Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano cufe2o4 pha tạp ag​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THỊ HUẾ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO CuFe2O4 PHA TẠP Ag LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THỊ HUẾ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO CuFe2O4 PHA TẠP Ag Ngành: Hóa vô Mã số: 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ TỐ LOAN THÁI NGUYÊN - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan Các kết quả, số liệu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, ngày 18 tháng năm 2019 Người thực Lê Thị Huế i LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành khoa Hóa Học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Tố Loan, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Ban Giám hiệu, phịng Đào tạo, khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài Xin chân thành cảm ơn cán phòng máy Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương, Khoa Hóa học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực nghiệm hồn thành luận văn Xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến gia đình, người không ngừng động viên, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian học tập thực luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân hạn chế nên luận văn em cịn thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy cô, bạn bè đồng nghiệp người quan tâm đến vấn đề trình bày luận văn để luận văn hoàn thiện Thái Nguyên, ngày 18 tháng 10 năm 2019 Người thực Lê Thi Huế ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Các phương pháp điều chế vật liệu nano 1.1.1 Phương pháp thủy nhiệt 1.1.2 Phương pháp đồng kết tủa .3 1.1.3 Phương pháp sol-gel 1.1.4 Phương pháp tổng hợp đốt cháy 1.2 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu .6 1.2.1 Phương pháp phân tích nhiệt 1.2.2 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 1.2.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 1.2.4 Phương pháp đo phổ hồng ngoại( IR) 1.2.5 Phương pháp đo phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 10 1.2.6 Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến 11 1.2.7 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại- khả kiến 11 1.3 Tổng quan spinel .13 1.3.1 Cấu trúc spinel 13 1.3.2 Tính chất ứng dụng spinel 15 1.3.3 Một số kết nghiên cứu tổng hợp ứng dụng nano ferit 17 1.4 Tổng quan metylen xanh 19 iii Chương THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 2.1 Dụng cụ, hóa chất 21 2.1.1 Dụng cụ, máy móc 21 2.1.2 Hóa chất 21 2.2 Tổng hợp vật liệu nano CuFe2O4 pha tạp Ag phương pháp đốt cháy dung dịch 21 2.2.1 Tổng hợp oxit nano CuFe2O4 pha tạp Ag .21 2.2.2 Nghiên cứu số đặc trưng vật liệu tổng hợp 22 2.3 Kết nghiên cứu vật liệu băng phương pháp phân tích nhiệt 23 2.4 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp nhiễu xạ Rơnghen 24 2.5 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp phổ tán sắc lượng tia X .26 2.6 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 27 2.7 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp hồng ngoại (IR) 30 2.8 Kết nghiên cứu vật liệu phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 31 2.9 Nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh vật liệu 32 2.9.1 Xây dựng đường chuẩn xác định metylen xanh 32 2.9.2 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ .32 2.9.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 33 2.9.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu 39 2.9.5 Khảo sát ảnh hưởng H2O2 41 KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET CS CTAB DTA EDA EDX GPC MB PAA PEG PGC PVA SC SEM SHS SSC TEM XRD iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất số spinel 16 Bảng 2.1 Khối lượng chất ban đầu có mẫu CFA0÷CFA5 22 Bảng 2.2 Kích thước tinh thể vật liệu CFA0 ÷ CFA5 25 Bảng 2.3 Thành phần % nguyên tố có mẫu CFA0 CFA2 .27 Bảng 2.4 Năng lượng vùng cấm Eg mẫu CFA0÷CFA5 28 Bảng 2.5 Giá trị số sóng (cm-1) lỗ trống tứ diện ( 1 ) bát diện Bảng 2.6 ( 2 ) mẫu CFA0 ÷CFA5 30 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh 32 Bảng 2.7 Hiệu suất phân hủy MB có mặt H2O2 vật liệu   CFA0÷CFA5 sau 240 phút chiếu sáng 37 Bảng 2.8 Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian có mặt vật liệu CFA0÷CFA5 v 38 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy đo phổ EDX 11 Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể spinel 14 Hình 1.3 Cấu trúc mạng spinel thuận 14 Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo metylen xanh 19 Hình 1.5 Hình 2.1 Phổ Uv-Vis dung dịch metylen xanh 20 Hình 2.2 Giản đồ XRD mẫu CuFe2O4 nhiệt độ nung khác 24 Hình 2.3 Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen vật liệu CFA0 ÷CFA5 25 Hình 2.4 Phổ EDX mẫu CFA0 .26 Hình 2.5 Phổ EDX mẫu CFA2 .26 Hình 2.6 Phổ DRS mẫu CFA0÷CFA5 28 Hình 2.7 Sự phụ thuộc giá trị (αhν)2 vào lượng photon ánh sáng hấp thụ hν mẫu CFA0 ÷CFA5 29 Hình 2.8 Phổ IR mẫu CFA0÷CFA5 .30 Hình 2.9 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu CFA0 31 Giản đồ phân tích nhiệt gel gồm Cu(NO3)2-Fe(NO3)3-(NH2)2CO 23 Hình 2.10 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu CFA2 31 Hình 2.11 Đường chuẩn xác định nồng độ metylen xanh 32 Hinh 2.12 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian có mặt vật liệu CFA2 hiệu suất hấp phụ MB 33 Hình 2.13 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian có mặt H2O2 (1) CFA0 (2) 35 Hình 2.14 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian có mặt H 2O2 vật liệu CFA0; CFA1 36 Hình 2.15 Phổ UV-Vis dung dịch MB theo thời gian có mặt H2O2 vật liệu CFA2; CFA3 vi 36 548 546 544 542 540 538 536 534 532 530 528 526 524 522 520 518 516 514 512 510 508 506 504 502 500 498 496 494 492 490 488 486 484 482 480 478 476 474 472 470 468 466 464 462 460 458 456 454 452 450 448 446 444 442 440 438 436 434 432 430 428 426 424 422 420 418 416 414 412 410 408 406 404 402 400 398 396 394 392 390 388 386 384 382 380 378 376 374 372 370 368 366 364 362 360 358 356 354 352 350 348 346 344 342 340 338 336 334 332 330 328 326 324 322 320 318 316 314 312 310 308 306 304 302 300 298 296 294 292 290 288 286 284 282 280 278 276 274 272 270 268 266 264 262 260 258 256 254 252 250 248 246 244 242 240 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 204 202 200 248 246 244 242 240 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 204 202 200 λ (nm) 800 798 796 794 792 790 788 786 784 782 780 778 776 774 772 770 768 766 764 762 760 758 756 754 752 750 748 746 744 742 740 738 736 734 732 730 728 726 724 722 720 718 716 714 712 710 708 706 704 702 700 698 696 694 692 690 688 686 684 682 680 678 676 674 672 670 668 666 664 662 660 658 656 654 652 650 648 646 644 642 640 638 636 634 632 630 628 626 624 622 620 618 616 614 612 610 608 606 604 602 600 598 596 594 592 590 588 586 584 582 580 578 576 574 572 570 568 566 564 562 560 558 556 554 552 550 548 546 544 542 540 538 536 534 532 530 528 526 524 522 520 518 516 514 512 510 508 506 504 502 500 498 496 494 492 490 488 486 484 482 480 478 476 474 472 470 468 466 464 462 460 458 456 454 452 450 448 446 444 442 440 438 436 434 432 430 428 426 424 422 420 418 416 414 412 410 408 406 404 402 400 398 396 394 392 390 388 386 384 382 380 378 376 374 372 370 368 366 364 362 360 358 356 354 352 350 348 346 344 342 340 338 336 334 332 330 328 326 324 322 320 318 316 314 312 310 308 306 304 302 300 298 296 294 292 290 288 286 284 282 280 278 276 274 272 270 268 266 264 262 260 258 256 254 252 250 248 246 244 242 240 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 204 202 200 248 246 244 242 240 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220 218 216 214 212 210 208 206 204 202 200 PHỤ LỤC Phổ hồng ngoại (IR) mẫu CFA0-CFA5 Phổ hông ngoại mẫu CFA0 Phổ hồng ngoại mẫu CFA1 Phổ hồng ngoại mẫu CFA2 Phổ hồng ngoại mẫu CFA3 Phổ hồng ngoai mẫu CFA4 Phổ hồng ngoại mẫu CFA5 ... ? ?Tổng hợp , nghiên cứu đặc trưng cấu trúc hoạt tính quang xúc tác vật liệu nano CuFe2O4 pha tạp Ag” Chương TỔNG QUAN 1.1 Các phương pháp điều chế vật liệu nano Có hai phương pháp để chế tạo vật. .. HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THỊ HUẾ TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO CuFe2O4 PHA TẠP Ag Ngành: Hóa vơ Mã số: 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC... đổi cấu trúc mạng tinh thể, tính chất quang, từ hoạt tính quang xúc tác chúng tăng cường Tuy nhiên số cơng trình nghiên cứu tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu CuFe 2O4 pha tạp Ag