STT Vật liệu Phương pháp tổng hợp Đường kính (nm) Điều kiện thử nghiệm Hiệu suất (%) TLTK 1 ZnO– TiO2/rGO Thủy nhiệt 2 giai đoạn 20 – 30 pH 9, 40 mg vật liệu, 100 mL dung dịch MB (20 mg/L), đèn UV 11 W 254nm 99,83 Luận văn này
2 TiO2/rGO Thủy nhiệt
1 giai đoạn – pH 9, 40 mg vật liệu, 100 mL dung dịch MB (20 mg/L), đèn UV 11 W 254nm 96,56 Luận văn này
3 TiO2 Thủy nhiệt
1 giai đoạn – pH 9, 40 mg vật liệu, 100 mL dung dịch MB (20 mg/L), đèn UV 11 W 254nm 85,74 Luận văn này
4 TiO2/rGO Thủy nhiệt ~ 20
500 mg vật liệu; 1 L dung dịch MB (10–5 M), đèn UV
8 W
> 90 [76]
5 TiO2/rGO Thủy nhiệt –
160 mg vật liệu; 200 mL dung dịch MB (10 mg/L), đèn
thủy ngân cao áp 50W
47 6 ZnO–GO Kết tủa – 20 mg vật liệu; 100 mL dung dịch MB (15 mg/L), đèn UV 20 W 97,6 [78]
7 ZnO/GA Thủy nhiệt 4
5 mg vật liệu; 25 mL dung dịch MB (20 mg/L), đèn 300 W Hg 97,6 [79] 8 ZnO– TiO2 Trộn ~100 40 mg vật liệu; 200 mL dung dịch MB (10 mg/L), nguồn sáng (6 W, 365 nm) ~ 95 [80] 9 TiO2/ZnO /rGO Thủy nhiệt 1 giai đoạn 45 – 95 500 mg vật liệu; 1 L dung dịch MB (20 mg/L), nguồn sáng UV 99,6 [51] 10 rGO– ZnO Thủy nhiệt 1 giai đoạn 200 50 mg vật liệu; 200 mL dung dịch MB (10 mg/L), đèn (575 W, Philips) ~ 95 [81] 11 TiO2–
ZnO/Ge Nhiệt dung 13 – 71
pH 9, 100 mg vật liệu; 100 mL dung dịch MB (20 mg/L), nguồn sáng UV (340 – 360nm) ~ 80 [82]
3.3. Khả năng thu hồi và tái sử dụng của vật liệu ZnO–TiO2/rGO
48
Hình 3.12: Khả năng tái sử dụng của vật liệu ZnO TiO2/rGO
Việc thu hồi vật liệu và tái sử dụng của nanocomposite trong 5 lần thử nghiệm liên tiếp được tiến hành trong các điều kiện sau: chất xúc tác 40 mg, dung dịch MB 20 mg/L và pH 9. Sau mỗi phản ứng, vật liệu được ly tâm, rửa bằng nước cất, làm khơ ở 60 oC, và sau đĩ cân để ước tính độ thu hồi vật liệu. Vật liệu sau đĩ được tái sử dụng lần nữa. Các kết quả trong Hình 3.9 cho thấy rằng khơng cĩ thay đổi đáng kể nào về trọng lượng của vật liệu sau khi tách khỏi mơi trường nước trong mỗi lượt. Sau 5 thử nghiệm liên tiếp, hiệu suất quang phân hủy vẫn cao hơn 97 %, khẳng định khả năng tái sử dụng và tái chế của vật liệu ZnO–TiO2/rGO.
49
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Vật liệu nanocomposite ZnO–TiO2/rGO đã được tổng hợp thành cơng bằng phương pháp khử thủy nhiệt. Các hạt nano cĩ kích thước từ 20 – 30 nm được phân bố đồng đều trên bề mặt của vật liệu. Diện tích bề mặt riêng của ZnO–TiO2/rGO (182,52 m2/g) cao hơn TiO2/rGO (160,00 m2/g) cũng như cấu trúc xốp cĩ trong nanocomposite đã cĩ vai trị quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất quang phân hủy MB trong dung dịch nước.
