NGHIÊN CỨU TÔNG HỢP NANO ĐỒNG (II) OXIT TỪ DUNG DỊCH CuSO BẰNG TÁC NHÂN KHỬ AXIT ASCORBIC VÀ ỨNG DỤNG LÀM CHẤT XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY XANH TRONG VÙNG ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN

4

METHYLEN

ng,


4

METHYLEN

84. 40. 11. 14

HÓA

ng,







M CL C
M

U ....................................................................................................................1
1. Lý do ch

tài ..............................................................................................1

2. M c

u ........................................................................................2
ng và ph m vi nghiên c u ....................................................................2
u ..................................................................................2
c và th c ti n c

6. B c c lu
CH

tài..........................................................2

................................................................................................3

NG 1. T NG QUAN .....................................................................................4

1.1. GI I THI U V CÔNG NGH NANO .............................................................4
1.1.1. M t s

.......................................................................................4
khoa h c c a công ngh nano ..........................................................5

1.1.3. V t li u nano ...............................................................................................7
1.1.4.

ng d ng c a v t li u nano ........................................................................8
ng h p v t li u nano ...................................................9

1.2. XÚC TÁC QUANG ...........................................................................................11
1.2.1. Khái ni m xúc tác quang ..........................................................................11

ph n ng xúc tác quang d th ......................................................12
1.3. H

NG (II) OXIT..........................................................................15

1.3.1. Tính ch t chung c
1.3.2. Tính ch

ng (II) oxit ...........................................................15

n và quang c

1.3.3. Tính ch t t c
1.3.4. C u trúc tinh th c

ng (II) oxit .....................................16

ng (II) oxit .........................................................16
ng (II) oxit ..........................................................16
t oh

1.3.6.

ng d ng c a h
c tính xúc tác c

ng (II) oxit ....................................17

ng (II) oxit ......................................................19
ng (II) oxit ..................................................20

1.4. GI I THI U V AXIT ASCORBIC ................................................................21
1.4.1. Gi i thi u chung .......................................................................................21
1.4.2.

ng d ng ..................................................................................................22


1.5. GI I THI U V XANH METHYLEN ............................................................23
1.5.1. Gi i thi u chung .......................................................................................23
1.5.2.

ng d ng ..................................................................................................24

1.5.3.

ng sinh thái........................................................25

1.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN C U
NG (II) OXIT VÀ

VI T NAM VÀ TRÊN TH

GI I V

NG D NG LÀM CH T XÚC TÁC QUANG

PHÂN H Y XANH METHYLEN ...........................................................................25
. NGUYÊN LI U, N I DUNG VÀ
C U ..........................................................................................................................27

2.1. NGUYÊN LI U .................................................................................................27
2.1.1. D ng c và thi t b ....................................................................................27
2.1.2. Hóa ch t ....................................................................................................27
2.2. N I DUNG NGHIÊN C U ..............................................................................27
quy trình th c nghi m t

ng (II) oxit t dung d ch

CuSO4 b ng tác nhân kh axit ascorbic ....................................................................27
2.2.2. Kh o sát các y u t
N

n quá trình t

axit ascorbic (mol/l) bi n thiên: 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2....................29
T

D

ng ...................29

NG (II) OXIT T

DUNG

NG (II) SUNFAT VÀ DUNG D CH AXIT ASCORBIC .......................30

2.4.

UH

2.4.1. Ph tán s

NG (II) OXIT ..................31

ng tia X (EDX) ........................................................31

2.4.2. Ph nhi u x tia X (XRD) ........................................................................33
2.4.3. Kính hi

n t truy n qua (TEM) ....................................................36
U KH

A

NG (II) OXIT ..........................................................................................37
2.5.1. L a ch n ngu n chi u sáng ......................................................................37
t ngo i và ph kh ki n (UV-VIS) ............................38
2.5.3. Nghiên c u ho t tính xúc tác quang c

ng (II) oxit phân h y

xanh methylen trong vùng ánh sáng kh ki n ...........................................................40


XÚC TÁC QUANG PHÂN H Y XANH METHYLEN C A
NG (II) OXIT .........................................................................................41
. K T QU VÀ TH O LU N .........................................................43
3.1. K T QU

KH O SÁT CÁC Y U T

T NG H

N QUÁ TRÌNH
NG (II) OXIT .....................................43

3.1.1.

ng c a n

axit ascorbic ......................................................43

3.1.2.

ng c a nhi

ph n ng ...........................................................44

3.1.3.

ng c a th i gian ph n ng ..........................................................45

