TỔNG HỢP VẬT LIỆU CoUiO66 VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ MỘT SỐ CHẤT MÀU HỮU CƠ

ĐẠIHỌCĐÀNẴNG
TRƢỜNGĐẠIHỌCSƢPHẠM

BÙITHỊKIMNGÂN

TỔNG HỢP VẬT LIỆU Co-UiO-66 VÀ ỨNG DỤNG HẤP
PHỤMỘTSỐCHẤTMÀUHỮUCƠ

LUẬNVĂNTHẠCSĨHÓAHỌC

ĐàNẵng- Năm2023

\


BÙITHỊKIMNGÂN

TỔNG HỢP VẬT LIỆU Co-UiO-66 VÀ ỨNG DỤNG HẤP
PHỤMỘTSỐCHẤTMÀUHỮUCƠ

Chuyên ngành: Hóa hữu
cơMãsố: 8440114

LUẬNVĂN THẠCSĨ

NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC:TS.TRẦNĐỨCMẠNH

ĐàNẵng- Năm2023


LệIC MO N

Trongquỏti

ỡnhh ỗ c tapvnghiộnc ỳ ' u dćtàiT o n g ho’pv a t l i e u Co-UiO-

66v à úngdungkhánănghapphumootsohipchatmàuhù’ucv”tơidãnhan
dirpcsqgiúpdưnhiett ì n h t ù ‘ cact h a j c ơ gióob a u d s u ' biet o ’ n v ã kí nh t r o n g . Hic u n g
xint r â m trong
canto’n13anai‹iinhientru'ơ’ngDșih9cSu’Pliin—i

DaihocDiaNangcùngtanthćc(re

thaycơgiáoboirơnv à cáctha;c ơ giáocơngtactaip h ơ n g thínghiemd ù thantìnhtruyendat
nhü’ngkienthú’cguybáu,hotrycøsó
vatchat.dunecuthínghieirgiúpdưnhómt r o n g qtrìnhhpctrapvànghiênc ú u .
D}ac

biettơi

xin

gú’i

lịi

căinonsăusacdenthayTran

Dú’c

Manh—ngirịiti

u’ctiephu’óngdanl‹hoahpcdãlndànhnhićuthịiQian,cơngsú’c
hu’ó’ngdantóitrongsuotqtrìnhthpchiennghiêncú’uvàhồnthành detàinghiêncú’uk
hoahpc.
Tuycónhieucogang,nhu’ngti
ongdetàin g h i ê n c ú ' u k h o a h p c nàyk h ô n g t r á n h khóinhù’ngthieusót.Tơiratnaongn
hand i r p c n h ü ’ n g ykiendónggóp,bịsungcúathăycơdedêtàidupchồn thienhan.
Tơixinchànthànhcáinøn!
DàKing,tltćuig2 ităn2023
Tácgiá

BùiThiKimN g â n


LƠICAMDOAN
fóic a m doandâyl á cơngtrintanghiêncéucuatơidireisu’huangdancüaO S . Tràn
Dú'cManh.
Cácsol i c r i . h e t g u i a t i
ongbáociaolàtrulagtherekliôlighesaochephetquati
o n a hhl i l côngiiilihnghieli c ü ' u l‹liác.

DiaN i t g , thíng2 r i Mini2 0 2 3
Tácgiá

BúiThiKimN g â n


iii

THÔNGT I N K Ë T QUÁN G H I Ê N C A
Têndetài:Tonghp’pvatlieuCo-UiO-66vaii’ngdțiis*aPh!

llTlotS o Coatl i i à tlh i n t c o ' Ngàlih:Hoa h ü ' u co’
Hovàtên:BùiTh|KimNgân
Ngu‘ị'il i i r ó ‘n g dank ho a ho c: Ts.TranDú’cMąl il i
Co’só’6ùotąo:T i u’ị’ngD a t h o c SIt’P ha i i i — Dąih o c D à N a n g
Luanvănnày trìUhbàyk e t qtơlighipv a t
66vàr i n g dqng

lieuCo-U

iO-66

trênco’

