Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày kết quả tổng hợp vật liệu (Zn/Co)-zeolite imidazole frameworks ((Zn/Co)ZIFs) bằng phương pháp dung nhiệt kết hợp với vi sóng và ứng dụng làm chất xúc tác quang trong vùng ánh sáng khả kiến.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 15, Số (2020) PHÂN HỦY QUANG XÚC TÁC MỘT SỐ PHẨM NHUỘM TRONG DUNG DỊCH NƯỚC SỬ DỤNG CHẤT XÚC TÁC (Zn/Co)- ZEOLITE IMIDAZOLE FRAMEWORKS Nguyễn Hải Phong1*, Nguyễn Thị Thanh Tú1, Trần Văn Thanh1, Đặng Thị Ngọc Hoa2 Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Trường Đại học Y Dược, Đại học Huế *Email: nghaiphong62@gmail.com Ngày nhận bài: 01/7/2019; ngày hoàn thành phản biện: 3/7/2019; ngày duyệt đăng: 02/10/2019 TĨM TẮT Bài báo trình bày kết tổng hợp vật liệu (Zn/Co)-zeolite imidazole frameworks ((Zn/Co)ZIFs) phương ph{p dung nhiệt kết hợp với vi sóng ứng dụng làm chất xúc tác quang vùng ánh sáng khả kiến Các vật liệu tổng hợp xác định c{c phương ph{p nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), đẳng nhiệt hấp phụ nitrogen Kết cho thấy vật liệu (Zn/Co)ZIFs có độ kết tinh cao với với diện tích bề mặt lớn (1637,3 m2 /g) (Zn/Co)ZIFs thể hoạt tính phân hủy quang xúc tác cao vùng ánh sáng khả kiến thuốc nhuộm xanh methylene (MB) dung dịch nước Ngồi ra, vật liệu (Zn/Co) ZIFs có khả quang xúc tác phân hủy nhiều phẩm màu hữu (methyl organe, congo red) Từ khóa: quang xúc tác, xúc tác dị thể, xanh methylene, ZIF-8, ZIF-67, (Zn/Co)ZIFs MỞ ĐẦU Vật liệu khung Zeolite Imidazole Frameworks (ZIFs) loại vật liệu thuộc nhóm khung hữu kim loại (MOFs), tạo thành từ cation hóa trị hai phối trí tứ diện (M2+ = Zn hay Co ) với phối tử imidazolate [23; 25] ZIF-8 [Zn(2-methylimidazole)2] ZIF-67 [Co(2-methylimidazole)2] thu hút nhiều nhà nghiên cứu bền nhiệt, bền hóa học kiểm so{t hình thái [12; 17] ZIF-8 ZIF-67 nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực hấp phụ, tách khí xúc tác Tuy vậy, ứng dụng ZIFs xúc tác quang xúc tác chưa nghiên cứu nhiều Nhìn chung, ZIFs có lượng vùng cấm lớn nên hấp phụ tia cực tím ( ZIF-67 ZIF-8 có lượng vùng cấm (Eg) tương ứng 4,3 eV 5,3 eV) [2] Do đó, việc làm giảm Eg để cải thiện hoạt tính chất quang xúc tác ZIFs vùng ánh 53 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs sáng khả kiến nhiều nhà khoa học quang tâm Yang cộng [23] nghiên cứu đưa thêm Cu v|o ZIF-67 thúc đẩy hoạt tính xúc tác Cu/ZIF-67 cho việc phân hủy methyl cam vùng ánh sáng khả kiến Lin cộng [7] cho thấy ZIF-67 l| chất xúc tác dị thể hoạt hóa peroxymonosulfate để phân hủy Rhodamine B (RDB) nước Thanh cộng [16] cho thấy ZIF-8 biến tính oxit sắt thể quang xúc tác tuyệt vời cho việc phân hủy RDB vùng ánh sáng khả kiến Zhou cộng [25] lần công bố tổng hợp (Zn/Co) ZIFs, kết cho thấy đặc tính hóa học ZIFs đa kim loại cải thiện nhiều so với ZIFs đơn ZIF-8 ZIF-67 Tuy nhiên hoạt tính quang xúc tác nhóm vật liệu n|y cơng bố Phẩm m|u sử dụng nhiều nhiều ngành công nghiệp da, giấy, nhựa, đặc biệt nhiều ngành công nghiệp dệt nhuộm Sự diện phẩm nhuộm nước thải mối quan tâm lớn ảnh hưởng bất lợi chúng đến đời sống sinh vật Việc đưa thuốc nhuộm v|o môi trường vấn đề quan tâm cho độc tính mỹ quan Màu sắc chất gây nhiễm nhìn thấy nước thải