Nghiên cứu tổng hợp graphene từ graphite và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xanh metylen trong nước

Đ I H CăĐĨăN NG TR NGăĐ I H CăS ăPH M - - TR NGăNG CăSANG NGHIÊN C U T NG H P GRAPHENE T GRAPHITE VÀ NG D NG LÀM V T LI U H P PH XANHăMETYLENăTRONGăN C LU NăVĔNăTH CăSƾ HÓA H C ĐĨăN NG - NĔMă2020 Đ I H CăĐĨăN NG TR NGăĐ I H CăS ăPH M - - TR NGăNG CăSANG NGHIÊN C U T NG H P GRAPHENE T GRAPHITE VÀ NG D NG LÀM V T LI U H P PH XANHăMETYLENăTRONGăN C Chuyên ngành: Hóa lý thuy t hóa lý Mã s : 60 44 01 19 LU NăVĔNăTH CăSƾ HÓA H C Ng iăh ng d n khoa h c PGS.TS.ăLểăMINHăĐ C ĐĨăN NG ậ NĔMă2020 L IC M N L i đầu tiên, tơi xin đ c bày tỏ lịng bi t n sâu sắc, s c m ph c kính trọng t i PGS.TS Lê Minh Đ c ậ ng i thầy t n tâm đư tr c ti p h ng d n khoa học, định h ng nghiên c u, t n tình b o, đ ng viên khích l t o u ki n thu n l i để tơi hồn thành lu n vĕnănày Tôi xin trân trọng gửi l i c m n chân thành đ n Ban giám hi u Tr ng Đ i Học S ph m ĐƠ N ng, đ c bi t thầy khoa Hóa, nh ng ng i ln ân cần, nhi t huy t b o hỗ tr tơi r t nhi u q trình học t p th c hi n đ tài Tôi xin chân thành gửi l i c m n đ n Ban giám hi u, anh chị em đ ng nghi p Tr ng THPT Võ Chí Cơng-ĐƠ N ng, đ c bi t anh chị em t LýHóa-Sinh đư ln ng h , giúp đ t o u ki n thu n l i cho tơi suốt q trình học t p nghiên c u Tôi xin gửi l i c m n gia đình, b n bè ng i thân đư bên c nh c vũ, đ ng viên giúp đ tơi hồn thành lu n vĕnănày Vì th i gian kh nĕng có h n nên khóa lu n khơng tránh đ c nh ng thi u sót, tơi r t mong nh n đ c s đóng góp chân thành c a quý thầy cô để lu n vĕnătr nên hồn chỉnh h n Cuối cùng, xin kính chúc t t c thầy cô giáo d i s c khỏe, công tác tốt thành công công vi c Tôi xin chân thành c m n! Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2019 Học viên Trương Ngọc Sang L I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đơy k t qu nghiên c u c a riêng tơi, cơng trình nghiên c u tơi th c hi n ch a đ c công bố b t kỳ công trình khác Các số li u k t qu hoàn toàn trung th c, m t số k t qu lu n vĕn k t qu chung c a nhóm nghiên c u d i s h ng d n c a PGS.TS Lê Minh Đ c ậ Phân vi n B o h lao đ ng b o v môi tr ng Mi n Trung Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2019 Học viên Trương Ngọc Sang TRANG THONG TIN LU�N VAN TH�C Si Tend€ t ai: "Nghien CU t6ng hqp graphene tu graphite va ung d\lng lam v�t li�u h�p ph\l xanh metylen nu&c" Nganh: H6a ly thuy�t vah6a ly H9 va tenh9c vien: TRVONG NGOC SANG Ngucrihung d�n khoah9c: PGS TS LE MINH 0JC Casadao tio: Tmoog DHSP Da N�ng * T6m t�t: Trong nghien cuu nay, graphene kich thu&c nano da du'c t6ng h'p b�ng phuong phap Hummers cai ti�n tfr ngu6n graphite V?t li�u sau t6ng h'p du'c khao sat cac tfnh ch§t d?c trung nhu FfIR, BET, XRD, TOA, TEM Cac k�t qua cho th§y