vatlieudêhappliuhop

s ó vatl i e u U i O chatmàuXanh

methylenevàRliodairineB.Tácgià6ãkhàosátcác6}actrirngliốlycùavatlieutonglip'p du’pc nhu’:dophơ IR,
phoXRD,xácdinli hìnhtháicûngnhu’thànhphanbangphuongpháphien +! lientù’SEM.
Cácyetito ãnhh i r ó n g de n quátr ì nh h a p p h ț i X a n h m e t h y l e n e v à Rl i od a m i n e B c ù a v a t li e
u
dirp'c kliàosátbaogomthịigian,hàmlUpTig,HongdovàpH.
+Xácdinldu'pcq u á trìnhh a p p h u X a n h i n e t h y l e n e c ù a v a t l i e u C o - U i O 6 6 ( 8 : 1;4:1)dienr a tliuanloinhattronginơitriiị’ngpHlân1u’ptlà7,7và5,4,thịigrandątcânbanghapphuIan
lirftlà10phútvà30pliùt,liàmlu’pngvatlieup hù hp’plà5mg.
+Xác

d|nhd u ' p ’ c q u á

t r ì n h h a p p h u R l i o d a m i n e B cùavat

66(8:1;4:1)dienr a tliuanlp’imeattronginơi

ti

ŁrịcgpH=

4,2,

lieuC o - U iO-

thịig i a n dątcânb a n g

hap

p h u l â n l u o l là20ph(itvà30phùt, liàmliip’ngvatlieulà20mg.
CácphtrongphápphoIRvàpho XRD clio thay vat lieu nàydãdirpc tơng hop thành cơng.
Hìnhtháicùavatlieutrênh ì n h ànhSEM.
Dothịigian
vândenhu'

sau:

cóhąm,thơngquaketqdetài,tơilnongmuondetàidu'pcpháttrienronghonvêmot
có

the

ú'ng

diJng

dien

cfc

bientínhCo-UiO-66dêú’ngdungphântícliiiiot

sochatkhángsinhvàsù’dungvatlieuCo-UiO-66dehapphucácchathü'uco’trongxiïlymóitrii’ịng.
Tùkhố:Co-UiO-66,UiO-66,SEM,IR,XRD.

Xácnha nc ù a giá o viênh i r ó n g dan

TranDtrcManh

so

Nguóith;yc hiendetài

BùiThiKimN g â n


1V

INFORMATIONP A GE OFMASTERTHESIS
Nameo f t h e s i s : Materials y i i t h e s i s C o - U iO66a n d a n d s o r p t i o n a p p l i c a t i o n o f s o m e o r g a n ic
pigments

Major:OrganicChemistry
Fulln a m e ofM as t e r s t u d e l i t : B u i T h iK ilnN g a n Siipei’visors:Do
ctoi’.TranDucManli

Trainingi n s t i t u t i o n : TheU n i v e r s i t y o f D a N a n g —
U n i v e r s i t y o f Scielicea n d E d u c a t i o n
Thisthesispresefltstheresultsof

synthesiziogCo-UiO-66materialsonthebasisofUiO-66inaterials

andapplyingthematerialstoadsorb

methyleneBlueand

RhodarrhneBcompounds.Theauthorhasinvestigatedthecliemicalcharacteristics.
Thepliysicalpropertiesofthesynthesizedmaterialscanbemeasured

as:IRspectroscopy,

XRD

spectroscopy, inorpliologyandcompositiondeterminationb y SEMelectronm i c r o s c o p y i i i e t h o d .
Thefactorsaffectingthe
adsorptionprocessofmethyleneBlueandRhodainineBoftheinvestigatedm a t e r i a l s includetime,conte
nt,concentrationa n d p H .
+Determinedthemethylenebluea d s o r p t i o n p r o c e s s o f Co-UiO66( 8 :1;4:1)materialt a k i l i g placemost favorable inthepH environinent of 7.7 and 5.4, respectively.
adsorption equilibriumis10minand30min,respectively,suitablematerialcontentis5mg.
+ DeterminedthattheRhodamineBadsorptionp r o c e s s
materialt o o k placemost

favorablyin

the

pH=4.2

of

Co-U

environment,

the

iO-66

(8:

l ;4:1)

timetoreach adsorption

equilibriumi n t u r n . i s 20minand30min,materialcontentis20mg.
ThelRspectroscopyandXRDspectroscopymethodsshowthatthismaterialhasbeensuccessfullys yn
t h e s i z e d. Morpliologyof materialsonSEMi m a g e s .
Duetothelimited

time,

through

the

results

oftheproject,Iworld

like

the

topictobefurtherdevelopedonanumber of issues as follows: can the inodified Co-UiO-66 electrode be
applied

toanalyzeasomeantibioticsandusingCo-UiO-

66materialtoadsorborganicsubstancesinenvironmelitaltreatment.
Keywolds:Co-UiO-66,UiO-66,SEM,IR,XRD.
Supervior’sconfirmation

