metylen xanh
Việc xử lí các chất thải gây ô nhiễm môi trường đã và đang thu hút sự quan tâm mạnh mẽ. Xanh metylen là một chất hữu cơ có trong thành phần thuốc nhuộm – là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường và khó bị phân hủy trong tự nhiên. Những nghiên cứu của các tác giả [2] cho thấy Cu2O nano có hiệu quả cao với vai trò làm xúc tác cho phản ứng khử màu metyl da cam. Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu hoạt tính xúc tác của Cu2O, Au – Cu2O trong việc khử màu xanh metylen để thăm dò khả năng ứng dụng của vật liệu nhân vỏ Au – Cu2O nano. Bảng 12 trình bày kết quả làm mất màu dung dịch xanh metylen khi chiếu sáng bằng đèn thủy ngân bởi xúc tác Cu2O, Au –Cu2O. Để so sánh hoạt tính xúc tác của vật liệu nhân – vỏ, chúng tôi làm mẫu so sánh khi sử dụng Cu2O nano làm xúc tác.
Bảng 12: Ảnh hƣởng của xúc tác và thời gian đến độ chuyển hóa của xanh metylen. Thời gian (phút) Không xúc tác Cu2O (3,3 mg) Au - Cu2O (3,3 mg) Abs C (ppm) α(% ) Abs C (ppm) α(%) Abs C (ppm) α(%) 0 0,843 6,13 0,0 0,843 6,13 0,0 0,843 6,13 0,0 20 0,732 5,321 13,2 0,679 4,925 19,7 40 0,647 4,683 23,6 0,566 4,075 33,5 60 0,574 4,132 32,6 0,456 3,248 47,0 80 0,504 3,611 41,1 0,349 2,444 60,1 100 0,451 3,212 47,6 0,299 2,068 66,3 120 0,843 6,13 0,0 0,428 3,040 50,4 0,269 1,839 70,2
65
Hình 43: Độ chuyển hóa của phản ứng mất màu MB theo thời gian
Kết quả Bảng 12 và Hình 43 cho thấy, khi không có mặt chất xúc tác phản ứng không xảy ra. Nồng độ của MB giảm theo thời gian khi có mặt Cu2O, Au – Cu2O trong dung dịch, khi chiếu sáng bằng đèn cao áp. Với cùng lượng chất xúc tác như nhau, khả năng xúc tác cho phản ứng phân hủy MB của mẫu nhân - vỏ Au – Cu2O tốt hơn so với Cu2O, nhưng không nhiều. Chúng tôi cho rằng do Cu2O bọc nhân vàng nên hoạt tính xúc tác chủ yếu là do Cu2O quyết định. Theo tác giả [11, 49], tính dẫn điện, cảm biến.. của vật liệu nhân – vỏ Au – Cu2O có ưu thế nổi trội hơn vật liệu riêng lẻ Au, hoặc Cu2O. Rất tiếc rằng trong khuôn khổ một luận văn thạc sĩ, chúng tôi chưa nghiên cứu được tính chất điện, cảm biến của vật liệu.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 Độ chuy ển hóa (% ) Thời gian (phút) 3,3 mg Cu2O 3,3 mg Au - Cu2O
66
KẾT LUẬN
Từ những kết quả thu được chúng tôi rút ra một số nhận xét như sau:
1. Đã tổng hợp thành công Cu2O nano dựa trên phản ứng của Cu2+ với hidrazin trong môi trường kiềm với chất hoạt động là SDS. Bằng các phương pháp XRD, SEM cho thấy sản phẩm thu được là Cu2O tinh khiết, có hình dạng thay đổi theo lượng chất khử, với kích thước từ 90 – 200 nm.
2. Đã tổng hợp thành công Au nano. Bằng phương pháp XRD và TEM cho thấy sản phẩn thu được tồn tại ở hai dạng là hạt vàng và thanh vàng. Hạt vàng bền trong không khí, còn thanh vàng bảo quản trong tủ mát.
3. Đã tổng hợp thành công cấu trúc dị thể nhân vỏ Au –Cu2O với hai hình dạng của nhân vàng đã điều chế. Nghiên cứu cấu trúc bằng các phương pháp XRD, phổ Pixe, SEM, TEM cho thấy đã tạo được cấu trúc dị thể với một nhân vàng ở trong được bao bọc bởi lớp vỏ Cu2O ở ngoài, với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, sản phẩm bền vững trong etanol.
4. Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt tới việc tổng hợp cấu trúc nhân vỏ Au –Cu2O với cả hai hình dạng của nhân vàng. Kết quả cho thấy: Khi sử dụng natri dodecyl sunfat (SDS) tổng hơp thành công cấu trúc dị thể nhân – vỏ Au – Cu2O với nhân là hạt nano vàng và thanh nano vàng; Khi sử dụng cetyl trimetyl ammoni bromide (CTAB) chỉ tổng hợp được cấu trúc dị thể nhân – vỏ Au – Cu2O với nhân là thanh nano vàng; Khi sử dụng Poly vinyl pyrrolidone (PVP) thì không tổng hợp được cấu trúc dị thể Au – Cu2O.
