Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu compozit mới trên cơ sở MOFs chứa Fe và graphen oxit ứng dụng làm quang xúc tác để phân hủy thuốc nhuộm trong môi

Nội dung của luận án là nghiên cứu tổng hợp một số vật liệu nano compozit mới, trên cơ sở nano Fe-MIL-53, Fe- MIL-88B, Fe-BTC và GO (graphen oxit) bằng các phương pháp khác nhau như nhiệt dung môi, thủy nhiệt, thủy nhiệt-vi sóng và nghiền cơ hóa học.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - - VŨ THỊ HÒA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU COMPOZIT MỚI TRÊN CƠ SỞ MOFs CHỨA Fe VÀ GRAPHEN OXIT ỨNG DỤNG LÀM QUANG XÚC TÁC ĐỂ PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC Chuyên ngành: Hóa Lý thút và Hóa Lý Mã số: 62.44.01.19 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ [ Hà Nội, – 2020 Cơng trình hoàn thành tại: Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Anh Tuấn PGS.TS Vũ Minh Tân Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện họp Vào hồi ngày tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu Luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Học viện Khoa học và Cơng nghệ - Thư viện Viện Hóa học MỞ ĐẦU * Tính cấp thiết luận án Ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ, ngành công nghiệp và phát triển mạnh mẽ, tác động tích cực đến kinh tế xã hội Tuy nhiên, bên cạnh có tác động tiêu cực dẫn đến nhiễm môi trường sức khỏe cộng đồng Trong nước thải ngành công nghiệp dệt may, in, giấy, mỹ phẩm có nhiều chất gây nhiễm mơi trường như: thuốc nhuộm hoạt tính, ion kim loại nặng thuốc nhuộm hoạt tính nước thải khó phân hủy chúng có độ bền cao với ánh sáng, nhiệt tác nhân oxi hóa khác Trong năm gần có nhiều cơng trình nghiên cứu sử dụng phương pháp khác nhằm xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp học, sinh học hóa học (sử dụng tác nhân oxi hóa H2O2, O3, H2O2/O3) áp dụng Tuy nhiên, số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm truyền thống như: phương pháp học, phương pháp sinh học có hạn chế xử lý khơng triệt để chất gây ô nhiễm Phương pháp hiệu cao để xử lý nước thải dệt nhuộm trình oxi hóa tiên tiến (AOPs) sử dụng xúc tác quang hóa chất bán dẫn TiO2, ZnO, CdS [1], xúc tác photo fenton như: Fe2O3, FeOOH, Fe@Fe2O3 [2] Dưới tác động ánh sáng (photon), electron từ vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn tạo electron (e-) lỗ trống (h+) Lỗ trống (h+) tác dụng với H2O sinh gốc tự •OH e- tác dụng với O2 tạo gốc tự O2• - Các gốc tự có thế khử cao, có khả oxi hóa chất hữu cơ, chất màu hữu thành CO2 H2O, xử lý triệt để chất màu hữu [1-4] Để tăng cường hiệu xử lý, việc sử dụng xúc tác quang kết hợp tác nhân oxi hóa mạnh H2O2 O3 nghiên cứu phát triển mạnh năm gần [3] Gần đây, thế hệ xúc tác quang hóa sở vật liệu khung kim MOFs (Metal-organic frameworks) chứa Ti, Zn, Fe… oxit có khả quang xúc tác hóa hẳn quang xúc tác hóa