graphene c6 du true lap nano vai d> day 0,5- lnm Di�n tfch b@ m?t rieng d-t du9·c hon 424 m2 /g Ph6 h6ng ngo?i FTIR cho th§y sau oxi h6a moi tmcmg axit m,mh, cac nh6m chu:c CO, COOH, -0- da du'c g�n tren cac lap cua graphene oxit (GO) Ph6 XRD cung cho th§y c6 sv tach lap cua GO, the hi�n qua sv djch chuyen pie d?c tmng v@ phfa g6c 20 nho hon V?t li�u graphene cung du'c d?c trung tfnh ch§t nhi�t b�ng TOA V?t li�u graphene oxide (GO), graphene d,mg khu· (rGO) m§t mat khoang 20% kh6i luOg a nhi�t d> 200°C San ph�m rGO du'c dung lam V?t li�u h§p ph1 xanh metylen va qua rlnh h&p ph1 tuan theo mo hlnh d�ng nhi�t Langmuir Dung lu9ng h§p ph1 d-t 232,56 mg/g * Y nghfa khoa h9c va thvc ti6n cua d@ tai Nghien cuu nh�m t-0 ngu6n v�t li�u nano graphene ph\lc Y1 cho cong tac lam s-ch moi trucrng, nh�m X' ly CaC h'p ch§t huu ' CO mau gay O nhi6m moi trucmg: O"n gian, chi phf th§p, hi�u qua cao * Huong nghien cuu ti�p theo cua d@ tai Ti�p t\}C nghien cuu '.mg d\}ng V?t li�u h§p ph1 nano graphene de X' ly nhi6m ion kim lo-i n?ng nuac * Tfr kh6a: GRAPHENE, HAP PH}, XANH METYLEN, HUMMERS, NANO Xac nh�n cia giao vien hmmg d,n Le Minh Drc Ngri th'C hi�n d� tai Trrong NgQc Sang M CL C Đ U 1 Lý chọnăđ tài M c tiêu nghiên c u Đốiăt ng ph m vi nghiên c u 4.ăPh ngăphápănghiênăc u 5.ăụănghĩaăkhoaăhọc,ăỦănghĩaăth c ti n C u trúc lu năvĕn CH NGă1 T NG QUAN 1.1 V T LI U GRAPHENE VÀ GRAPHEN OXIT 1.1.1 T ng quan v graphene graphen oxit 1.1.2 C u trúc c a graphene graphen oxit 1.1.3 Tính ch t c a graphene graphen oxit 1.1.4 Cácăph ngăphápăt ng h p graphene graphen oxit 1.2 T NG QUAN V XANH METYLEN 14 1.2.1 Khái quát v xanh metylen 14 1.2.2 M t số h ng nghiên c u h p ph xanh metylen 15 1.3 NG D NG V T LI U GRAPHEN LÀM CH T H P PH 16 1.3.1 ng d ng c a v t li u graphene h p ph kim lo i n ng 16 1.3.2 ng d ng c a v t li u graphene h p ph ch t màu h uăc .17 CH NGă2 PH NGăPHÁPăNGHIểNăC U VÀ TH C NGHI M 19 2.1 TH C NGHI M 19 2.1.1 Hóa ch t sử d ng 19 2.1.2 T ng h p v t li u graphite oxide 20 2.2.ăPH NGăPHÁPăNGHIÊNăC UăĐ CăTR NGăV T LI U 21 2.2.1.ăPh ngăphápănhi u x tia X ( X-ray diffraction, XRD) 21 2.2.2.ăPh ngăphápăph ăh ngăngo iăbi năđ iăFourieră(FTIR)ă 23 2.2.3.ăPh ngăphápăkínhăhiểnăviăđi n tử truy n qua ( TEM) 23 2.2.4.ăPh ngăphápăđẳng nhi t h p ph - khử h p ph N2 (BET) 24 2.2.5.ăPh ngăphápăphơnătíchănhi t trọngăl ng TGA 25 2.2.6.ăPh ngăphápăph h p th tử ngo i kh ki n UV-VIS 26 2.3.ăĐÁNHăGIÁăKH NĔNGă H P PH CH T MÀU METYLEN BLUE TRONG N C C A RGO 28 2.3.1 Kh o sát nhăh ng c aăpHăđ n trình h p ph c a v t li u 28 2.3.2 Kh o sát kh nĕngăh p ph ch t màu h uăc ăc a v t li u theo th i gian 28 2.3.3 Kh o sát nhăh ng c a n ngăđ ch t màu h uăc ăđ n kh nĕngăh p ph c a v t li u 28 2.4 TÍNH TỐN Q TRÌNH H P PH 29 M 2.4.1 Tính tốn hi u su t q trình h p ph 29 2.4.2 M t số mơăhìnhăđẳng nhi t h p ph 29 CH NGă3 K T QU VÀ TH O LU N 32 3.1 T NG H P V T LI U GRAPHENE .32 3.1.1 Quy trình t ng h p GO .32 3.1.2 Quy trình khử GO v rGO axit ascorbic 34 3.2 K T QU Đ Că TR NGă TệNHă CH T V T LI U GRAPHENE T NG H P Đ C 34 3.2.1 Ph ngăphápănhi u x R nghenă(XRD) 34 3.2.2.