Bên cạnh đĩ, pH tăng cường khả năng hấp phụ của vật liệu và tăng nồng độ của các gốc cĩ khả năng phân hủy các chất hữu cơ dưới tia UV. Ở lượng vật liệu là 20 mg, nồng độ MB 20 mg/L, và pH 9, hiệu suất hấp phụ cao nhất của MB đạt 43,68 % sau 60 phút ban đầu và đạt 99,84 % hiệu suất quang phân hủy trong 60 phút tiếp theo.
Kết quả của nghiên cứu này chứng minh vật liệu nanocomposite ZnO–TiO2/rGO cĩ thể được sử dụng quang phân hủy chất nhuộm hữu cơ trong nước. Thêm vào đĩ, sau 5 chu kỳ tái sử dụng, hiệu suất quang phân hủy đạt trên 97 %. Qua đĩ, khẳng định khả năng tái sử dụng và thu hồi cao của ZnO–TiO2/rGO.
Quang phân hủy của các chất ơ nhiễm hữu cơ trong dung dịch bằng cách sử dụng vật liệu ZnO–TiO2/rGO là phương pháp xanh và hiệu quả trong xử lý nước thải.
50
CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ
Kết quả nghiên cứu của luận văn được cơng bố ở 01 tạp chí như trình bày ở bảng dưới đây:
1 H.V. Bao, N.M Dat, N.T.H. Giang, D.B. Thinh, L.T. Tai, D.N. Trinh, N.D.
Hai, N.A.D. Khoa, L.M. Huong, H.M. Nam, M.T. Phong, N.H. Hieu, “Behavior of ZnO–doped TiO2/rGO nanocomposite for water treatment enhancement,” Surfaces and Interfaces, vol. 23, pp. 100950, 2021.
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] R. Mia, M. Selim, A. M. Shamim, M. Chowdhury, S. Sultana, M. Armin, . H. Naznin, "Review on various types of pollution problem in textile dyeing & printing industries of Bangladesh and recommandation for mitigation," Journal of Textile
Engineering & Fashion Technology, vol. 5, pp. 220–226, 2019.
[2] S. Gita, A. Hussan and T. Choudhury, "Impact of textile dyes waste on aquatic environments and its treatment," Environment & Ecology, vol. 35, pp. 2349–2353, 2017.
[3] E. Santoso, R. Ediati, Y. Kusumawati, H. Bahruji, D. O. Sulistiono and D. Prasetyoko, "Review on recent advances of carbon based adsorbent for methylene blue removal from waste water," Materials Today Chemistry, vol. 16, pp. 100233, 2020.
[4] F. Mashkoor and A. Nasar, "Magsorbents: Potential candidates in wastewater treatment technology–A review on the removal of methylene blue dye," Journal
of magnetism and magnetic materials, vol. 500, pp. 166408, 2020.
[5] M. Oz, D. Lorke and G. Petroianu, "Methylene blue and Alzheimer's disease,"
Biochemical pharmacology, vol. 78, pp. 927–932, 2009.
[6] I. Khan, K. Saeed, I. Zekker, B. Zhang, A. Hendi, A. Ahmad, "eview on Methylene Blue: Its Properties, Uses, Toxicity and Photodegradation," Water, vol. 14, pp. 242, 2022.
[7] L. Liu, S. Fan and Y. Li, "Removal behavior of methylene blue from aqueous solution by tea waste: kinetics, isotherms and mechanism," International journal
of environmental research and public health, vol. 15, pp. 1321, 2018.
[8] M. Adelin, G. Gunawan, M. Nur, A. Haris, D. Widodo and L. Suyati, "Ozonation of methylene blue and its fate study using LC–MS/MS," Journal of Physics: Conference Series, vol. 1524, pp. 012079, 2020.
