NGHIÊN cứu TỔNG hợp vật LIỆU QUANG xúc tác TRÊN cơ sở tio2 và vật LIỆU KHUNG cơ KIM (MOF)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHÙNG THỊ THU

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU QUANG
XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ TiO2 VÀ VẬT LIỆU
KHUNG CƠ KIM (MOF)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Phùng Thị Thu

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU QUANG
XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ TiO2 VÀ VẬT LIỆU
KHUNG CƠ KIM (MOF)
Chuyên ngành : Vật lý chất rắn
Mã số

: 60440104

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HDC: TS. Nguyễn Thanh Bình
HDP: TS. Ngô Thị Hồng Lê

Hà Nội – 2014

2


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC BẢNG
BIỂU…………………………………………………………………………...4
DANH MỤC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU

7

11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1. VậT LIệU QUANG XÖC TÁC

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

1.1.1. CƠ CHế VÀ ĐIềU KIệN CủA PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC
BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR!

1.1.2. VậT LIệU TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1.3. CƠ CHế QUANG XÖC TÁC CủA TIO2

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

1.2. VậT LIệU KHUNG CƠ KIM (METAL-ORGANIC FRAMEWORK)
BOOKMARK NOT DEFINED.
1.2.1. GIớI THIệU

ERROR!

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

1.2.2. ĐặC ĐIểM, TÍNH CHấT VÀ TIềM NĂNG ứNG DụNG CủA MOF
BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR!

1.2.2.1. TÍNH CHấT CủA VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.2.2.2. TIềM NĂNG ứNG DụNG CủA MOF ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.2.2.2.1 MOF LÀM VậT LIệU LƯU TRữ, TÁCH LọC KHÍ ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
1.2.2.2.2 MOF LÀM VậT LIệU XÖC TÁC

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

1.2.2.2.3 MOF LÀM VậT LIệU HUỳNH QUANG VÀ CảM BIếN
NOT DEFINED.

ERROR! BOOKMARK

3


1.2.2.2.4 MOF LÀM VậT LIệU MANG THUốC

27

1.2.2.2.5 MOF LÀM VậT LIệU QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.2.3. VậT LIệU MOF CUBTC

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

33

2.1. QUÁ TRÌNH THÍ NGHIệM

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2.1.1. HÓA CHấT VÀ CÁC THIếT Bị THÍ NGHIệM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.1.1.1. HÓA CHấT

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2.1.1.2. THIếT Bị

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2.1.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIệM
2.1.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIệM
2.1.3.1. CHế TạO MẫU

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2.1.3.2. THựC HIệN PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC
DEFINED.

ERROR! BOOKMARK NOT

2.2. CÁC PHÉP ĐO ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.1. PHÉP ĐO NHIễU Xạ TIA X (X-RAY) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.2. KÍNH HIểN VI ĐIệN Tử QUÉT (SEM)ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.3. PHÉP ĐO PHÂN TÍCH NHIệT TRọNG LƯợNG (TGA)

40

2.2.4. PHÉP ĐO PHổ HồNG NGOạI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.5. PHÉP ĐO PHổ HấP THụ UV-VIS

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2.2.6. PHÉP ĐO DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG BET ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

4


3.1.PHÂN TÍCH CÁC KếT QUả Về TổNG HợP VậT LIệU CUBTC VÀ CUBTC@TIO2
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1.1 THIếT Kế QUY TRÌNH TổNG HợP VậT LIệU QUANG XÖC TÁC
BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR!