Sự có mặt chí lượng nhỏ thuốc nhuộm nước, mg/L số thuốc nhuộm dễ nhìn thấy [13] Vì tìm kiếm kỹ thuật thân thiện hiệu để loại bỏ thuốc nhuộm từ nước thải trở thành vấn đề quan trọng cấp b{ch, có ý nghĩa quan trọng cơng tác bảo vệ mơi trường nói chung mục tiêu nhà khoa học nói riêng Nhiều phương ph{p hóa lý thơng thường phát triển để xử lý nước thải có màu oxi hóa sinh hóa [5], hấp phụ [3; 9; 11] trao đổi ion [8; 21], xúc tác quang hóa [1; 13; 14], đơng tụ hóa học [4; 18], đơng tụ điện hóa [22], tuyển [26], oxi hóa nâng cao [19] Trong c{c phương ph{p trên, quang xúc t{c xem xét kỹ thuật hứa hẹn hiệu xử lý cao, chi phí thấp thực đơn giản Trong báo này, (Zn/Co)ZIFs tổng hợp phương ph{p dung nhiệt hỗ trợ vi sóng, hoạt tính phân hủy quang xúc tác (Zn/Co)ZIFs xanh methylene nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất Cobalt nitrate (Co(NO3)2·6H2O, Deajung, Hàn Quốc); 2-methylimidazole (C4H6N2, Sigma, Mỹ) (Hmim); methanol (CH3OH, Guang Zhou, Trung Quốc); ethanol (C2H5OH, Guang Zhou, Trung Quốc); kẽm nitrate (Zn(NO3)2.6H2O, Deajung, Hàn Quốc); methyl organe (C14H14N3NaO3S), methylene blue (C16H18ClN3S, ký hiệu MB), congo red (C32H22N6(SO3)2Na2 (Nashik, Ấn Độ) Tất c{c hóa chất l| tinh khiết ph}n tích 54 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 15, Số (2020) 2.2 Thiết bị Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) ghi nhiễu xạ kế D8 Advance Bruker , Đức với nguồn xạ Cu-Kα ( = 1.5406Å) Hình thái ZIF-67 quan sát hiển vi điện tử quét (SEM) (SEM JMS–5300LV, Nhật) Nghiên cứu tính xốp c{ch đo đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ nitơ với thiết bị Micromeritics 2020 Volumetric Adsorption Analyzer System, Mỹ Phổ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) đo thiết bị Lambda 25 Spectrophotometer – Perkin Elmer, Nhật bước sóng cực đại MB (max = 664 nm) 2.3 Tổng hợp ZIF-67, ZIF-8 (Zn/Co)ZIFs Các mẫu ZIF-67, ZIF-8, (Zn/Co)ZIFs tổng hợp theo tài liệu tham khảo [6; 20; 24; 25] Cân lượng xác 2,328 g Co(NO3)2·6H2O hòa tan 100 mL CH3OH 2,624 g 2-metylimidazol hòa tan 100 mL CH3OH Cho hỗn hợp vào bình tam giác 250 mL, khuấy máy khuấy từ 30 phút, tiếp tục đưa mẫu vào thiết bị vi sóng, mẫu chiếu vi sóng 40 phút Sau mẫu li tâm thời gian 10 phút (5000 vòng/phút) Chất rắn thu rửa ba lần liên tục với dung môi ethanol Sấy sản phẩm thu khoảng 24 h nhiệt độ 120 °C Mẫu rắn thu kí hiệu ZIF-67 L|m tương tự thay muối cobalt muối kẽm thu mẫu ZIF-8 Mẫu (Zn/Co)ZIFs tổng hợp tương tự qui trình tổng hợp ZIF-67 hay ZIF-8 Trong 0,4752 g Zn(NO3)2·6H2O 1,8624 g Co(NO3)2·6H2O hòa tan 100 mL CH3OH 2,624 g 2-metylimidazol hòa tan 100 mL CH3OH 2.4 Nghiên u hoạt tính quang xúc tác phân hủy MB (Zn/Co)ZIFs Cho 0,080g vật liệu (Zn/Co)ZIFs vào cốc thủy tinh dung tích 1000 mL, chứa 500 mL dung dịch MB ( nồng độ ban đầu C0 = 50 mg/L) Cốc thủy tinh đậy kín với nhm, đặt bóng tối để ngăn phản ứng với ánh sáng hỗn hợp khuấy máy khuấy từ 120 phút để đảm bảo vật liệu hấp phụ đạt đến bão hòa hồn to|n Sau 5mL mẫu hút đem ly t}m để loại chất hấp phụ (Zn/Co)ZIFs Nồng độ MB lại dung dịch x{c định quang phổ hấp phụ UV-Vis bước sóng λmax = 664 nm Sau trình hấp phụ/giải hấp đạt đến trạng thái cân bằng, đèn bật sáng để chiếu sáng