3.2. K T QU T

NG (II) OXIT T

NG .......................47

3.3. K T QU KH

C TÍNH C A H

NG (II) OXIT ....47

3.3.1. K t qu ch p TEM c a m

ng (II) oxit ...................47

3.3.2. K t qu

.......................................................................................48

3.3.3. K t qu

EDX ................................................................................49

3.4. K T QU

KH O SÁT HO T TÍNH XÚC TÁC QUANG PHÂN H Y

XANH METHYLEN C

NG (II) OXIT .............................................50

3.4.1. Kh o sát ho t tính xúc tác quang theo th i gian ......................................50
3.4.2. Kh o sát ho

ng xúc tác ...............................52

K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................55

TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................56
sao)


DANH M C CÁC CH
ABS

Ð h p th quang (Absorbance)

CB

Vùng d n (Conduction Band)

EDX

Ph tán s

VI T T T

ng tia X

(Energy-Dispersive X-ray spectroscopy )
TEM

Kính hi

n t truy n qua

(transmission electron microscopy)
UV VIS Quang ph h p th phân t (Ultra Violet

VB

Vùng hóa tr (Valence Band)

XRD

Ph nhi u x tia X (X Rays Diffraction)

Visible)


DANH M C CÁC B NG

Trang
1.1.

4

1.2.

6

1.3.

7

3.1.

43

3.2.

44

3.3.

45

3.4.
3.5.

-7 h
nhau

51
53


Tên hình

hình

Trang

1.1.

9

1.2.

14

1.3.

17

1.4.

21

1.5.

22

ascorbic

1.6.

24

1.7.

24

2.1.

28

2.2.

Mơ hình tán x

32

2.3.

Máy phân tích EDX

33

2.4.

34

2.5.

-Advance)

2.6.
2.7.

37
Quang p

38

2.8.
2.9.

36

39
-VIS

40

3.1.

46

3.2.

46

3.3.

47

3.4.

47


Tên hình

hình

Trang

3.5.

48

3.6.

xit

3.7.
3.8.
3.9.

50
ph n ng t

ng t dung d

tác nhân kh là dung d ch axit ascorbic
-

ng sunfat v i

51
51

h 7h

3.10.
3.11.

49

52
nhau

53


1

M

U

1.
Trong nh

t nano oxit kim lo

s quan tâm b i nh ng tính ch
ng b m

c bi t v quang h

c nhi u
n, t , và hóa h c t hi u

c nh c a chúng. Trong các h t nano oxit kim lo i, nano
c chú ý b i kh

h c và ho

n

nhi

cao, tính ch t t , quang

i các tính ch

kh

ng (II) oxit có nhi u

ng d

n,

n t , xúc tác,

quang h c.
Nhi

ng h

c áp d ng và cơng b

hóa h
b

t, th y nhi t,

ng h

nh

hóa h c là m t trong

c s d ng r ng rãi vì s

là m t ch t kh an tồn, thân thi n v
Thu c nhu m h

n, kinh t . Và axit ascorbic
ng.

t trong nh ng m

i v i môi

ng c a chúng ta. Trong s các lo i thu c nhu m h
methylen - m t lo i thu c nhu
d

t màu -

c s d ng ch y u trong ngành gi y, cao su và

c tìm th

c th i. Khi ti p xúc c p tính v i

thu c nhu m xanh methylene có th gây ra nơn m

t qu tim, vàng da, v.v..

Xanh methylen không th t phân h y nên chúng ph
khi th

ng. Vi c x lý b ng ch

sáng nhìn th

c

i ánh sáng m t tr i hay ánh
lý hi u qu nh t vì nó có th phân h y

hồn tồn h p ch t h
v t li

c x lý c n th

n công ngh ph c t

ng (II) oxit là m t

y h a h n do chi phí th p và hi u qu cao.
nh ch

tài:

u t ng h

ng

(II) oxit t dung d ch CuSO4 b ng tác nhân kh axit ascorbic và ng d ng làm
ch t xúc tác quang phân h y xanh methylen trong vùng ánh sáng kh ki


2

Xây d

u ch

ng (II) và ng d ng làm xúc tác

quang phân h y xanh methylen.
3.
- Nghiên c u t ng h

t li u h t

ng (II) oxit.

- Nghiên c u ho t tính xúc tác quang c
phân h y xanh methylen

ng (II) oxit b ng ph n ng

i ánh sáng kh ki n.

4.
4.1.

u lý thuy t:
+ Thu th p, t ng h p tài li

tài.