3.1.2. ẢNH HƯởNG CủA NHIệT Độ TổNG HợP ĐếN CấU TRÖC CủA VậT LIệU ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1.3. ẢNH HƯởNG CủA ĐIềU KIệN CÔNG NGHệ ĐƯA TIềN CHấT CHứA TITAN VÀO KHUNG
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.2. HOạT TÍNH QUANG XÖC TÁC CủA CUBTC@TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
3.2.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐạC HIệU ứNG QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED.
3.2.2. ẢNH HƯởNG CủA NHIệT Độ TổNG HợP VậT LIệU LÊN HOạT TÍNH QUANG XÖC
TÁC. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.2.3. ẢNH HƯởNG CủA CÔNG NGHệ CHế TạO LÊN HOạT TÍNH QUANG XÖC TÁC
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
KẾT LUẬN

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

TÀI LIệU THAM KHảO

13

5


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BET

Brunauer, Emnet và Teller

DMF

N,N-dimethylformamide

H3BTC

1,3,5 – Benzene Tricarboxylic Acid

H2BDC

1,4-Benzene Dicarboxylic Acid

MB

Methylene Blue (xanh methylen)

MOF

Metal-organic framework (khung cơ kim)

SBU

Secondary Building Units (đơn vị xây dựng thứ cấp)

SEM

Scanning Electron Microcospy (kính hiển vi điện tử quét)

TGA

Thermal Gravimetric Analysis (phân tích nhiệt trọng lượng)

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Một số thông số vật lý của Rutile và Anatase…………………………………………...13

DANH MỤC HÌNH VẼ

HÌNH 1.1: CƠ CHế QUANG XÖC TÁC CủA CHấT BÁN DẫN
NOT DEFINED.
Hình 1.2: Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của
TiO2…………………………………………..13

ERROR! BOOKMARK

HÌNH 1.3: CấU TRÖC HÌNH KHốI BÁT DIệN CủA TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
HÌNH 1.4: CƠ CHế QUANG XÖC TÁC CủA TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.5: BIểU Đồ THể HIệN Số LƯợNG BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐếN MOF ĐƯợC XUấT BảN
HÀNG NĂM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.6: VÍ Dụ Về CÁC ĐƠN Vị XÂY DựNG THứ CấP SBUS
NOT DEFINED.

ERROR! BOOKMARK

HÌNH 1.7: VÍ Dụ Về Sự KếT HợP CủA ION KIM LOạI VớI LIGAND HữU CƠ KHÁC NHAU
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

7


HÌNH 1.8: Đồ THị MIÊU Tả DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG CủA VậT LIệU ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.9: KHả NĂNG LƯU TRữ CO2 CủA MOF-177
DEFINED.

ERROR! BOOKMARK NOT

HÌNH 1.10: PHứC KIM LOạI LANTAN VÀ CấU TRÖC MOF
[BA2(H2O)4[LNL3(H2O)2](H2O)CL] N ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.11: CấU TRÖC VÀ TÍNH CHấT PHÁT QUANG CủA ZN3L3(DMF)2 (2D-TRÁI); VÀ
DạNG KHUNG ZN4OL3 (3D-PHảI) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.12: (A) CấU TRÖC TINH THể CủA MOF-76 CÓ CHứA NAF; (B) CƯờNG Độ
HUỳNH QUANG ở NồNG Độ DUNG DịCH 10-2M CủA NAX, NA2X TRONG METHANOL; (C)
PHổ HUỳNH QUANG CủA MOF-76 ở CÁC NồNG Độ KHÁC NHAU NAF TRONG