TranDireManh

Student

BùiThiKimN g â n


5
MỤCLỤC
LỜICẢMƠN.................................................................................................................i
LỜICAMĐOAN........................................................................................................... ii
DANHMỤCTÊNVIẾTTẮT......................................................................................vii
DANHMỤCBẢNGBIỂU............................................................................................vi
DANHMỤCHÌNHVẼ................................................................................................vii

MỞĐẦU........................................................................................................................ 1
1. Lýdochọnđềtài.......................................................................................................1
2. Mụcđíchnghiêncứu................................................................................................2
3. Phươngphápnghiên cứu..........................................................................................2
4. Đốitượng, phạmvi nghiêncứuvàgiớihạn củađềtài...................................................2
5. Đónggóp mới củađềtài...........................................................................................2
6. Nộidungnghiêncứu.................................................................................................2
7. Ýnghĩa lýluận vàthực tiễn......................................................................................3
8. Cấutrúccủađềtài.....................................................................................................3
CHƢƠNG1.TỔNGQUAN............................................................................................4
1.1. Vậtliệukhungkimloại-hữucơ(MOFs)...................................................................4
1.1.1. Giớithiệuchung vềvậtliệukhung kimloại–hữucơ(MOFs)..............................4
1.1.2. Cấutrúcvật liệuMOFs..................................................................................5
1.1.3. Tính chấtnổibật............................................................................................7
1.2. VậtliệuUniversityofOslo-66(UiO-66).................................................................8
1.3. Phương pháptổng hợpvậtliệuCo-UiO-66..........................................................11
1.3.1. Giớithiệu vậtliệubiếntính Co-UiO-66.........................................................11
1.3.2. Phươngphápthuỷnhiệt................................................................................11
1.3.3. Ứng dụngcủaCo-UiO-66...........................................................................12
1.4. GiớithiệuvềchấtmàuhữucơRhodamineB(RhB)vàXanhmethylene(MB)..................12
1.4.1. Giớithiệusơlượcvềcácchất màuhữu cơ.......................................................12
1.4.2. Nguồngốcvàtáchạikhinguồnnước nhiễmcácchất màuhữucơ.......................13
1.4.3. Tình trạngơnhiễmnguồnnướcbởichất màuhữucơ........................................14
1.4.4. Giớithiệu vềchấtmàuhữucơRhodamineB(RhB).........................................15
1.4.5. Giớithiệu vềchấtmàuhữucơ Xanh methylene(MB).....................................17
1.5. Tổng quanphương pháphấpphụ-giảihấp............................................................18
1.5.1. Kháiniệmhấpphụ-giảihấp...........................................................................18
1.5.2. Hấp phụtrong mơitrườngnước....................................................................19
1.5.3. Độnglựchọchấpphụ....................................................................................20
1.5.4. Cácmơhìnhđẳngnhiệthấpphụ.....................................................................21

CHƢƠNG2.PHƢƠNGPHÁPNGHIÊNCỨUVÀTHỰCNGHIỆM...........................23
2.1. Phương phápnghiêncứu....................................................................................23

\


6
2.1.1. Cácphươngphápnghiêncứuđặctrưng vậtliệu...............................................23
2.1.2. PhươngphápphântíchbằngphổUV-VIS......................................................27
2.2. Thựcnghiệm......................................................................................................28
2.2.1. Hốchấtvàdụngcụ......................................................................................28
2.2.2. Tổnghợpvậtliệu..........................................................................................29
2.3. Xâydựng đườngchuẩncủaRhdamine B(RhB)vàXanhmethylene(MB)................32
2.4. ThửkhảnănghấpphụcủaCo-UiO-66so vớiUiO-66..............................................33
2.4.1. TrongXanhmethylene................................................................................33
2.4.2. TrongRhodamineB....................................................................................33
2.5. KhảosátquátrìnhhấpphụRhodamineB(RhB)vàXanhmethylene(MB)củavậtli
ệuCo-UiO-66...........................................................................................................34
2.5.1. Thờigianđạthấpphụcânbằng.......................................................................34
2.5.2. Ảnhhưởngcủa hàmlượngvậtliệu.................................................................34
2.5.3. Ảnhhưởngcủa nồngđộ................................................................................35
2.5.4. Ảnhhưởngcủa pH.......................................................................................35
2.6. Giảihấpvàtáisửdụngvậtliệu................................................................................36
CHƢƠNG3.KẾTQUẢVÀTHẢOLUẬN...................................................................37
3.1. Kếtquảxácđịnhđặctrưngvậtliệu..........................................................................37
3.1.1. Phổ hồngngoại chuyểnhốfourier(FT-IR)..................................................37
3.1.2. Giãn đồnhiễuxạtiaX(XRD)........................................................................37
3.1.3. Kínhhiểnviđiệntửqt(SEM)......................................................................39
3.2. Kếtquảxâydựng đườngchuẩn MBvà RhB..........................................................40
3.3. Thửkhảnănghấpphụcủa 2 mẫuvậtliệuCo-UiO-66sovớiUiO-66.........................41

