CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.9. KHẢ NĂNG XÚC TÁC CỦA NANO BẠC
Trong thời gian vừa qua, các hạt nano kim loại đã được nghiên cứu rộng rãi vì chúng có tiềm năng lớn trong việc sử dụng làm chất xúc tác [47,12,48,49].
Các chất thải từ thuốc nhuộm màu công nghiệp là nguồn gốc gây ô nhiễm nguồn nước. Nano bạc đã được sử dụng thành công làm chất xúc tác do sở hữu diện tích bề mặt tiếp xúc lớn và có hiệu quả về chi phí để xử lý một số thuốc nhuộm gây ơ nhiễm. Đã có báo cáo chỉ ra rằng hoạt tính xúc tác của nano bạc có thể phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể, hình thái, kích thước, hình dạng và đặc tính chất mang [50].
Methyl orange được dùng như một chất chỉ thị màu trong các lĩnh vực phân tích khác nhau. Methyl Orange thường được sử dụng rộng rãi trong phịng thí nghiệm, các ngành dệt may, in ấn, sản xuất giấy,... Chúng có tính độc hại và nguy hiểm đối với môi trường nước.
Rhodamine B được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dệt may với các mục đích khác nhau và trở thành một chất ơ nhiễm nguy hiểm.
Khi tiếp xúc với Rhodamine B sẽ gây dị ứng, làm mẩn ngứa da, mắt, ảnh hưởng đến đường hơ hấp gây ho, ngứa cổ và khó thở. Do đó, các hạt nano kim loại như vàng, bạc, palladium được lựa chọn làm chất xúc tác để phân huỷ thuốc nhuộm hữu cơ này [51,52].
Hình 1.3. Cơng thức cấu tạo của methyl orange
4-Nitrophenol (còn được gọi là p-nitrophenol hoặc 4-hydroxynitrobenzen) là một hợp chất phenolic có nhóm nitro ở vị trí đối diện của nhóm hydroxyl trên vịng benzen.
Trong những năm gần đây, hợp chất nitro thơm được sử dụng rộng rãi trong ngành cơng nghiệp hóa chất. Đây là những chất lạ sinh học (xenobiotics), được sử dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc nhuộm, chất làm dẻo, thuốc diệt nấm và thuốc nổ. Những hợp chất này rất nguy hiểm khi thải ra môi trường. Đặc biệt, 4-nitrophenol đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (United States Environmental Protection Agency, viết tắt là EPA) liệt kê là chất gây ô nhiễm ưu tiên vì tính hịa tan và sự ổn định cao trong nước. 4-nitrophenol còn tồn tại thời gian dài trong nước và bề mặt đất mà không bị phân hủy và tích tụ trong đất sâu vơ thời hạn [53].
4-nitrophenol , là một hợp chất độc hại và khó phân hủy sinh học có thể làm tổn thương hệ thần kinh trung ương, gan, thận và máu của người và động vật. Hơn nữa, nó có thể làm hỏng ty thể và ức chế chuyển hóa năng lượng ở người và động vật [13].
Do đó, việc khử hoặc chuyển đổi 4-NP trở nên rất quan trọng cả về môi trường và công nghiệp. Hạt nano kim loại đã nhận được sự quan tâm lớn do vai trò xúc tác của chúng trong việc khử và phân hủy thuốc nhuộm. Trong số các kim loại quý, AgNPs và AuNPs đã trở thành tâm điểm của các nghiên cứu chun sâu, bởi vì có nhiều ứng dụng có tiềm năng và hiệu quả về chi phí. AgNPs cũng đã có ứng dụng rộng rãi trong việc xúc
tác các phản ứng như oxy hóa ethylene thành ethylene oxide và methanol thành formaldehyde.
Khả năng xúc tác của nano bạc rất hiệu quả, ổn định, dễ chuẩn bị, thân thiện với mơi trường và hiệu quả về chi phí, và chúng có tiềm năng cho các ứng dụng cơng nghiệp. Quá trình khử với sự hiện diện của các hạt nano kim loại và NaBH4 là một kỹ thuật mới và nhanh chóng để loại bỏ các chất gây ơ nhiễm khỏi nguồn nước. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có thể xác định được 4-nitrophenol đã được khử thành 4-aminophenol bằng mắt thường dựa vào sự thay đổi màu của dung dịch từ vàng sang không màu.
Khả năng phản ứng của nano kim loại mạnh hơn kim loại hạt tương ứng vì kích thước nhỏ và diện tích bề mặt lớn của chúng. Trong số các hạt nano kim loại, các hạt nano bạc và nano vàng đã thu hút được sự chú ý đặc biệt do tính ổn định, tính dẫn điện tốt, hoạt tính xúc tác cao, kháng khuẩn, chống virus và kháng nấm [54].