METHANOL. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.13: CƯờNG Độ HUỳNH QUANG CủA VậT LIệU EU(BCT) THAY ĐổI THEO Tỉ Lệ
CủA DUNG MÔI DMF (TRÁI) VÀ ACETONE (PHảI) CÓ MặT TRONG KHUNG.ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
HINH 1.14: HIệU ứNG “THở” VÀ KÍCH THƯớC Lỗ CủA MIL-53(CR) KHI HấP PHụ VÀ NHả
HấP PHụ ở NHIệT Độ CAO (IBU= IBUPROFEN) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.15: (A) CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA MOF-5 HỢ P CHẤT CHỨA LƯU HUỲNH
(THIOANISOLE) CẦN PHÂN HỦ Y CHỨA BÊN TRONG. (B) CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC
ĐƯỢC ĐỀ XUẤT CHO MOF-5 NANO, VỚI DS LÀ TRẠNG THÁI KHUYẾT TẬT (DEFECT
STATE).
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 1.16: CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC ĐỀ XUẤT CHO VẬT LIỆU CHứA ĐấT HIếM EUMOFCÁC NÖT MẠNG LÀ CẤU TRÖC ĐA DIỆN [EUO9]. ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
HÌNH 1.17: CấU TRÖC HAI CHIềU (A) VÀ (B) MÔ HÌNH CấU TRÖC Lỗ TRốNG CủA
CUBTC
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 2.1: BÌNH AUTOCLAVE VÀ THIếT Bị GIA NHIệT THEO CHU TRÌNH Tự ĐộNG THEO
THờI GIAN VÀ NHIệT Độ TạI PHÕNG QUANG HÓA ĐIệN Tử (VIệN
KHVL)…………………………………………………………………34
HÌNH 2.2: SƠ Đồ BIểU DIễN QUÁ TRÌNH CHế TạO MẫU ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.

8


HÌNH 2.3: Hệ ĐÈN CHIếU XENON-THủY NGÂN CủA PHÕNG QUANG HÓA ĐIệN Tử
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 2.4 : CấU TạO CủA THIếT Bị QUAN SÁT NHIễU Xạ TIA X (1)- ỐNG TIA X, (2) – ĐầU
THU BứC Xạ, (3) – MẫU ĐO, (4) – GIÁC Kế ĐO GÓC
ERROR! BOOKMARK NOT

DEFINED.
HÌNH 2.5: THIếT Bị ĐO NHIễU Xạ TIA X THUộC VIệN KHOA HọC VậT LIệU ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 2.6: THIếT Bị ĐO KÍNH HIểN VI ĐIệN Tử QUÉT PHÁT Xạ TRƯờNG HITACHI S4800CủA VIệN KHOA HọC VậT LIệU
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 2.7: THIếT Bị ĐO PHổ HồNG NGOạI CủA VIệN Kỹ THUậT NHIệT ĐớI
BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR!

HÌNH 2.8: THIếT Bị ĐO PHổ UV-VIS CủA VIệN ĐịA LÝ
DEFINED.

ERROR! BOOKMARK NOT

HÌNH 2.9. CÁC DạNG ĐƯờNG ĐẳNG NHIệT HấP PHụ
DEFINED.

ERROR! BOOKMARK NOT

HÌNH 2.10: THIếT Bị ĐO DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG BET CủA VIệN KHOA HọC VậT LIệU
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.1: SƠ Đồ THIếT Kế TổNG HợP VậT LIệU CUBTC@TIO2 ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED.
HÌNH 3.2: PHổ NHIễU Xạ TIA X CủA CUBTC THủY NHIệT ở 110

ERROR!

BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.3: PHổ XRAY CủA CÁC MẫU CUBTC@TIO2 CHế TạO ở CÁC NHIệT Độ KHÁC

NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.4: PHổ X-RAY CủA CÁC MẫU CUBTC@TIO2 ở CÁC NHIệT Độ KHÁC NHAU Từ 20
ĐếN 70

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

HÌNH 3.5: HÌNH THÁI HọC CủA CUBTC (A), CUBTC@TIO2-90, 110, 140 TƯƠNG ứNG VớI
HÌNH (B), (C), (D) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.6: GIảN Đồ ĐO PHÂN TÍCH NHIệT TGA CủA CUBTC
NOT DEFINED.