61
[9] R. Andreozzi, M. Canterino, R. Marotta and N. Paxeus, "Antibiotic removal from wastewaters: the ozonation of amoxicillin," Journal of hazardous Materials, vol. 122, pp. 243–250, 2005.
[10] E. Alver, A. Ü. Metin and F. Brouers, "Methylene blue adsorption on magnetic alginate/rice husk bio–composite," International journal of biological macromolecules, vol. 154, pp. 104–113, 2020.
[11] V. Katheresan, J. Kansedo and S. Lau, "Efficiency of various recent wastewater dye removal methods: A review," Journal of environmental chemical engineering,
vol. 6, pp. 4676–4697, 2018.
[12] V. Bharti, K. Vikrant, M. Goswami, H. Tiwari, R. K. Sonwani, J. Lee, R. S. Singh, " Biodegradation of methylene blue dye in a batch and continuous mode using biochar as packing media," Environmental research, vol. 171, pp. 356–364, 2019. [13] H. Hamad and S. Idrus, "Recent Developments in the Application of Bio–Waste–
Derived Adsorbents for the Removal of Methylene Blue from Wastewater: A Review," Polymers, vol. 14, 2022.
[14] G. Fadillah, T. A. Saleh, S. Wahyuningsih, E. N. K. Putri and S. Febrianastuti, "Electrochemical removal of methylene blue using alginate–modified graphene adsorbents," Chemical engineering journal, vol. 378, pp. 122140, 2019.
[15] R. Shokoohi, M. Foroughi, Z. Latifi, H. Goljani, A. Ansari, M. R. Samarghandi and D. Nematollahi, "Comparing the performance of the peroxymonosulfate/ Mn3O4 and three–dimensional electrochemical processes for methylene blue removal from aqueous solutions: Kinetic studies," Colloid and Interface Science
Communications, vol. 42, pp. 100394, 2021.
[16] K. Chenab, B. Sohrabi, A. Jafari and S. Ramakrishna, "Water treatment: functional nanomaterials and applications from adsorption to photodegradation," Materials
Today Chemistry, vol. 16, pp. 100262, 2020.
[17] M. Saeed, M. Muneer and N. Akram, "Photocatalysis: an effective tool for photodegradation of dyesa review," Environmental Science and Pollution Research, vol. 29, pp. 293, 2022.
62
[18] N. Thọ, N. Tài, H. Duy and N. Thủy, "Xử lý methylene xanh bằng xúc tác quang Ag–TiO2–SiO2 phủ trên bi thủy tinh," Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Thực phẩm, vol. 20, pp. 125–136, 2020.
[19] D. Ai, "'Study of Absorption Ability of CoFe2O4/ Bentonite Material for Methylene Blue Dye," Science and Technology Development Journal, vol. 11, pp. 236–238, 2013.
[20] D. A. Quang, T. T. T. Toan, T. Q. Tung, T. T. Hoa, T. X. Mau, & D. Q. Khieu, "Synthesis of CeO2/TiO2 nanotubes and heterogeneous photocatalytic degradation of methylene blue," Journal of environmental chemical engineering, vol. 6, pp.
5999–6011, 2018.
[21] S. W. K. Chala, S. Phanichphant, B. Inceesungvorn and N. Wetchakun, "Enhanced visible–light–response photocatalytic degradation of methylene blue on Fe–loaded BiVO4 photocatalyst," Journal of Alloys and Compounds, vol. 597, pp. 129–135, 2014.
[22] Y. Zhang, C. Jia, R. Peng, F. Ma and G. Ou, "Heterogeneous photo–assisted Fenton catalytic removal of tetracycline using Fe–Ce pillared bentonite," ournal
of central south university, vol. 21, pp. 310–316, 2014.
