Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.8. Ứng dụng làm xúc tác quang trong xử lý chất màu của MoS2
Các thuốc nhuộm hữu cơ dùng trong các ngành công nghiệp sau khi thải vào
môi trường nước chỉ cần một nồng độ rất nhỏ đã làm thay đổi rõ rệtvề màu sắc của nước. Thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng càng nhiều thì màu nước thải càng đậm. Màu đậm của nước thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô hấp, sinh trưởng của các loài thủy sinh vật cũng như ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏe của con người. Một số thuốc nhuộm đặc trưng được sử dụng trong công nghiệp như rhodamin B, xanh metylen (MB), metyl da cam (MO)... có đặc điểm nổi bật là bền màu và khó bị phân hủy.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về quá trình quang xúc tác phân hủy các chất màu trên cơ sở xúc tác MoS2. Các nhóm nghiên cứu của Ding và cộng sự
[115], Li và cộng sự [19] đã nghiên cứu phân hủy MB trên xúc tác MoS2/GO đạt hiệu quả 99% sau 1 giờ chiếu sáng dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng khả kiến.
Nhóm tác giả Sara và cộng sự [116] cũng đã thực hiện quá trình quang xúc tác phân hủy MB trên xúc tác MoS2/rGO đạt hiệu quả xử lý 96% sau 5 giờ chiếu sáng dưới bức xạ ánh sáng mặt trời.
Nhóm tác giả Hu và cộng sự [117] đã tiến hành quá trình quang xúc tác phân hủy MO trên xúc tác MoS2 đạt hiệu quả 90% sau 3 giờ chiếu sáng trong vùng khả kiến.
Nhóm tác giả Zhang và cộng sự [6] cũng sử dụng xúc tác MoS2/rGO cho quá
trình phân hủy quang xúc tác chất màu RhB. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý mới chỉ đạt hơn 50% sau 3 giờ chiếu sáng dưới bức xạ ánh sáng khả kiến.
Như vậy, các kết quả nghiên cứu trên đây cho thấy, chất màu RhB khó phân hủy hơn nhiều so với MB và MO. Do đó, trong luận án này, RhB được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu đánh giá mức độcải thiện hoạt tính quang xúc tác trong
vùng ánh sáng nhìn thấy của MoS2 sau khi tạo tổ hợp compozit với rGO và biến tính với Mn.
RhB là loại thuốc nhuộm hữu cơ dễ hòa tan trong nước và được sử dụng rộng rãi trong nền công nghiệp dệt, in, giấy, dược phẩm và thực phẩm. Nó là chất màu đỏ, có thể được phát hiện trong tự nhiên hoặc qua con đường tổng hợp hóa học.
36
Trong tự nhiên chất này có trong màu đỏ của những hoa, quả tự nhiên như hạt điều, quả gấc... Ở dạng tự nhiên, RhB không độc. Tuy nhiên, nếu sử dụng RhB tự nhiên thì không thể đáp ứng quy mô sản xuất lớn nên người ta phải sản xuất chúng bằng phương pháp tổng hợp hóa học. Việc phơi nhiễm trong quá trình sản xuất RhB cũng có thể gây hại cho sức khỏe con người do RhB có thể ngấm qua da. RhB tổng hợp
có chứa một hoặc nhiều vòng thơm benzen, dạng tinh thể, màu nâu đỏ, ánh xanh lá cây, có công thức C28H31ClN2O3, dễ hòa tan trong nước, cồn. Khi hòa tan, nó có
màu đỏ, phát huỳnh quang ánh xanh lục. Cấu trúc của RhB được thể hiện trên hình
1.23.
Hình 1.23. Rhodamin B (CTPT: C28H31ClN2O3, M= 479,02)
Đặc trưng: màu đỏ tím, Tnc= 210o - 211oC
RhB có độ hấp thụ quang cực đại tại bước sóng λmax = 553 nm và nằm trong
nhóm pigment thường được sử dụng trong công nghiệp. Với cấu trúc nhiều vòng
thơm benzen, khi tích tụđủ nồng độ trong cơ thể người, RhB sẽ phá hủy nội tạng
như gan, thận… gây ung thư. Điều này cho thấy nhu cầu cấp thiết phải xử lý triệt để
RhB, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tác động tới sức khỏe con người.