tổng hợp nanocomposite cu fe3o4 gắn trên cacbon xốp giàu cac oxylat ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa fenton xử lý methylene blue

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (18.97 MB, 97 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

HÓA FENTON XỬ LÝ METHYLENE BLUE

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mã chuyên ngành: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgthue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahg

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Cơng nghiệp TP. Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn khoa học: TS. Đồn Văn Đạt

TS. Lê Văn Thuận

Luận văn thạc s được o vệ tại Hội đồng ch m o vệ Luận văn thạc s Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc s gồm: 1. GS.TS. Lê Văn Tán - Chủ tịch Hội đồng

2. PGS.TS. Mai Đình Trị - Ph n iện 1 3. TS. Đỗ Chiếm Tài - Ph n iện 2 4. TS. Lộ Nhật Trường - Ủy viên 5. TS. Cao Xuân Thắng - Thư ký

GS.TS. Lê Văn Tán PGS.TS. Nguyễn Văn Cường

972413069:57:18 PM9:57:18 PM972413069:57:18 PM9:57:18 PM972413069:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN THỊ HƯƠNG MSHV: 18000411 Ngày, tháng, năm sinh: 11/03/1992 Nơi sinh: Hà Nam

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã chuyên ngành: 8520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Tổng hợp nanocomposite Cu/Fe3O4 gắn trên cac on xốp giàu cac oxylat ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa Fenton xử lý methylene lue

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tối ưu quá trình tổng hợp để thu được vật liệu Cu/Fe3O4@CRC có kh năng xúc tác tốt nh t;

 Xác định các đặc trưng của Cu/Fe3O4@CRC ằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như XRD, FT–IR, EDX, SEM, TEM, BET, VSM;

 Đưa ra điều kiện tối ưu của quá trình quang hóa Fenton của Cu/Fe3O4@CRC đối với phẩm màu nhuộm xanh methyelen (MB);

 Nghiên cứu cơ chế xúc tác của vật liệu;

 Đánh giá kh năng tái sử dụng của vật liệu.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/03/2020

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/02/2022

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Đoàn Văn Đạt

TS. Lê Văn Thuận

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

TS. Đoàn Văn Đạt

TS. Lê Văn Thuận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Để hoàn thành q trình nghiên cứu và hồn thiện luận văn này, lời đầu tiên tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn TS. Đoàn Văn Đạt, khoa Cơng nghệ Hóa học, trường Đại học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và TS. Lê Văn Thuận, trường Đại học Duy Tân, đã hướng dẫn tận tình, truyền đạt những kiến thức, kỹ năng cơ bản cũng như những kinh nghiệm quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn này.

Là một trong những thành viên, tôi xin gửi lời cám ơn 7 tác giả của bài báo “Cu/Fe3O4@carboxylate-rich carbon composite: One-pot synthesis, characterization, adsorption and photo-Fenton catalytic activities,” Materials Research Bulletin. Vol. 129, no. 2020, pp. 110913, 2020. (ISI, Q1, IF = 4.019)

Bên cạnh đó, tôi cũng vô cùng biết ơn đến sự dạy dỗ, động viên, hỗ trợ của PGS. TS. Nguyễn Văn Cường, cùng các thầy cơ khoa Cơng nghệ Hóa học trường Đại học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất trong quá trình thực nghiệm của tôi.

Xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Bình Dương, thầy Lê Minh Hiếu - Trưởng Khoa Kỹ Thuật – Công Nghệ, các anh chị đồng nghiệp đã tạo điều kiện và hỗ trợ cho tôi trong suốt thời gian tôi học tập, nghiên cứu.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 104.05-2019.03 đã tài trợ cho nghiên cứu này.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình tơi đã ln bên cạnh ủng hộ, khuyến khích và là chỗ dựa vững chắc để tôi vượt qua khó khăn, vững niềm tin hồn thành luận văn này. Thành tựu này sẽ khơng thể có được nếu khơng có họ.

Tuy hồn thành nhưng trong bài luận, chắc hẳn không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Tơi mong muốn sẽ nhận được nhiều đóng góp quý báu đến từ các quý thầy cô, để đề tài được hồn thiện và có ý nghĩa thiết thực áp dụng trong thực tiễn cuộc sống.

Trân trọng.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Học viên

Trần Thị Hương

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Nanocomposite Cu/Fe3O4 gắn trên cacbon xốp giàu cacboxylat được tổng hợp thành công và ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa Fenton xử lý methylene blue (MB). Kết quả chỉ ra rằng Cu/Fe3O4@CRC thể hiện hoạt tính hấp phụ và xúc tác đối với MB tốt nhất với tỷ lệ mol Fe/Cu lần lượt là 1:1 và 1:0.5. Hấp phụ của MB lên vật liệu Cu/Fe3O4@CRC là quá trình tự phát, thu nhiệt và tn theo các mơ hình động học bậc nhất và mơ hình đẳng nhiệt Freundlich. Dung dịch hấp phụ cực đại là 240.27 mg g-1 ở pH 7, thời gian tiếp xúc là 40 phút và nhiệt độ là 25 oC. Hiệu suất phân hủy quang -Fenton đạt được 97.5% dưới chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy trong 40 phút ở điều kiện tối ưu với nồng độ MB là 40 mg L-1, liều lượng chất xúc tác là 0.2 g L-1, pH 6.0 và nồng độ H2O2 là 4 mmol L-1. Bên cạnh đó, Cu/Fe3O4@CRC cịn duy trì hiệu suất phân hủy cao và ổn định sau năm lần tái sử dụng.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

A novel Cu/Fe3O4 nanocomposite supported on carboxylate-rich carbon (Cu/Fe3O4@CRC) was successfully synthesized and characterized. The prepared composite was applied as an adsorbent and photo-Fenton-like catalyst for removal of methylene blue (MB). The results indicate that Cu/Fe3O4@CRC exhibited the highest adsorption and catalytic activities toward MB at the Fe/Cu molar ratio of 1:1 and 1:0.5, respectively. The adsorption process was thermodynamically spontaneous, endothermic, and followed well pseudo-first-order kinetic and the Freundlich isotherm models. The maximum adsorption capacity was found to be 240.27 mg g-1 at pH 7, the contact time of 40 min and temperature of 25 oC. The photo-Fenton degradation efficiency achieved 97.5% under visible light irradiation for 40 min at optimal conditions of MB concentration of 40 mg L-1, catalyst dosage of 0.2 g L-1, pH 6.0, and H2O2 concentration of 4 mmol L-1. Besides, Cu/Fe3O4@CRC displayed a high removal efficiency and stability after five reaction cycles.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Tôi tên Trần Thị Hương là học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học, lớp

CHHO8A của trường Đại học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Cam đoan rằng:

 Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là cơng trình của riêng tác giả dưới sự hướng dẫn của TS. Đoàn Văn Đạt, khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và TS. Lê Văn Thuận, Trường Đại học Duy Tân.

 Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác và các số liệu được sử dụng trong luận văn đều có trích dẫn đầy đủ.

Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ... 4

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ... 4

3.1 Đối tượng nghiên cứu ... 4

3.2 Phạm vi nghiên cứu ... 5

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ... 5

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ... 5

5.1 Ý nghĩa khoa học ... 5

5.2 Ý nghĩa thực tiễn ... 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ... 7

1.1 Giới thiệu về vật liệu nanocomposite ... 7

Khái niệm về vật liệu nanocomposite ... 7

1.1.1Vật liệu nanocomposite từ tính ... 7

1.1.2Ứng dụng của vật liệu composite ... 7

1.1.31.2 Cơ sở lý thuyết của các quá trình Fenton và quang Fenton... 8

Lịch sử hình thành ... 8

1.2.1Thuốc nhuộm MB ... 8

1.2.2Q trình quang hóa Fenton ... 9

1.2.3Các q trình Fenton ... 11

1.2.4Quá trình Fenton đồng thể ... 12

1.2.5Quá trình Fenton dị thể ... 14

1.2.61.3 Các nghiên cứu và ứng dụng của quá trình Fenton tại Việt Nam ... 16

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng nanocomposite Cu/Fe3O4 trong quang xúc tác ... 17

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ... 21

Thiết bị ... 21

2.1.1Dụng cụ ... 22

2.1.2Hóa chất ... 23

2.1.32.2 Tổng hợp vật liệu composite Cu/Fe3O4@CRC ... 23

2.3 Xác định đặc tính của vật liệu ... 24

Nhiễu xạ tia X ... 24

2.3.1Phổ hồng ngoại FT - IR ... 24

2.3.2Kính hiển vi điện tử quét – SEM ... 25

2.3.3Phương pháp phổ tán xạ tia X – EDX ... 26

2.3.4Phương pháp UV–Vis ... 27

2.3.5Phương pháp BET ... 27

2.3.6Phương pháp VSM ... 28

2.3.7Phương pháp TEM... 28

2.3.82.4 Phương pháp đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu ... 29

2.5 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số hấp phụ ... 31

Khảo sát pH của quá trình hấp phụ ... 31

2.5.1Khảo sát nhiệt độ của quá trình hấp phụ ... 31

2.5.2Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian ... 31

2.5.3Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ... 31

2.5.42.6 Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện quang Fenton xúc tác ... 32

2.7 Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng và độ bền của vật liệu ... 32

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ... 35

3.1 Kết quả nghiên cứu các đặc trưng hóa lý của Cu/Fe3O4@CRC ... 35

3.2 Kết quả nghiên cứu các đặc trưng hóa lý của Cu/Fe3O4@CRC ... 35

Kết quả XRD ... 35

3.2.1Kết quả FT-IR ... 36

3.2.2Kết quả khảo sát hình thái SEM và TEM ... 37

3.2.3Kết quả EDX và sự phân bố các nguyên tố ... 39

3.2.4Kết quả diện tích bề mặt, thể tích lỗ, pHpzc, và độ từ hóa ... 40

3.2.53.3 Kết quả khảo sát quá đánh giá khả năng trình hấp phụ ... 42

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Ảnh hưởng của thời gian và mơ hình động học ... 46

3.3.3Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu và mô hình đẳng nhiệt hấp phụ ... 47

3.3.4Cơ chế của hấp phụ MB trên Cu/Fe3O4@CRC ... 49

3.3.53.4 Kết quả khảo sát khả năng xúc tác quang hóa Fenton của Cu/Fe3O4@CRC 52Kết quả khảo sát ảnh hưởng lượng chất xúc tác ... 52

3.4.1Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ MB ... 53

3.4.2Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2O2 ... 54

3.4.3Kết quả khảo sát pH ... 55

3.4.4Cơ chế đề xuất của xúc tác ... 55

3.4.5Kết quả so sánh khả năng xúc tác quang hóa Fenton của các hệ khác nhau . 593.4.6KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 63

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN ... 82

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo hóa học của MB. ... 8

Hình 1.2 Mơ hình khử quang của FeOOH trong hệ dị thể ... 10

Hình 2.1 Quy trình tổng hợp vật liệu... 24

Hình 2.2 Kết quả tái sử dụng xúc tác ... 33

Hình 3.1 Kết quả phổ XRD của vật liệu ... 35

Hình 3.2 Kết quả phổ FT-IR của vật liệu ... 36

Hình 3.3 Ảnh SEM của mẫu Fe3O4@CRC (a, b) và Cu/Fe3O4@CRC-0.5 (d, e), ảnh TEM của mẫu Fe3O4@CRC (c) và Cu/Fe3O4@CRC-0.5 (f) ... 38

Hình 3.4 Phổ EDX của vật liệu Fe3O4@CRC (a) và Cu/Fe3O4@CRC-0.5 (b), và sự phân bố các nguyên tố C, O, Fe và Cu của mẫu Cu/Fe3O4@CRC-0.5... 39

Hình 3.5 Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2 (a), đường cong từ hóa (b) và điểm đẳng điện pHpzc (c) của các mẫu Cu/Fe3O4@CRC ... 40

Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến khả năng hấp phụ của vật liệu ... 43

Hình 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ đến khả năng hấp phụ của vật liệu ... 44

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian và mơ hình động học hấp phụ ... 46

Hình 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu và mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ ... 48

Hình 3.10 Phổ FTIR của Cu/Fe3O4@CRC-1 trước và sau khi hấp phụ MB ... 50

Hình 3.11 Cơ chế có thể có của hấp phụ MB bằng Cu/Fe3O4@CRC. ... 51

Hình 3.17 Cơ chế xúc tác quang-Fenton xử lý MB của Cu/Fe3O4@CRC ... 57

Hình 3.18 Khả năng xúc tác của Cu/Fe3O4@CRC-0.5 ở các điều kiện khác nhau ... 59

Hình 3.19 Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian phân hủy bởi Cu/Fe3O4@CRC-0.5 ... 60

Hình 3.20 (a) Xúc tác quang-Fenton của Cu/Fe3O4@CRC với tỉ lệ mol Fe/Cu khác nhau, và (b) đồ thị động học bậc 1 của quá trình phân hủy MB ... 61

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Bảng 3.3. Thông số động học của quá trình hấp phụ MB trên Cu/Fe3O4@CRC ... 47

Bảng 3.4 Các thơng số mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ ... 48

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

BET Diện tích bề mặt riêng Brunauer Emmett Teller CRC Cacbon xốp giàu cacboxylate Carboxylate–rich carbon

EDX Phổ tán sắc năng lƣợng tia X Energy dispersive X‐ray

FT–IR Quang phổ hồng ngoại Fourier Fourier transform infrared

TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua Transmission electron microscope

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các ngành cơng nghiệp như sơn, in, hố dầu, dệt may, sản xuất thuốc...ngày càng phát triển mạnh, đã góp phần tích cực đến sự phát triển kinh tế đất nước. Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực mà nó mang lại thì song song với đó là vơ số tác hại rất đáng lo ngại của ngành công nghiệp này gây ra với môi trường. Ở Việt Nam việc nước thải sản xuất công nghiệp vẫn chỉ dừng lại ở việc xử lý sơ bộ, cũng có nhiều cơ sở sản xuất thải trực tiếp ra môi trường dẫn đến môi trường nước ở nhiều nơi bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một lượng lớn các hợp chất hữu cơ độc hại từ các cơ sở dệt may, in ấn, nhuộm vải vẫn không ngừng được thải ra môi trường mỗi ngày. Hầu hết các hợp chất hữu cơ này là những chất khó phân hủy, có độ độc cao sau khi phân tán trong nguồn nước theo chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể người gây ra nhiều loại bệnh nguy hiểm dù chỉ ở hàm lượng nhỏ [1]. Do đó, nghiên cứu tách các hợp chất hữu cơ độc hại từ các nguồn nước bị ô nhiễm để bảo vệ sức khỏe cộng đồng là vấn đề quan trọng và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm.

Hiện nay, phương pháp hấp phụ và oxy hóa nâng cao (AOPs -Advanced oxidation processes) được áp dụng rộng rãi ở quy mơ cơng nghiệp bởi chúng có thể được sử dụng trong các quy trình xử lý liên tục, dễ vận hành, ít tạo bùn, chi phí thấp và xử lý được nhiều loại chất thải hữu cơ khác nhau ngay khi ở nồng độ thấp. Các vật liệu sau khi xử lý cịn có thể được thu hồi tái sử dụng để giảm chi phí nguyên vật liệu đầu vào, đây là một ưu điểm lớn của hai phương pháp trên [2]. Nếu như phương pháp hấp phụ chỉ giữ các chất ô nhiễm bên trong vật liệu hấp phụ mà không xử lý triệt để chúng, trong khi q trình oxi hóa nâng cao bằng cách tạo ra các gốc tự do hydroxyl (●OH) có khả năng oxy hóa cao, có thể chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy thành các chất dễ phân hủy, ít độc hại hoặc phân hủy hồn tồn chúng thành CO2 và H2O [3]. Trong số các phương pháp AOPs, phương pháp Fenton (quá