truyền thống nano TiO2, P25 (Degussa), ZnO, Fe2O3 [5-6] Ưu việt hệ vật liệu có cấu trúc xốp, có diện tích bề mặt lớn Cấu trúc tính chất vật liệu “thiết kế” dựa thay đổi Ligan ion kim loại khác nhau, hệ vật liệu MOFs có đặc tính độc đáo, đặc biệt hấp dẫn có khả ứng dụng cao làm vật liệu trữ khí, tách khí, chất hấp phụ, xúc tác, cảm biến, vật liệu làm điện cực cảm biến, chất mang thuốc vv… [7-9] Để tăng cường tính và khả ứng dụng, vật liệu compozit sở vật liệu khung kim đặc biệt quan tâm nghiên cứu Mới đây, số vật liệu compozit sở nano MOFs nano cacbon nano MIL53/rGO, MIL88/GO, MIL101/rGO MIL53, MIL88 và MIL101 chứa Fe/CNT Vai trò vật liệu nano cacbon không chất mang, phân tán tinh thể MOFs mà cịn có vai trị quan trọng vật liệu chất dẫn điện tử nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, làm giảm khả tái kết hợp e- hốc h+ Ngồi nano cacbon có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy, làm tăng hoạt tính quang hóa Ngày xu hướng ứng dụng công nghệ xanh, đặc biệt trọng phát triển Phương pháp tổng hợp vật liệu MOF truyền thống là phương pháp nhiệt dung môi Trong phương pháp này, cần phải sử dụng lượng lớn dung mơi DMF, hóa chất đắt tiền độc hại Một số nghiên cứu tổng hợp vật liệu MOFs không sử dụng dung môi hữu (dùng nước thay thế dung môi công bố [12-13]) Một bước tiến tổng hợp vật liệu MOFs là tổng hợp thành cơng số loại MOFs có kích thước nano (nano MOFs) thay thế cho MOFs truyền thống có kích thước hạt micromet sử dụng số kỹ thuật siêu âm, vi sóng tổng hợp vật liệu MOFs [14] Để hội nhập với xu hướng vật liệu khung kim, luận án tập trung nghiên cứu tổng hợp vật liệu MOFs compozit không sử dụng dung môi hữu cơ, có cấu trúc nano (nano Fe-BTC/GO ứng dụng làm xúc tác quang Fenton để xử lý chất màu hữu (thuốc nhuộm hoạt tính RR-195 RY-145) môi trường nước Tên đề tài luận án “Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu compozit sở MOFs chứa Fe graphen oxit ứng dụng làm quang xúc tác để phân hủy thuốc nhuộm môi trường nước” * Nội dung nghiên cứu luận án: - Nghiên cứu tổng hợp số vật liệu nano compozit mới, sở nano Fe-MIL-53, Fe- MIL-88B, Fe-BTC GO (graphen oxit) phương pháp khác nhiệt dung mơi, thủy nhiệt, thủy nhiệt-vi sóng nghiền hóa học - Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, hình thái học tính chất hóa lý vật liệu tổng hợp phương pháp hóa lý đại XRD, FTIR, SEM, TEM, XPS, EDX, BET, TG-DTA, UV-Vis - Đánh giá khả xúc tác quang hóa sử dụng ánh sáng vùng khả kiến phân hủy thuốc nhuộm RR-195, RY-145 hệ vật liệu tổng hợp - So sánh hoạt tính hệ xúc tác để tìm hệ xúc tác hiệu phân hủy thuốc nhuộm RR-195, RY-145 - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng pH, nồng độ H2O2, nồng độ chất màu ban đầu đến hiệu suất phân hủy chất màu hữu - Nghiên cứu độ bền xúc tác khả tái sinh, tái sử dụng xúc tác - Đề xuất đường phân hủy chất màu hữu thơng qua sản phẩm