Để xác định yếu tố động học của phản ứng, chúng tơi tiến hành tính đại lượng ln(Co/Ct) theo thời gian. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.5 và được mơ tả ở hình 3.17. Kết quả ở hình 3.17 cho thấy, đại lượng ln(Co/Ct) phụ thuộc tuyến tính vào thời gian. Điều này chứng tỏ phản ứng phân hủy MB trên các chất xúc tác MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷
0,5) tuân theo phương trình động học bậc 1. Khi cĩ mặt ion Mn2+ trong mạng tinh thể
ZnFe2O4, giá trị hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB tăng và đạt giá trị cao nhất với vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 (bảng 3.6).
40
Bảng 3.5. Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian khi cĩ mặt H2O2 và các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5) t (phút) ln(Co/Ct) x=0 x=0,1 x=0,2 x=0,3 x=0,4 x=0,5 0 0 0 0 0 0 0 30 0,18 0,25 0,28 0,16 0,24 0,13 60 0,20 0,33 0,56 0,36 0,56 0,31 90 0,39 0,57 0,82 0,53 1,20 0,54 120 0,49 0,77 0,92 0,78 1,59 0,77 150 0,71 0,98 1,16 1,38 2,37 1,02 180 0,93 1,19 1,42 2,09 2,85 1,24 210 1,19 1,48 1,65 2,76 3,18 1,69 240 1,45 1,69 1,84 3,05 4,11 2,18
Hình 3.17. Sự phụ thuộc ln (Co/Ct) vào thời gian khi cĩ mặt H2O2 và các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5)
Bảng 3.6. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB khi cĩ mặt H2O2 và các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5)
Vật liệu x=0 x=0,1 x=0,2 x=0,3 x=0,4 x=0,5 k.102 (phút-1) 0,59 0,698 0,753 1,350 1,721 0,874
41
KẾT LUẬN
Căn cứ vào các kết quả đã đạt được chúng tơi đưa ra các kết luận sau đây:
1. Đã tổng hợp được 06 vật liệu oxit spinel MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5) bằng phương pháp đốt cháy dung dịch với chất nền là ure.
2. Đã nghiên cứu được các đặc trưng của vật liệu tổng hợp được bằng một số phương pháp vật lí và hĩa lí. Cụ thể như sau:
- Bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen cho thấy, khi nung các vật liệu ở 500oC
đều thu được đơn pha ZnFe2O4. Kích thước tinh thể của các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1 ÷ 0,5) đều nhỏ hơn so với vật liệu ZnFe2O4. Đã xác định được giá trị của hằng số mạng và thể tích ơ mạng cơ sở của các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5).
- Đã xác định được số sĩng đặc trưng cho dao động của liên kết kim loại-oxi ở hốc tứ diện và bát diện của các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5).
- Nghiên cứu hình thái học cho thấy, các vật liệu ZnFe2O4 và Mn0,4Zn0,6Fe2O4 thu được cĩ dạng hình đa giác, phân bố khá đồng đều. Vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 cĩ kích thước hạt nhỏ hơn so với vật liệu ZnFe2O4.
- Bằng phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X, đã xác định được các vật liệu ZnFe2O4 và Mn0,4Zn0,6Fe2O4 là tinh khiết.
- Đã xác định được giá trị năng lượng vùng cấm của vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 và ZnFe2O4 tinh khiết. Kết quả cho thấy, sự cĩ mặt của ion Mn2+ trong vật liệu đã làm giảm năng lượng vùng cấm của ZnFe2O4.
3. Đã nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của 06 vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5) với sự cĩ mặt của H2O2 và chiếu sáng bằng đèn Led. Kết quả cho thấy, các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1 ÷ 0,5) đều cĩ hiệu suất phân hủy metylen xanh cao hơn vật liệu ZnFe2O4 tinh khiết. Hiệu suất phân huỷ metylen xanh đạt cao nhất là 98,35% sau 240 phút chiếu sáng khi cĩ mặt vật liệu Mn0,4Zn0,6Fe2O4 và H2O2.
4. Phản ứng phân hủy metylen xanh khi được chiếu sáng, cĩ mặt H2O2 và vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,5) đều tuân theo phương trình động học bậc 1. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng phân hủy metylen xanh khi cĩ mặt các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0,1 ÷ 0,5) đều cao hơn vật liệu ZnFe2O4.
42
Tiếng Việt
1. Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng một số phương pháp phổ
nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất bản Giáo dục.
2. Vũ Đăng Độ (2001), “Các phương pháp vật lý trong hĩa học”, Nhà xuất bản
Giáo dục.
3. Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV - Vis, Nhà xuất bản
Đại học Quốc gia Hà Nội.
4. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hĩa học nano - Cơng nghệ nền và vật liệu nguồn,
Nhà xuất bản khoa học Tự nhiên và Cơng nghệ.
5. Cao Hữu Trượng, Hồng Thị Lĩnh (1995), Hĩa học thuốc nhuộm, Nhà xuất bản
Khoa học Kĩ thuật.