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

trình tạo ra các gốc ●OH dựa trên phản ứng giữa Fe2+ và H2O2) được các nhà khoa học chú ý nhiều bởi vì hiệu suất xử lý cao, quy trình cơng nghệ đơn giản, vật liệu rẻ [4]. Tuy nhiên phương pháp xúc tác Fenton đồng thể truyền thống có những hạn chế nhất định như chỉ áp dụng ở khoảng pH giới hạn (pH<4), tạo bùn nhiều và dễ mất chất xúc tác (Fe2+) trong q trình xử lý [5]. Do đó, phương pháp xúc tác Fenton dị thể đã được phát triển để khắc phục các nhược điểm trên. Trong phương pháp này, các gốc ●OH được tạo ra từ sự phân hủy H2O2 do xúc tác dạng rắn có chứa các nguyên tố kim loại như Fe, Cu, Al, Mn,…và chúng có thể sử dụng được ở khoảng pH >4, không tạo bùn và tái sử dụng được nhiều lần. Ngoài ra, đối với hệ Fenton dị thể bán dẫn, khả năng xúc tác có thể được tăng cường đáng kể khi có sự chiếu sáng (cịn được gọi là phương pháp xúc tác quang hóa Fenton dị thể). Khi chiếu sáng, các electron (e-) ở vùng hóa trị (valence band) của chất xúc tác bán dẫn nhận được năng lượng kích thích và di chuyển lên vùng dẫn (conduction band) tạo ra nhiều lỗ trống (h+) ở vùng hóa trị. Các e- được tạo ra sẽ thúc đẩy quá trình phân hủy H2O2 tạo nhiều ●OH hơn so với trường hợp khơng có sự tham gia của ánh sáng [6]. Trong khi đó các lỗ trống h+ cũng có thể tham gia vào q trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ [7]. Chính vì vậy, phương pháp xúc tác quang hóa Fenton dị thể (Heterogeneous photo-Fenton catalysis) được xem như là một lựa chọn tốt cho quá trình xử lý các chất ơ nhiễm hữu cơ nói chung và phẩm màu nhuộm nói riêng.

Hiện nay, các oxit sắt được dùng khá phổ biến trong xúc tác quang hóa Fenton dị thể nhờ có hoạt tính xúc tác cao và tổng hợp dễ dàng với chi phí thấp. Trong đó, nano sắt từ Fe3O4 được chú ý hơn cả do có diện tích bề mặt lớn và trong cấu trúc tinh thể của nó có sự tồn tại của Fe(II) và Fe(III), cả hai dạng hóa trị này của sắt đều có khả năng xúc tác phân hủy H2O2 tạo gốc tự do hydroxyl. Đặc biệt, do có sở hữu từ tính nên rất dễ dàng thu hồi Fe3O4 bằng từ trường sau khi sử dụng [8]. Bên cạnh đó, kết quả của nhiều nghiên cứu chứng tỏ rằng khả năng xúc tác của Fe3O4 được gia tăng đáng kể khi tạo composite với các nano kim loại như Au, Pd, Pt, Ag hoặc oxide kim loại như MnO2, ZnO, TiO2. Tuy nhiên việc sử dụng các kim loại quý, đắt tiền như trên sẽ làm tăng giá thành của vật liệu và hạn chế áp dụng ở quy mô lớn.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Do đó, các kim loại rẻ hơn, nguồn cung cấp dồi dào, dễ tổng hợp, thân thiện với mơi trường và có khả năng xúc tác cao như nano đồng (Cu) đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu thay thế các kim loại quý hiếm [9]. Theo kết quả khảo sát của nhiều nhà nghiên cứu, khi tích hợp Cu với Fe3O4đểtạo nanocomposite Cu/Fe3O4, khả năng xúc tác của vật liệu này được gia tăng đáng kể nhờ hiệu ứng xúc tác cộng hưởng [10]. Tuy nhiên, do kích thước nhỏ, năng lượng bề mặt cao nên các hạt nanocomposite Cu/Fe3O4 rất dễ kết tụ tạo thành các hạt lớn hơn làm giảm hiệu suất xúc tác. Hơn nữa, rất khó có thể thu hồi hồn tồn các hạt xúc tác có kích thước nano. Một trong những phương pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề này là sử dụng các giá thể để cố định các hạt xúc tác. Các giá thể này, một mặt giúp cố định các hạt xúc tác tránh không cho chúng kết tụ, mặt khác, chúng có thể kéo các chất xử lý lại gần tâm xúc tác thông qua khả năng hấp phụ giúp quá trình xúc tác đạt hiệu quả cao hơn [11]. Cho đến nay, các vật liệu trên cơ sở carbon như graphen, than hoạt tính, ống nano carbon được xem là các ứng cử viên tiềm năng dùng làm giá thể xúc tác do chúng có độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn, bền hóa và bền nhiệt trong mơi trường xử lý.

Một loại vật liệu cacbon khác cũng được sử dụng phổ biến làm giá thể để cố định các hạt xúc tác nano đó là carbon giàu các nhóm chức cacboxylate (carboxylate–rich carbon, CRC). Khác với vật liệu cacbon thông thường, CRC có nhiều nhóm chức cacboxylat nên có thể phân tán tốt trong nước và cố định tốt các hạt nano kim loại hoặc oxit kim loại nhờ liên kết chặt chẽ giữa các nhóm này với ion kim loại [12]. Các đặc tính của CRC như cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn và có nhiều nhóm chức là ưu điểm nổi bật cho các ứng dụng hấp phụ và xúc tác. Ngoài ra, các nhóm cacboxylat trên bề mặt của CRC có khả năng tạo phức chuyển điện tích (ligand-to-metal charge transfer complex) với nhiều ion kim loại của vật liệu xúc tác, các phức này làm tăng khả năng hấp phụ ánh sáng của vật liệu trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Điều này rất có lợi cho ứng dụng xúc tác quang hóa Fenton dị thể ở vùng khả kiến [12].

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Dựa vào những lý do trên, luận văn này hướng đến nghiên cứu “Tổng hợp nanocomposite Cu/Fe3O4 gắn trên cacbon xốp giàu cacboxylat ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa Fenton xử lý methylene blue” với những mục tiêu và

nhiệm vụ cụ thể dưới đây.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là phát triển phương pháp đơn giản để tổng hợp nanocomposite Cu/Fe3O4 gắn trên cacbon xốp giàu cacboxylate (Cu/Fe3O4@CRC) ứng dụng để xử lý phẩm màu nhuộm bằng phương pháp quang hóa Fenton. Khả năng xúc tác của vật liệu sẽ được đánh thông qua khả năng phân hủy phẩm màu nhuộm điển hình methylene blue (MB).

Để đạt được mục đích trên cần giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

 Tối ưu quá trình tổng hợp (ảnh hưởng thời gian, nhiệt độ, tỉ lệ mol Fe/Cu) để thu được vật liệu Cu/Fe3O4@CRC có khả năng hấp phụ và xúc tác tốt nhất;

 Xác định các đặc trưng của Cu/Fe3O4@CRC bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như XRD, FT–IR, EDX, SEM, TEM, BET, VSM;

 Đưa ra điều kiện khảo sát của quá trình hấp phụ và quang Fenton của Cu/Fe3O4@CRC đối với phẩm màu nhuộm MB;

 Nghiên cứu cơ chế xúc tác của vật liệu;

 Đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu

Quy trình tổng hợp vật liệu hấp phụ/xúc tác Cu/Fe3O4@CRC.

Khảo sát khả năng hấp phụ và xúc tác quang hóa Fenton của Cu/Fe3O4@CRC đối với phẩm màu nhuộm MB.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài “Tổng hợp nanocomposite Cu/Fe3O4 gắn trên cacbon xốp giàu cacboxylat ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa Fenton xử lý methylene blue ” đã thực hiện:

 Tổng hợp tổng hợp vật liệu hấp phụ/xúc tác Cu/Fe3O4@CRC

 Khảo sát đặc trưng hóa lý của vật liệu Cu/Fe3O4@CRC

 Khảo sát khả năng hấp phụ và khả năng xúc tác của vật liệu Cu/Fe3O4@CRC

 Đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu Cu/Fe3O4@CRC

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

 Cách tiếp cận: tổng quan các công bố chất lượng trong lĩnh vực nghiên cứu để chọn lựa phương pháp tổng hợp thực nghiệm phù hợp. Dựa trên kết quả thu được, đánh giá hiệu suất và điều chỉnh phương pháp để thu được vật liệu có hiệu

 Tìm ra các điều kiện khảo sát cho quá trình quang hóa Fenton của Cu/Fe3O4@CRC đối với phẩm màu nhuộm MB.

