Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu nano tổ hợp fe3o4 GO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ninh Thị Huyên CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 – GO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ninh Thị Huyên CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 – GO Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt Mã số: Chuyên ngành đạo tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ ANH TUẤN PGS TS ĐỖ THỊ KIM ANH Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáoPGS.TS Lê Anh Tuấn cô giáoPGS TS Đỗ Thị Kim Anh.Thầy cô trực tiếp bảo tận tình, hướng dẫn em suốt thời gian học tập hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô! Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tất thầy cô môn Vật lý Nhiệt độ thấp, thầy cô Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN, truyền đạt kiến thức chuyên ngành vô quý báu Em cảm ơn thầy cô giảng dạy em năm qua, kiến thức mà em nhận giảng đường hành trang giúp em vững bước tương lai Em xin gửi lời cảm ơn tới chị Phạm Thị Lan Hương, người hướng dẫn, hỗ trợ em bước tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tài liệu Em không quên gửi lời cảm ơn đến người bạn, anh chị đồng hành, giúp đỡ em trình tìm tài liệu, trao đổi kiến thức truyền đạt kinh nghiệm giúp em hồn thành luận văn cách tốt Và lời cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình Cảm ơn gia đình ln bên con, động viên tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian qua Sau cùng, em xin kính chúc tồn thể thầy cô giáo mạnh khoẻ, hạnh phúc thành công công việc sống Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 12/2014 Học viên Ninh Thị Huyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 - GO 1.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 1.1.1 Cấu trúc tinh thể magnetite Fe3O4 1.1.2 Tính chất siêu thuận từ vật liệu Fe3O4 1.1.3 Tổng hợp hạt nano Fe3O4 1.1.4 Một số ứng dụng điển hình hạt nano từ tính Fe3O4 17 1.2 Tổng quan Graphene Oxide (GO) 19 1.2.1 Graphene Oxide (GO) 19 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp GO 20 1.2.3 Một số tính chất vật liệu GO 22 1.3 Tổng quan vật liệu Fe3O4 – GO 24 1.3.1 Các phương pháp tổng hợp Fe3O4 – GO 24 1.3.2 Một số ứng dụng điển hình vật liệu Fe3O4 – GO 28 1.4 Lý thuyết hấp phụ [3, 7, 8] 31 1.4.1 Cân đẳng nhiệt hấp phụ 32 1.4.2 Phương trình động học 34 1.4.3 Lý thuyết động học hấp phụ 35 1.4.4 Tìm hiểu Methylene Blue 36 Chương –THỰC NGHIỆM 39 2.1 Chế tạo mẫu 39 2.1.1 Hóa chất 39 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 39 2.2 Quy trình thực nghiệm 40 2.2.1 Quy trình chế tạo hạt Fe3O4 40 2.2.2 Quy trình chế tạo Fe3O4 – GO 41 2.3 Các phương pháp khảo sát, đo lường tính chất vật liệu 42 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 42 Hình 2.3 Hiện tượng nhiễu xạ bề mặt tinh thể 42 2.3.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua 44 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất từ từ kế mẫu rung 46 2.3.