3.4. Khảo sátquátrình hấpphụXanh methylene(MB)vớimẫuvậtliệu..........................42
3.4.1. Khảosátảnhhưởng củathờigianhấpphụcủavậtliệu.......................................42
3.4.2. Khảosátảnhhưởngcủa hàmlượnghấpphụcủa vật liệuhấpphụ.......................45
3.4.3. Khảosátảnh hưởngcủa nồngđộ hợpchấtmàu...............................................46
3.4.4. Khảosátảnhhưởng củapHcủadungdịchhấpphụ...........................................49
3.5. Khảo sátquátrìnhhấpphụRhodamineB (RhB)với mẫuvậtliệu.............................51
3.5.1. Khảosátảnhhưởng củathờigian hấpphụ......................................................51
3.5.2. Khảosátảnhhưởngcủa hàmlượngvật liệu....................................................53
3.5.3. Khảosátảnh hưởngcủa nồngđộ hợpchấtmàu...............................................54
3.5.4. Khảosátảnhhưởng củapHcủadungdịchhấpphụ...........................................57
3.6. Táisử dụngvậtliệu..............................................................................................57
KẾTLUẬNVÀ KIẾNNGHỊ.......................................................................................59
DANHMỤCTÀILIỆUTHAMKHẢO.......................................................................60

\


DANHMỤCTÊNVIẾTTẮT
BDC

Cầuhữucơ1,4 –benzendicaboxylat

BL

CobaltuniversityofOslo-66tỉlệ8:1

Co-UiO-66

Cobalt universityofOslo-66

CN1

Cobalt universityofOslo-66tỉlệ4:1

DMF

N,N–diethylformamide

IR

Phổhồngngoại(IR-Infraredspectroscopy)

IRMOF

Isorecticular MetalOrganicFramework

MB

Hợpchất màuhữucơXanh methylene

MOFs

Vậtliệukhungkimloại–hữucơ

PCPs

Porouscoordinationpolymers

RhB

Hợpchất màuhữucơRhodamineB

SBUs

Secondarybuildingunit

SEM

Hiểnviđiệntửquét(scanningelectron microscoppy)

UiO-66

UniversityofOslo-66

UV–VIS

Phântíchđoquang

XRD

NhiễuxạtiaX(X-raydiffraction)

ZIF

Zeolite–ImidazolateFramework


6
DANHMỤCBẢNGBIỂU
Sốhiệu

bảngbiểu

Tênbảng

Bảng1.1 MơtảcấutrúchìnhhọccủacácSBUsđượcnghiêncứu

6

Bảng2.1 Hốchấtsửdụngtrongnghiêncứu

28

Bảng3.1
Bảng3.2

Cácthamsốcủaphươngtrìnhđộnghọcbiểukiếntrongdung
dịchXanh methylencủahaimẫuvậtliệu
Cácthamsốđẳngnhiệt dạngtuyếntínhtrong khảosátkhả

nănghấpphụ mẫuvậtliệutrongXanhmethylene
Cácthamsốcủaphươngtrìnhđộnghọcbiểukiếntrongdung
Bảng3.3
dịchRhodamineBcủahaimẫuvật liệu
Cácthamsốđẳngnhiệt dạngtuyếntínhtrong khảosátkhả
Bảng3.4
nănghấpphụmẫuvậtliệutrongRhodamineB

\

Trang

45
49
53
56


DANHMỤCHÌNHVẼ
Sốhiệu
hìnhvẽ
Hình1.1
Hình1.2
Hình1.3
Hình1.4
Hình1.5
Hình1.6
Hình1.7
Hình1.8
Hình1.9
Hình1.10
Hình2.1
Hình2.2
Hình2.3
Hình2.4
Hình2.5
Hình2.6
Hình2.7
Hình2.8
Hình2.9
Hình3.1