hỗn hợp Tiếp theo mL mẫu được rút định kỳ khoảng thời gian x{c định, sau ly t}m để loại chất rắn (Zn/Co)ZIFs Nồng độ màu lại dung dịch x{c định nêu 55 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặ trưng vật liệu (Zn/Co)ZIF Hình trình bày giản đồ XRD mẫu ZIF-67, (Zn/Co)ZIFs ZIF-8 Vì ZIF-8 ZIF-67 kết tinh nhóm khơng gian ̅ [10] nên nhiễu xạ quan sát vị trí Các peak nhiễu xạ quan sát mặt nhiễu xạ (011), (022), (112), (013), (222), (114), (233), (134), (044), (244) (235) tương ứng với vật liệu ZIF-8 ZIF-67 [6; 10; 24; 25] (Co/Zn)ZIFs thu nhiễu xạ vị trí với ZIF-8 ZIF-67 Ngồi khơng tìm thấy peak nhiều xạ khác xuất hiện, điều cho thấy mẫu thu có độ tinh khiết cao Vì bán kính ion Co(II) Zn(II) phối trí tứ diện gần (0,74 Å 0,72 Å) Nên ZIF-8 ZIF-67 kết tinh hệ tinh thể với cấu trúc sodalite, nên ion Zn(II) thay đồng hình ion Co(II) 10 15 20 25 (044) (233) (244) (134) (114) (222) (013) (112) (022) (011) ZIF-67 (Zn/Co)ZIFs ZIF-8 (002) y chọn) ( tù ng độ Cườ 2000 cps Hình thái ZIF-67, ZIF-8 v| (Zn/Co)ZIF thể hình ZIF-67 cho hạt có hình dạng đa diện 12 mặt, sắc nét với đường kính dao động khoảng 800-1000 nm Mẫu (Zn/Co)ZIFs giữ hình th{i đa diện ZIF-67 Tuy nhiên, mẫu (Zn/Co)ZIFs có hình thái cấu trúc tạo thành từ hạt có kích thước nhỏ (200-300 nm) Điều cho thấy việc thêm Zn kìm hãm phát triển hạt tinh thể 30 theta (độ) Hình Giản đồ XRD mẫu ZIF-67, (Zn/Co) ZIF-8 56 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế a Tập 15, Số (2020) b 300 nm 300 nm c 300 nm Hình Ảnh SEM ZIF-67 (a); (2Zn/8Co)ZIF (b) ZIF-8 (c) Diện tích bề mặt tính chất xốp vật liệu nghiên cứu phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ nitơ 77 K (hình 3) Kết cho thấy đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp phụ thuộc loại I theo phân loại IUPAC v| đó, tất mẫu tổng hợp có cấu trúc vi xốp Tuy nhiên đẳng nhiệt mẫu ZIF-8 cho thấy đường trễ từ áp suất tương đối cao, cho thấy có hình thành hệ thống mao quản trung bình hạt Vì việc biến tính kẽm, làm diện tích bề mặt mẫu ZIFs thu có khuynh hướng giảm dần theo thứ thự sau: ZIF67 (1935 m2/g) > (Zn/Co)ZIF (1637 m2/g) > ZIF-8 (1279 m2/g) 57 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs Thểtích hấ p phụ(cm3 g-1 STP) 700 600 500 400 ZIF-67 (Zn/Co)ZIFs ZIF-8 300 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Á p suấttương đối( p/p0) Hình Đẳng nhiệt hấp phụ / giải hấp phụ nitơ ZIF-67, (Co/Zn)ZIFs ZIF-8 Năng lượng vùng cấm ZIF-67, ZIF-8 v| (Zn/Co)ZIFs nghiên cứu c{ch đo phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Vis-DR) nhiệt độ phịng (Hình 4a) Các dải hấp thụ đặc trưng Co(II) thấy khoảng 390 nm 700 nm, điều cho thấy có diện Co(II) (Zn/Co)ZIF tổng hợp Năng lượng vùng cấm tính theo phương trình Tauc [15] α hν = A(E – Eg)1/n (1) α l| hệ số hấp thụ, Eg l| lượng vùng cấm, E l| lượng photon ( E = hν ); n = 1/2 Bình phương hai vế phương trình (1) ta phương trình sau: (α hν )2 = A2(E –Eg) (2) Năng lượng vùng cấm mẫu tính tốn thơng qua phép ngoại suy đường thẳng tiếp tuyến với đường dốc đồ thị đến trục x (E = Eg) (Hình 4b) Sự hấp thụ yếu ZIF-67 thấy vùng gần tử ngoại khoảng 390 nm, lượng vùng cấm Eg = 3,0 eV vùng khả kiến 700 nm với Eg = 1,6 eV, kết cho thấy chuyển điện tử phân