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 47 2.3.5 Phương pháp quang phổ Raman 48 2.4 Khảo sát khả hấp phụ màu Methylene Blue vật liệu Fe3O4– GO .49 2.4.1 Quy trình thử nghiệm khả hấp phụ màu MB vật liệu Fe3O4– GO……… 49 2.4.2 Phương pháp phân tích đo quang (UV-Vis) 50 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Các tính chất hạt nano Fe3O4 53 3.1.1 Cấu trúc kích thước hạt nano Fe3O4 54 3.1.2 Tính chất từ hạt Fe3O4 57 3.2 Các tính chất vật liệu Fe3O4 – GO 58 3.2.1 Cấu trúc hình thái học vật liệu Fe3O4 – GO 58 3.2.2 Khảo sát tính chất từ vật liệu Fe3O4 – GO 63 3.3 So sánh mẫu Fe3O4 Fe3O4 – GO 64 3.3.1 Hình dạng, cấu trúc tính chất từ Fe3O4, Fe3O4 - GO 64 3.3.2 Phân tích phổ FTIR 66 3.3.3 Phân tích phổ Raman 67 3.4 Khả hấp phụ Methylene Blue (MB) 68 3.4.1 Phổ UV – Vis mẫu 69 3.4.2 Dung lương hấp phụ theo thời gian 70 3.4.3 Động học trình hấp phụ 71 3.4.4 Ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ thời gian lên trình hấp phụ 72 3.4.5 So sánh khả hấp phụ Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO MB 73 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Các kí hiệu từ viết tắt  G: Năng lượng tự As: Asen BaNO3: Bari nitrat CHĐBM: Chất hoạt động bề mặt ClO2: chlorine dioxide CR: Congo Red Cr: Crom FeCl3.6H2O: Muối sắt (III) clorua ngậm phân tử nước FeCl2.4H2O: Muối sắt (II) clorua ngậm phân tử nước Fe3O4: Magnetite GO: Graphene oxide HCl: Axit clohdric H2O2: Hydrogen Peroxide HNO3: Axit nitric H2SO4: Axit sunfuric KClO3: Kali clorat KMnO4: Thuốc tím Pb: Chì RB5: Reactive Black RGO: Graphene oxide bị giảm Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Sản phẩm phản ứng thuỷ phân .9 Bảng 1.2 Một số thông số vật liệu Fe3O4 tổng hợp theo phương pháp khác nhau………………………………………………………………………………………… 16 Bảng 1.3.Một số kết tổng hợp Fe3O4 – GO phương pháp đồng kết tủa…24 Bảng 1.4 Một số kết tổng hợp Fe3O4 – GO phương pháp thủy nhiệt……26 Bảng 1.5 Tính chất hóa lý Methylene Blue [4, 10]…………………………… …36 Bảng 3.1 Điều kiện chế tạo hạt Fe3O4………………………………………………… 51 Bảng 3.2 Phổ chuẩn JCPDS 19-0629 Fe3O4 với giá trị 2θ cường độ (a.u)[14] 53 Bảng 3.3 Hằng số mạng (a), kích thước tinh thể trung bình xác định từ phổ X – ray (DXRD)……………………………………………………………………………………… 53 Bảng 3.4 Các số liệu hạt Fe3O4…………………………………………………… 54 Bảng 3.5 Lực kháng từ (Hc), độ từ hóa bão hịa nhiệt độ phịng (Ms), độ từ dư (Mr) mẫu M1, M2, M3, M4…………………………………………………… 55 Bảng 3.6 Các mẫu Fe3O4 – GO…………………………………………………………56 Bảng 3.7 Kích thước tinh thể trung bình xác định từ phổ X – ray (DXRD), kích thướchạt xác định từ ảnh TEM (DTEM)…………………………………………….58 Bảng 3.8 Đường kính hạt, lực kháng từ (Hc), độ từ hóa bào hịa nhiệt độ phòng (Ms), độ từ dư (Mr) mẫu Fe3O4 – GO …………………………………… 62 Bảng 3.9 Một số kết thu mẫu Fe3O4 mẫu Fe3O4 – GO… …63 Bảng 3.10 Khối lượng mẫu Fe3O4 – GO (5:1) xử lý màu MB……………………….67 Bảng 3.11 Các thông số phương trình động học bậc hai 70 Bảng 3.12 Hiệu suất hấp phụ cực đại (H (%)) MB mẫu M5, M6, M7, M8…………………………………………………………………………………………….71 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Cấu trúc spinel Fe3O4…………………………………………………… Hình 1.2.Cấu hình spin Fe3O4……………………………………………………… Hình 1.3 Đường cong từ hoá sắt từ (đường màu đen) siêu thuận từ (đường màu đỏ)…………………………………………………………………………………………… Hình 1.4 Lực kháng từ Hc phụ thuộc vào đường kính hạt………………………… …6 Hình 1.5 Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch [6]………… Hình 1.6 Phản ứng Olation tạo thành phức……………………………………………10 Hình 1.7 Phản ứng Oxolation tạo thành phức…………………………………………10 Hình 1.8 Sắp xếp ba điện cực q trình lắng đọng điện hóa…………………15 Hình 1.9 Chu kì phóng/ nạp mật độ dịng điện 100 mA/g vật liệu Fe3O4/graphene [16]……………………………………………………………………….17 Hình 1.10.