ERROR! BOOKMARK

9


HÌNH 3.7: PHổ HồNG NGOạI CủA CUBTC VÀ CUBTC@TIO2 ở CÁC NHIệT Độ KHÁC
NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.8: GIảN Đồ NHIễU Xạ X-RAY CủA CUBTC@TIO2-110 ở HAI CÔNG NGHệ CHế TạO
KHÁC NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.9: ẢNH SEM CủA CUBTC@TIO2-110 LY TÂM (A) VÀ KHÔNG LY TÂM (B)
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.10: ẢNH SEM CủA CUBTC@TIO2-110 LY TÂM VớI TốC Độ 4000 VÕNG/PHÖT (A)
VÀ 5800 VÕNG/PHÖT (B VÀ C)
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.11: GIảN Đồ ĐO DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG BET CủA CUBTC (PHảI) VÀ
CUBTC@TIO2-110 (PHảI) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.12: CÔNG THứC CấU TạO CủA XANH METHYLEN
NOT DEFINED.

ERROR! BOOKMARK

HÌNH 3.13: PHổ HấP THụ ĐIểN HÌNH CủA XANH METHYLEN ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED.
HÌNH 3.14 PHổ PHÁT Xạ CủA ĐÈN CHIếU SÁNG THủY NGÂN – XENON (HAMAMATSU)
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.15: PHổ TRUYềN QUA CủA BÌNH PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC BằNG THủY TINH
DURAN
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.16: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN SAU KHI THƯC HIệN PHảN ứNG
QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.17: ĐƯờNG CONG BIểU DIễN Tỉ Lệ PHÂN HủY XANH METYLEN CủA VậT LIệU
QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.18: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN VớI CHấT QUANG XÖC TÁC
CUBTC@TIO2-110 TRONG TRƯờNG HợP LY TÂM (A) VÀ KHÔNG LY TÂM (B)
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
HÌNH 3.19: Tỉ Lệ XANH METHYLEN Bị PHÂN THEO THờI GIAN VớI CHấT QUANG XÖC
TÁC CUBTC@TIO2-110 LY TÂM VÀ KHÔNG LY TÂM
ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.

10


HÌNH 3.20: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN CủA CHấT QUANG XÖC TÁC
CUBTC@TIO2-110 LY TÂM (A), P25(B) VÀ Đồ THị SO SÁNH Tỉ Lệ PHÂN HủY CủA CÁC
CHấT NÀY (C).
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
Hình 3.21: Dung dịch xanh methylen sau khi thực hiện phản ứng quang xúc tác với chất xúc tác
(a) CuBTC@TiO2 - 110 và (b) P25 Degussa………………………………………………………....65

11


MỞ ĐẦU
Trong nhiều năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế như công
nghiệp, nông nghiêp, các ngành nghề thủ công… trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã
và đang đem lại sự thay đổi mạnh mẽ đời sống của người dân với chất lượng cuộc sống
ngày càng nâng cao. Tuy nhiên, bên cạnh những hoạt động tích cực mà kinh tế mang lại
vẫn tồn tại những ảnh hưởng không tốt đến cuộc sống và xã hội loài người cũng như
động – thực vật. Những ảnh hưởng này đã và đang gây nên ô nhiễm không khí, ô nhiễm
nguồn nước… do các chất thải công nghiệp và lượng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp
thông qua các sản phẩm như thuốc trừ sâu, phân bón, rác thải từ sinh hoạt. Ô nhiễm
nguồn nước là một trong những vẫn đề nghiêm trọng và cấp bách không chỉ ở một vài
quốc gia mà trên toàn cầu, đang ngày càng đe dọa đến cuộc sống và sức khỏe của chúng
ta vì hầu hết các sông, ngòi, ao hồ ở trong các khu đô thị lớn đông dân cư bị ô nhiễm
nặng nề. Đáng chú ý là sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ độc và khó bị phân hủy có khả
năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho cơ thể con
người cũng như sinh vật như: phenol, các hợp chất của phenol, các loại thuốc nhuộm,
Rhodamin… Do vậy việc xử lý và loại bỏ các loại chất này là rất cần thiết và cấp bách
trong thế kỉ này. Do tính cấp thiết của vấn đề này mà vài thập kỉ gần đây, các nhà khoa
học trên thế giới đã và đang nghiên cứu thiết lập các quy trình công nghệ xử lý nguồn
nước ô nhiễm hoặc chế tạo các vật liệu để loại bỏ các chất độc hại trong nguồn nước. Do
vậy, nhiều phương pháp xử lý đã được ra đời, điển hình như: phương pháp hấp thụ,
phương pháp sinh học, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp oxi hóa nâng cao…
Trong các phương pháp trên phương pháp oxi hóa nâng cao có nhiều ưu điểm nổi trội
như hiệu quả xử lý cao, khả năng khoáng hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ độc hại
thành các hợp chất vô cơ ít độc hại và được quan tâm ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi
trường. Trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp oxi hóa nâng cao trong xử
lý môi trường, TiO2 với vai trò một chất xúc tác quang hóa tiêu biểu đã được nhiều quốc