Hình3.2
Hình3.3
Hình3.4
Hình3.5
Hình3.6
Hình3.7

Tênhìnhvẽ
SơđồxâydựngtổngqtMOFs
CấutrúctinhthểcơbảncủaMOF-5
Mộtsốcấu trúcMOFs cócùnghìnhtháilậpphương
DiệntíchbềmặtcủavậtliệuMOFsvàcácvậtliệutruyềnthống
Mơtảcấutrúc củaUiO-66
Phânbiệttrạngthái hydroxylhố vàdehydroxylhốquaphép
đophổhổngngoại(FTIR)vàquangphổ(pXRD)
Cơngthứccấu tạophântửRhB
TinhthểRhodamineB(RhB)
Cơngthứccấu tạophântửMB
TinhthểXanh methylene(MB)
NgunlýcủaphươngphápXRD vàsơ đồchùmtiatớivàchùm
tianhiễuxạtrêntinhthể
Máyđonhiễu xạtia XD8 Advance Eco–Bruker
NgunlýhoạtđộngcủaSEM
Kínhhiển viđiệntửqtSEMJSM-6010PLUS/LV(JEOL)
Ngunlý hoạtđộngcủamáyquangphổ hồngngoại
ThiếtbịđophổhồngngoạiJASCOFT/IR-6800
Ngunlý hoạtđộngcủamáyUV-VIS
SơđồquytrìnhtổnghợpUiO-66
SơđồquytrìnhtổnghợpCo-UiO-66
PhổhồngngoạicủaUiO-66;Co-UiO-66(BL)vàCo-UiO-66(CN1)

GiảnđồXRDcủavậtliệuUiO-66
GiãnđồXRDcủaCo-UiO-66(BL)(trái)vàCo-UiO-66(CN1)
(phải)
ẢnhSEMcủaUiO-66
ẢnhSEM củavậtliệuCo-UiO-66(BL)(trái)vàCo-UiO-66
(CN1)(phải)
ĐồthịxâydựngđườngchuẩncủaXanhmethylenvàRhodamineB
Khảosátkhảnăng hấp phụcủa2 mẫuvậtliệu vớiUiO-66trong
RhodamineBvàXanh methylene

Trang
4
5
7
8
9
10
16
16
17
18
23
24
25
25
26
26
27
30
32

37
38
38
39
40
41
41


Hình3.8

Hình3.9

Hình3.10
Hình3.11
Hình3.12
Hình3.13
Hình3.14
Hình3.15

Hình3.16

Hình3.17
Hình3.18
Hình3.19
Hình3.20
Hình3.21
Hình3.22

Khảosátthờigianhấp phụcủahai mẫuvật liệuCo-UiO-66

trongMB
Đồ thị mơ tả động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 (trên) và bậc
2(dưới)củaquátrìnhhấpphụXanhmethylenecủahai mẫu vật
liệuCo-UiO-66
Khảosáthàmlượnghấpphụcủahai mẫu vậtliệuCo-UiO-66
trongMB.
Khảosátnồngđộ hấp phụcủahai mẫuvật liệuCo-UiO-66trong
MB
Đồthịhấp phụđẳngnhiệtLangmuirlênhaimẫuvậtliệutrong
Xanhmethylene
Đồthịhấp phụđẳngnhiệtFreundlichlênhai mẫuvậtliệutrong
Xanhmethylene
KhảosátảnhhưởngpHcủavậtliệuCo-UiO-66(BL)(trên)và
Co-UiO(CN1)(dưới)trongXanhmethylene
Khảosátthờigianhấpphụcủahaimẫu vậtliệuCo-UiO-66
trongRhB
Đồ thị mô tả động học hấp phụ biểu kiến bậc 1 (trên) và bậc
2(dưới)củaquátrìnhhấpphụRhodamineBcủahai mẫuvậtliệu
Co-UiO-66.
Khảosáthàmlượnghấpphụcủahaivậtliệu Co-UiO-66trong
RhB.
Khảosáthàmlượngnồng độcủahaivậtliệu Co-UiO-66trong
RhB
ĐồthịhấpphụđẳngnhiệtLangmuirlênhaimẫuvậtliệutrong
RhodamineB
Đồthịhấp phụđẳngnhiệtFreundlichlênhai mẫuvậtliệutrong
RhodamineB
Khảosátảnh hưởngpHc ủ a haivậtliệu Co-UiO-66trongRhB
HiệusuấthấpphụRhodamineBcủahaimẫuvậtliệuCo-UiO66saugiải hấp