Ứng dụng hạt Fe3O4 chế tạo pin Lithium – Ion………………18 Hình 1.11.Mơ hình cấu trúc Graphen oxide (GO) Lerf-Klinowsk đề xuất.Sao chép từ [H He, J Klinowski, M Forster A Lerf, Chem Phys Lett.,1998, 287, 53-56] Quyền tác giả: 1998 Elsevier Science Ltd…………………………………… 19 Hình 1.12 Phổ nhiễu xạ tia X GO chế tạo phương pháp Staudenmaier (GO – ST), phương pháp Hofmann (GO – HO), phương pháp Hummer (GO – HU) so sánh với Graphite (than chì) [25]…………………………………………… 22 Hình 1.13 Ảnh TEM mẫu GO chế tạo phương pháp Staudenmaier (G – ST), phương pháp Hofmann (G – HO), phương pháp Hummer (G – HU) Thang đo 500 nm (trên), 100 nm (dưới) [25]………………………………………………… 22 Hình 1.14 Phổ Raman GO tổng hợp phương pháp Staudenmaier (G – ST), Hofmann (G – HO) Hummer (G – HU) [25]……………………… ……… 23 Hình 1.15 Ảnh TEM mẫu Fe3O4– RGO [30]……………………………….… …26 Hình 1.16 Sơ đồ biểu diễn GO kết hợp với Fe3O4 DXR [46]…………………….28 Hình 1.17 Minh họa phản ứng Fe3O4 – GO MB [18]……………….…29 Hình 1.18 Khả hấp phụ MB theo thời gian (a) Fe3O4 – GO, (b) GO Điều kiện: GO 0,4 mg/mL, Fe3O4/GO 2,0 mg/mL, MB 0,4 mg/ml, nhiệt độ 20oC, pH [18]……………………………………………………………………………………… …29 Hình 2.1 Sơ đồ biểu diễn quy trình tổng hợp hạt Fe3O4 40 Hình 2.2.Sơ đồ biểu diễn quy trình tổng hợp Fe3O4 – GO………………………… 40 Hình 2.3.Hiện tượng nhiễu xạ bề mặt tinh thể…………………………… ….…41 Hình 2.4 Thiết bị nhiễu xạ tia X D5005 trung tâm khoa học vật liệu ĐHKHTN – ĐHQGHN……………………………………………………………………………………43 Hình 2.5.Kính hiển vi điện tử truyềnqua J 1010 Viện vệ sinh dịch tễ Trung ương.44 Hình 2.6.Thiết bị từ kế mẫu rung EV9 Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ AIST, Đại học Bách khoa Hà Nội……………………………………………………… 45 Hình 2.7 Máy đo phổ hồng ngoại (FTIR)………………………………………………47 Hình 2.8 Sơ đồ biểu diễn quy trình thử nghiệm màu MB…………………………….48 Hình 2.9 Máy đo UV – Vis Viện Kĩ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội……………………………………………………………………………………………50 Hình 3.1 (a) Hỗn hợp dung dịch trước phản ứng, (b) Hỗn hợp dung dịch sau phản ứng, (c) Mẫu bột Fe3O4 51 Hình 3.2 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu M1, M2, M3, M4…………………………… 52 Hình 3.3 Phổ chuẩn JCPDS 19-0629 Fe3O4 [14] 52 Hình 3.4 Ảnh TEM mẫu M4 với độ phóng đại 100000 (a) 80000 (b)…… 54 Hình 3.5 Đường cong từ mẫu M1, M2, M3, M4……………………………….…55 Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 – GO mẫu GO…………… …57 Hình 3.7 (a), (b) Ảnh TEM mẫu GO độ phóng đại 20000; ( c), (e) ,(g) ảnh TEM mẫu Fe3O4 – GO (1:1) (d), (f), (h) ảnh TEM mẫu Fe3O4 – GO (3:1) độ phóng đại 20000, 50000 80000……………………………………………… 60 Hình 3.8 (a) Phân bố kích thước hạt mẫu Fe3O4 – GO1:1), (b) Phân bố kích thước hạt mẫu Fe3O4 – GO (3:1)……………………………………………………61 Hình 3.9 Đường cong từ mẫu Fe3O4 – GO…………………………….…….62 Hình 3.10 Phổ FTIR mẫu Fe3O4, Fe3O4 – GO GO…………………… 65 Hình 3.11 Phổ Raman mẫu Fe3O4, Fe3O4 – GO GO……………………66 Hình 3.12.Dung dịch MB mẫu M5, M6, M7, M8 trước sau xử lý màu.67 Hình 3.13 Độ hấp phụ quang theo bước sóng mẫu M6………………………….68 Hình 3.14.Dung lượng hấp phụ MB mẫu M5, M6, M7, M8 theo thời gian 69 Hình 3.15 Phương trình động học hấp phụ bậc hai……………………………… …70 Hình 3.16 Hiệu suất trình hấp phụ mẫu M5, M6, M7, M8 theo thời gian.71 Hình 3.17 Hiệu suất hấp phụ mẫu Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO khối lượng 0,01 g…………………………………………………………………………………………….