Tiếng Anh
6. Andrew R. Barron (2011), Physical Methods in Inorganic and Nano Chemistry,
Rice University, Houston, Texas
7. A. Manikandan, L. John Kennedy, M. Bououdina, J. Judith Vijaya (2014), Syn-
thesis, optical and magnetic properties of pure and Co-doped ZnFe2O4 nanopar-
ticles by microwave combustion method, Journal of Magnetism and Magnetic
Materials, 349, 249-258.
8. A. Manikandan, J. Judith Vijaya, M. Sundararajan, C. Meganathan, L. John Ken-
nedy, M. Bououdina (2013), Optical and magnetic properties of Mg-doped
ZnFe2O4 nanoparticles prepared by rapid microwave combustion method, Super-
lattices and Microstructures, 64, 118-131.
9. Aparna Nadumane, Krushitha Shetty, K.S. Anantharaju, H.P. Nagaswarupa,
Dinesh Rangappa, Y.S. Vidya, H. Nagabhushana, S.C. Prashantha (2019), “Sun- light photocatalytic performance of Mg-doped nickel ferrite synthesized by a green sol-gel route”, Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 4(1), 89-100.
10. A. Ashok, T. Ratnaji, L. John Kennedy, J. Judith Vijaya (2020), Magnetically
separable Zn1-xCuxFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0.5) nanocatalysts for the transesterification of
waste cooking oil, Advanced Powder Technology, 31(6), 2573-2585.
43
(2016), Visible light-assisted heterogeneous Fenton with ZnFe2O4 for the degra- dation of Orange II in water, Applied Catalysis B: Environmental, 182, 456-468.
12. Darrell J. Irvine, Melissa C. Hanson, Kavya Rakhra and Talar Tokatlian (2015),
“Synthetic Nanoparticles for Vaccines and Immunotherapy”, ACS Publications,
115 (19), 11109-11146.
13. E. Ranjith Kumar, Ch. Srinivas, M.S. Seehra, M. Deepty, I. Pradeep, A.S. Kam-
zin, M.V.K. Mehar, N. Krisha Mohan (2018), “Particle size dependence of the magnetic, dielectric and gas sensing properties of Co substituted NiFe2O4 nano- particles”, Sensors and Actuators A: Physical, 279, 10-16.
14. Farzana Majid, Javeria Rauf, Sadia Ata, Ismat Bibi, Abdul Malik, Sobhy M. Ib-
rahim, Adnan Ali, Munawar Iqbal (2021), Synthesis and characterization of NiFe2O4 ferrite: Sol–gel and hydrothermal synthesis routes effect on magnetic, structural, and dielectric characteristics, Materials Chemistry and Physics, 258, 123888.
15. Guozhong Cao (2011), “Nanostructures and nanomaterials: synthesis, Properties
and Applications”, published by: Imperial College press.
16. G. Padmapriya, A. Manikandan, V. Krishnasamy, Saravana Kumar Jaganathan,
S. Arul Antony (2016), Spinel NixZn1−xFe2O4 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) nano-photocata- lysts: Synthesis, characterization and photocatalytic degradation of methylene blue dye, Journal of Molecular Structure, 1119, 39-47.
17. Kebede K. Kefeni, Bhekie B. Mamba, Titus A.M. Msagati (2017), Application of
spinel ferrite nanoparticles in water and wastewater treatment: A review, Separation
and Purification Technology, 188, 399-422.
18. K C Patil, M S Hegde, Tanu Rattan, S T Aruna (2008), Chemistry of Nano-
crystalline Oxide Materials: Combustion synthesis, Properties and Applic a- tions, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
19. Kashinath C. Patil S T A, Tanu Mimani (2002), "Combustion synthesis: an update",
Current Opinion in Solid State annd Materials Science, 6, 507-512.
20. K. Kombaiah, J. Judith Vijaya, L. John Kennedy, K. Kaviyarasu (2019), Cata-
44
combustion method, Materials Chemistry and Physics, 221, 11-28.
21. Loan T. T. Nguyen, Lan T. H. Nguyen, Nhuong Chu Manh, Dung Nguyen Quoc,
Hai Nguyen Quang, Hang T. T. Nguyen, Duy Chinh Nguyen, Long Giang Bach (2019), A Facile Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Activity of Mag- nesium Ferrite Nanoparticles via the Solution Combustion Method, Journal of
Chemistry, Vol 2019, 1-8.
22. Loan T. T. Nguyen, Lan T. H. Nguyen¸ N T T Hang, Nguyen Quang Hai, Vu Thi
Hau, Duy Trinh Nguyen, To-Uyen T. Dao (2019), Influence of fuel on the struc- ture, morphology, magnetic properties, and photocatalytic activity of NiFe2O4 na- noparticles, Asian Journal of Chemistry, 31(12), 2865-2870.
23. M. Madhukara Naik, H.S. Bhojya Naik, G. Nagaraju, M. Vinuth, K. Vinu, R. Viswanath (2019), Green synthesis of zinc doped cobalt ferrite nanoparticles: Structural, optical, photocatalytic, and antibacterial studies, NanoStructures &
Nano-Objects, 19, 100322.