[23] N. Trường, N. Diệp, T. Quỳnh and H. Chính, "Nghiên cứu ứng dụng phân hủy chất màu cơng nghiệp trong thực phẩm bằng vật liệu xúc tác quang hĩa khả kiến Zn/ZnO/TiO2–Ag," Vietnam Journal of Chemistry, vol. 53, pp. 289–294, 2015. [24] L. Chanu, W. Singh, K. Singh and K. Devi, "Effect of operational parameters on
the photocatalytic degradation of Methylene blue dye solution using manganese doped ZnO nanoparticles," Results in Physics, vol. 12, pp. 1230–1237, 2019. [25] E. Pino and M. Encinas, "Photocatalytic degradation of chlorophenols on TiO2–
325mesh and TiO2–P25. An extended kinetic study of photodegradation under competitive conditions," Journal of photochemistry and photobiology A: Chemistry, vol. 242, pp. 20–27, 2012.
[26] G. S. Pozan and A. Kambur, "Removal of 4–chlorophenol from wastewater: preparation, characterization and photocatalytic activity of alkaline earth oxide doped TiO2," Applied Catalysis B: Environmental, vol. 129, pp. 409–415, 2013.
63
[27] M. Pelaez, N. Nolan, S. Pillai, M. Seery, P. Falaras, A. G. Kontos, P. Dunlop, J. Hamilton, J. Byrne, K. O'Shea, M. Entezari and D. Dionysiou, "A review on the visible light active titanium dioxide photocatalysts for environmental applications," Applied Catalysis B: Environmental, vol. 125, pp. 331–349, 2012. [28] A. Haider, Z. Jameel and I. Al–Hussaini, "Review on: titanium dioxide
applications," Energy Procedia, vol. 157, pp. 17–29, 2019.
[29] I. S. M. Ali, Z. Alothman and A. Alwarthan, "Recent advances in syntheses, properties and applications of TiO2 nanostructures," RSC advances, vol. 8, pp. 30125–30147, 2018.
[30] D. Chen, Y. Cheng, N. Zhou, P. Chen, Y. Wang, K. Li, R. Ruan, "Photocatalytic degradation of organic pollutants using TiO2–based photocatalysts: A review,"
Journal of Cleaner Production, vol. 268, pp. 121725, 2020.
[31] C. Thambiliyagodage, "Activity enhanced TiO2 nanomaterials for photodegradation of dyes–A review.," Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, vol. 16, pp. 100592, 2021.
[32] V. Etacheri, C. Di Valentin, J. Schneider, D. Bahnemann and S. C. Pillai, "Visible– light activation of TiO2 photocatalysts: Advances in theory and experiments,"
Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, vol. 25,
pp. 1–9, 2015.
[33] H. Morkoỗ and Ü. Ưzgür, Zinc oxide: fundamentals, materials and device technology, John Wiley & Sons, 2008.
[34] Z. Cao and Z. Zhang, "Deactivation of photocatalytically active ZnO nanoparticle and enhancement of its compatibility with organic compounds by surface–capping with organically modified silica," Applied Surface Science, vol. 257, pp. 4151– 4158, 2011.
[35] I. Park, Y. Lim, S. Noh, D. Lee, M. Meister, J. Amsden, F. Laquai, C. Lee and D. Yoon, "Enhanced photovoltaic performance of ZnO nanoparticle/poly(phenylene vinylene) hybrid photovoltaic cells by semiconducting surfactant," Organic Electronics, vol. 12, pp. 424–428, 2011.
64
[36] D. Sharma, S. Shukla, K. Sharma and V. Kumar, "A review on ZnO: Fundamental properties and applications," Materials Today: Proceedings, vol. 49, pp. 3028– 3035, 2020.
[37] K. De Silva, H. J. R. K. Huang and M. Yoshimura, "Chemical reduction of graphene oxide using green reductants," Carbon, vol. 119, pp. 190–199, 2017. [38] R. Singh, R. Kumar and D. Singh, "Graphene oxide: strategies for synthesis,
reduction and frontier applications," Advances, vol. 6, pp. 64993–65011, 2016. [39] X. Jiang, Y. Ma, J. Li, Q. Fan and W. Huang, "Self–assembly of reduced graphene
oxide into three–dimensional architecture by divalent ion linkage," The Journal of
Physical Chemistry C, vol. 114, pp. 22462–22465, 2010.