…72 Hình 3.11 kết đo phổ Raman mẫu Fe3O4, Fe3O4 – GO GO Trên mẫu GO hiển thị hai đỉnh có cường độ cao vị trí 1363 cm-1 1616 cm1 tương ứng với dải D dải G Trên mẫu Fe3O4 – GO có hai đỉnh 1314 cm-1 1624 cm-1 tương ứng với dải D G Dải D tương ứng với đặc trưng GO khuyết tật liên quan đến chỗ trống, ranh giới hạt loại cac bon vơ định hình, dải G cho tán xạ bậc E2g quan sát đômen sp2 carbon Tỷ lệ cường độ dải D so với dải G (ID/IG) thường phản ánh mức độ than chì hóa vật liệu chứa cacbon mật độ khuyết tật [32] Trên mẫu Fe3O4 – GO có dịch chuyển vị trí đỉnh so với mẫu GO, tỷ lệ cường độ dải D Glà 63 Tỷ lệ tăng lên đáng kể so với mẫu GO (ID/IG = 1,18), thay đổi đáng kể cấu trúc tinh thể cacbon GO vật liệu Fe3O4 – GO Tỷ lệ ID/IG cao cho sai lệch cấu trúc mạng nhiều [20] Như mẫu Fe3O4 – GO có tỷ lệ ID/IG cao nhiều so với mẫu GO Điều chứng tỏ mức độ khuyết tật mẫu Fe3O4 – GO tăng cao ảnh hưởng liên kết Fe3O4 với GO 3.4 Khả hấp phụ Methylene Blue (MB) Trong mẫu nghiên cứu, lựa chọn mẫu Fe3O4-GO (5:1) để tiến hành khảo sát khả hấp thụ chất màu MB.Tiến hành thử nghiệm xử lý màu MB với mẫu Fe3O4 – GO (5:1) với khối lượng mẫu bảng 3.9 Bảng 3.10 Khối lượng mẫu Fe3O4 – GO (5:1) xử lý màu MB Mẫu m Fe3O4 – GO (g) VMB (ml) M5 0,005 100 M6 0,01 100 M7 0,02 100 M8 0,04 100 68 Hình 3.1 12 Dung dịch MB mẫuu M5, M6, M7, M8 trư trước sau xử lý màu 3.4.1 Phổ UV – Vis mẫu Để xác định khả hấp h phụ chất màu MB vật liệu Fe3O4 - GO, tiến hành đo phổ UV – Vis mẫu MB trước sau có chất hấp p ph phụ Fe3O4 GO Các mẫu MB sau có chất ch hấp phụ Fe3O4 - GO lấy tạại thời điểm khác Hình 3.12 phổ ph UV – Vis dung dịch MB với chất hấấp phụ Fe3O4 – GO (0,01g) Hình 3.13 Độ Đ hấp phụ quang theo bước sóng mẫuu M6 69 Đường màu đen phổ UV – Vis mẫu MB chưa có chất hấp phụ, đường màu cịn lại phổ UV – Vis mẫu MB sau có chất hấp phụ màu Độ hấp phụ quang giảm nhanh sau phút đầu giảm dần sau 85 phút khảo sát Điều chứng tỏ vật liệu chế tạo có khả làm màu MB 3.4.2 Dung lương hấp phụ theo thời gian Dung lượng hấp phụ q theo thời gian t mẫu M5, M6, M7, M8 thể Hình 3.14 Hình 3.14 Dung lượng hấp phụ MB mẫu M5, M6, M7, M8 theo thời gian Dung lượng hấp phụ mẫu M5, M6 tăng dần đạt giá trị lớn 32,84 mg/g 24,32mg/g thời điểm 85 phút khảo sát Dung lượng hấp phụ mẫu M7, M8 14,6 7,2 thời điểm phút đầu dung lượng hấp phụ gần không đổi sau phút đầu khảo sát Như với khối lượng chất hấp phụ lớn (mẫu M7, M8) khả hấp phụ MB nhanh đạt trạng trái bão hòa sớm so với mẫu có khối lượng nhỏ (M5, M6) 70 3.4.3Động học trình ình hấp h phụ Động học trình hấp h phụ vật liệu Fe3O4 – GO đối vớii MB đư mơ tả qua phương trình động họ ọc bậc hai Hình 3.15 3.1 Đồ thị phương trình động học bậc hai Từ đồ thị ta tính đượcc thơng số s phương trình động học bậcc hai theo bbảng 3.11 Bảng ảng 3.11 Các thơng số phương trình động ộng học bậc hai Mẫu Phương trình động ng h học Hệ số tương k quan R2 (g/mg.phút) qe (thự ực qe (lý nghiệệm) thuyết ) (mg/g) (mg/g) M5 y = 0,03014x + 0,1149 0,9888 0,26 32,84 33,18 M6 y = 0,036x + 0,0538 0,9986 0,67 24,32 27,78 M7 y = 0,0681x + 0,04573 0,9953 1,49 14,82 14,68 M8 y = 0,13923x + 0,8374 0,9946 0,17 7,06 7,18 71 Qua bảng số liệu u ta thấy th hệ số tương quan R2 cao dung lư lượng hấp phụ thực tế qe (exp) xấp p xỉ x với dung lượng hấp phụ tính theo phương tr trình động học qe (pt) Từ cho thấy y kết k thực nghiệm phù hợp với kết quảả tính tốn theo phương trình động học bậậc hai Như hấp phụ MB vật liệu Fe3O4 – GO tuân theo phương trình động họ ọc bậc hai 3.4.4Ảnh hưởng ởng khối lượng l chất hấp phụ thời gian lên uá trình hấp h phụ Hình 3.16 dướii hiệu hi suất hấp phụ MB mẫu u M5, M6, M7, M8 theo thời gian Hình 3.16 Hiệu suấtt trình hấp h phụ mẫu u M5, M6, M7, M8 theo th thời gian Bảng 3.12 dướii thể th hiệu suất trình hấpp phụ ph MB mẫu M5, M6, M7, M8 Bảng 3.12.Hiệu suất hấp p phụ ph cực đại (H (%)) MB mẫuu M5, M6, M7, M8 Mẫu M5 M6 M7 M8 Khối lượng mẫẫu (g) 0,005 0,01 0,02 0,04 Co (mg/l) 3,2 3,2 3,2 3,2 H (%) 