiện hấp phụ như thời gian, pH, và nồng độ đầu chất màu lên dung lượng hấp phụ Quá trình hấp phụ được đánh giá thông qua các mô hình động học biểu kiến bậc một, hai và mô hình đẳng nhiệt Langmuữ, Freundlich V ABSTRACT In this study, GO was synthesized from graphite (Gi) by modified Hummers method Accordingly, graphene aerogel (GA) was synthesized by chemical-reduction method using Lascorbic acid (L-AA) and ethylenediamine (EDA) as reducing agents The structure and morphology of GAL3 (amount of reducing agent LAA of 0,16 g) and GAE3 (amount of reducing agent LAA of 30 pL) were characterized by analyzed morphologically, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and Brunauer-Emmett-Teller specific surface area At the same time, GAL3, GAE3 were used as an adsorbent for methylene blue (MB) and methyl orange (MO) from aqueous solutions The effect factors including contact time, pH, and initial concentration on GAL3, GAE3 were investigated The experimental adsorption data were well-fitted to first-order, second-order kinetic models and Langmufr, Freundlich theoretical models vi LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn này là nghiên cứu của cá nhân tác giả và đuợc thục hiện duới sụ huớng dẫn của thầy TS Nguyễn Hữu Hiếu, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Truờng Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM Số liệu, kết quả nghiên cứu và kết luận trong luận văn này là hoàn toàn trung thục, chua từng đuợc công bo ừong bất cứ một công trình nào khác truớc đây Tác giả xin chịu ttách nhiệm về nghiên cứu của mình Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018 Tác giả Nguyễn Thị Lan iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .iii LỜI CAM ĐOAN .iv TÓM TẮT .V ABSTRACT .vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH xiii DANH MỤC BẢNG xiii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiv MỞ ĐÀU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1 Graphite 2 1.2 .Graphite oxit 2 1.3 Graphene oxit 3 1.4 Graphene aerogel 4 1.4.1 Định nghĩa 4 1.4.2 Tính chất của GA .5 1.4.2.1 Khối lượng riêng .5 1.4.2.2 Tính chất nhiệt 5 1.4.2.3 Tính chất cơ 5 1.4.3 Phương pháp tổng hợp GA 6 1.4.3.1 Ph ương pháp liên kết ngang 6 1.4.3.2 Phương pháp thủy nhiệt 6 1.4.3.3 Phương pháp khử hóa học 7 1.4.4 ứng dụng của GA 13 1.4.4.1 GA ứng dụng trong vật liệu xúc tác 14 1.4.4.2 GA ứng dụng làm vật liệu hấp phụ 14 1.5 Chất màu hữu cơ .15 1.5.1 Methylene blue .16 1.5.2 Methyl orange 16 1.6 .Quá trình hấp phụ .17 1.6.1 Định nghĩa và phân loại 17 1.6.2 Cơ chế hấp phụ của GA đối với MB, MO 17 1.6.3 Thông số đánh giá quá trình hấp phụ .18 1.6.4 Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ 19 1.6.4.1 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 19 1.6.4.2 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich .20 1.6.5 Mô hình động học hấp phụ .21 1.6.5.1 Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc một 21 1.6.5.2 Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai .22 1.7 Tính cấp thiết, mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu và tính mới của đề tài 22 1.7.1 Tính cấp thiết 22 1.7.2 Mục tiêu nghiên cứu .23 1.7.3 Nội dung nghiên cứu 23 1.7.4 Phương pháp nghiên cứu 23 1.7.4.1 Tổng hợp GA 23 1.7.4.2 Khảo sát hình thái, cấu trúc, đặc tính của GA 24 1.7.4.3 Khảo sát khả năng hấp phụ của GA 24 1.7.5 lình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .29 1.7.