 Giải thích được cơ chế xử lý phẩm màu nhuộm của vật liệu nanocomposite Cu/ Fe3O4@CRC.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

ô nhiễm trong nước thải. Vật liệu được tổng hợp đơn giản, rẻ tiền có hiệu quả xử lý cao giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường bởi các hợp chất hữu cơ độc hại. Đặc biệt, nhờ có thành phần sắt từ Fe3O4 trong vật liệu nên dễ dàng thu hồi bằng từ trường, từ đó có thể tái sử dụng nhiều lần giúp tiết kiệm được chi phí. Ngồi xử lý phẩm màu nhuộm, vật liệu tổng hợp trong đề tài này cịn có thể sử dụng để xử lý một số các hợp chất hữu cơ độc hại khác như thuốc trừ sâu, thuốc kháng sinh v.v.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về vật liệu nanocomposite

Khái niệm về vật liệu nanocomposite 1.1.1

Nanocomposite là vật liệu rắn đa pha trong đó một trong các pha có một, hai hoặc ba chiều nhỏ hơn 100 nanomet (nm) hoặc các cấu trúc có khoảng cách lặp lại ở quy mô nano giữa các pha khác nhau tạo nên vật liệu. Các tính chất cơ học, điện, nhiệt, quang, điện hóa, xúc tác của nanocomposite sẽ khác biệt rõ rệt so với các vật liệu thành phần. Giới hạn kích thước cho các hiệu ứng này đã được đề xuất [13] :

i. < 5nm cho hoạt động xúc tác ii. < 20nm để tạo ra vật liệu từ

iii. < 50nm cho thay đổi chỉ số khúc xạ

iv. < 100nm để tăng cường cơ học hoặc hạn chế chuyển động trong khung mạng

Vật liệu nanocomposite từ tính 1.1.2

Các nanocomposite có thể chịu được một kích thích bên ngồi là do lượng tương tác lớn giữa các giao diện pha, phản ứng kích thích có thể có tác động lớn hơn đến tổng thể. Các kích thích bên ngồi có thể có nhiều hình thức, chẳng hạn như từ trường, điện hoặc cơ học.

Nanocomposite từ tính rất hữu ích để sử dụng trong các ứng dụng này do bản chất của khả năng đáp ứng của cả vật liệu từ tính và điện từ. Độ sâu thâm nhập của từ trường cũng cao, dẫn đến diện tích tăng lên mà nanocomposite bị ảnh hưởng và do đó phản ứng tăng lên, để đáp ứng với một từ trường [14,15].

Ứng dụng của vật liệu composite 1.1.3

Các vật liệu nano từ tính có thể được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng, bao gồm xúc tác, y tế và kỹ thuật. Ví dụ, paladium là kim loại chuyển tiếp phổ biến được sử dụng trong các phản ứng xúc tác. Các phức chất paladium được hỗ trợ bằng hạt

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

nano có thể được sử dụng trong xúc tác để tăng hiệu quả của paladium trong phản ứng [16].

Các nanocomposite từ tính cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực y tế, với các nanorod từ tính được nhúng trong polymer có thể hỗ trợ việc phân phối và giải phóng thuốc chính xác hơn. Cuối cùng, nanocomposite từ tính có thể được sử dụng trong các ứng dụng tần số cao/nhiệt độ cao. Ví dụ, cấu trúc nhiều lớp có thể được chế tạo để sử dụng trong các ứng dụng điện tử. Một mẫu đa lớp oxide Fe/Fe được khử điện có thể là một ví dụ về ứng dụng này của vật liệu nano từ tính [17].

1.2 Cơ sở lý thuyết của các quá trình Fenton và quang Fenton

Lịch sử hình thành 1.2.1

Năm 1894 trong tạp chí Hội hóa học Mỹ đã cơng bố cơng trình nghiên cứu của J.H. Fenton, ơng quan sát thấy phản ứng oxy hóa axit malic bằng H2O2 đã được tăng mạnh khi có mặt các ion sắt. Sau đó, tổ hợp H2O2 và muối sắt Fe2+ được dùng làm tác nhân oxy hóa rất hiệu quả cho nhiều hợp chất hữu cơ và được mang tên “tác nhân Fenton” (Fenton Reagent) [18,19].

Thuốc nhuộm MB 1.2.2

Methylene blue (MB) là loại thuốc nhuộm bazo cation, có cơng thức hóa học là C16H18N3SC1. Cịn có tên gọi khác là tetramethylthionine chlorhydrate, glutylene, methylthioninium chloride.

Hình 1.1 Cấu tạo hóa học của MB.

MB có dạng bột hoạt tinh thể, nó có thể bị bị khử hoặc bị oxy hóa. Mỗi phân tử của MB bị khử hoặc oxy hóa 100 lần/s. MB thường có màu xanh đậm, phân hủy ở 100 – 110 oC, bảo quản ở nhiệt độ phòng. MB hòa tan tốt trong nước và các dung môi

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

chloroform, ethanol, glyxerol và acid acetic, ít tan trong pyridine, khơng tan trong acid oleic và xylene.

MB thường được sử dụng trong ngành nhuộm, sản xuất mực in, nilon, da, gỗ ..vv.. trong một số lĩnh vực khác như sinh học, hóa học, y học, ni trồng...

 Về mặt hóa học: MB đóng vai trị như một chỉ thị, có thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là 0,01V trong hóa phân tích. Dung dịch MB có màu xanh khi trong mơi trường oxi hóa, nhưng khi tiếp xúc với một chất khử MB sẽ mất màu.

 Về mặt sinh học: Do vi khuẩn không màu nên khi cho thêm MB sẽ giúp kính dễ dàng nhìn thấy hình dạng và cấu trúc của vi khuẩn, đồng thời MB được sử dụng như một loại thuốc nhuộm hỗ trợ xác định vi khuẩn, ngồi ra người ta cịn sử dụng MB để phát hiện trình tự RNA trong kỹ thuật.

 Về mặt y học: MB sử dụng trong điều trị triệu chứng methemoglobin – huyết và điều trị ngộ độc cyanid. Ngoài ra MB cịn có tác dụng sát khuẩn nhẹ, nhuộm màu các mơ. Thuốc có khả năng liên kết khơng hồi phục với acid nucleic của virut từ đó phá vỡ phân tử virut khi tiếp xúc với ánh sáng.

 Về mặt nuôi trồng thủy sản: Dùng để diệt kí sinh trùng, nấm, vi khuẩn do sử dụng kháng sinh, hàm lượng NO2-

, NO3- trong nước và dư lượng thuốc bảo vệ thực vật.

Q trình quang hóa Fenton 1.2.3

Sự kết hợp của hydro peroxide và UV với ion Fe2+

hoặc Fe3+ tạo ra nhiều gốc hydroxyl hơn, làm tăng tốc độ phân hủy các chất ơ nhiễm hữu cơ. Một q trình như vậy được gọi là các quá trình quang hóa Fenton. Phản ứng Photon Fenton là phản ứng phân hủy H2O2 dưới tác dụng xúc tác của Fe2+ trong điều kiện được chiếu sáng với bước sóng thích hợp:

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Mặt khác, sự phân hủy H2O2 cũng có thể xảy ra dưới tác dụng xúc tác của Fe3+ theo phản ứng:

Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + •HO2 + H+ (1.3)

Phản ứng (1.3) dẫn đến sự tạo thành Fe2+ nên lại tiếp tục xảy ra phản ứng (1.1). Tuy nghiên vì hằng số tốc độ của phản ứng (1.3) rất thấp so với tốc độ phản ứng (1.1), nên quá trình phân hủy H2O2 chủ yếu do phản ứng (1.1) thực hiện. Vì thế, phản ứng (1.1) xảy ra với tốc độ chậm dần sau khi toàn bộ Fe2+

đã sử dụng hết và chuyển thành Fe3+ [20,21].