50 85 90 95 72 Theo Hình 3.16 số liệu liệt kê bảng 3.12 hiệu suất hấp phụ MB mẫu M7 (m = 0,02g), M8 (m = 0,04g) tăng nhanh khoảng phút đầu, đạt trạng thái bão hòa sau khoảng phút Hiệu suất hấp phụ cực đại mẫu M7, M8 đạt là: 90 %, 95 % Mẫu M6 với khối lượng nhỏ (m = 001g), hiệu suất hấp phụ tăng nhanh khoảng phút đầu, sau tăng chậm đạt trạng thái bão hòa sau 55 phút Hiệu suất hấp phụ cực đại 85 % Với mẫu M5, có khối lượng thấp m = 0,005g, hiệu suất hấp phụ tăng nhanh khoảng phút đầu, sau tăng chậm đạt trạng thái bão hịa sau 75 phút Hiệu suất hấp phụ cực đại đạt 50 % Năm 2014, Chunjiao Zhou cộng tiến hành khảo sát khả hấp phụ Fe3O4 – GO MB cho hiệu suất hấp phụ đạt 75 % [18] So với kết khả hấp phụ MB mẫu Fe3O4 – GO chế tạo đạt tốt hứa hẹn nhiều tiềm ứng dụng xử lý nước nhiễm màu kim loại nặng Các mẫu có khối lượng chất hấp phụ thấp cho khả hấp phụ Tại thời điểm 85 phút, bốn mẫu đạt trạng thái bão hòa hấp phụ, nhiên với mẫu M6 (m = 0,01 g) có thời gian đạt bão hòa nhanh hiệu suất hấp phụ cao (85 %) Vì vậy, chúng tơi chọn giá trị khối lượng m = 0,01g, thời gian t = 85 phút, pH = để tiến hành thí nghiệm so sánh khả hấp phụ MB vật liệu Fe3O4 – GO, Fe3O4 GO 3.4.5So sánh khả hấp phụ Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO MB Trên sở lựa chọn điều kiện hấp phụ vật liệu Fe3O4 – GO MB (mục 3.4.1), tiến hành thí nghiệm so sánh khả hấp phụ hệ vật liệu với vật liệu Fe3O4 GO Hình 3.17 biểu diễn hiệu suất hấp phụ MB mẫu Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO theo thời gian 73 Hình 3.17 Hiệu suất hấp phụ mẫu Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO khối lượng 0,01 g Hiệu suất hấp phụ GO tăng dần đạt hiệu suất cao 95 % sau 85 phút khảo sát Hiệu suất hấp phụ Fe3O4 – GO tăng nhanh khoảng 15 phút đầu, tăng chậm dần đạt giá trị cực đại sau 55 phút với hiệu suất 85 % Với vật liệu Fe3O4 hiệu suất tăng đạt giá trị cực đại % sau phút Rõ ràng nhận thấy hiệu suất hấp phụ mẫu Fe3O4 – GO thấp hiệu suất hấp phụ mẫu GO cao nhiều so với mẫu Fe3O4 Khả hấp phụ cao Fe3O4 – GO, GO chủ yếu vai trò tâm hấp phụ bề mặt GO Tuy nhiên, Fe3O4 – GO cho khả hấp phụ MB nhỏ so với GO Cùng quan điểm này, nhóm tác giả Chunjiao Zhou so sánh khả hấp phụ MB vật liệu Fe3O4 – GO cho thấy khả hấp phụ MB GO cao khả hấp phụ Fe3O4 – GO Điều cho hạt nano Fe3O4 chiếm giữ vị trí có tâm hấp phụ bề mặt GO [18] Như vậy, vật liệu Fe3O4 – GO chế tạo kết hợp tốt ưu điểm hai hệ vật liệu Fe3O4 GO như: khả hấp phụ MB cao, khả thu hồi lại từ trường 74 KẾT LUẬN Sau thời gian làm thí nghiệm chúng tơi thu số kết sau: Chế tạo thành công vật liệu nano Fe3O4 Fe3O4 – GO phương pháp đồng kết tủa Tiến hành phân tích tính chất đặc trưng vật liệu Fe3O4, Fe3O4 – GO thu phương pháp phân tích hóa lý đại: X -ray, TEM, VSM, FTIR, Raman Mẫu Fe3O4 cho thấy vật liệu có cấu trúc đơn pha, mạng lập phương tâm mặt, đường kính hạt cỡ 10 ÷ 12,6 nm Giản đồ X- ray mẫu Fe3O4 – GO cho thấy có kết hợp Fe3O4 GO, đường kính hạt Fe3O4 cỡ ÷ 22 nm Hạt Fe3O4 có kích thước nano tương đối đồng đều, kích thước hạt khoảng 13nm mẫu M4 Kích thước hạt khoảng 22 - 25 nm mẫu Fe3O4 – GO (1:1), - nm với mẫu Fe3O4 – GO (3:1) Độ từ hóa bão hịa mẫu Fe3O4 cỡ 60,60 ÷ 64,65 emu/g, mẫu Fe3O4 – GO cỡ 1,9 ÷ 23,67 emu/g Có diện Fe3O4 GO hai dải D G mẫu Fe3O4 – GO với cường độ dải giảm so với mẫu GO Nghiên cứu khả hấp phụ MB vật liệu nano Fe3O4 – GO Kết cho thấy vật liệu có khối lượng lớn hấp phụ MB nhanh đạt hiệu suất cao Khả hấp phụ MB Fe3O4 – GO thấp khả hấp phụ GO cao Fe3O4 Quá trình hấp phụ MB