ăPh ngăphápăph h ng ngo i chuyển hóa Fourier-FTIR 35 3.2.3.ăPh ngăphápăđẳng nhi t h p ph -khử h p ph N2 (BET) 37 3.2.4.ăPh ngăphápăhiểnăviăđi n tử truy n qua (TEM) 38 3.2.5.ăPh ngăphápănhi t trọngăl ng TGA 40 3.3 KH NĔNG H P PH CH T MÀU XANH METHYLENE C A rGO 43 3.3.1 nhăh ng c a pH 43 3.3.2 nhăh ng c a th iăgianăđ n kh nĕngăh p ph MB rGO 44 3.3.3 Nghiên c uăđẳng nhi t h p ph 45 K T LU N VÀ KI N NGH 50 TÀI LI U THAM KH O PH L C DANH SÁCH CÁC KÝ HI U, CH VI T T T BET Brunauer-Emmett-Teller CVD Chemical Vapor Deposition (Lắng đọng pha h i hóa học) FTIR Fourier transform infrared spectroscopy (Ph h ng ngo i bi n đ i Fourie) GO Graphene oxit (Graphen oxit) GP Pristine Graphen (Graphene nguyên b n) HR-TEM High Resolution -Transmission Electron Microscopy (Kính hiển vi n tử truy n qua đ phân gi i cao) LPE Liquid-phase exfoliation (S bóc tách pha lỏng) MB Methylene Blue (Methylene xanh) rGO Reduced graphene oxide (Graphen oxit khử) TEM Transmission Electron Microscopy (Hiển vi n tử truy n qua) TGA Thermogravimetric analysis (Phân tích nhi t trọng l XRD X-Ray Diffraction (Nhi u x tia X) UV-vis Ultraviolet - Visible (Ph tử ngo i kh ki n) ng) DANH M C CÁC B NG BI U S hi u b ng 1.1 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Tên b ng Trang Tính ch t v t lý c aăđ năl p graphen nhi tăđ phịng Danh m c hóa ch tăchínhădùngătrongăđ tài HƠmăl ng cacbon graphite K t qu đoă đ ngă đẳng nhi t h p ph -nh h p ph N2 c a graphene Tóm tắt k t qu đoăBET S ph thu că dungă l ng h p ph vào n ngă đ đối v i MB Phân lo i s phù h p c aămơăhìnhăđẳng nhi t tham số RL Giá trị tham số cân RL c a trình h p ph MB rGO S ph thu că LnQcbă vƠoă LnCcbă đối v i mơ hình Freundlich c a MB Các thông số đẳng nhi t h p ph Langmuir Freundlich c aărGOăđối v i MB 19 32 37 38 45 46 46 47 48 TGA rGO Ḱt qủ đo hồng ngoại-FTIR GO rGO ... bi t c a v t li u graphene, chọn đ tài ? ?Nghiên cứu tổng hợp graphene từ graphite ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xanh metylen nước? ?? M c tiêu nghiên c u - T ng h p đ c v t li u graphene u ki n thí... s h ng nghiên c u h p ph xanh metylen Nhóm nghiên c u c a Ghosh đư ti n hành ch t o v t li u h p ph xanh metylen từ cao lanh Nghiên c u cho th y cao lanh có hi u qu vi c lo i bỏ xanh metylen. .. NG TR NGăĐ I H CăS ăPH M - - TR NGăNG CăSANG NGHIÊN C U T NG H P GRAPHENE T GRAPHITE VÀ NG D NG LÀM V T LI U H P PH XANH? ?METYLEN? ?TRONG? ?N C Chuyên ngành: Hóa lý thuy t hóa lý Mã s : 60