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 29 1.7.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 29 1.7.6 Tính mới của đề tài 29 CHƯƠNG 2: THựC NGHIỆM .30 2.1 Hóa chất, dụng cụ, và địa điểm thí nghiệm .30 2.1.1 Hóa chất 30 2.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 30 2.1.3 Địa điểm thí nghiệm 31 2.2 .Thí nghiệm .31 2.2.1 Tổng hợp graphene oxit 31 2.2.2 Tổng hợp GA 32 2.2.2.1 Tổng hợp GA bằng chất khử LAA .32 2.2.2.2 Tổng hựp GA bằng chất khử EDA .34 2.2.3 Khảo sát hình thái, cấu trúc, đặc tính .35 2.2.3.1 Khối lượng riêng 35 2.2.3.2 Giản đồ XRD 35 2.2.3.3 Phổ Raman 35 2.2.3.4 Phổ FTIR .36 2.2.3.5 Ảnh SEM 36 2.2.3.6 Bề mặt riêng BET 36 2.2.3.7 UV-VIS 36 2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện hấp phụ 36 2.2.4.1 Thời gian hấp phụ 36 2.2.4.2 pH 37 2.2.4.3 Nồng độ chất màu ban đầu 37 2.2.4.4 Hấp phụ đồng thời MB và MO .37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .38 3.1 .Điều kiện tổng hợp vật liệu GA .38 3.1.1 Đối với chất khử LAA 38 3.1.2 Đối với chất khử EDA 39 3.2 Hình thái, đặc tính, cấu trúc vật liệu GA .40 3.2.1 Đối với chất khử LAA 40 HORIBA Scientific VÍN H HUNS’ Thai Bỉnh SCIENTIFIC Pftat r/i*n bẽn rtTnạ I5E4:978 6M-513 KXM NCĨ FiJR SAI Ẹ NCĨ FiJR SAI Ẹ 1 5 6 7 tl 15 16 13 Í9 2Ữ 2? 2S B XÚÍÍ Tnyọtũ Imae FK.L.-5 Super-high performance hiojilastics derived from unused arr, malic aniiMj acids 7irUta? Kaneko FKL-b Characterizing Seif-A Stemb led bar.ivpartcks of Drug Delivery by use of Solution Sc a ttcring Tee tin i qu e s A'rtrwo Aiaturdi XÚÍÍ 1 38 4 FPS-24 VPS-24 JPfi-25 VPS-25 FPS-26 VFS^S FPS-27 VP&J? FPS-2K 3&5 VPS-28 iflfi Jiisii FPS-29 3*1 VPS-29 J^rw-ff UM Part Ji R$c II'-Mg Kr.rn- -Iinif AtiM-Jir Jo Green sy nlticsts find ?nribse!crial -acirviry ÚI s i ze- eMitrolled silver n-mc-pjjLieles 4] 8 frgff 71 Ik a J .'YPLTL1.',' 7 |V, Link, LrT r liiffl JXwif 7 Ĩ3ỌĨ ỉfbạng ĩ- ữv.nJ and LeT- Ỉ 1I Jiisii 38 4 /’hM-wrfiltK'J I til.' h4 -Vi-Iibi S)WlỊkriiIInt nm -HkfllivKJ MmưiiiKSfptuintwi' ĨT-.UkL 31 IT IL-innj, tierimin VPS-2B FABRICATION OF GRAPHENE OXIDE - MANGANESE FERRITE N ANỚỞÒMPỎỒITE FỞR ADỄỎRPTIỚN ÒF NIỦKEL IÒN FRỎM WATER iVfirpen WiAiJj Itei', Tntn ỉtaanịỊ ỉìr lc Vjfae tỉitu A\ụvcu Thị ỉ^in J, VjiNVa.™ Hiitỉ tiiitiII' Key i.tỉỈK>IHT.V.IryafCtH7X) ỉíứ !.imừưi71ng Pe:rviỈHI IH}*rỉỉí'='.uúw ìlí VL-T VA íỉítc'M 'fiirirln- íỹi'l'iL-r.'ir.ih Enyineenity HC1MỈTT- b'.w/wt’.w Ỉ4 lĩiiirrn Ị(f HòC/ri hỉi/itĩ Li '-| Weftsumr III 2đ8 Lv Thucựự fi'h'j ĩùny ll-'lT.iii1 : TEttiniL rrhửír-aố^l^nTíimii.ev/ii.- 17 Ahstrncl III lllih ■iliiil'i :i|IL" L'AÌili^-iiuiijj.:aik.'bL' ỉưiiilL' iCrD-XlaF-rjl ji I cEiiHk.iMiqfcfeĩlr ■Ji'ih hJnJlifnixi_31 ũilli 1‘iuh.x r-iixi '■[ }-7 hi ư:-|iicvi|ì ikilicn iiicti^ Th* phn# U-I.il ii|Hiiiml :iihl IFB^T ơT |||C fjf>” MnR^íli taric shell irtd liy uy.nf Sl-r-sj diíĩract KUL Fuvritr tnmsfurm in’rjrid fpra.iiiM.’iipK- Brinaiacr-Einrncll TellertBUTI specific jTrf'y.