NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Pb(II) CỦA CÁC HẠT NANO Fe3O4 VÀ MnFe2O4 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA SÓNG SIÊU ÂM

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (381.11 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Pb(II)

CỦA CÁC HẠT NANO Fe

3

O

4

VÀ MnFe

2

O

4

CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP

ĐỒNG KẾT TỦA CĨ SỰ HỖ TRỢ CỦA SĨNG SIÊU ÂM

Phạm Hồi Linh1, Nguyễn Văn Khiển2, Tạ Ngọc Bách1,

Hồng Đình Khánh1, Phạm Anh Tuân3, Nguyễn Văn Đăng2*
1Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,

2

Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên, 3Đại học Điện Lực

TÓM TẮT

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu tính chất từ và khả năng hấp phụ Pb2+ của các hạt
nano Fe3O4 và MnFe2O4 được chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa hỗ trợ sóng siêu âm. Cấu

trúc tinh thể, hình thái học, kích thước và tính chất từ của mẫu vật liệu được xác định bằng các
phép đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử phát xạ trường (FESEM) và từ kế mẫu
rung (VSM). Kết quả phân tích cho thấy, trong cùng một điều kiện chế tạo, các hạt nano Fe3O4 có

dạng hình cầu với kích thước trung bình cỡ 12 nm và các hạt nano MnFe2O4 có dạng hình tựa lập

phương với kích thước trung bình cỡ 20 nm. Hai mẫu vật liệu đều thể hiện đặc tính siêu thuận từ ở
nhiệt độ phịng với nhiệt độ khóa cho mẫu Fe3O4 và MnFe2O4 lần lượt là 251 K và 268 K. Giá trị 
mô men từ bão hòa thu được cho các mẫu là cao, mẫu Fe3O4 có mơ ment từ bão hịa là 72 emu/g
và mẫu MnFe2O4 là 65 emu/g. Khả năng hấp phụ Pb

của các hạt nano từ được khảo sát, kết quả
cho thấy các hạt nano này có dung lượng hấp phụ cao. Hạt nnao Fe3O4 có khả năng hấp phụ Pb2+
với dung lượng 65,83 mg/g và hạt nano MnFe2O4 là 47,66 mg/g.

Từ khóa: Tính chất từ, Hấp phụ kim loại nặng, hạt nano ferrite spinel

MỞ ĐẦU*

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của
các nghành khoa học kỹ thuật và sự nở rộ của
các ngành công nghiệp phục vụ đời sống, con
người đang phải đối mặt với vấn đề về ô
nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm môi
trường nước. Thực trạng hiện nay cho thấy,
nguồn nước ngày càng bị nhiễm bẩn bởi các
loại chất thải độc hại từ các nhà máy, trong đó
phải kể đến các kim loại nặng như As, Cd,
Pb, Cr [1]. Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng
trong nguồn nước đang đe dọa chất lượng
cuộc sống của con người. Việc tìm kiếm giải
pháp cũng như các phương pháp loại bỏ kim
loại nặng ra khỏi nguồn nước đang thu hút rất
nhiều nghiên cứu trên thế giới. Có nhiều
phương pháp xử lí nước đã và đang được sử
dụng như: công nghệ kết tủa, lắng/lọc, công
nghệ trao đổi ion, thẩm thấu ngược, điện thẩm
tách, hấp phụ… [2]. Trong tất cả các kỹ thuật
đã đề cập, hấp phụ là phương pháp đã được

ứng dụng rộng rãi do hệ thống hấp phụ được
thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, tiết kiệm và cho

Tel: 0983.009975, Email:

thấy hiệu quả cao hơn đối với việc loại bỏ các
chất ô nhiễm độc hại khác nhau. Cùng với sự
phát triển của ngành công nghệ nano, việc
ứng dụng vật liệu nano trong phương pháp
hấp phụ nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm độc
hại trong nước đã được báo cáo rộng rãi [3].

Trong những năm qua, các nghiên cứu chỉ ra
rằng vật liệu từ cấu trúc nano đặc biệt là vật
liệu từ thuộc họ cấu trúc spinel cho hiệu quả
cao trong việc loại bỏ các kim loại nặng trong

nước [4]. Do có bề mặt với tỷ lệ diện tích lớn

và cấu trúc bề mặt có tính linh hoạt cao, vật
liệu nano ferrite spinel dễ dàng tương tác với
các vật liệu khác. Dưới tác dụng của từ
trường ngoài, các vật liệu này dễ dàng được
tách tuyển, thu hồi và tái sử dụng lâu dài sau
khi đã hấp phụ các chất gây ô nhiễm. Theo
báo cáo tổng hợp của tác giả Yun [5], các vật
liệu nano oxit sắt như Fe3O4, γ-Fe2O4 được