Hình 1.2 Mơ hình khử quang của FeOOH trong hệ dị thể [22]

Các nghiên cứu liên quan đã tiến hành trong thời gian gần đây đều cho thấy tốc độ phản ứng (1.1) và thậm chí cả phản ứng (1.3), nếu thực hiện với sự có mặt của ánh sáng đều được nâng cao rõ rệt và nhờ đó có thể khống hóa dễ dàng các chất ô nhiễm hữu cơ, thậm chí cả những chất hữu cơ khó phân hủy như các loại thuốc trừ sâu hay các chất diệt cỏ. Quá trình này được gọi là quá trình Photo Fenton [23,24,25].

Bản chất của hiện tượng trên là ở pH thấp (pH< 4), ion Fe3+ phần lớn sẽ nằm dưới dạng phức [Fe3+(OH)]2+ và chính dạng này hấp thụ ánh sáng UV trong miền bước sóng 250 nm < λ < 400 nm rất mạnh (mạnh hơn hẳn so với ion Fe3+ ). Sự hấp thụ

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

bức xạ của [Fe(OH)]2+ trong dung dịch cho phép tạo ra một số gốc hydroxyl •OH phụ thêm:

Fe3+ + H2O → [Fe3+ (OH)]2+ + H+ (1.4) [Fe3+ (OH)]2+ + hv → Fe2+ + •OH (1.5)

Tiếp theo sau phản ứng (1.5) sẽ là phản ứng Fenton thông thường đã được đề cập ở trên (1.1). Như vậy, rõ ràng là nhờ tác dụng của bức xạ UV, ion sắt được chuyển hóa từ trạng thải Fe3+

sang Fe2+ và sau đó ngược lại từ Fe2+

sang Fe3+ bằng q trình Fenton thơng thường tạo thành một chu kỳ khơng dừng.

Đây chính là điểm khác biệt cơ bản giữa quá trình Photo Fenton với q trình Fenton thơng thường là quá trình bị chậm dần do Fe2+ chuyển một chiều thành Fe3+ cho đến khi khơng cịn Fe2+ trong dung dịch.

Phương pháp sử dụng xúc tác quang hóa Fenton dị thể (Heterogeneous Fenton catalysis) được xem là một sự lựa chọn tốt cho quá trình xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ, Malakootian và cộng sự đã sử dụng quy trình quang hóa Fenton trong việc loại bỏ natri dodecyl sulphate khỏi dung dịch tổng hợp và nước thải sinh hoạt. Nghiên cứu đã loại bỏ chất hoạt động bề mặt này khỏi mẫu với hiệu suất 71% trong 30 phút [26].

photo-Các quá trình Fenton 1.2.4

Các quá trình Fenton bao gồm các quá trình Fenton đồng thể và dị thể. Các quá trình Fenton dị thể được thiết lập bằng cách thay thế Fe2+

trong thuốc thử Fenton bằng chất xúc tác rắn, trong khi các quá trình Fenton đồng thể là sự kết hợp của các phức chất phối tử ion kim loại/ion kim loại khác và H2O2 [27]. Sự khác biệt cơ bản giữa Fenton đồng thể và dị thể là q trình liên quan đến các vị trí khác nhau, nơi các phản ứng xúc tác xảy ra. Trong Fenton đồng thể, q trình xúc tác có thể xảy ra trong toàn bộ pha lỏng, trong khi ở hệ dị thể, q trình xúc tác ln xảy ra trên bề mặt của chất xúc tác. Vị trí xúc tác xảy ra trong hệ dị thể các quá trình khuếch tán và hấp phụ của H2O2 và các chất phản ứng khác lên bề mặt chất xúc tác [28,29].

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Quá trình Fenton đồng thể 1.2.5

Thơng thường q trình oxy hóa Fenton đồng thể gồm 4 giai đoạn:

 Điều chỉnh pH cho phù hợp [30,31].

 Phản ứng oxy hóa: Trong giai đoạn phản ứng oxy hóa xảy ra sự hình thành gốc •OH hoạt tính và phản ứng oxy hóa chất hữu cơ. Cơ chế hình thành gốc •OH sẽ được xét cụ thể sau. Gốc •OH hình thành sẽ tham gia vào phản ứng oxy hóa các hợp chất hữu cơ có trong nước cần xử lý, chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân tử thành các chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp [30,31].

 Trung hòa và keo tụ: Sau khi xảy ra q trình oxy hóa cần nâng pH dung dịch lên > 7 để thực hiện kết tủa Fe3+

mới hình thành. Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo tụ, đông tụ, hấp thụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất hữu cơ cao phân tử [30,31].

 Quá trình lắng: Các bơng keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Sau q trình lắng, các chất hữu cơ cịn lại (nếu có) trong nước thải chủ yếu là các chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ được xử lý bổ sung bằng phương pháp sinh học hoặc bằng phương pháp khác [30,31].

Phản ứng giữa H2O2 và chất xúc tác Fe2+

Mặc dù tác nhân Fenton được biết đến hàng thế kỷ nay nhưng cơ chế phản ứng Fenton cho đến nay vẫn cịn đang tranh cãi, thậm chí có ý kiến trái ngược nhau. Hệ tác nhân Fenton cổ điển là một hỗn hợp các ion sắt hóa trị 2 và hydroxyl peroxide H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra gốc tự do •OH, cịn Fe2+

bị oxy hóa thành Fe3+ theo phản ứng sau:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + OH- (1.1)

Phản ứng Fenton đã tiếp tục được nghiên cứu bởi nhiều tác giả sau này, các nghiên cứu này cho thấy, ngoài phản ứng (1.1) trên là phản ứng chính, trong quá trình Fenton cịn xảy ra các phản ứng khác [30,31].

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Tổng hợp lại bao gồm:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + OH- (1.1) •OH +Fe2+ → OH- + Fe3+ (1.2)

Fe3+ + H2O2 → Fe2+ +•HO2 + H+ (1.3) •OH + H2O2 → H2O + •HO2 (1.6) Fe2+ + •HO2 → Fe3+ + HO2 – (1.7) Fe3+ + •HO2 → Fe2+ + O2 + H+ (1.8) •HO2 + •HO2 → H2O2 + O2 (1.9)

Theo các tác giả trên thì gốc tự do •OH sinh ra có khả năng phản ứng với Fe2+và H2O2 theo các phản ứng (1.2) và (1.8) nhƣng quan trọng nhất là khả năng phản ứng với nhiều chất hữu cơ (RH) tạo thành các gốc hữu cơ có khả năng phản ứng cao, từ đó phát triển tiếp tục theo kiểu dãy chuỗi: •OH + RH→ H2O + •R → oxi hóa tiếp các chất khác (1.10) Tuy cơ chế hình thành gốc hydroxyl vẫn còn nhiều tranh cãi, nhƣng đại đa số đều sử dụng cơ chế quá trình Fenton xảy ra theo các phản ứng (1.1)-(1.9) nêu trên và thừa nhận vai trò của gốc hydroxyl tạo ra trong quá trình này [30,32].

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

động mới. Vì vậy, sự hình thành gốc hydroxyl được xem như khởi đầu cho hàng loạt phản ứng xảy ra trong dung dịch [30,31].

Quá trình Fenton dị thể 1.2.6

Q trình Fenton đồng thể có nhược điểm rất lớn là phải thực hiện ở pH thấp, tiếp đó phải nâng pH của nước thải sau xử lý lên >7 bằng nước vôi trong hoặc dung dịch kiềm nhằm chuyển các ion Fe3+ vừa hình thành từ chuỗi phản ứng trên sang dạng keo Fe(OH)3 kết tủa [20,33,34]. Lượng kết tủa này được tách khỏi nước nhờ quá trình lắng hoặc lọc, kết quả là đã tạo ra một lượng bùn sắt kết tủa khá lớn. Để khắc phục nhược điểm trên, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu thay thế xúc tác sắt dạng dung dịch (muối sắt) bằng quặng sắt goethite (α-FeOOH), cát có chứa sắt, hoặc sắt trên chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/zeolit [35-48]. Q trình này xảy ra cũng giống như quá trình Fenton đã đề cập ở trên nên gọi là quá trình kiểu Fenton hệ dị thể.