[40] G. Yang, L. Li, W. Lee and M. Ng, "Structure of graphene and its disorders: a review," Science and technology of advanced materials, vol. 19, pp. 613–648, 2018.
[41] Y. Zhu, S. Murali, W. Cai, X. Li, J. W. Suk, J. R. Potts, & R. S. Ruoff, "Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications," Advanced materials, vol. 22, pp. 3906-3924, 2010.
[42] A. Adetayo and D. Runsewe, "Synthesis and fabrication of graphene and graphene oxide: A review," Open journal of composite materials, vol. 9, pp. 207, 2019. [43] M. Raimondo, L. Guadagno, V. Speranza, L. Bonnaud, P. Dubois and K. Lafdi,
"Multifunctional graphene/POSS epoxy resin tailored for aircraft lightning strike protection," Composites Part B: Engineering, vol. 140, pp. 44–562, 2018.
[44] F. Schwierz, "Graphene transistors: status, prospects, and problems," Proceedings
of the IEEE, vol. 101, pp. 1567–1584, 2013.
[45] Sang, Mingyu; Shin, Jongwoon; Kim, Kiho; Yu, Ki, "Electronic and thermal properties of graphene and recent advances in graphene based electronics applications," Nanomaterials, vol. 9, pp. 374, 2019.
[46] N. Baig, M. Sajid and T. Saleh, "Graphene–based adsorbents for the removal of toxic organic pollutants: A review," Journal of environmental management, vol. 244, pp. 370–382, 2019.
65
[47] M. Li, Y. Liu, G. Zeng, N. Liu and S. B. Liu, "Graphene and graphene–based nanocomposites used for antibiotics removal in water treatment: a review,"
Chemosphere, vol. 226, pp. 360–380, 2019.
[48] W. Anku, E. Kiarii, R. Sharma, G. Joshi, S. Shukla and P. Govender, "Photocatalytic degradation of pharmaceuticals using graphene based materials," in A New Generation Material Graphene: Applications in Water Technology,
Springer, Cham, pp. 187–208.
[49] N. Linh, "Đánh giá đặc trưng và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2/Hydroxyapatite tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt," Khoa học tự nhiên
và Cơng nghệ, vol. 14, pp. 47–54, 2017.
[50] C. H. Nguyen, M. L. Tran, T. T. Van Tran and R. S. Juang, "Enhanced removal of various dyes from aqueous solutions by UV and simulated solar photocatalysis over TiO2/ZnO/rGO composites," Separation and Purification Technology, vol.
232, pp. 115962, 2020.
[51] C. Pragathiswaran, B. Abbubakkar, P. Govindhan and K. Abuthahir, "Synthesis of TiO2 and ZnO nano composites with graphene oxide photo catalytic reduction and removal of chromium (VI) in aqueous solution," Journal of Applied Chemistry, vol. 4, pp. 525–532, 2015.
[52] R. Raliya, C. Avery, S. Chakrabarti and P. Biswas, "Photocatalytic degradation of methyl orange dye by pristine titanium dioxide, zinc oxide, and graphene oxide nanostructures and their composites under visible light irradiation," Applied Nanoscience, vol. 7, no. 5, pp. 253–259, 2017.
[53] D. C. Marcano, D. V. Kosynkin, J. M. Berlin, A. Sinitskii, Z. Sun, A. Slesarev, L. Alemany, W. Lu and J. M. Tour, "Improved synthesis of graphene oxide," ACS
nano, vol. 4, pp. 4806–4814, 2010.
[54] Z. Liao, Y. Yu, Z. Yuan and F. Meng, "Ppb–Level Butanone Sensor Based on ZnO–TiO2–rGO Nanocomposites," Chemosensors, vol. 9, pp. 284, 2021.
[55] W. H. Bragg and W. L. Bragg, "The reflection of X–rays by crystals," Proceedings
66
[56] B. Dietzek, D. Cialla, M. Schmitt and J. Popp, "Introduction to the fundamentals of Raman spectroscopy," Confocal Raman Microscopy, pp. 21–42, 2010.