+ Tìm hi u v

c nghi m s d ng trong quá trình nghiên

c u.
+ X lý các thơng tin v lý thuy t có th s d
c n th c hi n trong quá trình th c nghi m.
4.2.

u th c nghi m:
: ph

(ultraviolet

visible spectroscopy), ph

h p th

tán s

phân t

UV-Vis

ng tia X (Energy -

dispersive X - ray spectroscopy EDX).
n t
microscope

u x tia X (X-ray diffraction XRD).

- Giúp hi
ch

u ch h

c h i, thân thi n v
-

truy n qua (Transmission electron

ng.

nghiên c u này có th

ng d ng nano

quang phân h y xanh methylen và s d ng nano

ng (II) oxit làm xúc tác

ng (II) oxit trong nhi

khác.
- Nâng cao hi u qu kinh t c a

ng (II) oxit b ng hóa

ng (II) oxit.

c


3

Ngoài ph n m

u, k t lu n và ki n ngh , n i dung lu

ng quan
Nguyên li u, n i dung và p
t qu và th o lu n

u

m 3


4

CH

NG 1

T NG QUAN
1.1.1.

9

hay

1 nanomét = 1 mét / 1.000.000.000 = 10-9 mét
chú lùn)
,

.

[7].
Cơng ng
mơ nanomét.

nm [5].
t [5]
Micromet µm = 103nm

nm

80 200

80.000 200.000

T bào máu

4 6

4.000 6.000

Vi khu n ecoli

1

1.000

M uv t
dài s i tóc


5

Micromet µm = 103nm

M uv t
ánh sáng th

nm
400 750

c

u mùa

0,2 0,3

200 300

ng kính AND

2

1 ngun t

0,1

[5].
a.
µm3

12

các
b.

s
s/n

= 4n2/3

= 4/n1/3 = 4r0

0


6

[5]

nano (nm)

(%)

(erg/mol)

10

30.000

20

4,08 x 1011

7,6

5

4.000

40

8,16 x 1011

14,3

2

250

80

2,04 x 1012

35,3

1

30

90

9,23 x 1012

82,2

c.
,
.

. M i v t li
c t i h n khác nhau và b n thân trong m t v t li

u có nh ng
u kích

c t i h n ng v i các tính ch t khác nhau c a chúng. B i v y khi nghiên c u


7

v t li u nano chúng ta c

nh rõ tính ch t s nghiên c u là gì.

g

và

.
[5]
10-100
1-100
1-10
10-100
1-100
1-100

Tính

10-100

quang

10-100
0,1-100
1-100
1-1000
1-10
1-100
0,1-10
1-10

Xúc tác

1-10
1-100

V t li u nano là v t li u trong
V tr ng thái c a v t li
V t li

t m t chi

c nanomet.

i ta phân chia thành ba tr ng thái là r n, l ng và khí.

c t p trung nghiên c u hi n nay ch y u là v t li u r


8

m

n ch t l ng và khí. V hình dáng v t li u

i ta phân ra thành các lo i sau:

V t li u nano không chi u (c ba chi
chi u t do nào cho

n t ), ví d :

c nano, khơng cịn
, h t nano.

V t li u nano m t chi u là v t li
nt

c nano,

c t do trên m t chi u (hai chi u c m tù), ví d : dây nano, ng nano.
V t li u nano hai chi u là v t li

t chi

c nano, hai

chi u t do, ví d : màng m ng.
Ngồi ra cịn có v t li u có c u trúc nano hay nanocomposite
m t ph n c a v t li

c nm, ho c c u trúc c a nó có nano khơng chi u,

m t chi u, hai chi

n nhau.

Tính ch t thú v c a v t li u nano b t ngu n t
bé có th so sánh v

c c a chúng r t nh

c t i h n c a nhi u tính ch t hóa lí c a v t li u

[1]. Ch là v

c thơi thì khơ

c c a v t li

nh

có th so sánh v

s tính ch t [7].V t li u nano n m gi a tính ch
ch t kh i c a v t li
so v

có

i v i v t li u kh

l n c a v t li

ct ih nc am t
ng t c a nguyên t và tính

dài t i h n c a các tính ch t r t nh

i v i v t li

các tính ch t khác l b

u t nguyên nhân này.

Công ngh

c xem là cu c cách m ng công nghi

tri n trong m

c bi t là y sinh h

thơng tin, qn s

phát
ng, cơng ngh

n tồn xã h i [9].