5. Đã khảo sát khả năng xúc tác của Cu2O, Au –Cu2O nano trong phản ứng làm mất màu MB được chiếu sáng bằng đèn cao áp thủy ngân. Kết quả cho thấy Au –Cu2O có khả năng xúc tác cho phản ứng tốt hơn so với Cu2O, nhưng không nhiều.
67
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Vũ Đăng Độ (2004), Các phương pháp vật lí trong hóa học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.(1)
2. Nguyễn Thị Lụa (2008), Tổng hợp và nghiên cứu ứng dụng của Cu2O nano, Luận văn thạc sỹ Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.[3]
3. Đỗ Bích Phương (2014), Nghiên cứu tổng hợp Cu2O nano và khả năng ứng dụng, Khóa luận tốt nghiệp Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà nội.[4]
Tiếng Anh
4. A, Axelevitch, B. Gorenstein, G Golan, “ Application of gold nano –
particle for silicon solar cells efficiency increase”, Volume 315, 164 ober 2014, page 523 – 526.(57)-4-4
5. Cao Y., Xu Y., Hao H. and Zhang G. (2014), “Room temperature additive- free synthesis of uniform Cu2O nanocubes with tunablesize from 20 nm to 500 nm and photocatalytic property” Materials Lettes, 144, pp.88-91.[8]-6-5 6. Chen J.Y., Zhou P.J., Li J.L. and Wang Y. (2008), “Studies on the
photocatalytic performance of cuprous oxide/chitosan nanocomposites activated by visible light”, Carbohydr.Polym. 72, pp. 128-132.[10]-7-6
7. Chia – Chien Chang, Hsin –Lun Wu, Chun – Hong Kuo, and Michael H.
Huang (2008) “ Hydro thermal Synthesis of Monodispersed Octahedral Gold Nanocrystal with Five Diffirent Size Ranges and their” Chem.Mater.2008,20, 7570-7574.[55]-8-7
8. Chun – Hong Kuo, Tian – Fu Chiang, Lih – Juann Chen, and Michael H.Huang (2004), “ Synthesis of Highly Faceted Petagonal – and Hexagonal – Shaped Gold Nanoparticles with Controlled Size by Sodium Dodecyl Sulfat”, Langmuir 2004, 20, 7820-7824.[54]-9-8
9. Chun – Hong Kuo, Tzu – En Hua, and Michael H.Huang, “ Au Nano crystal – Directed growth of Au – Cu2O core – shell Heterostructures with precise
68
Morphological control” JACS articles, Publishedon Web 11/7/2009.[12]-11- 9
10.D. Paul joseph, T. Premkumar David S. Philip Raja, C. Venkateswaran (2008), “ Phase stabilization and charscterization of nanocrystalline Fe – doped Cu2O”, Materials characterization, 59, pp. 1137 – 1139.[14]-12-10 11.Fujiwara N., Siroma Z., Ioroi T. and Yasuda K. (2007), “Rapid evaluation of
the electrooxidation of fuel compounds with a multiple-electrode setup for direct polymer electrolyte fuel cells”, J. Power Sources 164, pp. 457- 463.[17]-15-11
12.Gu Y., Zhang Y., Zhang F.,Wei J.,Wang C., Du Y. and YeW. (2010), “Investigation of photoelectrocatalytic activity of Cu2O nanoparticles for p- nitrophenol using ratating ring disk electrode and application for electrocatalytic determination”, Electrochim. Acta ,56, pp. 953-958.[19]-17- 12
13.Hu C.C., Nian J.N. and Teng H. (2008), “Electrodeposited p-type Cu2O as photocatalyst for H2 evolution from water reduction in the presence of WO3”, Sol. EnergyMater. Sol. Cells, 311, pp. 1071-1076.[21]-18-13
14.Hsiang – Yang Ưu, Hsin –Cheng chu, Tz – Jun Kuo, Chi – Liang Kuo, and Michael H. Huang “ seed – Mediated Synthesis of High Aspect Ratio Gold Nanorods With Nitric Acid” Chem. Mater. 2005, 17, 6447 – 6451.[22]-19-14
15.Hsin – Cheng Chu, Chun – Hong Kuo, and Michael H.Huang
(2005),Thermal Aqueous Solution Approach for the Synthesis of Triangular and Hexagonal Gold Nanoplates with Three Different Size Ranges”, Inorg. Chem. 2006, 45, 808 – 813.[56]-20-15
16.Ian M.Watt, “the principles and particle of electron microscopy”, Cambridge University press (1997).[23]-21-16
17.Jin C. and Taniguchi I. (2007), “Electrocatalytic activity of silver modified gold film for glucose oxidation and its potential application to fuel cells”,
69
18.Lee J.H., Hong S.K. and Ko W.B. (2010), “Synthesis of cuprous oxide using sodium borohydride under microwave irradiation an catalytic effects”, J. Ind. Eng. Chem, 16, pp. 564-566.[27]-25-18