lớp 3d Co(II) Peak hấp thụ khoảng 230 nm biểu thị liên kết Co-imidazole, v| lượng dịch chuyển vùng – vùng ZIF-67 thấy 3,77 eV (những nghiên cứu trước đ}y 4,3 eV [2]) Giá trị Eg ZIF-8 x{c định 5,2 eV, nhỏ so với nghiên cứu trước đ}y 5,3 eV [2] Do (Zn/Co)ZIFs cho thấy dịch chuyển dải hấp phụ đ{ng kể hướng bước sóng ngắn vùng khả kiến Sự đan xen c{c vùng lượng (vùng – vùng, vùng) mong đợi ngăn chặn tái hợp cặp electron lổ trống quang sinh (e-/h+) Những kết dự kiến thực hoạt tính xúc tác quang hóa ánh sáng khả kiến 58 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế b 1.0 ZIF-8 (Zn/Co)ZIFs ZIF-67 (h) Độhấ p phụ(Abs) ZIF-67 (Zn/Co)ZIFs ZIF-8 200 a Tập 15, Số (2020) 150 100 0.5 50 0.0 200 400 600 Bước soùng (nm) 800 1000 h Hình a) Phổ UV-Vis DR (b) giản đồ Tauc ZIF-67, (Zn/Co)ZIFs ZIF-8 3.2 Phân hủy màu thuốc nhuộm MB vật liệu xú tá (Zn/Co)ZIFs ánh sáng khả kiến Tiến hành nghiên cứu hoạt tính xúc t{c quang hóa kích thích ánh sáng khả kiến vật liệu xúc tác Việc khử màu MB vật liệu ZIFs diễn hai trình, hấp phụ v| xúc t{c quang hóa Để tách q trình hoạt tính xúc tác trình hấp phụ, trình hấp phụ thực bóng tối thời gian 120 phút để đảm bảo đạt đến bão hòa v| sau đèn bật s{ng để thực phản ứng xúc tác quang hóa Khả l|m m|u đ{nh gi{ hiệu suất màu F, F = 100x(Co-Ct)/Co Co Ct nồng độ MB dung dịch thời điểm ban đầu thời điểm t Kết c{c qu{ trình thấy hình Nhìn chung mẫu ZIF hấp phụ màu MB cao dung dịch nước Tuy nhiên hiệu suất hấp phụ vật liệu có khuynh hướng giảm bổ sung thêm kẽm vào (68,2 % ZIF-67, 60,5 % (Zn/Co)ZIFs 47,8 % ZIF-8 Khi chiếu sáng, màu dung dịch dường không đổi sử dụng ZIF-67 ZIF-8 làm xúc tác Trong màu dung dịch nhanh sau 300 phút chiếu sáng, hiệu suất m|u đạt 100 % Kết hình cho thấy hai vật liệu ZIF-67 ZIF-8 khơng thể hoạt tính quang xúc tác vùng khả kiến, nhiên phối hợp hai vật liệu tạo chất xúc tác quang vùng khả kiến Phổ hấp phụ UV-Vis dung dịch MB hiển thị hình 6a Peak hấp thụ bước sóng 325 nm v| 664 nm cho vòng bezen nhóm mang màu liên kết Cường độ hấp phụ giảm tăng thời gian chiếu sáng màu MB dung dịch gần hết hoàn toàn sau khoảng thời gian 420 phút (300 phút chiếu đèn) Điều cho thấy nhóm mang màu bị phân hủy hồn toàn điều kiện chiếu đèn vật liệu xúc tác (Zn/Co) (hình 6a) Thử nghiệm COD thực để giải thích phân hủy xúc tác quang hóa (Hình 6b) Kết cho thấy, giá trị COD giảm 59 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs đ{ng kể từ nồng độ dung dịch ban đầu 82,6 mg/L xuống 4,5 mg/L, điều cho thấy xúc tác quang hóa phân hủy gần hồn tồn màu MB thành CO2 100 Phâ n hủ y quang tú c tá c Hấ p phụ F (%) 80 60 40 20 ZIF -6 (Zn /Co ZIF -8 )ZI Fs Hình Khử màu MB điều kiện ánh sáng khả kiến xúc tác khác (ĐKTN: Co = 50 mg/L; V = 500 mL; khối lượng chất xúc tác l| 0,08 g) 90 Noàng độMB ban đầu Hấp thụtrong tối30 phút hấp thụtrong tối120 phút Chiếu đèn 90 phút Chiếu đèn 180 phút Chiếu đèn 240 phút Chiếu đèn 300 phút Chiếu đèn 360 phút b 80 COD (mg.L-1) Độhấ p phụ(Abs) a 70 60 50 Hấp phụtrong tối Phân hủy xúc tác quang hóa 40 30 20 10 0 200 300 400 500 600 Bước sóng (nm) 700 800 100 200 300 Thờigian (phút) 400 500 Hình a) Phổ hấp thụ phụ thuộc vào thời gian; b) COD dung dịch MB (ĐKTN: Co = 50 mg/L; V = 500 mL; khối