42

44

46
47
48
48
50
51

52

54
55
55
56
57
58


1
MỞĐẦU
1. Lýdochọnđềtài
Trong những thập kỉ gần đây, việc xử lý các nguồn nhiễm nước thải có
chứathuốc nhuộm hữu cơ đã nhận được sự quan tâm rộng rãi. Nhiều phương pháp như
vậtlý, hoá học, điện hoá học và sinh học đã được nghiên cứu để làm giảm chất ô
nhiễmthuốcnhuộm hữ u c ơ trong nư ớ c thả i [ 1 ]
[2]. Các phả nứ ng dự a t r ê n v iệ c tạ o r a c á c chấtoxyhốphảnứngnhưhydroxyl,superoxidevàgốcsulfat,được
xemlàmộttrongnhữngphảnứngoxyhốchohiệuquả caotrong việc xửlý chấtthảihữucơ[3][4].

Các vật liệu có cấu trúc xốp nhất là vật liệu khung kim loại - hữuc ơ ( M O F )
đ ã trở thành một trong những vật liệu thích hợp để ứng dụng nhiều lĩnh vực bởi đặc
tínhnhư diện tích bề mặt riêng cao, cấu trúc xốp, bền nhiệt và hố học, có thể điều
khiểnđược cấu trúc [5]. Do tính ổn định đặc biệt và tính chất hấp dẫn, UiO-66
(zircromnium1,4 – dicarboxybenzene MOF) đã trở thành một chủ đề nghiên cứu gần
đây. UiO-66bao gồm các khối bát diện Zr 604(OH)4và 1,4 - benzenedicacboxylat
(BDC) để tạothành cấu trúc khung kim loại – hữu cơ bền [6]. Với cấu trúc lí tưởng,
UiO-66 có thểđược kích thích bằngc á c h c h i ế u x ạ á n h s á n g đ ể t h u
được

các

cặp

electron

do

s ự chuyểnđiệntíchtrungtâm củaphốitửhữuc ơ sangkimloại[7].Tuy nhiên,một
số cấutrúccókhuyếttậtnhấtđịnh,đặcbiệtlàkhuyếttậtthiếuliênkết,cóthểđưọclấpđầy bởi các nguyên tử kim loại
khác. Các kim loại như đồng, coban, sắt và các ion kimloạikhácđãđượcphatạpvớiUiO-66,vàđãđược
sửdụngtrongxúctácquangvàoxyhoáCO[8].
Trong nghiên cứu này, tôi tổng hợp các vật liệu lai Co-UiO-66 để hạn chế
cáckhiếm khuyết của q trình liên kết cịn thiếu để tạo ra chất xúc tác Co-UiO-66.
Mộtloại vật liệu Co pha tạp UiO-66 (Co-UiO-66) với các hàm lượngC o k h á c
nhau

đ ã đượct ổ n g h ợ p . C o p h a t ạ p U i O -

6 6 đ ư ợ c s ử d ụ n g đ ể k í c h h o ạ t P M S t ạ o r a c á c g ố c phảnứngchoquátrìnhphânhuỷxúctáccủathuốc

nhuộmrhodamineBdướiánhsángmặttrời.SovớihệxúctácCo2+/PMS, hệ xúc tác Co-Uio-66/PMS cho thấy
hiệu quảphân huỷ xúc tác cao hơn. Ảnh hưởng các yếu tố khác nhau đến việc phân
huỷ của cácphântử RhBđãđượcnghiêncứucơchếxúctácđãđượcđềxuất.
Chính vì những triển vọng của vật liệu, tôi quyết định chọn đề tài“Tổng hợp
vậtliệuCo-UiO-66vàứngdụnghấpphụmộtsốchấtmàu hữucơ”.
\


