CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.2. Thí nghiệm
2.2.1. Tổng hợp và khảo sát đặc trưng của ZnO–TiO2/rGO
2.2.1.1.Tổng hợp vật liệu
Vật liệu ZnO–TiO2/rGO được tổng hợp qua ba giai đoạn: GO được tổng hợp bằng phương pháp Hummers cải tiến [54]; TiO2/rGO được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt [55]; và ZnO–TiO2/rGO được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt.
a.Tổng hợp GO
Quy trình tổng hợp GO theo phương pháp Hummers cải tiến [68] được trình bày ở Hình 2.2.
28
Hình 2.2: Quy trình tổng hợp GO
Thuyết minh quy trình: Hỗn hợp axit đậm đặc H2SO4/H3PO4 (360/40 mL) được
thêm vào hỗn hợp 3 g Gi và 18 g KMnO4. Phản ứng tỏa nhiệt lên 35 – 40 oC. Hỗn hợp được nâng nhiệt độ lên 50 oC và khuấy trong 12 giờ. Sau đĩ, đưa phản ứng về nhiệt độ phịng, thêm 500 mL nước cất và 15 mL H2O2 30 %. Hỗn hợp từ màu vàng nâu chuyển sang màu vàng sáng. Hỗn hợp được đem ly tâm (2000 rpm) và rửa nhiều lần với dung dịch HCl, nước cất, và ethanol tới khi đạt pH 6. Chất rắn thu được là GiO, sấy khơ ở 50 oC trong 12 giờ. Phân tán GiO vào nước (5 mg/mL) và siêu âm trong 12 giờ. Sau đĩ đem ly tâm và để khơ ở nhiệt độ phịng để thu được GO.
b.Tổng hợp TiO2/rGO
Vật liệu nanocomposite TiO2/rGO được tổng hợp theo phương pháp thủy nhiệt [68]. Quy trình tổng hợp TiO2/rGO được trình bày ở Hình 2.3.
29
Hình 2.3: Quy trình tổng hợp TiO2/rGO
Thuyết minh quy trình: 250 mg GO trong 50 mL nước được phân tán vào nhau
bằng siêu âm đến khi đồng nhất. Tiếp tục, phân tán 1,5 mL TIP vào 50 mL etanol và 1 mL axit axetic trong dung dịch GO bằng siêu âm trong 20 phút. Hỗn hợp sau đĩ được cho vào bình thủy nhiệt và giữ ở nhiệt độ 200 oC trong 1 giờ. Hỗn hợp sau đĩ được rửa 3 lần bằng nước khử ion và sấy trong 12 giờ ở 50 oC để thu được TiO2/rGO.
c.Tổng hợp ZnO–TiO2/rGO
Vật liệu nanocomposite ZnO–TiO2/rGO được tổng hợp theo phương pháp thủy nhiệt [69]. Quy trình tổng hợp vật liệu nanocomposite ZnO–TiO2/rGO như được trình bày ở Hình 2.4.
Hình 2.4: Quy trình tổng hợp ZnO–TiO2/rGO
Thuyết minh quy trình: 270,3 mg kẽm axetat hịa tan trong 50 mL nước cất được
thêm vào 100 mL huyền phù TiO2/rGO thu được ở giai đoạn 1. pH của dung dịch được điều chỉnh đến 12 bằng dung dịch NaOH 0,1M và được cho vào bình thủy nhiệt,
30
giữ nhiệt độ 200 oC trong 1 giờ. Hỗn hợp sau đĩ được ly tâm nhiều lần và rửa để thu được sản phẩm ZnO–TiO2/rGO.
2.2.1.2.Khảo sát đặc trưng của vật liệu
Đặc trưng của vật liệu được phân tích bằng các phương pháp:
Giản đồ XRD: Mẫu được đo tại Trung tâm Cơng nghệ Việt Đức, Đại học
Cơng nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh với máy XRD D8 Advance của hãng Bruker–Đức. Nguồn bức xạ Cu–Kα với bước sĩng λ = 1,5406 nm; gĩc quét 2θ = 5 – 80 o. Mẫu dạng bột được nghiền mịn.
Phổ Raman: Mẫu được đo ở Viện Cơng Nghệ Nano – Đại Học Quốc Gia
TP. Hồ Chí Minh, trên máy LabRam HR Evolution, hãng sản xuất Horiba, xuất xứ Nhật Bản. Bước sĩng kích thích của máy là 632 nm, mơi trường đo là mơi trường hỗn hợp khí trơ He và Ne.
Ảnh SEM: Mẫu chụp tại Trung tâm cơng nghệ Việt Đức, Đại học Cơng nghiệp Thực
phẩm TP. HCM, sử dụng máy JMS–IT 200, Jeol, Nhật Bản. Điều kiện đo: Điện áp gia tốc 10 kV, độ phĩng đại ×10000, độ phân giải 512×383, thời gian dừng 0,20 ms.
Ảnh TEM: Mẫu được chụp bằng máy JEM – 1400, JEOL (Nhật Bản) tại Phịng
thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia Polyme và Composite, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. Thơng số của máy: độ phân giải 0,38 nm đối với ảnh điểm, 0,2 nm đối với ảnh mạng; thế gia tốc điện tử cực đại 120 kV; độ phĩng đại cực đại 800 000 lần; hệ thống máy ảnh CCD cho chụp ảnh.
Phổ EDS: Mẫu chụp tại Trung tâm cơng nghệ Việt Đức, Đại học Cơng nghiệp Thực
phẩm TP. HCM, sử dụng máy JMS–IT 200, Jeol, Nhật Bản. Điều kiện đo: Điện áp gia tốc 10 kV, độ phĩng đại ×10000, độ phân giải 512×383, thời gian dừng 0,20 ms.
Phổ UV–Vis: Mẫu được đo bằng thiết bị HORIBA Dual–FL, tại Key CEPP Lab.
Mẫu vật liệu được phân tán trong nước và đo mẫu ở bước sĩng 200 – 800 nm.
BET: Mẫu được đo ở Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Viện Hàn lâm Khoa học
và Cơng nghệ Việt Nam, quận 12, TP.HCM. Diện tích bề mặt riêng được xác định dựa trên đường hấp phụ/giải hấp N2 ở 77,35 K và Po = 756 mmHg.
Giản đồ TGA: Mẫu được đo ở viện cơng nghệ Nano Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí
Minh, trên máy Thermo plus EV02, hãng sản xuất Rigaku, xuất xứ Nhật Bản, khoảng nhiệt độ đo từ nhiệt độ phịng đến 560 oC; giữ nhiệt 30 phút; độ chính xác: Nhiệt độ 0,1 oC; khối lượng 0,1 mg; độ tăng nhiệt độ 10 oC/phút.
31