lượng chất xúc tác l| 0,08 g; thời gian hấp phụ bóng tối 120 phút) Thí nghiệm lọc tiến h|nh, chất xúc t{c lọc sau 150 phút phản ứng, khử màu thuốc nhuộm gần dừng lại đèn chiếu liên tục đến 320 phút (hình 7) Sự khử màu dung dịch MB không xảy điều điện chiếu đèn, khơng có xúc t{c, điều cho thấy MB bền ánh sáng khả kiến bị ảnh hưởng quang phân Các kết cho thấy (Zn/Co)ZIFs chất xúc tác dị thể phân hủy xúc tác quang hóa MB 60 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 15, Số (2020) Hấ p phụtrong tố i vàphâ n hủ y quang xú c tá c Khô ng cóxú c tá c Lọc xú c tá c sau 150 phuù t 50 C (mg.L-1) 40 30 Lọc xú c tá c sau 150 phú t 20 10 Hấ p phụtrong tố i Phâ n hủ y quang xú c tá c 0 100 200 300 400 500 Thờ i gian (phú t) Hình Thí nghiệm lọc ( ĐKTN: Vdd = 500 mL; khối lượng chất xúc tác l| 0,08 g; hấp phụ bóng tối 120; phân hủy quang hóa 320 phút) Cả hai ZIF-8 ZIF-67 có Eg lớn, ánh sáng khả kiến khơng thể kích thích Nên kết hợp hai để hình th|nh (Zn/Co)ZIFs để hình th|nh băng tần trung gian mức Co 3d điền phần băng dẫn (CB) v| băng hóa trị (VB) ZIF-67 ZIF-8, ánh sáng khả kiến kích thích điện tử từ băng hóa trị để trạng th{i lượng thêm vào mức Co 3d để điện tử kích thích lên băng dẫn, dẫn đến hình thành electron (e–) băng dẫn lỗ trống quang sinh (h+) băng hóa trị (VB) Cặp e–/h+ sinh oxy hóa H2O hay khử O2 dung dịch để hình thành gốc tự do, gốc tự oxi hóa chất nhiễm hữu để tạo thành sản phẩm trung gian, CO2 H2O [1; 16] Các phản ứng xúc tác quang hóa diễn tả sau: (Zn/Co)ZIFs + hν → (Zn/Co)ZIFs (h+/ e-) (3) C{c điện tử e– (VB) lỗ trống quang sinh h+ (CB) tác dụng với H2O O2 tạo gốc tự *OH *O-2 (Zn/Co)ZIFs(h+) + H2O → *OH + H+ + (Zn/Co)ZIFs (Zn/Co)ZIFs(e-) + O2 → *O-2 + (Zn/Co)ZIFs OH + MB → sản phẩm ph}n hủy * (4) (5) (6) *O-2 + MB → sản phẩm ph}n hủy (7) 3.3 Nghiên c u khả xú tá quang phân hủy số phẩm màu khác Hình trình n|y động học hấp phụ quang xúc tác phân hủy số phẩm màu xanh methylen (MB), methylene cam (MO) đỏ cơng gơ (CGR) Kết cho thấy (Zn/Co)ZIFs có khả hấp phụ cao tất loại phẩm màu, trình hấp phụ đạt cân sau 120 phút Sau chiếu sáng khả màu giảm 61 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs nhanh, sau 320 phút gần màu hoàn toàn Kết cho thấy vật liệu (Zn/Co)ZIFs xúc tác quang hóa tiềm việc phân hủy chất màu hữu 50 MB MO CGR C (mgL-1) 40 30 Phâ n hủ y quang xú c tá c 20 10 Hấ p phụtrong toá i 0 50 100 150 200 250 300 Thờ i gian (phú t) 350 400 450 Hình Động học hấp phụ phân hủy quang xúc tác MB, MO CGR vật liệu (Zn/Co)ZIFs ( ĐKTN: Vdd = 500 mL; khối lượng chất xúc tác l| 0,08 g; hấp phụ bóng tối 120; phân hủy quang hóa xúc tác 320 phút) KẾT LUẬN Vật liệu (Zn/Co)ZIF tổng hợp thành công phương ph{p thủy nhiệt kết hợp với vi sóng Vật liệu có hình th{i đồng nhất, độ kết tinh cao với diện tích bề mặt cao lên đến 1637,3 m2 / g (Zn/Co)ZIF có khả ph}n hủy xúc tác quang tốt vùng ánh sáng khả kiến phẩm màu MB dung dịch nước Sự phân hủy MB vật liệu xúc tác xẩy hoàn toàn tạo thành CO2 (Zn/Co)ZIFs có khả xúc tác quang hóa phân hủy số phẩm m|u Congo red, Methyl orange vùng ánh sáng khả kiến LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu n|y hỗ trợ đề tài cấp Bộ “B2017-DHH-38 - Nghiên cứu phát triển điện cực màng