lên vật liệu tuân theo phương trình động học bậc hai biểu kiến Từ kết ban đầu cho thấy vật liệu nano Fe3O4 – GO có khả hấp phụ MB với hiệu tốt, quy trình chế tạo vật liệu đơn giản, có triển vọng ứng dụng thực tế để xử lý chất màu kim loại nặng nước 75 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Pham Thi Lan Huong, Nguyen Tu, Ninh Thi Huyen, Le Ngoc Anh, Le Thi Tam, Vu Ngoc Phan and Le Anh Tuan, “Synthesis and characterization of Fe3O4@C core-shell nanoparticles”, Advanced Materials and Nanotechnology ICAMN 2014, pp 473 – 476 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, NXB thống kê, Hà Nội Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung (2007), Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano Fe3O4 ứng dụng y sinh, NXB ĐHQGHN.2 Vũ Đăng Độ (2000), Cơ sở lý thuyết q trình hóa học, NXB Giáo dục Huỳnh Trường Giang “Xanh methylen – thông tin cho người nuôi trồng thủy sản”, UV –Vietnam Nguyễn Hoàng Hải (2007), Các hạt nano kimloại (metallic nanopariticles), tạp chí Vật lý Việt Nam, tập 1, số 1, năm 2007 Nguyễn Hồng Hải (2010), chế tạo hạt nano oxydsắt từ tính, Vietsciences - Dạ Trạch – 31/03/2010 Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ, Tập 3, NXB Giáo Dục Trần Văn Nhân (2009), Hóa lý (Tập 2), tái lần thứ sáu, NXB Giáo dục Nguyễn Phú Thùy, Vật lí tượng từ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 Tiếng Anh 10 Adriana Miclescu, L Wiklund (2010), “Methylene blue, an old drug with new indications?”, Jurnalul Român de Anestezie Terapie intensivã, Vol.17 Nr.1, pp 35-41 11 Balandin A A , S Ghosh , W Z Bao , I Calizo , D Teweldebrhan ,F Miao , C N Lau (2008), “Superior Thermal Conductivity of SingleLayer Graphene”, Nano Letters Vol 8, No 3, pp 902-907 77 12 Bolotin K I, K J Sikes , Z Jiang , M Klima , G Fudenberg , J Hone , P Kim , H L Stormer (2008), Solid State Commun, pp 146 -351 13 Boris I Kharisov, Oxana V Kharissova and Ubaldo Ortiz Méndez (2012), “Microwave Hydrothermal and Solvothermal Processing of Materials and Compounds”, The Development and Application of Microwave Heating, chapter 5, pp 107 14 Byong Yong Yu, Seung-Yeop Kwak (2010), “Assembly of Magnetite Nanoparticles into Spherical Mesoporous Aggregates with a 3-D Wormhole-Like Porous Structure”, The Royal Society of Chemistry, pp 1-9 15 Cai W, Y Zhu , X Li , R D Piner , R S Ruoff (2009), “Large area few-layer graphene/graphite films as transparent thin conducting electrodes”, Applied Physics Letters,vol 95, pp 123115/3 16 Changjing Fu, Guogang Zhao, Haijun Zhang, Shuang Li (2013),”A Facile Route to Controllable Synthesis of Fe3O4/Graphene Composites and Their Application in Lithium-Ion Batteries”, International Journal of Electrochemical Science,vol.9, pp 46 – 60 17 Cheng J, S M Yu, and P Zuo (2006), “Horseradish peroxidase immobilized on aluminum-pillared interlayered clay for the catalytic oxidation of phenolic wastewater,” Water Research, vol 40, no 2, pp 283 - 290 18 Chunjiao Zhou, Wenjie Zhang, Huixian Wang, Huiyong Li, Jun Zhou, Shaohua Wang, Jinyan Liu, Jing Luo, Bingsuo Zou, Jianda Zhou (2013), “Preparation of Fe3O4-Embedded Graphene Oxide for Removal of Methylene Blue”, Chemistry DOI 10.1007/s13369-014-1183-7 19 Cullity B D (1972), Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, Addinson Wesley, New York 78 20 Dachao Luo, Guoxin Zhang, Junfeng Liu, Xiaoming Sun (2011), “Evaluation Criteria for Reduced Graphene Oxide”,The Journal of Physical Chemistry C, vol 115, pp 11327–11335 21 Gee S