trung gian hình thành trình phân hủy chất * Bố cục luận án Luận án bao gồm 146 trang, 99 hình vẽ, 15 bảng biểu và 142 tài liệu tham khảo Bố cục luận án bao gồm phần sau: mở đầu, chương nội dung và kết luận Những đóng góp luận án cơng bố 03 tạp chí khoa học chun ngành, có 02 tạp chí khoa học quốc tế và 02 tạp chí khoa học quốc gia Chương Tổng quan Chương trình bày 38 trang, giới thiệu chung vật liệu MOFs, phương pháp tổng hợp MOFs, ứng dụng vật liệu MOFs Trong ứng dụng vật liệu MOFs, ứng dụng làm xúc tác là mẻ chưa nghiên cứu nhiều Việt Nam MOFs làm chất xúc tác phản ứng phân hủy chất hữu độc hại, chất màu, thuốc nhuộm Để tăng cường tính và khả ứng dụng, vật liệu compozit sở vật liệu khung kim đặc biệt quan tâm nghiên cứu Gần đây, số vật liệu compozit sở nano MOFs nano cacbon nano MIL53/rGO, MIL88/GO, MIL101/rGO MIL53, MIL88 và MIL101 chứa Fe/CNT tổng hợp và đánh giá có hoạt tính quang xúc tác cao phản ứng phân hủy chất hữu cơ, chất màu hữu môi trường nước [9-11] Do đó, việc sử dụng vật liệu xúc tác quang nano compozit MOFs/GO để xử lý thuốc nhuộm có tính thực tiễn và ý nghĩa khoa học cao Từ tổng quan tình hình nghiên cứu vật liệu MOFs ngoài nước, ta nhận thấy vật liệu MOFs cấu trúc nano thế hệ vật liệu MOFs ưu việt hẳn vật liệu MOFs thơng thường tính đặc biệt kích thước hạt nhỏ (nm), kích thước mao quản lớn (nm), có diện tích bề mặt lớn, thể tích xốp lớn làm tăng trình truyền nhiệt, truyền khối, tăng tốc độ khuếch tán chất tham gia phản ứng tới tâm hoạt động với độ phân tán cao Q trình kết tinh thủy nhiệt vi sóng tạo hạt có kích thước nhỏ, đóng vai trị chất xúc tác có khả oxy hóa khử Các nghiên cứu nhằm làm giảm thời gian tạo mầm phát triển mầm MOFs là giải pháp để tổng hợp vật liệu MOFs kích thước hạt nano Chương Thực nghiệm Chương trình bày 20 trang bao gồm: 2.1 Hóa chất 2.2 Quy trình thực nghiệm tổng hợp vật liệu - Tổng hợp số vật liệu nano compozit Fe-BDC/GO (Fe-MIL53/GO, Fe-MIL-88B/GO) phương pháp nhiệt dung môi - Tổng hợp hệ vật liệu nano compozit Fe-BTC/GO phương pháp nhiệt dung môi, thủy nhiệt (ở 600C, 900C, 1200C), thủy nhiệt – vi sóng (ở 900C với thời gian 10, 20, 30, 40 phút) - Tổng hợp vật liệu Fe-BTC (ở 20, 40, 60, 80 phút) và vật liệu compozit Fe-BTC/GO (60 phút) phương pháp nghiền hóa học - Nghiên cứu trình quang xúc tác phản ứng phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính xúc tác tổng hợp - Nghiên cứu đường phân hủy thuốc nhuộm RR-195 xúc tác Fe-MIL-88B/GO thông qua sản phẩm trung gian xác định sắc kí lỏng khối phổ (LC-MS) 2.3 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu - Đặc trưng vật liệu phương pháp vật lý đại, sử dụng thiết bị Việt Nam và Hàn Quốc: XRD, XPS, EDX, SEM, TEM, BET, FT-IR, TGA, UV-Vis 2.4 Phương pháp đánh giá khả quang xúc tác vật liệu trình quang xúc tác phân hủy thuốc nhuộm - Xây dựng mơ hình đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu phản ứng phân hủy RR-195 RY-145 - Phân tích và đánh giá sản phẩm trung gian hình thành trình phân hủy RR-195 hệ xúc Fe-Mil-88B/GO Tính tốn hiệu suất trình phân hủy Chương Kết thảo luận Chương trình bày 80 trang bao gồm: 3.1 Đặc trưng cấu trúc, hình thái học hệ xúc tác Kí hiệu Fe-BTC/GO NDM Fe-BTC/GO-90oC Fe-BTC/GO-30 Fe-BTC/GO NC-60 Chú giải Fe-BTC/GO tổng hợp phương nhiệt dung môi Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 900C Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt-vi sóng 30 phút Fe-BTC/GO NC tổng phương nghiền 60 phút 3.1.1 Kết phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) 3500 Fe-MIL-88/GO Cường độ (a.u) 3000 Cường độ (a.u) 2500 Fe-MIL-88 2000 1500 Fe-MIL-53/GO 1000 Fe-MIL-53 500 10 15 20 25 30 Góc 2 độ Góc Theta (độ) (đ(đ) Hình 3.2 Giản đồ XRD vật liệu Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B, Fe-MIL53/GO, Fe-MIL-88B/GO Kết XRD vật liệu Fe-MIL-53/GO, Fe-MIL-88B/GO xuất tất pic giống pic thuộc Fe-MIL-53, Fe-MIL88B nhiên, cường độ pic 2  11o đặc trưng cho cấu trúc GO giảm mạnh và gần khơng còn thấy xuất Điều này giải thích tinh thể Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B phân tán tốt bề mặt lớp GO Giản đồ XRD vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác xuất pic có cường độ 2 ~ 5,8o; 7,8o; 12o; 13,7o; 17,6o 22,1o tương ứng với mặt phẳng nhiễu xạ (012); (104); (110) đặc trưng cho cấu trúc Fe-BTC [125] Tuy nhiên, pic 2θ ~11o đặc trưng cho cấu trúc GO giảm mạnh và gần không còn thấy xuất Điều này giải thích phân tán, xen phủ vật liệu Fe-BTC lên bề mặt chất mang GO Cường độ (a.u) Góc Theta (độ) Góc Theta (độ) Góc Theta (độ) Cường độ (a.u) Góc Theta (độ) Góc Theta (độ) Hình 3.6 Kết phân tích XRD vật liệu Fe-BTC NDM, Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác Trong mẫu Fe-BTC/GO-30 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt - vi sóng (30 phút) có cường độ pic 2  12o lớn, cân đối so với mẫu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp nhiệt dung môi, thủy nhiệt, nghiền hóa học Qua kết XRD cho thấy vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt - vi sóng (30 phút) có cấu trúc pha tinh thể ổn định, độ tinh thể cao 3.1.2 Kết phân tích ảnh SEM TEM Ở hình 3.10 ảnh TEM vật liệu Fe-MIL-88B cho thấy hạt nano Fe nhỏ giả cầu có kích thước 5-8 nm, gắn chặt bề mặt tinh thể Fe-MIL-88B Trên hình ảnh TEM vật liệu compozit Fe-MIL-88B/GO, hạt nano Fe có xu hướng co cụm để hình thành hạt có kích thước lớn (kích thước tăng từ 5-8 nm lên tới 10-20 nm) Điều này tương tác ion Fe với nhóm hydroxyl cacboxylic GO để tạo thành phức chất Fe Hình 3.10 Ảnh TEM GO (A), Fe-MIL-88B(B) Fe-MIL88B/GO(C) Hình 3.14 Ảnh SEM vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác (a, Fe-BTC/GO – NDM; b, Hình 3.14 Ảnh SEM vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác (a) Fe-BTC/GO –NDM; (b) Fe-BTC/GO90oC; (c) Fe-BTC/GO VS-30; (d) Fe-BTC/GO NC-60 thể Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B gốc, điều này giải thích nhóm epoxy lớp GO ngăn chặn co cụm kết tụ tinh thể Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B, dẫn đến hình thành hạt nano Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B chất mang GO [117] Điều này góp phần làm tăng bề mặt riêng vật liệu Trong bảng 3.5 vật liệu Fe-MIL-88B/GO có diện tích bề mặt lớn (99 m2/g) Bảng 3.5 Các thông số đặc trưng Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B, FeMIL-53/GO, Fe-MIL-88B/GO Vật liệu Fe-MIL-53 Fe-MIL-53/GO Fe-MIL-88B Fe-MIL-88B/GO Diện tích bề mặt (BETm2/g) 62 80 89 99 Tổng thể tích mao quản (cm3/g) 0,14 0,21 0,15 0,23 Độ rộng mao quản trung bình (nm) 4,1 - 7,2 10,2 - 20,3 3,2 - 7,4 12,2 - 21,3 Bảng 3.9 Các thông số đặc trưng vật liệu Fe-BTC FeBTC/GO tổng hợp phương pháp khác Diện tích Tổng thể tích Độ rộng mao Vật liệu bề mặt mao quản quản trung bình (BET-m2/g) (cm3/g) (nm) Fe-BTC-NDM 349 0,55 2,2 - 3,2 Fe-BTC/GO-NDM 376 1,33 12,5 - 23,7 Fe-BTC/GO-90oC 786 0,82 5,9 -7,2 Fe-BTC/GO-30 1015 1,13 6,5-8,2 Fe-BTC/GO-NC 60 849 0,65 7,4-18,4 Qua bảng 3.9 cho thấy vật liệu Fe-BTC/GO có diện tích bề mặt riêng cao (376 – 1015 m2/g) tổng thể tích mao quản lớn (0,82 – 1,33 cm3/g) so với vật liệu Fe-BTC Vật liệu Fe-BTC/GO có độ rộng mao quản trung bình tăng so với mẫu Fe-BTC, thuận lợi cho 11 trình hấp phụ khuếch tán Điều này giải thích phân tán tinh thể Fe-BTC lên chất mang GO (GO có cấu trúc lớp) Vật liệu Fe-BTC/GO-30 (tổng hợp phương pháp thủy nhiệt vi sóng 30 phút) có diện tích bề mặt lớn tổng thể tích mao quản lớn Điều này giải thích Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt-vi sóng có kích thước hạt nhỏ khoảng 40- 50 nm, phân bố đồng lớp chất mang GO cấu trúc pha ổn định, độ tinh thể cao (hình 3.6) Độ truyền qua (%T) 3.1.5 Kết phân tích phổ hồng ngoại FTIR Hình 3.24 Phổ hồng ngoại FTIR vật liệu Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B, Fe-MIL-53/GO, Fe-MIL-88B/GO Phổ FTIR Fe-MIL-53/GO Fe-MIL-88B/GO gần giống với Fe-MIL-53 Fe-MIL-88 ngoại trừ hai dao động có cường độ thấp xuất 2339-2360 cm-1 liên quan đến dao động C-H bão hịa khơng bão hòa, cho thấy tương tác MIL53, MIL-88B GO Dải hấp thụ đỉnh 759 – 711 cm-1 đặc trưng cho liên quan đến dao động ligand BTC Các pic 750 cm-1 tương ứng với dao động biến dạng C-H benzen Các pic cường độ cao 624 cm-1 đặc trưng cho dao động liên kết Fe – O [140] 12 Độ truyền qua (%T) Số sóng (cm-1) Hình 3.27 Kết phân tích phổ hồng ngoại FT-IR vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác 3.1.6 Kết phân tích phổ XPS Khảo sát tồn phổ XPS, C1s, O1s Fe2p cho Fe-MIL-88B, Fe-MIL-88B/GO thể hình 3.30 Trong hình 3.30a c cho thấy dòng quang điện tử với lượng liên kết 284 eV, 530 eV, và 711 eV tương ứng với C1s, O1s Fe2p Trong hình 3.30b d cho thấy bốn đỉnh