graphene oxit dạng khử (rGO) biến tính ứng dụng phân tích số hợp chất hữu c{c mẫu dược phẩm, sinh học phương ph{p điện hóa” 62 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 15, Số (2020) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Akpan U.G., Hameed B.H (2009), Parameters affecting the photocatalytic degradation of dyes using TiO2-based photocatalysts: a review, Journal of hazardous materials, 170 (2-3), pp 520-529 [2] Butler K.T., Hendon C.H., Walsh A (2017), Designing porous electronic thin-film devices: band offsets and heteroepitaxy, Faraday discussions, 201, pp 207-219 [3] Chatterjee S., Lee D.S., Lee M.W., Woo S.H (2009), Congo red adsorption from aqueous solutions by using chitosan hydrogel beads impregnated with nonionic or anionic surfactant, Bioresource technology, 100 (17), pp 3862-3868 [4] El-Gohary F., Tawfik A (2009), Decolorization and COD reduction of disperse and reactive dyes wastewater using chemical-coagulation followed by sequential batch reactor (SBR) process, Desalination, 249 (3), pp 1159-1164 [5] Ghoreishi S., Haghighi R (2003), Chemical catalytic reaction and biological oxidation for treatment of non-biodegradable textile effluent, Chemical engineering journal, 95 (1-3), pp 163-169 [6] Li Y., Zhou K., He M., Yao J (2016), Synthesis of ZIF-8 and ZIF-67 using mixed-base and their dye adsorption, Microporous and Mesoporous Materials, 234, pp 287-292 [7] Lin K.-Y.A., Chang H.-A (2015), Zeolitic Imidazole Framework-67 (ZIF-67) as a heterogeneous catalyst to activate peroxymonosulfate for degradation of Rhodamine B in water, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 53, pp 40-45 [8] Liu C.-H., Wu J.-S., Chiu H.-C., Suen S.-Y., Chu K.H (2007), Removal of anionic reactive dyes from water using anion exchange membranes as adsorbers, Water Research, 41 (7), pp 1491-1500 [9] Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G (2007), Adsorption characteristics of Congo Red on coal-based mesoporous activated carbon, Dyes and pigments, 74 (1), pp 34-40 [10] Low Z.-X., Yao J., Liu Q., He M., Wang Z., Suresh A.K., Bellare J., Wang H (2014), Crystal transformation in zeolitic-imidazolate framework, Crystal Growth & Design, 14 (12), pp 6589-6598 [11] Mall I.D., Srivastava V.C., Agarwal N.K., Mishra I.M (2005), Removal of congo red from aqueous solution by bagasse fly ash and activated carbon: kinetic study and equilibrium isotherm analyses, Chemosphere, 61 (4), pp 492-501 [12] Phan A., Doonan C.J., Uribe-Romo F J , Knobler C B , O’keeffe M , Yaghi O M (2009), Synthesis, structure, and carbon dioxide capture properties of zeolitic imidazolate frameworks [13] Rafatullah M., Sulaiman O., Hashim R., Ahmad A (2010), Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: a review, Journal of hazardous materials, 177 (1-3), pp 70-80 [14] Rajeshwar K., Osugi M., Chanmanee W., Chenthamarakshan C., Zanoni M.V.B., Kajitvichyanukul P., Krishnan-Ayer R (2008), Heterogeneous photocatalytic treatment of organic dyes in air and aqueous media, Journal of photochemistry and photobiology C: photochemistry reviews, (4), pp 171-192 63 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs [15] Tauc J (1968), Optical properties and electronic structure of amorphous Ge and Si, Materials Research Bulletin, (1), pp 37-46 [16] Thanh M.T., Thien T.V., Du P.D., Hung N.P., Khieu D.Q (2018), Iron doped zeolitic imidazolate framework (Fe-ZIF-8): synthesis and photocatalytic degradation of RDB dye in Fe-ZIF-8, Journal of Porous Materials, 25 (3), pp 857-869 [17] Tian Y.Q., Zhao Y.M., Chen Z.X., Zhang G.N., Weng L.H., Zhao D.Y (2007), Design and generation of extended zeolitic metal–organic frameworks (ZMOFs): synthesis and crystal structures of zinc (II) imidazolate polymers with zeolitic topologies, Chemistry–A European Journal, 13 (15), pp 4146-4154 [18] Verma A.K., Dash R.R., Bhunia P (2012), A review on chemical coagulation/flocculation technologies for removal of colour from textile wastewaters, Journal of environmental management, 93 (1), pp 154-168 [19] Wang J.L., Xu L.J (2012), Advanced oxidation processes for wastewater treatment: formation of hydroxyl radical and application, Critical reviews in environmental science and technology, 42 (3), pp 251-325 [20] Wang M., Jiang X., Liu J., Guo H., Liu C (2015), Highly sensitive H2O2 sensor based on Co3O4 hollow sphere prepared via a template-free method, Electrochimica Acta, 182, pp 613-620 [21] Wu J.-S., Liu C.-H., Chu K.H., Suen S.-Y (2008), Removal of cationic dye methyl violet 2B from water by cation exchange membranes, Journal of membrane science, 309 (1-2), pp 239245 [22] Yang C.-L., McGarrahan J (2005), Electrochemical coagulation for textile effluent decolorization, Journal of hazardous materials, 127 (1-3), pp 40-47 [23] Yang H., He X.-W., Wang F., Kang Y., Zhang J (2012), Doping copper into ZIF-67 for enhancing gas uptake capacity and visible-light-driven photocatalytic degradation of organic dye, Journal of Materials Chemistry, 22 (41), pp 21849-21851 [24] Zhang H., Zhong J., Zhou G., Wu J., Yang Z., Shi X (2016), Microwave-Assisted solventfree synthesis of zeolitic imidazolate framework-67, Journal of Nanomaterials, 2016 [25] Zhou K., Mousavi B., Luo Z., Phatanasri S., Chaemchuen S., Verpoort F (2017), Characterization and properties of Zn/Co zeolitic imidazolate frameworks vs ZIF-8 and ZIF-67, Journal of Materials Chemistry A, (3), pp 952-957 [26] Zodi S., Merzouk B., Potier O., Lapicque F., Leclerc J.-P (2013), Direct red 81 dye removal by a continuous flow electrocoagulation/flotation reactor, Separation and Purification Technology, 108, pp 215-222 64 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 15, Số (2020) PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF DYES IN AQUEOUS SOLUTION USING (Zn/Co)-ZEOLITE IMIDAZOLE FRAMEWORKS CATALYST Nguyen Hai Phong1*, Nguyen Thi Thanh Tu1, Tran Van Thanh1, Dang Thi Ngoc Hoa2 Faculty of Chemistry, University of Sciences, Hue University University of Medicine and Pharmacy, Hue University Email: nghaiphong62@gmail.com * ABSTRACT In the present paper, the synthesis of zinc/cobalt based zeolite imidazole frameworks ((Zn/Co)ZIFs) using microwave assisited solve thermal method and its photocatalytic activity was demonstrated The obtained materials were characterized by means of X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption/desorption