2. Mụcđíchnghiêncứu
- TổnghợpđượcvậtliệuCo-UiO-66.
- Khảosátkhảnănghấpphụ một sốhợpchấtmàuhữucơ.
3. Phƣơngphápnghiêncứu
3.1 Phươngpháp nghiêncứulýthuyết
- Thu thập, tổng hợp các tài liệu, bài báo khoa học trong và ngồi nước đã
đượccơng bố về vật liệu hữu cơ kim loại UiO-66 cụ thể như: tổng quan về vật liệu,
phươngpháptổnghợptốiưu, ứngdụngthực tiễn…
- Nghiên cứu về lý thuyết phương pháp thủy nhiệt để vận dụng trong quá
trìnhtổnghợp.
3.2.Phương phápnghiêncứuthựcnghiệm
- Phương pháp tổng hợp vật liệu thủy nhiệt, dung môi nhiệt: Dùng để tổng
hợpvậtliệu.
- Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): Xác định thành phần pha và cấu trúc
củavậtliệu.
- Phươngpháp phổhồng ngoại(IR): Xácđịnhcác nhómđịnh chứccủa hợpchất.
- Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy-SEM)
vàphân tích năng lượng tán xạ tia X (Energy Dispersive X-ray EDX): Xác định hình
tháicũngnhư thành phần của vật liệu.
- Phươngphápphân tíchđoquang UV-VIS:Khảosátkhả nănghấpphụ.
4.

Đốitƣợng,phạmvinghiêncứuvàgiớihạncủađềtài
- Đốitượngnghiêncứu:vậtliệubiếntính Co-UiO-66

- Phạmvinghiêncứu:
+Tổnghợp UiO-66vàCo-UiO-66bằngphươngpháp thủynhiệt.
+Khảosáthoạttínhxúctáccủavậtliệutrên cơsởUiO-66.
+XácđịnhđặctrưnghốlýcủavậtliệuCo-UiO-66.
5. Đónggópmớicủađềtài
Nghiêncứu,tổnghợpvậtliệuCo-UiO66vàbướcđầuđánhgiáhiệuquảxúctácquangphânhuỷđốivớimộtsốhợpchấtmàu
hữucơtrongquymơphịngthínghiệm.
6. Nộidungnghiêncứu
- TổnghợpvậtliệuCo-UiO-66


- Xácđ ị n h c á c đ ặ c t r ư n g h o á l ý c ủ a v ậ t l i ệ u C o - U i O 66tổnghợpđược(IR,


XRD,SEM).
- Nghiêncứukhảnăng hấpphụRhodamineBvàXanh methylenecủa vậtliệu.
- Nghiêncứusosánhkhảnănghấpphụcủa vậtliệu.
- Nghiêncứuđộnghọccủaquátrìnhhấpphụ(khảosátkhảnănghấpphụcủavậtliệutheo
thờigian).
- KhảosátảnhhưởngcủapH.
- Ảnhhưởng củahàmlượngvậtliệu.
- Nghiêncứucânbằnghấpphụ(khảosátảnhhưởngcủanồngđộRhodamineB,Xanh
methylene).
- Thuhồivàtáisử dụngvậtliệu.
7. Ýnghĩalýluậnvàthựctiễn
7.1. Ýnghĩa lýluận
- XâydụngđượcquytrìnhtổnghợpUiO-66vàvậtliệubiếntínhcủanólàCo-UiO66ởđiềukiện thíchhợpđểcóthểthu đượckếtquảtốiưu.

- Cungcấpthêmtưliệuvềkhảnăngxúctácquangphânhuỷđốivớimộtsốhợpchấtmàu
hữucơ.
- Sửdụnglàmtàiliệuthamkhảochocácnghiêncứusaunày.
7.2. Ýnghĩathựctiễn
Từnguồnngunliệucósẵn,cóthểtổnghợpđượcUiO-66vàbiếntínhcủanólà vật
liệuCo-UiO-66đểtừđóthểkhảosátđượctínhnăngcủavậtliệutrongphântíchkimloạihoặc dược phẩmcũngnhư trong
đời sống.
8. Cấutrúccủađềtài
Ngồi phần mở đầu, kí hiệu các chữ viết tắt, danh mục các bảng, hình, đồ thị,
sơđồ, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục. Luận văn được chia làm
cácchươngnhư sau:
Chương1:Tổng quan
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp thực nghiệm Chương 3: Kết quả và thảo
luậnKếtluậnvàkiến nghị
Tàiliệuthamkhảo.