khoảng 284,9; 286,2; 288,1 và 289,5 eV tương ứng với liên kết C-C, C-O, C = O O – C = O [141] Thêm vào đó, dịch chuyển dải C1s sang lượng liên kết cao hơn, cho thấy tương tác carbon H2BDC và carbon GO Hơn nữa, gia tăng cường độ đỉnh nhóm C – C, giảm cường độ đỉnh nhóm C – O, C = O 13 O – C = O Fe-MIL-88B/GO so với Fe-MIL-88B, cho thấy tương tác Fe-MIL-88Bvà GO vật liệu Fe-MIL-88B/GO Trong phổ XPS O1s (hình 3.30e), Có cực đại 531,7 533,7 eV tương ứng với liên kết Fe-O-C Trong phổ Fe2p FeMIL-88B/GO (hình 3.30f) xuất hai cực đại 711,9 725,7 eV tương ứng với Fe2p3/2 Fe2O3 Fe2p1/2 α-FeOOH [126-129] a b Hình 3.30 Phổ XPS củacFe-MIL88B (c, d) compozit Fe- d MIL88B/GO (a) (b) C1S; (e) O1S; (f) Fe2p e f Hình 3.28 Phổ XPS Fe-MIL88B (c, d) compozit FeMIL88B/GO (a) (b) C1S; (e) O1S; (f) Fe2p 3.1.7 Kết phân tích TGA vật liệu Fe-BTC/GO Phổ TGA vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác thể hình 3.37 Qua hình 3.37 vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác có độ bền nhiệt cao (300oC) Cao nhiệt độ này, trình phân hủy nhiệt đốt cháy xảy 14 % khối lượng Nhiệt độ (oC) Hình 3.30 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật liệu Fe-BTC/GO (ahv)1/2(eV)1/2 3.1.8 Kết phân tích UV-vis rắn vật liệu Fe-BTC/GO hv (eV) Hình 3.31 Năng lượng vùng cấm vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp khác Năng lượng vùng cấm Eg vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt-vi sóng (30 phút) 2,2 eV; Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt là 2,4 eV; Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp nghiền là 2,48 eV nhỏ lượng vùng cấm vật liệu Fe-BTC (2,5 -2.7 eV) [132] Sự có mặt chất mang GO ngoài giúp phân tán tinh thể Fe-BTC đồng đều, tạo hạt có kich thước nhỏ, chất mang GO có vai trò quan trọng là nhận electron từ vùng dẫn xúc tác quang MOFs, làm 15 giảm thiểu, hạn chế khả tái kết hợp electron và hốc h + hiệu là tăng hoạt tính xúc tác độ bền xúc tác [129] Kết phân tích UV-Vis rắn cho thấy vật liệu Fe-BTC/GO tổng hợp phương pháp thủy nhiệt-vi sóng (30 phút) có giá trị nhỏ (2,2 eV) nên có hoạt tính xúc tác tốt C/Co 3.2 Đánh giá hoạt tính xúc tác hệ xúc tác tổng hợp 3.2.1 Đánh giá hoạt tính xúc tác phân hủy thuốc nhuộm RR-195 hệ xúc tác Fe-BDC/GO 3.2.1.1 So sánh hoạt tính xúc tác phân hủy thuốc nhuộm RR-195 hệ xúc tác Fe-BDC Fe-BDC/GO Thời gian chiếu sáng (phút) Hình 3.33 Hoạt tính xúc tác Fe-MIL-53, Fe-MIL-88B, Fe-MIL-53/GO, Fe-MIL-88B/GO phân hủy thuốc nhuộm RR-195 Để so sánh hoạt tính xúc tác hệ xúc tác tổng hợp gồm: Fe-MIL-53, Fe-MIL-53/GO, Fe-MIL-88B, Fe-MIL-88B/GO trình phân hủy RR-195 thực điều kiện: nồng độ RR-195 ban đầu là 100 mg/L; lượng xúc tác 0,3 g/L; nồng độ H2O2 136 mg/L; pH = 5,5; nhiệt độ T= 25oC chiếu sáng Từ kết thu được, ta nhận thấy Fe-MIL-53/GO Fe-MIL-88B/GO có hoạt tính quang hóa hẳn so với Fe-MIL53 Fe-MIL-88B Điều chứng minh hiệu ứng hiệp trợ FeMIL-53, Fe-MIL-88B với GO 16 Từ hình 3.33 ta thấy hoạt tính xúc tác Fe-MIL-88B/GO cao hẳn so với Fe-MIL-53/GO Điều giải thích diện tích bề mặt Fe-MIL-88B/GO (99 m2/g) cao so với FeMIL-53/GO (80 m2/g) 3.2.1.