Cơ chế quá trình dị thể kiểu như Fenton xảy ra với H2O2 trên quặng sắt loại goethite (α-FeOOH) có thể xảy ra theo cơ chế đơn giản nhất như sau:

Phản ứng Fenton được khởi đầu bằng việc sinh ra Fe2+

nhờ sự có mặt của H2O2 xảy ra hiện tượng khử - hòa tan goethite:

α-FeOOH (r) + 2H+

+ ½ H2O2 → Fe2+ + ½ O2 + 2H2O (1.10) Sau đó xảy ra sự tái kết tủa Fe3+ về goethite:

 Chất xúc tác này có thể sử dụng trong một thời gian dài mà khơng cần phải hồn ngun hoặc thay thế đồng thời và có thể tách ra dễ dàng khỏi khối phản ứng.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Trong quá trình Fenton đồng thể, ion sắt hòa tan không thể tách ra khỏi khối phản ứng một cách đơn giản bằng quá trình lắng, lọc, chỉ có cách dùng kiềm để keo tụ và kết tủa, sau đó lắng và lọc, sinh ra một khối lượng lớn bùn keo tụ chứa nhiều sắt.

 Tốc độ hình thành gốc hydroxyl tăng theo độ tăng pH trong khoảng từ 5-9, trong khi đó Fenton đồng thể tốc độ giảm mạnh khi pH tăng.

 Hiệu quả oxi hóa xúc tác của goethite khơng bị ảnh hưởng đáng kể bởi nồng độ cacbonat vô cơ.

Các loại xúc tác được nghiên cứu trong các quá trình Fenton dị thể:

 Quá trình Fenton dị thể từ vật liệu khoáng tự nhiên với cấu trúc tinh thể đặc biệt đã được nghiên cứu như chất xúc tác thay thế tuyệt vời vì hoạt tính xúc tác cao và sự ổn định lâu dài [49]. Các quy trình Fenton sử dụng vật liệu khống làm chất xúc tác được gọi là xúc tác khống. Các q trình Fenton và hầu hết các chất xúc tác được sử dụng là những vật liệu khoáng chất chứa sắt tự nhiên, chẳng hạn như schorl [50], goethite (a-FeOOH) [51],…

 Chất xúc tác dị thể từ composite: Nhiều vật liệu tổng hợp đã được nghiên cứu để sử dụng làm chất xúc tác dị thể trong các quá trình Fenton như Fe2+

/AC [52], Fe2O3/S [53], CuO/Al [54], Fe2+/NdFeB-AC [55].

a- Chất xúc tác dị thể từ vật liệu nano: Vật liệu nano đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải do diện tích bề mặt lớn, đây là tính năng quan trọng và đặc biệt của vật liệu nano. Diện tích bề mặt lớn làm cho vật liệu nano thể hiện nhiều lợi thế trong lĩnh vực xúc tác hóa học, như khả năng khuếch tán thấp, khả năng tiếp cận dễ dàng với chất phản ứng và một số lượng lớn các vị trí hoạt động [56]. Chúng có thể được tổng hợp bằng một số phương pháp phổ biến, chẳng hạn như kết tủa hóa học [57], phương pháp thủy nhiệt [58] và chiếu xạ vi sóng [59].

 Chất xúc tác dị thể từ chất thải công nghiệp: Tro bay là một chất thải rắn giống như bột mịn được sản xuất từ các nhà máy điện và nhà máy thép hiện đại. Tro bay thường được loại bỏ như một chất thải công nghiệp và sản xuất tro bay than

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

hàng năm ít nhất là 200 triệu tấn trên toàn cầu [60]. Tro bay bao gồm các chất không cháy trong than và một lượng nhỏ carbon còn lại từ q trình đốt cháy khơng hồn tồn của chất cháy. Theo kết quả phát hiện của quang phổ huỳnh quang tia X, chúng ta biết rằng các thành phần chi tiết của than tro bay bao gồm SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, P2O5, Na2O, SrO, ZrO2 và ZnO [61].

1.3 Các nghiên cứu và ứng dụng của quá trình Fenton tại Việt Nam

Với tình trạng ơ nhiễm ở Việt Nam hiện nay, phương pháp Fenton đã được một số cơ sở ứng dụng trong xử lý nước thải. Công nghệ này thường được áp dụng để xử lý các loại nước thải ô nhiễm bởi các chất hữu cơ bền vững, khó hoặc khơng thể phân hủy sinh học như nước thải dệt nhuộm, hóa chất... Có thể đưa ra một số dẫn chứng cụ thể sau [62].

Trung tâm cơng nghệ hóa học và mơi trường (Liên hiệp các Hội khoa học kỹ thuật Việt Nam) đã nghiên cứu và áp dụng thành công công nghệ ECHEMTECH xử lý nước thải sản xuất thuốc trừ sâu tại Công ty thuốc trừ sâu Sài Gòn. Nhờ áp dụng quá trình cơng nghệ cao Fenton vào xử lý nước thải kết hợp với phương pháp sinh học, hiệu quả phân hủy các loại thuốc bảo vệ thực vật như thuốc trừ sâu, trừ cỏ, gốc clo hữu cơ, photpho hữu cơ... đạt trên 97-99%.

Viện di truyền Nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu ra hoạt chất C1, C2 với tác nhân Fenton để làm sạch nước và khử mùi hơi của nước. C1 là loại bột khi hịa lẫn trong nước sẽ tạo nên sự tăng đột ngột độ pH và tất cả các kim loại nặng đang hòa tan sẽ chuyển sang kết tủa. C2 giúp lắng nhanh các chất kết tủa đang lơ lửng, tác nhân Fenton là chất ơxy hóa nhanh làm nước sạch thêm và mất mùi, cho nước đảm bảo tưới tiêu và sinh hoạt.

Nước rác từ các bãi chôn lấp chất thải rắn đơ thị có chứa các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học. Cho nên sau khi xử lý bằng các cơng trình sinh học khác nhau thì COD nước rác vẫn còn cao, dao động từ 600-900 mg/L và chưa đạt TCVN 5945:2005 loại C. Các nghiên cứu của Khoa Môi Trường, Đại học Bách Khoa TP. HCM cho thấy phản ứng Fenton cho phép xử lý COD nước rác xuống thấp hơn 100

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

mg/L. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa được áp dụng bởi chi phí hóa chất cao, tuỳ vào nồng độ chất hữu cơ trong nước rác mà chi phí hóa chất có thể từ 25.000-40.000 đồng/m3 nước rác cần xử lý. Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu sâu hơn về động học phản ứng Fenton xử lý các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong nước rác nhằm có thể điều khiển, nâng cao hiệu quả của quá trình này nhằm hạ thấp chi phí xử lý. Nhóm tác giả đã đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả oxy già dư và Fe2+

theo bậc trong q trình oxy hóa Fenton.

Năm 2019, tác giả Đỗ Thị Long cùng cộng sự tại Khoa hóa, Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu tổng hợp đồng pha tạp sắt và 1,4-benzenedicarboxylate làm chất xúc tác photo-Fenton cho sự khử của MB, kết quả cho thấy khả năng xử lý tốt MB và khả năng tái sử dụng cao [63].

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng nanocomposite Cu/Fe3O4 trong quang xúc tác

Trong những năm gần đây, hệ xúc tác Fenton được nghiên cứu rất mạnh và phát triển rộng hơn bằng nhiều cơng trình trên thế giới không những ở dạng tác nhân Fenton cổ điển (H2O2/Fe2+) và tác nhân Fenton biến thể (H2O2/Fe3+) mà còn sử dụng những ion kim loại chuyển tiếp và các phức chất của chúng ở trạng thái oxi hóa thấp như Cu(I), Cr(II) và Ti(III) tác dụng với H2O2 để tạo ra gốc *HO, được gọi chung là các tác nhân kiểu như Fenton ( Fenton – like Reagent) [64].