Trong y sinh h c: các h

p

i có th can thi p
t o ra h

qui mô phân t hay t bào. Hi n nay,

c tính sinh h c có th

nh, d n truy n thu c, tiêu di t các t
cao ch
siêu t

ng c

ng m t tr

n, t o ra ch t siêu d n làm dây d
i nt -

t o các linh ki

Trong n

h tr
ng: nâng

u qu và d tr c a pin và
v n chuy

n t nano có t

x lý c c


9

nhanh, ch t o các th h máy tính nano, s d ng v t li
ghi thông tin c c nh

làm các thi t b

n tho i, t o ra các v t li u nano siêu

nh - siêu b n s n xu t các thi t b
Trong m

ng: ch t o ra màng l c nano l

nhi m; các ch t h p ph

c các phân t gây ơ

x lý ch t th i nhanh chóng và hồn

-

ion,

[7].

a.

trên xu ng (Top

down)

trên xu
d

bi n các v t li

thu t nghi n ho c bi n
c nano.

n
V t li u
r t c

d ng b

c tr n l n v i nh

c làm t các v t li u

t trong c i. Máy nghi n có th là nghi n l c, nghi n rung, nghi n

quay (còn g i là nghi n ki u hành tinh). Các viên bi c ng va ch m vào nhau và phá
v b

c nano [5]. K t qu t

c là v t li u nano không chi u.


10

pháp bi n d ng
nd

c s d ng v i các k thu

c bi t nh m t o ra s

bi n d ng l n mà không làm phá hu v t li
lazer,
t

l c, tu t, cán ép v i nhi
ng h p c th . N u nhi

d ng nóng, cịn nhi
K t qu

n d ng có th là
có th

u ch nh tu thu c vào

l

c g i là bi n

nh

c g i là bi n d ng ngu i.

c là các h t nano m t chi u ho c hai chi u [5].
trên xu

n, r ti n

u qu , có th ti n hành cho nhi u lo i v t li u v
d ng làm v t li u k t c

c

v i nhau, khó có th

ch

c khá l n ( ng
m là các h t b keo t l i

c nh

ch

ng

nh t và d b nhi m b n t các d ng c ch t o. Do v

xu

trên

u ch v t li u nano so v
b.

i lên (bottom
cv

i lên.

up)

trên xu

i lên hình

thành v t li u nano t các nguyên t ho c ion.
ng d ng r t r

ng và ch t

c phát tri n và
ng c a s n ph m cu i cùng. Ph n

l n các v t li u nano mà chúng ta dùng hi
i lên có th

c ch t o t

v t lý, hóa h c ho c k t h p c hai

-lý.
t lý
háp t o v t li u nano t nguyên t ho c chuy n pha.
c s d
chuy n pha: v t li

i làm ngu i v i t

tr

nh hình;

t

nh hình sang tinh th

bay nhi t: v t li
;s

t o các h t nano, màng nano.
n hành x lý nhi

c

x y ra quá trình chuy n pha
c

t, dùng tia b c x ho

c các h t b t m

n h quang làm cho bay
c nano [10].


11

c
t o v t li u nano t các ion ho c
nguyên t
Ph

bi n nh
ng pháp hóa h c có

th mà ng

i ta ph i thay

c i m là r t

Ph
nan

d ng vì tùy thu c vào v t li u c

i k thu t ch t o cho phù h p. Tuy nhiên, chúng ta

v n có th phân lo i các ph

nano t pha l ng (ph

t ng h p v t li u nano.

ng pháp hóa h c thành hai lo i: hình thành v t li u

ng pháp k t t a, sol-gel

và t pha khí (nhi t phân,

ng pháp này có th t o các h t nano, dây nano, ng nano, màng nano, b t
[5].
mc

t ng h

li

c t t c các d ng c a v t

ng nano, h t nano, th m chí là c các c u trúc nano ph c

t p mô ph ng sinh h

t o ra

các v t li u nano v

c nh

nv

u cao.

k th p
th p

o v t li u nano d a trên các nguyên

t c v t lý và hóa h

t

t o các h t nano, dây nano, ng nano, màng nano, b

[10].

sinh h c
Dùng vi khu n là tác nhân kh ion kim lo

ch có ch a ion Ag+

các lo i n m

n, thân thi n v
s

i ta c y vi khu n MKY3,
ch t

ng và có th t o ra v i

ng l n [10].
d ng các h t nano có s n trong t nhiên
Các ch t có s n trong t

có r t nhi u các l nh v
khuôn ph n ng t ng h p v t li

zoelit, các h t sét, các phân t sinh h
c nanomét. Các ch t này vì th có th làm
[5]

1.2. XÚC TÁC QUANG
i. Trong hố h

nói