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả phân hủy thuốc nhuộm RR-195 vật liệu xúc tác Fe-MIL-88B/GO Ảnh hưởng pH: Để khảo sát ảnh hưởng pH, thực phản ứng phân hủy RR-195 vật liệu compozit Fe-MIL88B/GO giá trị pH khác Các thí nghiệm thực ba giá trị pH khác nhau: 3,0; 5,5 8,0 với điều kiện nhau: H2O2 (30%) mL/L, lượng xúc tác 0,3g/L, nồng độ RR-195 100 ppm, nhiệt độ t = 25oC chiếu đèn thời gian 25 phút Kết cho thấy, với pH = 3,0 tốc độ phân hủy RR-195 diễn nhanh, tăng pH = 5,5 tốc độ phân hủy RR-195 chậm đạt hiệu suất chuyển hóa 98% sau 25 phút (giống pH = 3) Khi pH > hiệu suất trình phân hủy giảm mạnh Do pH = 5,5 lựa chọn cho trình nghiên cứu tiếp theo Ảnh hưởng nồng độ H2O2: Tương tự thí nghiệm thực nồng độ H2O2 khác nhau: 68 mg/L; 136 mg/L 204 mg/L với điều kiện phản ứng Kết cho thấy, trình phân hủy RR-195 tăng nồng độ H2O2 tăng lên Khi nồng độ H2O2 tăng từ 68 lên 136 mg/L sau 25 phút hiệu suất trình tăng mạnh và đạt 98% Điều gốc •OH từ H2O2 tạo nhiều làm thúc đẩy trình phản ứng dẫn đến tốc độ hiệu suất phân hủy tăng Tuy vậy, tiếp tục tăng lượng H2O2 (6 mL/L) dung dịch, lúc H2O2 dư tác dụng với gốc •OH tạo thành gốc HOO• làm giảm hiệu suất q trình phân hủy 3.2.1.3 Đánh giá hoạt tính hệ vật liệu xúc tác Fe-MIL88B/GO điều kiện khác 17 Từ hình 3.37A cho thấy điều kiện phản ứng oxi hóa tác dụng ánh sáng mặt trời và chất xúc tác chuyển hóa RR-195 là khơng đáng kể Trên hình 3.37B q trình hấp phụ diễn nhanh và đạt cân sau 25 phút phản ứng Hiệu suất hấp phụ RR-195 xúc tác đạt 25% Trong trình phản ứng Fenton (với có mặt chất xúc tác, H2O2), sau 25 phút phản ứng, hiệu suất đạt 75% (hình 3.37C) Tuy nhiên, q trình Photo – Fenton (với có mặt chất xúc tác, H2O2 và chiếu sáng) hiệu suất đạt 98% (hình 3.37D) Từ kết này, ta nhận thấy compozit Fe-MIL-88B/GO có hiệu phân hủy RR-195 cao Hình 3.37 Quá trình phân hủy RR-195 xúc tác Fe-MIL-88B/GO điều kiện khác 3.2.1.4 Nghiên cúu độ bền xúc tác Fe-MIL-88B/GO Hình 3.38 Độ bền xúc tác qua lần phản ứng trình phân hủy RR-195 Fe-MIL-88B/GO 18 ... graphen oxit ứng dụng làm quang xúc tác để phân hủy thuốc nhuộm môi trường nước” * Nội dung nghiên cứu luận án: - Nghiên cứu tổng hợp số vật liệu nano compozit mới, sở nano Fe- MIL-53, Fe- MIL-88B, Fe- BTC... Đánh giá khả xúc tác quang hóa sử dụng ánh sáng vùng khả kiến phân hủy thuốc nhuộm RR-195, RY-145 hệ vật liệu tổng hợp - So sánh hoạt tính hệ xúc tác để tìm hệ xúc tác hiệu phân hủy thuốc nhuộm. .. chung vật liệu MOFs, phương pháp tổng hợp MOFs, ứng dụng vật liệu MOFs Trong ứng dụng vật liệu MOFs, ứng dụng làm xúc tác là mẻ chưa nghiên cứu nhiều Việt Nam MOFs làm chất xúc tác phản ứng phân