-e area, ftanrmi" ai ckvip "I iiK Tii'L -f'L and uhrntinii Mmrpk myjirKli“TKlry 1V5MI 71K- wl-1 '|k,TÌ*i(- ■■■•I it.Ịi 1:1 the nanrKtxTp.Y-i'c rur Ó2 1-1 irriỵ and VSM result showed the hiph saturation naapnclmimn vikje ai 2S.T 'JIIIU;Ị Tile adinrrXHUi tntfKrl Kief the OỪ-MnFeSh Hr nrmnal cl'rkxnl from waler wen: invwipMcd rĩípiTÌrnenl" were pcrl'-rmcd In study the effect nt'pjf val-ac-s contact rime, and ir :inl hl ■ ecoewtratimn and C'-reared wilh Mnl c:Ch rjiMfumdri and i»u njiu^'ttis I hi tqiiilihnuiii time Ire irijnqniun ol ?ir nnta 'IK ■■Iimtnii? I'.-.tr WB 2fll mie: Ihe kbcepticH i’lilbj'.rJ 1 fuucluvecod isnier l.ineik and ■jLiilfitasd mo> l^iiipiiiun Liotterm model The EA|h:riinehiul reaita ihuWbd Ihui Itk- uhiHpiÌKih U:u\j titJMdil-LcLJL iiuùúCue^hHine w L heaef Iluii Lit] naunheets and Mnl-yl, Ii:n> fumeles Willi LI TtiXirtunn ^InirpriLMi CiiCviiiỊ Lil' l-l-J.i Ihị-Ị: al pE! :■; Aữ.r>rdlnjly, the CH J- 'MaFi-.-OiUiizi'i.l lh-Il M-d 34 fa'pỉík-iilvil :ht-riir£*a:nl fill r-micih:ìl Nij* licim v.! ili'.-r tiA-h weirds Jttwhene j K Lfin-tp^'.Ji MJ! by Ihdir htdh Bkijrkttic pern tetthdil y, low magnetic lores Jiigh deuily of high active tur.cri'.-nu I e.iiLpc tM the iiaface Mnft^Zl( di-sailvanl agsc include ir.- Recesilly gpuphene iwltfc :ũữl- a nelI krij'.kTi liijjli-c licicnl ajJ-uTtk-III with a ncgali-.c chjnji- curhce ar.J large surlace area, are a pjtimismf ■.' ■.■||Jj-ddli; RrrrtoiƯtni^ hL'jty mi.LiJ I I.IIIS- Iri-Jii w Jt.cr Neterthelec- i Ni'■ inns ứúnì WMET hit'iL been developed, EIKÌ1 ư-1 Kin CAch.mje chcmic.il pets.i^iutinn rrjz.nhfjru filtratimi land L-jdtrajili'.iii Arming these-upfirxiaches ■ldiciption IS CMisjdered idle mid piomisuip lippmueh due bn its simplicity, cxkd-effecri venejs dn.ihlind Lrỵe-udlc upplLJtiiW 5 6 SdVHtil idmvhenb hawe bean Itndied -.Ikh ÍU iHjivuicJ IIIINTRODUCTION In recent yeaoc wuier pll Liliem in beC'.i min? 1 chill If rjpi- fir dcvựlnpiní tìHMTtrití due Io PJffU develiipmeaiL (IÍ i ndutln alieaLkim IIILỈ urbiir.mficin The pdlpti (in flf tienwy HKtal i™ in water CH1K5 a cerium rick 111 hiim-n tle.ilrh _niL lhe eaiofji [I, 2] Ạmcìng rhj1, nickel I'Nt? p » tnjije nicljl inn peLk^m in '/Idler |:-|_H catkte adverse hlt.illh elTecl-i much US Lir-KLiriù, lb arthc-L heptnk cnwptBlnptfliy, líidneỵ darrugo ftiuoiMt'tiral dfcirtts, pulnwmnry fihrotis rerwl cdcnu, 'tin denrmitifc«ntal MTIVUE Byswin dycl-'unci.iin, jnd cancer |.-i 4] Therefore, remLiVhl Hi3* from *ftỀtír in ncGGsany aio ... chất hấp phụ cao khả hấp phụ cao [51-53], phân loại, phân loại theo chế hấp phụ gồm có kiểu hấp phụ: Hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Bảng 1.1: So sánh hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Chỉ tiêu Hấp. .. Nam, vật liệu GA lĩnh vực hấp phụ có số nghiên cứu tiêu biểu có nghiên cứu tiểu biểu sau: - Tổng hợp vật liệu GA thử nghiệm khả hấp phụ vật liệu đối vói dầu chất màu hữu [77], - Tổng hợp GA hấp phụ. .. đó, tổng hợp GA để hấp phụ chất màu hữu hướng nghiên cứu mói vói cơng bố thức nước 1.7.6 Tính đề tài - Xác định lượng chất khử LAA, EDA phù hợp trình tổng hợp vật liệu GA - Khảo sát trình hấp phụ