H, Y.K.Hong, d W Erickson, M.H Park (2003),” synthesis and aging effect of spherical magnetic (Fe3O4) nanoparticles for biosensor applications”, Journal of Applied Physics, V.93, NO 10, PP 7560 – 7562 22 George Z Kyzas, Nikolina A Travlou, Orestis Kalogirou and Eleni A Deliyanni (2013),” Magnetic Graphene Oxide: Effect of Preparation Route on Reactive Black Adsorption”, Materials, pp 1360-1376 23 Haw C.Y, F Mohamed, C.H Chia, S Radiman, S Zakaria, N.M Huang, H.N Lim (2010),” Hydrothermal synthesis of magnetite nanoparticles as MRI contrast agents”, Ceramics International, pp 1417– 1422 24 Hongkun He and Chao Gao (2010), “Supraparamagnetic, Conductive, and Processable Multifunctional Graphene Nanosheets Coated with HighDensity Fe3O4 Nanoparticles”, American Chemical Society, VOL NO 11, pp 3201–3210 25 Hwee Ling Poh, Filip San ek, Adriano Ambrosi, Guanjia Zhao, Zden ek Soferb, Martin Pumera (2012), “Graphenes prepared by Staudenmaier, Hofmann and Hummers methods with consequent thermal exfoliation exhibit very different electrochemical properties”, Nanoscale, pp 3515– 3522 26 JianfengShen,YizheHu,MinShi,NaLi,HongweiMa,andMingxinYe (2010), “OneStepSynthesisofGrapheneOxide-MagneticNanoparticleComposite”, The Journal of Physical Chemistry C,pp.1498–1503 27 Kodama R H and A E Berkowitz (1999) Atomic-scale magnetic modeling of oxide nanoparticles Physical Review B, 59, pp 6321-6356 28 Laurent S, D Forge, M Port, A Roch, C Robic, V L Els and R Muller (2008), “Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, 79 Vectorization, Physicochemical Characterizations, and Biological Applications”, Chem, Rev pp 2064–2110 29 Lee C, X D Wei, J W Kysar , J Hone (2008), “ Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene”, Science, vol 321, pp 385-388 30 Li Zhou, Huiping Deng, Junli Wan, Jun Shi, Tong Su (2013), “A solvothermal method to produce RGO-Fe3O4 hybrid composite forfast chromium removal from aqueous solution”, Applied Surface Science, vol 283, pp 1024– 1031 31 Liu G, Q Deng, H.Wang et al (2012), “Synthesis and characterization of nanostructured Fe3O4micron-spheres and their application in removing toxic Cr ions from polluted water”, Chemistry, vol 18, no 42, pp 13418–13426 32 Mancheng Liu, Tao Wen, Xilin Wu, Changlun Chen, Jun Hu, Jie Lia and Xiangke Wang (2013), “Synthesis of porous Fe3O4 hollow microspheres/ graphene oxide composite for Cr(VI) removal”, Dalton Transactions, DOI: 10.1039 33 Millan A, A.Urtizberea, F.Palacio, N.J O.Silva, V.S.Amaral, E.Snoeck, and V.Serin (2007) ,“Surface effects in maghemite nanoparticles”,Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 312, L5L9 34 Namvari M Namazi H (2014), “Clinking graphene oxit and Fe3O4 nanoparticles together: an efficient adsorbent to remove dyes from aqueous solutions”, International Jounal of Environmental Science and Technology.vol 11, pp 1527-1536 35 Nor Aida Zubir, Christelle Yacou, Julius Motuzas, Xiwang Zhang, Joao C Diniz da Costa (2014), “ Structural and functional investigation of graphene oxide–Fe3O4 nanocomposites for the heterogeneous Fenton-like reaction”, Scientific Reports, pp 4594 – 4602 80 36 Obaid ur Rahman, Subash Chandra Mohapatra, Sharif Ahmad (2012), “Fe3O4 inverse spinal super paramagnetic nanoparticles”, Elsevier, vol 132 , pp 196– 202 37 Paredes J I, S Villar-Rodil, A Martinez-Alonso, J M D Tascon (2008), Langmuir, vol 24, pp 10560 38 Piao X, Z G Ming, H D Lian, F C Ling, H Shuang, Z M Hua, L Cui, W Zhen, H Chao and X G Xin (2012), “Use of iron oxide nanomaterials in wastewater treatment: a review”, Sci Total Environ, pp 1-10 39 Ping Hu, Shengen Zhang, Hua Wang, De’an Pan, Jianjun Tian, Zhi Tang, Alex A Volinsky (2011), “Heat treatment effects on Fe3O4 nanoparticles structure and magnetic properties prepared by carbothermal reduction”, Elsevier,vol 509, pp 2316–2319 40 Sasmita Mohapatra (2014), Graphene-Fe3O4-TiO2 ternary composite: an efficient visible light catalyst for the removal of organic pollutants, Master of Science in Chemistry , Department of chemistry Rourkela, Odisha, India Pin: 769008 41 Si Y, T Ren, B Ding, J Yu, and G Sun (2012), “Synthesis of mesoporous magnetic Fe3O4@carbon nanofibers utilizing in situ polymerized polybenzoxazine for water purification,” Journal ofMaterials Chemistry, vol 22, no 11, pp 4619–4622 42 Shuming Nie, Yun Xing, Gloria J Kim, and Jonathan W Simons (2007), “Nanotechnology Applications in Cancer”, Annu Rev Biomed Eng, vol.9, pp 258-278 43 Ting Wang, Xiaoying Jin , Zuliang Chen , Mallavarapu Megharaj, Ravendra Naidu (2013), “Simultaneous removal of Pb(II) and Cr(III) by magnetite nanoparticles using various synthesis conditions” , Journal of Industryal and Engineering Chemistry, pp 3543 – 3549 81 44 VimleshChandra, JaesungPark,YoungChun,JungWooLee,In- ChulHwang,andKwangS.Kim (2010), “Water – DispersibleMagnetite – ReducedGrapheneOxideCompositesforArsenicRemoval”,American Chemical Society, vol 4, no 7, pp 3979 – 3986 45 Xiao Zhang, Bin Jang, Yaping Xie, Feng Du (2014), “ one - pot hydrothermal synthesis of Fe3O4/ reduced graphene oxide nanocomposite for enhanced lithium storage”, Indian Journal Chemistry, vol.53A, pp 265 - 273 46 Xiaoying Yang,X.Y Zhang,Y.F Ma, Huang,Y.Y S Wang,Y.S Chen(2009), “Superparamagnetic graphene oxide–Fe3O4 nanoparticles hybrid for controlled targeted drug carriers”, Mater.Chem,pp.2710–2714 47 Xie G, P Xi, H Liu et al (2012), “A facile chemical method to produce superparamagnetic graphene oxide-Fe3O4hybrid composite and its application in the removal of dyes from aqueous solution,” Journal ofMaterials Chemistry, vol 22, no 3, pp 1033– 1039 48 Yan Wei, Bing Hanb, Xiaoyang Hua, Yuanhua Linc, Xinzhi Wangd, Xuliang Denga (2011), “Synthesis of Fe3O4 nanoparticles and their magnetic properties”, Procedia Engineering, vol 27, pp 632 – 637 49 YunjinYao (2011), “Synthesis,characterization,andadsorptionpropertiesofmagneti c Fe3 O4 @graphenenanocomposite’’,ChemicalEngineeringJour nal, vol.184, pp 326– 332 50 Zhen Xiao, Yang Xia, Zhaohui Ren, Zhenya Liu,mGang Xu, Chunying Chao, Xiang Li, Ge Shena and Gaorong Han (2012), “Facile synthesis of singlecrystalline mesoporous -Fe2O3 and Fe3O4 nanorods as anode materials for lithium-ion batteries”, Journal of Materials Chemistry, vol 22, no 38, pp 20566–20573 82 ... văn nghiên cứu chế tạo khảo sát đặc tính vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Mục đích nghiên cứu: Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu Fe3O4 – GO Ứng dụng vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO chế tạo. .. Chương - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 - GO 1.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 1.1.1 Cấu trúc tinh thể magnetite Fe3O4 1.1.2 Tính chất siêu thuận từ vật liệu Fe3O4. .. - Kết thảo luận Chương - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 - GO 1.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 Oxit sắt từ có cơng thức Fe3O4 (magnetite) vật liệu từ tính mà người biết đến Thế