gia phát triển như Mĩ, Nhật Bản, Đức…trên thế giới nghiên cứu. Do các ưu điểm nổi bật
của TiO2 như giá thành rẻ, bền trong những điều kiện môi trường khác nhau, không độc
hại, không gây ô nhiễm thứ cấp. Khả năng quang xúc tác của TiO2 thể hiện ở ba hiệu
ứng: quang khử nước trên TiO2, tạo bề mặt siêu thấm nước và quang xúc tác phân hủy
chất hữu cơ dưới ánh sáng tử ngoại (có bước λ < 380 nm). Vì vậy hiện nay vật liệu TiO2

12


đang được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý môi trường nước và khí
với vai trò xúc tác quang hóa. Tuy nhiên, TiO2 có độ rộng vùng cấm lớn 3.2 eV đối với
TiO2 anatase và 3.05 đối với pha rutile, do đó nó chủ yếu nhận kích thích trong vùng ánh
sáng tử ngoại. Trong phản ứng quang xúc tác TiO2 chỉ sử dụng được từ 3-5% năng lượng
mặt trời. Để làm tăng hiệu suất của phản ứng quang xúc tác của TiO2, nhiều các giải pháp
khác nhau đã được nghiên cứu và sử dụng. Chẳng hạn như: đưa kim loại hoặc phi kim
vào cấu trúc của TiO2, tăng diện tích bề mặt...
Bên cạnh sự phát triển của vật liệu truyền thống, một loại vật liệu mới là vật liệu
khung lai kim loại, hữu cơ (Metal Organic Framework-MOF) thu hút được nhiều sự quan
tâm của các nhà khoa học trên thế giới do những đặc tính hấp dẫn và tiềm năng ứng dụng
lớn của chúng trong thực tế như dự trữ khí, xúc tác, cảm biến, phân phối thuốc, phân tách
khí…Hàng năm có hàng nghìn các công trình khoa học công bố liên quan đến vật liệu
này. Trong đó, một số nghiên cứu chỉ ra khả năng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu
này là rất cao thậm chí còn cao hơn một số các vật liệu truyền thống như TiO2 thương
mại Degussa. Một điểm khá đặc biệt của vật liệu khung cơ kim, xuất phát từ cấu trúc
khung rỗng nên cấu trúc cũng như tính chất vật lý của nó có thể thay đổi hoàn toàn phụ
thuộc vào sự có mặt của các phân tử được hấp thụ trong khung, cả kể tính chất quang xúc
tác cũng vậy. Vì vậy, để phát huy những đặc tính hấp dẫn của vật liệu MOF và làm tăng
khả năng xúc tác của vật liệu TiO2 tôi kết hợp giữa TiO2 và MOF để tạo nên vật liệu
quang xúc tác mới có khă năng phân hủy chất màu tốt, trong luận văn này tôi sử dụng
chất màu điển hình là xanh methylene (methylene blue-MB). Vì vậy, dựa trên những cơ

sở khoa học và thực tiễn tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang
xúc tác trên cơ sở TiO2 và vật liệu khung cơ kim (MOF)”.
Nội dung của luận văn gồm ba chương.
 Chƣơng 1: Tổng quan
Giới thiệu phản ứng quang xúc tác, giới thiệu về vật liệu TiO2 và giới thiệu về đặc
điểm và tính chất của vật liệu khung lai kim loại hữu cơ.
 Chƣơng 2: Thực nghiệm
Trình bày các phương pháp kỹ thuật dùng để chế tạo và khảo sát đặc điểm, tính
chất, cấu trúc hình học của vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và vật liệu khung cơ
kim.
 Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận

13


Phân tích, đánh giá các kết quả thu được từ các phép đo X-ray, SEM, hồng ngoại, UVvis, đo diện tích bề mặt BET, đo phân tích nhiệt TGA. Từ đó, rút ra các kết luận và đánh giá
khả năng thành công trong việc chế tạo vật liệu quang xúc tác mới.
Cuối cùng, kết luận và tài liệu tham khảo.
Tài liệu tham khảo
Tiếng việt
[1]. Nguyễn Văn Dũng, Phạm Thị Thúy Loan, Đào Văn Lượng, Cao Thế Hà (2006).
“Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khoáng ilmenite. Phần III:
đánh giá hoạt tính quang hóa xúc tác của TiO2 trong phản ứng quang phân hủy axit
orange 10”. Tạp chí phát triển Khoa Học và Công Nghệ, tập 9, số 1, tr. 25-31.
[2]. Vũ thị Hạnh Thu (2008), Nghiên cứu chế tạo màng quang xúc tác TiO2 và TiO2
pha tạp N (TiO2: N), Luận án tiến sĩ vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên -ĐHQG Hồ
Chí Minh.
Tiếng anh
[3]. Bo Chi, Song Han, Jian Pu, Li Jian, Siyao Guo, Haifeng Mao, Congcong Wu,
Li Chao Jia. (2012). “Synthesis and characterization of nitrogen and phosphate codoped

titanium dioxide with excellent visible-light photocatalytic activity”. Journal of Alloys
and Compounds, 544, pp. 50 – 54.
[4]. Camille Petit, Tacob Burress, Teresa J.Bandos (2011). “The synthesis and
characterization of copper-based metal organic framework/graphite oxide composite”.
Carbon, 49 (2011), pp. 563-572.
[5]. Chong Rea Park, Seung Jae Yang, Ji Hyuk Im, Taehoon Kim, Kunsil Lee
(2011). “MOF-derived ZnO@C composites with high photocatalytic activity and
adsorption capacity”. Journal of Hazardous Materials, 186, pp. 376 – 382.
[6]. Dongmei Jiang, Tamas Mallat, Frank krumeich, Alfons Baiker (2008). “Copper
– based metal – organic framework for the facile ring – opening of epocides”. Journal of
Catalysis, 257, pp. 390 – 395.
[7]. H.El Mkami, M.I.H Mohideen, C.Pal, A.Mckinlay, O.Scheimann, R.E.Morris
(2012). “EPR and magnetic studies of a novel copper metal organic framework (STAMI)”. Chemical physics letters, pp. 1-22.
[8].

Ivana

Krkljus,

Michael

Hirscher

(2011).