isotherms The catalytic activity of (Zn/Co)ZIFs was tested by photocatalytic degradation of methylen blue dye in visible light region It was found that the obtained (Zn/Co)ZIFs possessed the high crystalinity with high specific surface areas (1637.3 m2/g) (Zn/Co)ZIFs manifested an excellent photocatalytic degradation of methylene blue from aqueous solution in visible light region Further, the resulting (Zn/Co)ZIFs could photo-catalyze the degradation reations of several dyes such as methyl organe and congo red Keywords: Blue methylene (MB), photocatalysis, heterogeneous catalysis, ZIF-8, ZIF-67, (Zn/Co)ZIFs Ngu ễn Hải Phong sinh ng|y 23/05/1962 H| Nội ng tốt nghiệp cử nh}n chuyên ng|nh Hóa học trường Đại học Tổng hợp Huế năm 1984; tốt nghiệp thạc sĩ chun ng|nh Hóa học Ph}n tích năm 2003 trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế; tốt nghiệp tiến sĩ chun ng|nh Hóa học Ph}n tích trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia H| Nội Năm 2017-2018, ông Hội đồng Gi{o sư Nh| nước cơng nhận đạt chuẩn chức danh Phó Gi{o sư Hiện nay, ông l| giảng viên Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế nh c nghi n c : Phát triển phương ph{p von-ampe hòa tan phân tích kim loại độc v| hợp chất hữu c{c đối tượng sinh hóa mơi trường; Ph}n tích v| đ{nh gi{ h|m lượng kim loại độc trầm tích sơng v| đ|m ph{; Quan trắc v| đ{nh gi{ chất lượng nước 65 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs Nguyễn Thị Thanh Tú sinh ngày 25/05/1978 Quảng Nam Bà tốt nghiệp cử nhân khoa học chuyên ngành Hóa học Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; tốt nghiệp Thạc sĩ chuyên ng|nh Hóa Hữu Trường Đại học Đ| Nẵng Hiện bà công tác Trung tâm Công nghệ Môi trường, trực thuộc Hội bảo vệ Môi trường Việt Nam nh c nghi n c : Tổng hợp vật liệu mới; Phát triển phương ph{p von- ampe hịa tan phân tích hợp chất hữu c{c đối tượng sinh hóa v| mơi trường; Quan trắc v| đ{nh gi{ chất lượng nước; Phân tích mơi trường Trần Văn Thanh sinh ngày 20/06/1986 Quảng Ngãi Ông tốt nghiệp cử nhân chuyên ngành Hóa học Trường Đại học Sư Phạm Qui Nhơn Hiện nay, ông công tác Trường Trung học Phổ thông Trần Quang Diệu, tỉnh Quảng Ngãi nh c nghi n c : Tổng hợp vật liệu mới; Quan trắc v| đ{nh gi{ chất lượng nước; Ph}n tích mơi trường Đặng Thị Ngọc Hoa sinh ngày 03/08/1986 Quảng Bình Bà tốt nghiệp cử nhân chuyên ngành Hóa học Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ng|nh Hóa hữu Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Hiện nay, bà công tác Trường Đại học Y dược, Đại học Huế nh c nghi n c : Tổng hợp vật liệu mới; Phát triển phương ph{p von- ampe hịa tan phân tích hợp chất hữu c{c đối tượng sinh hóa v| môi trường; 66 ... thích phân hủy xúc tác quang hóa (Hình 6b) Kết cho thấy, giá trị COD giảm 59 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs đ{ng kể từ nồng độ dung dịch. .. x{c định, sau ly t}m để loại chất rắn (Zn/Co)ZIFs Nồng độ màu lại dung dịch x{c định nêu 55 Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs KẾT QUẢ VÀ THẢO.. .Phân hủy quang xúc tác số phẩm nhuộm dung dịch nước sử dụng chất xúc tác (Zn/Co)- ZIFs sáng khả kiến nhiều nhà khoa học quang tâm Yang cộng [23] nghiên cứu