[57] M. Scimeca, S. Bischetti, H. K. Lamsira, R. Bonfiglio and E. Bonanno, "Energy Dispersive X–ray (EDX) microanalysis: A powerful tool in biomedical research and diagnosis," European journal of histochemistry: EJH, vol. 6, pp. 2841, 2018. [58] W. Zhou, R. Apkarian, Z. L. Wang and D. Joy, "Fundamentals of scanning
electron microscopy," in Scanning Microscopy for Nanotechnology, pp. 1–40,
2006.
[59] D. Stokes, Principles and practice of variable pressure/environmental scanning electron microscopy (VP–ESEM), John Wiley & Sons, 2008.
[60] Michler and G.H, "Transmission Electron Microscopy: Fundamentals of Methods and Instrumentation," Electron Microscopy of Polymers, pp. 15–51, 2008.
[61] K. Thamaphat, P. Limsuwan and B. Ngotawornchai, "Phase characterization of TiO2 powder by XRD and TEM," Agriculture and Natural Resources, vol. 42, pp. 357–361, 2008.
[62] H. Fưrster, "UV/VIS Spectroscopy," Characterization pp. 337–426, 2014.
[63] A. Agarwal, M. Kadu, C. Pandhurnekar and I. L. Muthreja, "Langmuir, Freundlich and BET adsorption isotherm studies for zinc ions onto coal fly ash," International
Journal of Application or Innovation in Engineering & Management, vol. 3, pp.
64–71, 2014.
[64] L. C. Lộc, "Động học phản ứng xúc tác," NXB Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2017, pp. 364–428.
[65] C. L. T. Dang, C Van Le, N. T. T. Le, M. T. T. Nguyen, D. C. Tran, K. T. Pham, H. Dang, H. Nguyen, C. Pham, N. Hoang, P. Mai and H. H. Nguyen, "Synthesis of titanium dioxide/reduced graphene oxide nanocomposite material via the incorporated hydrothermal co–precipitation method for fabricating photoanode in dye–sensitized solar cell," Synthetic Metals, vol. 281, pp. 116919, 2021.
[66] S. Gayathri, P. Jayabal and V. Ramakrishnan, "Hydrothermal synthesis of TiO2– ZnO–graphene nanocomposite towards photocatalytic and photovoltaic applications," AIP Conference Proceedings, vol. 1665, pp. 120025, 2015.
67
[67] D. Hurum, A. Agrios, K. Gray, T. Rajh and M. Thurnauer, "Explaining the enhanced photocatalytic activity of Degussa P25 mixed–phase TiO2 using EPR,"
The Journal of Physical Chemistry B, vol. 107, pp. 4545–4549, 2003.
[68] A. Saravani, M. Nadimi, M. Aroon and A. Pirbazari, "Magnetic TiO2/NiFe2O4/ reduced graphene oxide nanocomposite as a recyclable photocatalyst for photocatalytic removal of methylene blue under visible light," Journal of Alloys
and Compounds, vol. 803, pp. 291–306, 2019.
[69] C. Nguyen, M. Tran, T. Van Tran and R. Juang, "Enhanced removal of various dyes from aqueous solutions by UV and simulated solar photocatalysis over TiO2/ZnO/rGO composites," Separation and Purification Technology, vol. 232,
pp. 115962, 2020.
[70] F. Hayati, A. Isari, M. Fattahi, B. Anvaripour and S. Jorfi, "Photocatalytic decontamination of phenol and petrochemical wastewater through ZnO/TiO2 decorated on reduced graphene oxide nanocomposite: influential operating factors, mechanism, and electrical energy consumption," RSC advances, vol. 8, pp. 40035– 40053, 2018.
[71] M. Boumediene, H. Benạssa, B. George, S. Molina and A. Merlin, "Effects of pH and ionic strength on methylene blue removal from synthetic aqueous solutions by