19.Li J., Liu L. and Yu Y. (2004), “Preparation of highly photocatalytic active nano-size TiO2-Cu2O particle composites with a novel electrochemical method”, Electrochem.Commun. 6, pp. 940-943.[28]-26-19
20.Lijima S. (1991), “Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature 354, pp. 56-58.[29]-27-20
21.Ma Li – Na, LIU Dian – Jun, Wang Zhen – Xin, “ Synthesis and
Applications of Gold Nanoparticle Probes”, Chin J Anal Chem, 2010, 38(1), 1-7.[58]-29-21
22.Ma L.L., Li J.L., Sun Z.H., Qiu M.Q., Wang J.B., Chen J.Y. and Yu Y. (2010)“Self-assembled Cu2O flowerlike architecture: Polyol synthesis, photocatalytic activity and stability under simulated solar light”, Materials Research Bulletin, 45, pp.961 – 968.-22
23.Minami T., Miyata T., Ihara K., Minamino Y. and Tsukada S. (2006), “Effect of ZnO film deposition methods on the photovoltaic properties of ZnO-Cu2O heterojunction devices”, Thin Solid Films 494, pp. 47-52.[35]-32- 23
24.M. McGehee, Stanford Univ, “ organic and polymricphotovollatic cells”, Presented at NSF Organic 2003, available at http://www.mrc.utexas.edu/.[36]-33-24
25.Monique G.A. da Silva, Afsbner M. Nunes, Simoni M.P. Meneghetti, Mario R. Meneghetti, “ New aspects of gold nanorod formation via seed – mediated method” C.R Chimie 16 (2013) 640 – 650.[37]-34-25
26.Nikhil R. Jana, Latha Gearheart, and Catherine J. Murphy, “Wet Chemical Synthesis of High Aspect Ratio”, J. Phys. Chem. B, 2001, 105 (19), pp 4065– 4067-26
27.Ozin G.A., Arsenault A.C. and Cademartiri L. (2009), Nanochemistry: A Chemical Approach to Nanomaterials, Cambridge, UK.[39]-35-27
70
28.Qiyan Hu, Fenyun Wang, Zhen Fang, XiaoWang Liu, “ Cu2O – Au
nanocomposites for enzyme – free glucose sensing with enhanced performances”, Collids and Surfaces B: Biointerfaces 95 (2012) 279 - 283.[61]-36-28
29.Ricardo C.L.A., D’Incau M., Leoni M., Malerba C., Mittiga A. and PScardi . (2011) “Structural properties of RF-magnetron sputtered Cu2O thin films”,
Thin solid films, 520, pp. 280-286.[41]-37-29
30.Rolia E. and Barbeau F. (1980), “Estimation of individual thio-salts and sulphate in flotation mill solutions”, Talanta, 27, pp. 596-598.[42]-38-30 31.Ruiz E., Alvarez S., Alemany P. and Evarestov R.A. (1997), “Electronic
structure and properties of Cu2O”, Phys. Rev. B, 56, pp. 7189-7196.[44]-40- 31
32.Shaikjee A. and Coville N.J. (2011), “The synthesis, properties and uses of carbon materialswith helical morphology”,J.Adv.Res.
doi:10.1016/j.jare.2011.05.007.[45]-41-32
33.SHANG Yang, CHEN Yang, SHI Zhan – Bin, ZHANG Dong – Feng,
GOU, “ Synthesis and Visible Light Photocatalytic Activities of Au/Cu2O
heterogeneous Nanospheres”, Acta Phys. – Chim Sin. 2013, 29 (8), 1819 – 1826.[62]-42-33
34.Shishiyanu S.T., Shishiyanu T.S. and Lupan O.I. (2006), “Novel NO2 gas sensor based on cuprous oxide thin films”, Sens. Actuators, B 113, pp. 468- 476.[46]-43-34
35.Wang Y.X., Tang X.F. and Yang Z.G. (2011), “A novel wet-chemical method of preparing highly monodispersed Cu2O nanoparticles” Colloids and Sunrfaces A: Physicochem. Eng. Aspects,388, pp. 38 - 40.[49]-46-35 36.Ya- Ho won and Lia A. Stanciu, “ Cu2O and Au/Cu2O particle: Surface
properties and application in Glucose sensing”, Sensor 2012, 12, 13014. [63]-47-36
71
37.Yin – Kai Lin, Yu – Ju Chiang, Yung – Jung Hsu “Metal–Cu2O core–shell nanocrystals for gas sensing applications: Effect of metal composition” Sensors and Actuators B 204 (2014) 190–196.[59]-49-37
38.Y. Q. Wang, K. Nikitin, D.W. McComb, “ Fabrication of Au – Cu2O core
– shell nanocube heterostructures”, Chemical Physics Letter 456 (2008) 202- 205.[60]-50-38
39.Zhuiykov S., Kats E., Marney D. and Zadeh K.K. (2011), “Improved antifouling resistance of electrochemical water quality sensors based on Cu2O-doped RuO2 sensing electrode”, Prog. Org. Coat. 70, pp. 67-73.[53]- 51-39
40.http://hoahocngaynay.com/en/hoa-hoc-hien-dai/vat-lieu-nano/435- 08112010.html [52]-40