5. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
1.3.4. Tâm hoạt động của graphene và graphene oxide
Các hợp chất hữu cơ có thể đƣợc hấp phụ trên các hạt nano hay vật liệu cấu trúc nano thông qua những tƣơng tác sau: tƣơng tác điện tử, liên kết hydrogen, sự xếp chồng liên kết π- π, lực phân tán, liên kết cho - nhận và hiệu ứng kị nƣớc [87]. Trong trƣờng hợp của graphene, hệ thống điện tử π bất đối xứng đóng vai trò chủ đạo trong việc hình thành mạnh mẽ của liên kết tƣơng tác π- π của sự chồng xếp với một số chất hữu cơ có chứa vòng thơm. Tƣơng tác cation - π cũng đóng góp vào quá trình hấp phụ [87]. Tƣơng tác này bị chi phối bởi sự phân cực cation, lực tĩnh điện giữa các cation và cấu trúc điện tử aromatic giàu electron π [88]. GO mang nhiều nhóm chức phong phú do vậy hình thành từ các liên kết hydro hay sự tƣơng tác điện tử với các hợp chất hữu
cơ có chứa oxygen và nitrogen. Các nhóm chức chứa oxygen phân cực của GO làm cho vật liệu này có xu hƣớng ƣa nƣớc. GO phân tán tốt trong nƣớc và có thể bị tách lớp trong nhiều loại dung môi [13]. Sự hiện diện của các nhóm chức hoạt động nhƣ carbonyl, epoxy, hydroxyl trên bề mặt của GO cho phép nó tƣơng tác với rất nhiều các phân tử trải dài trên bề mặt biến tính. Hơn nữa, những nhóm hoạt động này của GO cũng có thể liên kết với các ion kim loại nặng có mặt trong dung dịch thông qua phức bề mặt, hoặc tƣơng tác tĩnh điện giữa bề mặt âm GO và các cation kim loại, chất mầu… do đó nó cũng có thể sử dụng để tách các ion từ dung dịch [87].
Quá trình hấp phụ các ion kim loại và hợp chất hữu cơ trên graphene và GO thƣờng phụ thuộc nhiều vào pH và bản chất của các chất hữu cơ (số vòng thơm trong cấu trúc) [89], [90]. Khi giá trị pH thấp có lợi cho việc ion hóa của các nhóm chức chứa oxi trên bề mặt GO. o điện tử trên bề mặt GO là âm nên sự tƣơng tác tĩnh điện giữa các ion kim loại và GO trở nên mạnh hơn. Khi giá trị pH cao, các hydroxide kim loại có thể hình thành kết tủa hay nhóm anion sẽ chiếm ƣu thế vì vậy xảy ra hiệu ứng đẩy giữa anion và bề mặt GO. o đó, cần tìm ra giá trị pH tối ƣu để nâng cao hiệu quả của quá trình hấp phụ.