Nhờ có hoạt tính xúc tác cao và tổng hợp dễ dàng với chi phí thấp, các oxit sắt được xem là tác nhân Fenton có hiệu suất cao và được dùng khá phổ biến trong xúc tác quang hóa Fenton dị thể. Năm 2012, tác giả Chuan Wang cùng cộng sự đã tổng hợp oxit sắt nano Fe3O4 xúc tác cho Photo-Fenton để xử lý nước, kết quả cho thấy khả năng xử lý tốt và cho thấy tiềm năng của oxit sắt làm xúc tác quang hóa cho q trình photo-Fenton [65]. So với các oxit sắt khác như FeO, Fe2O3, nano sắt từ Fe3O4được chú ý hơn cả do có diện tích bề mặt lớn và trong cấu trúc tinh thể của nó có sự tồn tại của Fe(II) và Fe(III), cả hai dạng hóa trị này của sắt đều có khả năng xúc tác phân hủy H2O2 tạo gốc tự do hydroxyl. Đặc biệt, do có sở hữu từ tính nên rất dễ dàng thu hồi Fe3O4 bằng từ trường sau khi sử dụng. Nhóm nghiên cứu của Zhiqiao

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

He đã tổng hợp thành công nano Fe3O4 ứng dụng xử lý Reactive Blue với hiệu suất đạt 87.0% sau 120 phút phản ứng ở 35 o

C [66].

Cho đến nay, các nghiên cứu về việc sử dụng Fe3O4 cũng như các biện pháp nhằm tăng cường khả năng xúc tác Fenton của nó khơng ngừng được cơng bố. Một trong những phương pháp đơn giản nhưng có hiệu quả là tích hợp Cu với Fe3O4 tạo nanocomposite Cu/Fe3O4 và cố định chúng trên các giá thể có độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ cao.

Mingyi Tang và cộng sự đã tổng hợp thành công nanocomposite Cu/Fe3O4 và ứng dụng vật liệu này để phân hủy 4-nitrophenol, methyl red, methyl orange và methyl blue. Kết quả nghiên cứu cho thấy nanocomposite Cu/Fe3O4 có khả năng phân hủy tốt các hợp chất hữu cơ, và nanocomposite Cu/Fe3O4 thể hiện tính xúc tác tốt hơn so với nano Cu và nano Fe3O4. Điều này được giải thích là do cơ chế xúc tác cộng hưởng của Cu và Fe3O4 tạo nên [10].

Nhóm nghiên cứu của Ran Xu [67] và Monireh Atarod đã sử dụng graphene [68] và graphene oxide dạng khử (reduced graphene oxide, rGO) làm giá thể để cố định các hạt nanocomposite Cu/Fe3O4 cho xúc tác phân hủy 4-nitrophenol và Rhodamine B. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý của vật liệu được duy trì ổn định sau nhiều lần sử dụng. Tuy nhiên quá trình tổng hợp phức tạp, nguồn nguyên liệu đầu vào đắt tiền, khó phân tán trong nước (do graphene và rGO nghèo các nhóm chức ưa nước) là hạn chế chủ yếu của các vật liệu giá đỡ trên. Trong công bố của Keyan Li và cộng sự [69] nanocomposite Cu/ Fe3O4 được tổng hợp trên giá đỡ cacbon và ứng dụng trong xúc tác quang hóa Fenton dị thể để phân hủy methylene blue. Trong đó Cu/Fe3O4/C được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt từ FeCl2.4H2O, CuCl2.2H2O và axit tartaric ở 150oC trong 6 giờ, sau đó sản phẩm được lọc, rửa, sấy khô ở 80 oC trong 12 giờ và tiếp tục nhiệt phân ở nhiệt độ 350-500 oC trong 1-4 giờ. Ngoài nhược điểm là quá trình tổng hợp bao gồm nhiều giai đoạn phức tạp, tốn nhiều năng lượng, thì cịn tồn tại một số nhược điểm khác như: vật liệu thu được có

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

diện tích bề mặt riêng thấp (133 m2/g), thành phần hóa học của vật liệu khơng ổn định có thể xuất hiện các pha như γ-Fe2O3, α-Fe2O3 và CuO.

Như vậy, mặc dù nanocomposite Cu/Fe3O4 được nghiên cứu ứng dụng nhiều cho mục đích xúc tác xử lý các hợp chất hữu cơ, tuy nhiên cần có nhiều nghiên cứu hơn nữa để cải thiện khả năng xúc tác và nâng cao khả năng ứng dụng của vật liệu này trong thực tế.

1.5 Kết luận

Sau khi tìm hiểu về thực trạng nguồn nước tại các khu vực đang bị ô nhiễm do chất thải phẩm nhuộm, việc tìm ra phương pháp nhằm loại bỏ các hợp chất màu hữu cơ, ion kim loại nặng, đặc biệt là phẩm nhuộm có hoạt tính độc hại ra khỏi mơi trường nước có ý nghĩa vô cùng to lớn. Những năm gần đây, xuất hiện nhiều cơng trình nghiên cứu, sử dụng các phương pháp khác nhau nhằm xử lý phẩm nhuộm độc hại trong nước thải. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý phẩm nhuộm truyền thống trong nước thải như: Phương pháp sinh học, cơ học, hóa lý,...cho thấy, các phương pháp này đều không xử lý được hoặc chỉ xử lý được một phần nhỏ không triệt để các phẩm nhuộm độc hại này.

Để có thể giải quyết triệt để các loại phẩm nhuộm khó phân hủy có trong nước thải thì việc nghiên cứu về tính chất của vật liệu Cu/Fe3O4 là thật sự cần thiết vì nó được ứng dụng để tổng nanocomposite Cu/Fe3O4 cố định trên carbon xốp giàu cacboxylate giúp xử lý phẩm nhuộm triệt để. Vật liệu Cu/Fe3O4 là vật liệu dễ dàng thu hồi bằng từ trường, từ đó có thể tái sử dụng nhiều lần giúp tiết kiệm được chi phí, phương pháp đơn giản để tổng hợp nanocomposite Cu/Fe3O4 cố định trên carbon xốp giàu cacboxylate. Cu/Fe3O4@CRC sẽ là vật liệu đa năng có thể áp dụng để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau. Có thể sử dụng như một vật liệu hấp phụ để xử lý kim loại nặng và hợp chất hữu cơ riêng biệt, hoặc có thể sử dụng để xử lý nước thải chứa đồng thời kim loại nặng và chất hữu cơ. Đặc biệt, nhờ có thành phần sắt từ Fe3O4 trong vật liệu nên dễ dàng thu hồi bằng từ trường, từ đó có thể giải hấp và tái sử dụng nhiều lần giúp tiết kiệm được chi phí. Đồng thời hiện nay chưa có

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

công bố nào tổng hợp Cu/Fe3O4@CRC cho mục đích hấp phụ và xúc tác. Vì vậy, ở đề tài này tiến hành tổng hợp nanocomposite Cu/Fe3O4 cố định trên cacbon xốp giàu cacboxylate ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa Fenton xử lý phẩm nhuộm.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

Đề tài sử dụng các hóa chất chính mức độ tinh khiết hóa học với các thông số kỹ thuật sau:

Thiết bị 2.1.1

Bảng 2.1 Danh sách thiết bị

1 Máy quang phổ UV-Vis Phịng thí nghiệm Khoa cơng nghệ hóa – ĐH Công Nghiệp TP.HCM 2 Máy đo EDX

3 Kính hiển vi điện tử quét (FESEM) 4 Nhiễu xạ tia X (XRD)

Phịng thí nghiệm Khoa cơng nghệ hóa – ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM 5 Máy đo phổ FT-IR