“Characterization

hydrogen/deuterium adsorption sites in nanoporous Cu-BTC by low

of

- temperature

14


thermal – desorption mass spectroscopy”. Microporous and Mesoporous materials, 142,
pp. 725-729.
[9]. Jiang Ju, Xichen, Yujun Shi, Jianwen Mioo, Donghui Wu (2013).
“Hydrothermal preparation and photocatalytic performance of N,S – doped nanometer
TiO2 under sunshine irradiation”. Powder technology, 237, pp. 616–622.
[10]. Jing Xu, Minghua Zhou, Huogen Yu, ShengWei Liu (2010). “Lowtemperature hydrothermal synthesis of highly photoactive mesoporous spherical TiO2
nanocrystalline”. Journal of Physics and Chemisstry of Solids, 77, pp. 507-510.
[11]. Liqiang Jing, Guohui Jian, Yichun Qu, Yujie Feng, Xu Qin (2009). “Enhanced
photocatalytic activity for degrading Rhodamine B solution of commercial Degussa P25
TiO2 and its mechanism”. Journal of Hazardous Materals, 172, pp. 1168 – 1174.
[12]. M.D.Carvalho, A.L. Castro, M.R.Numes, L.P.Ferreira, J.C.Jumas, F.M.Costa,
M.H.Florena (2009). „Doped titanium dioxide nanocrystalline powder with high
photocatalytic activity”. Journal of Solid State Chemistry, 182, pp. 1838 – 1845.
[13]. Nabil Lamia, Miguel Jorge, Migue A Granato, Filipe A.Almeida Paz, Hurbert
Chevreau, (2009). “Asorptionof propane, propylene and isobutene on a metal – organic
framework; molecular simulation and experiment”. Chemical Engineering Science, 64,
pp. 3256 - 3259.
[14]. Norbert Stock and Shyam Biswas (20120. “Synthesis of metal – organic
frameworks (MOFs): Routes to various MOF topologies, morphologies and composites”.
Chemical Reviews, pp. 933 – 965.
[15]. Radim Beranet and Horst Kisch. “Tuning the optical and photoelectrochemical
properties of surface – modified TiO2”. Supplementary Information, S1-S10.
[16]. Ryan J.Kuppler, Daren J.Timmons, Qian-Rong Fang, Jian-Rong Li, Trevor A.
Makal, Mark D.Young, Daqiang Yuan, Dan Zhao, Wenjuan Zhuang, Hong-Cai Zhou

(2009). “Potential applications of metal – organic frameworks”. Coordination Chemistry
Reviews, 253, pp. 3042-3066.
[17]. S. Najafi Nobar, S. Faroop (2012). “Experimental and modeling study of
adsorption and diffusion of gases in CuBTC”. Chemical Engineering Science, pp. 1-55.
[18]. Sandra Loera-Serna, Miguel A.Oliver Tolentino, Ma.de Lourdes LópezNúnez, Alejandra Santana-Cruz, Ariel Guzmán-Vargas, R.Cabrera-Sierra, Hiram

15


I.Beltran, Jorge Flores. “Electrochemical behavior of [Cu3(BTC)2] metal-organic
framework: the effect of the method of synthesis”. Accepted Manuscript .
[19]. Shuang Song, Jinjun Tu, Zhiqiao He, Fangyue Hong, Weiping Liu, Jianmeng
Chen (2010). “Visible light – driven iodine – doped titanium dioxide nanotubes prepared
by hydrothermal process and past – calcination”. Applied Catalysis A general, 378, pp.
169-174.
[20]. SeoYK, Hundal G, Jang IT, Hwang YK, Jun CH, Chang JS (2009).
“Microwave synthesis of hybrid inorganic – organic materials including porous
Cu3(BTC)2 from Cu(II)-trimesate mixture”. Microporous Mesoporous Mater, 119(1-3),
pp. 331-337.
[21]. Y.X. Zhu, y.C Xu, C. Jin, R.Y.Zheng, Y.Guo, J.L.Xie (2009). “Hydrothermal
synthesis and characterization of phosphorous – doped TiO2 with high photocatalytic
activity for methylene blue degradation”. Journal of molecular Catalysis A Chemical,
313, pp. 44-48.
[22]. Zinlong Zhang, Baozhu tian, Xiaojun Shen (2011). “ Microemulsion –
mediated solvethermal synthesis and photocatalytic properties of crystalline titanium with
controllable phases of anatase and rutile”. Journal of Hazardous Materials, 192, pp. 651
– 657.
[23]. Zong – Qun Li, Ling – Guang Qiu, Tao Xu, Yun Wu, Wei Wang, Zhen – Yu
Wu, Xia Jang (2009). “ Ultrasonic synthesis of the microporous metal – organic
framework Cu3(BTC)2 at ambient temperature and pressure. An efficient and

environmentally friendly method”. Materials, 63, pp. 78 – 80.

16