24. M. Sundararajan, L. John Kennedy, P. Nithya, J. Judith Vijaya, M. Bououdina
(2017), Visible light driven photocatalytic degradation of rhodamine B using Mg doped cobalt ferrite spinel nanoparticles synthesized by microwave combustion method, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 108, 61-75.
25. M. Sundararajan, V. Sailaja, L. John Kennedy, J. Judith Vijaya (2017), Photo-
catalytic degradation of rhodamine B under visible light using nanostructured
zinc doped cobalt ferrite: Kinetics and mechanism, Ceramics International, 43,
540-548.
26. P. Annie Vinosha, S. Jerome Das (2018), Investigation on the role of pH for the structural, optical, and magnetic properties of cobalt ferrite nanoparticles and its ef- fect on the photo-fenton activity, Materials Today: Proceedings, 5(2), 8662-8671.
27. Rimi Sharma, Sonal Singhal (2013), Structural, magnetic, and electrical proper-
ties of zinc doped nickel ferrite and their application in photo catalytic degrada- tion of methylene blue, Physica B, 414, 83-90.
28. Sandeep B. Somvanshi, Mangesh V. Khedkar, Prashant B. Kharat, K.M. Jadhav
45
zinc ferrite (ZnFe2O4): Thermal, structural, spectral, optical and physisorption analysis, Ceramics International, 46(7), 8640-8650.
29. Sidra Zawar, Shahid Atiq, Saira Riaz, Shahzad Naseem (2016), Correlation be-
tween particle size and magnetic characteristics of Mn-substituted ZnFe2O4 fer- rites, Superlattices and Microstructures, 93, 50-56.
30. Sidra Zawar, Shahid Atiq, Maida Tabasum, Saira Riaz, Shahzad Naseem (2019),
Highly stable dielectric frequency response of chemically synthesized Mn-sub- stituted ZnFe2O4, Journal of Saudi Chemical Society, 23(4), 417-426.
31. Ting Luo, Xianhua Hou, Qian Liang, Guangzu Zhang, Fuming Chen, Yingchun
Xia, Qiang Ru, Lingmin Yao, Yuping Wu (2018), The influence of manganese ions doping on nanosheet assembly NiFe2O4 for the removal of Congo red, Journal of
Alloys and Compounds, 763, 771-780.
32. Wei Zhang, Yanbai Shen, Jin Zhang, Hongshan Bi, Sikai Zhao, Pengfei Zhou,
Cong Han, Dezhou Wei, Na Cheng (2019), Low-temperature H2S sensing perfor-
mance of Cu-doped ZnFe2O4 nanoparticles with spinel structure, Applied Surface
Science, 470, 581-590.
33. Xiaoli Xu, Lingbo Xiao, Yanmin Jia, Yuantign Hong, Jiangping Ma and Zheng
Wu (2018), “Strong Visible Light Photocatalytic Activity of Magnetically Recy-
clable Sol–Gel-Synthesized ZnFe2O4 for Rhodamine B Degradation”, Journal of
Electronic Materials, 47(1), 536-541.
34. Xiaoqin Tang, Xianhua Hou, Lingmin Yao, Shejun Hu, Xiang Liu, Liangzhong
Xiang (2014), Mn-doped ZnFe2O4 nanoparticles with enhanced performances as
anode materials for lithium-ion batteries, Materials Research Bulletin, 57, 127- 134.
35. Xinyang Zhang, Zhaofeng Chen, Junying Liu, Sheng Cui (2021), Synthesis and
characterization of ZnFe2O4 nanoparticles on infrared radiation by xerogel with
sol-gel method, Chemical Physics Letters, 764, 138265.
36. Yanbin Xiang, Yanhong Huang, Bing Xiao, Xiaoyong Wu, Gaoke Zhang (2020),
46
photo-Fenton degradation towards antibiotics and mechanism study, Applied Sur-
face Science, 513, 145820.
37. Yiwen Zhong, Kaimin Shih, Zenghui Diao, Gang Song, Minhua Su, Li'an Hou,
Diyun Chen, Lingjun Kong (2021), Peroxymonosulfate activation through LED- induced ZnFe2O4 for levofloxacin degradation, Chemical Engineering Journal, 417, 129225.
38. Ying Zhao, Hongze An, Guojun Dong, Jing Feng, Yueming Ren, Tong Wei
(2020), Elevated removal of di-n-butyl phthalate by catalytic ozonation over mag-
netic Mn-doped ferrospinel ZnFe2O4 materials: Efficiency and mechanism, Ap-
plied Surface Science, 505, 144476.
39. Zhengru Zhu, Feiya Liu, Hongbo Zhang, Jinfeng Zhang and Lu Han (2015), “Pho-
tocatalytic Degradation of 4-Chlorophenol over Ag/MFe2O4 (M = Co, Zn, Cu and
Ni) Prepared by a Modified Chemical Co-precipitation Method: A Comparative