6 Bếp khuấy từ 7 Tủ sấy

8 Máy ly tâm 9 Máy đo pH 10 Cân phân tích

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Dụng cụ 2.1.2

Bảng 2.2 Danh sách dụng cụ

1 Beacher 100 mL, 250 mL, 500 mL 2 Pipet 1 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL 3 Nhiệt kế 100o

C 4 Đĩa petri

5 Phễu lọc

6 Cuvet thạch anh 7 Giấy lọc

8 Bình tia

9 Bình định mức 25 mL, 50 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL 10 Ống đong 100 mL

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Hóa chất 2.1.3

8 Sodium gluconate NaC6H11O7 98% Singapore

2.2 Tổng hợp vật liệu composite Cu/Fe3O4@CRC

Hòa tan 3g NaC6H11O7 trong 20 mL nước cất, sau đó thêm 1g FeCl3 và một lượng xác định CuSO4.5H2O khuấy đều hỗn hợp trong 30 phút ở nhiệt độ phòng. Chuyển hỗn hợp thu được vào đĩa petri và cho bay hơi ở 80 oC cho đến khi tạo thành dạng gel. Tiếp theo, cho gel vào cốc nung đậy kín nắp và nung ở nhiệt độ 300 oC trong 2 giờ. Sản phẩm sau khi nung được rửa sạch nhiều lần bằng nước cất, sau đó bằng etanol C2H5OH và sấy khô ở nhiệt độ 105 oC trong 6 giờ. Sản phẩm thu được có dạng hình khối xốp được nghiền nhỏ và sàng qua rây kích thước 145 μm. Vật liệu composite Cu/Fe3O4@CRC được tổng hợp với tỉ lệ Fe/Cu: 1:0, 1:0.25, 1:0.5, 1:1 và 1:2 được ký hiệu tương ứng Fe3O4@CRC, Cu/Fe3O4@CRC-0.25, Cu/Fe3O4@CRC-0.5, Cu/Fe3O4@CRC-1 và Cu/Fe3O4@CRC-2. Quy trình tổng hợp được mô tả ở hình 2.2.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Hình 2.1 Quy trình tổng hợp vật liệu

2.3 Xác định đặc tính của vật liệu

Nhiễu xạ tia X 2.3.1

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hồn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử. Được dùng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu, có thể xác định nhanh, chính xác các pha tinh thể, định lượng pha tinh thể và kích thước hạt với độ tin cậy cao.

Để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của các mẫu vật liệu, được đo bằng phương pháp XRD trên máy Shimadzu 6100 (Japan) với hiệu thế gia tốc = 40kV, cường độ dịng điện 30mA, góc qt từ 10-80o, bước quét 2o/phút, tại Đại học Công nghiệp TP.HCM, số 12 Nguyễn Văn Bảo, P. 4, Q. Gò Vấp, TP. HCM.

Phổ hồng ngoại FT - IR 2.3.2

Được thực hiện ở vùng hồng ngoại của phổ bức xạ điện từ, ánh sáng vùng này có bước sóng dài hơn và tần số thấp hơn so với vùng ánh sáng nhìn thấy. Nhiều kỹ thuật về quang phổ hồng ngoại dựa trên tính chất này, mà hầu hết dựa trên cơ sở của sự hấp thụ quang phổ. Phổ kế hồng ngoại hiện đại là loại phổ kế biến đổi Fourier.

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Loại phổ kế mới này khác loại phổ kế tán sắc cũ là thay bộ đơn sắc (lăng kính hoặc cách tử) bằng một giao thoa kế Michelson.

FT – IR là một phương pháp xác định nhanh và khá chính xác các nhóm chức có trong sản phẩm. Phân tử hấp thu năng lượng sẽ thực hiện các dao động (xê dịch các hạt nhân nguyên tử xung quanh vị trí cân bằng), làm giảm độ dài liên kết các phân tử và các góc hố trị sẽ thay đổi một cách tuần hoàn. Đường cong biểu thị sự phụ thuộc độ truyền quang vào bước sóng là phổ hồng ngoại của mẫu phân tích. Mỗi nhóm chức hoặc liên kết có một tần số đặc trưng bằng các peak trên phổ hồng ngoại. Như vậy căn cứ vào các tần số đặc trưng này có thể xác định được liên kết giữa các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử, từ đó xác định được cấu trúc đặc trưng của chất cần phân tích.

Các dao động cơ bản gây ra sự thay đổi trong momen lưỡng cực của phân tử sẽ hấp thu năng lượng hồng ngoại ở những tần số nhất định và dẫn đến sự xuất hiện của các dải hấp thu. Các dải hấp thu của dao động cơ bản bao gồm dải dao động hóa trị và dải dao động biến dạng.

Trong luận văn này, để xác định các nhóm liên kết khác nhau của mẫu nano vàng, bạc, các mẫu này được đo bằng phương pháp FT-IR trên máy Bruker Tensor 27 (Đức) tại khoa Công nghệ Hóa học – Đại học Công nghiệp TP. HCM, số 12 Nguyễn Văn Bảo, P. 4, Q. Gị Vấp, TP. HCM.

Kính hiển vi điện tử quét – SEM 2.3.3

Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường viết tắt là SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật rắn bằng cách sử dụng một chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.

SEM cho hình ảnh vi cấu trúc bề mặt, chứ không phải cấu trúc thực của vật liệu. Trong thế giới hiển vi, hình ảnh bề mặt khơng hồn tồn giống như những gì ta muốn thấy ở bên trong. Mà độ phân giải của SEM tốt nhất đạt cỡ vài nanomet (cỡ

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

dưới 10 nm). SEM rất hữu ích trong các quan sát bề mặt mà địi hỏi khơng phá hủy mẫu, SEM hoạt động dễ dàng, khơng địi hỏi nhiều trang thiết bị đắt tiền.

SEM đã trở thành một công cụ mạnh để khảo sát các tính chất bề mặt của vật liệu trong các khoa học vật lý cũng như khoa học sự sống. SEM đã trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp bán dẫn mà ở đó chúng được sử dụng để tạo ra (các thiết bị khắc chùm điện tử) và khảo sát vi cấu trúc các cấu kiện cực nhỏ, nó đã trở thành một thiết bị then chốt trong cơng nghệ nano.

Để nghiên cứu hình dạng, kích thước của các mẫu, các mẫu này được đo bằng phương pháp FE-SEM trên máy S-4800, Hitachi (Nhật Bản) với hiệu thế gia tốc = 10kV, độ phân giải từ 200 nm đến 1 μm, WD = 7.7 mm, tại Nanotechnology Lab, SHTP labs. Lô I3, đường N2, Khu công nghệ cao, quận 9, TP.HCM.

Phương pháp phổ tán xạ tia X – EDX 2.3.4

Phổ tán xạ năng lượng tia X (thường được ký hiệu là EDX, EDS hoặc XEDS) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với chùm điện tử có năng lượng cao.

Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử ở đó, ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn. Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử. Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley.

Tia X phát ra từ vật rắn sẽ có năng lượng biến thiên trong dải rộng, sẽ được đưa đến hệ tán sắc và ghi nhận năng lượng nhờ detector dịch chuyển được làm lạnh bằng Nitơ lỏng, là một con chíp nhỏ tạo ra điện tử thứ cấp do tương tác với tia X, rồi được lái vào một anốt nhỏ, cường độ tia X tỉ lệ với tỉ phần nguyên tố có mặt trong mẫu, độ phân giải của phép phân tích phụ thuộc vào kích cỡ chùm điện tử và độ nhạy của detector độ chính xác của EDX ở cấp độ một vài phần trăm. Tuy nhiên,

97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM97Thursday, June 13, 20249:57:18 PM9:57:18 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM97Thursday, June 13, 20249:57:19 PM9:57:19 PM

97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM97Thursday, June 13, 20249:57:21 PM9:57:21 PM

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

</div>

tổng hợp nanocomposite cu fe3o4 gắn trên cacbon xốp giàu cac oxylat ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hóa fenton xử lý methylene blue

<b>HÓA FENTON XỬ LÝ METHYLENE BLUE</b>

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mã chuyên ngành: 8520301

<b>LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

<b>NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH </b>

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

<b>MỞ ĐẦU </b>

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

<b>CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN </b>

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

<b>CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM </b>

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

97thue trahg hut thuoe la euc hoe xihh khoi thut tai truohg thut hoc ch thi trah huoe hci huyeh hoc ch tihh eco bahgThursday, June 13, 2024

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về