CHƢƠNG1.TỔNGQUAN
1.1. Vậtliệukhungkimloại-hữucơ(MOFs)
1.1.1. Giớithiệu chungvềvậtliệukhungkimloại–hữucơ(MOFs)
Vật liệu khung cơ kim xuất hiện như một loại vật liệu mới trong gần hai thập
kỉqua và được hình thành do liên kết phối trí xây dựng từ các mối liên kết của phối
tửhữu cơ (cầu nối ligand) và các nút vô cơ của các ion kim loại hoặc cụm (cluster)
cácion kim loại. Sự hình thành các liên kết này tạo nên sự đa dạng về cấu trúc, nhóm
chứcnăng, kích thước và hình dạng của lỗ trống trong gia đình MOFs (MOF =
MetalOrganicFramework,khungcơkim)nhưIRMOF(IsoreticularMetalOrganicFramewor
k),Z I F ( Z e o l i t e I m i d a z o l a t e F r a m e w o r k ) . K h ả n ă n g s ắ p x ế p v à l i ê n k ế t giữaionkimloạivàcáccầu
hữucơtrongMOFrấtlinhhoạtđủđểthayđổitínhchấtcủa MOFs được tạo ra. Đây là một yếu tố quan trọng
cho phép MOFs được thiết kế vàtổng hợp theo những tính chất và ứng dụng mong
muốn. Vì vậy vật liệu này đã thu hútđượcsựquantâmcủanhiềunhàkhoahọcdotiềmnăngứngdụngcủachúng

trongnhiều lĩnh vực như: hấp thụ và tách lọc khí, cảm biến, phát quang, dự trữ và phân
phốithuốc.

Hình1.1. SơđồxâydựngtổngquátMOFs.


Vậtliệukhunghữucơkimloạilànhữngpolymerphốitríxốp(porouscoordination
polymers – PCPs) hình thành từ q trình tự lắp ghép thơng qua sự phốitrí
(coordination) của các phối tử hữu cơ với các ion kim loại tạo thành những tinh
thểrắncócấutrúc siêu lồng (supercage)cókíchthước lớn.
1.1.2. Cấutrúcvậtliệu MOFs
Trong cấu trúc tinh thể của vật liệu MOFs, các nhóm chức cho điện tử (chứa
cácnguyên tử còn cặp điện tử chưa liên kết như O, N, S, P) tạo các liên kết phối trí và
cốđịnh các cation kim loại (hầu hết là các cation kim loại chuyển tiếp) trong các
cụmnguyên tử tạo thành đơn vị cấu trúc cơ bản nhất của MOFs, gọi là đơn vị cấu trúc
thứcấp (secondary building unit, SBU) [9]. Các SBUs lại được nối với nhau thơng qua
cáccáccầunốihữucơđểhìnhthànhcấutrúcbachiềucótrậttựnghiêmngặttrongkhơnggian. Một ví dụ của loại cấu
trúc này là cấu trúc của MOF-5 [10] được minh họa ởHình 1.2. MOF-5 được tổng hợp
từ terephthalic acid (H2BDC) và k m nitrate trongN,N – diethylformamide (DMF).
Trong MOF-5, mỗi SBU bát diện Zn4O(CO2)6 chứabốn tứ diện ZnO4 có chung đỉnh
và sáu nguyên tử C carboxylate. Các SBUs bát diệnđược nối với nhau bởi các cầu nối
benzene. Nhờ cấu trúc khung sườn mở rộng vàkhơngcóváchngănnênMOF-5
cóđộxốpvàbềmặtriênglớn(khoảng3500 m2/g).

Hình1.2.CấutrúctinhthểcơbảncủaMOF-5.
Hình cầu trong cấu trúc minh họa cho không gian lớn nhất có trong lỗ xốp
màkhơngbịảnhhưởngcủa cáctươngtácvanderWaals với khungcơkim.
Tính chất của các cầu nối hữu cơ khác nhau là khác nhau và là nhất biến,
chúngcho phép quá trình lắp ghép các cầu nối vào bộ khung không gian ba chiều của
vật

liệuMOFslàduynhất,cấ utrúcvữngchắc này códiệntích bề mặtriênglớnvàthểtíc
h


maoquảncaohơnhầuhếtcácloạicấutrúcxốpkhác.MOFslàmộttiềmnăngvơtậnđểlưu
trữ khícũngnhưđịnhhướngnghiêncứu vậtliệucompositemới.[9]
Sự đa dạng về hình dạng và cấu trúc của MOFs là do các SBUs và phối tử hữu
cơkhác nhau. Ngoài ra, các điều kiện và phương pháp tổng hợp cũng ảnh hưởng đến cấutrúc hình học của MOFs.
Tranchemontagne và cộng sự đã nghiên cứu mơ tả hình họccủa131SBUsvề
thànhphầnvàliên kếtcủachúng.
Bảng1.1. Mơtảcấutrúchìnhhọc củacácSBUsđượcnghiêncứu.