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

đó, vật liệu MnFe2O4 được đặc biệt chú ý bởi

bởi từ tính tương đối cao xấp xỉ với các vật
liệu oxit sắt, độ bền hóa học cao và diện tích
bề mặt lớn. Đặc biệt tính ổn định trong mơi
trường axit có pH thấp (pH 2,0-6,0) là một lợi
thế để chúng có thể ứng dụng trong xử lý
nước ô nhiễm [7]. Thông thường vật liệu
ferrite spinel thường được chế tạo bằng một
số phương pháp hóa học như đồng kết tủa,
sol-gel, thủy nhiệt... [8]. Để thu được hiệu
xuất hấp phụ cao, các nghiên cứu thường
hướng đến các phương pháp chế tạo nhằm
nâng cao từ tính và diện tích bề mặt của các
hạt nano từ. Trên thực tế, diện tích bề mặt hấp
phụ tăng khi giảm kích thước của vật liệu.
Tuy nhiên, khi giảm kích thước vật liệu thì từ
tính của vật liệu cũng sẽ suy giảm bởi chất
lượng tinh thể giảm do tỷ phần mất trật tự bề
mặt hay còn gọi lớp chết là lớn [9]. Do đó,
việc chế tạo hạt nano có kích thước nhỏ đảm
bảo được giá trị từ tính của vật liệu vẫn đang
là vấn đề được quan tâm.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu
chế tạo hạt nano Fe3O4 và MnFe2O4 bằng

phương pháp đồng kết tủa hỗ trợ sóng siêu
âm (sono-chemical assisted – co-precipitation

method). Đây là phương pháp chế tạo đơn
giản, thân thiện với mơi trường và có chi phí
thấp. Với tác động sóng siêu âm, các q trình
phản ứng như: phản ứng oxy hóa, phản ứng
khử hay phản ứng phân hủy được thúc đẩy.
Điều này tạo ra một số ưu thế của phương
pháp này so với phương pháp đồng kết tủa
truyền thống như: kiểm soát tốc độ phản ứng,
thời gian phản ứng nhanh và vùng nhiệt độ
phản ứng thấp [10]. Đặc biệt phương pháp này
hứa hẹn sẽ đem đến hạt nano có chất lượng tinh
thể tốt. Với cùng điều kiện chế tạo, tính chất từ
và khả năng hấp phụ Pb của các hạt nano Fe3O4

và MnFe2O4 được nghiên cứu thông qua các

phép đo XRD, SEM, VSM, và AAS.
THỰC NGHIỆM

Chế tạo hạt nano MnFe2O4 và Fe3O4

Các hạt nano MnFe2O4 và Fe3O4 được chế tạo

bằng phương pháp hóa siêu âm tương tự

phương pháp mà chúng tôi đã công bố trong
nghiên cứu trước đây [11]. Các bước chế tạo
được tiến hành như sau: Các muối
MnCl2.4H2O (99%, Merk) và FeCl2.4 H2O

(99%, Merk) lần lượt được hòa tan bằng máy
khuấy từ trong 2 cốc chứa sẵn dung dịch muối
FeCl3.6H2O (99%, Merk) nồng độ 1M theo tỷ

lệ (Mn2+

/Fe2+):Fe3+ = (1):2. Hai cốc chứa hỗn
hợp dung dịch các muối được đặt vào bể siêu
âm công suất cao (S120H Elmasonic) và tăng
nhiệt đến 80oC sau đó được thêm dung dịch

NaOH (1,5M) cho đến khi pH đạt tới 11. Sau
khi phản ứng kết thúc dung dịch chứa kết tủa
màu đen được lọc rửa bằng nước cất và nước
khử ion cho đến khi pH=7. Mẫu sau khi lọc
rửa được sấy ở 500C trong vòng 24 tiếng.

Các phương pháp khảo sát

- Các phép đo khảo sát cấu trúc và hình thái 
bề mặt mẫu được thực hiện trên hệ đo nhiễu
xạ tia X và FESEM.

- Tính chất từ của các hạt nano Fe3O4 và

MnFe2O4 được khảo sát trên hệ từ kế mẫu

rung VSM.

- Các thí nghiệm hấp phụ Pb: Chuẩn bị dung

dịch chứa ion kim loại bằng cách pha muối
Pb(NO3)2 vào dung dịch HCl 0,01M để thu

được dung dịch có nồng độ Pb2+

là 50 mg/l,
100mg/l, 200 mg/l, 500mg/l và 1g/l. Sử dụng
100 mg hạt nano từ phân tán đều trong cốc
thủy tinh chứa 50 ml dung dịch Pb2+

có các
nồng độ khác nhau trong thời gian 2 tiếng ở
nhiệt độ phòng. Sau khi đạt được trạng thái
cân bằng hấp thụ, các hạt nano từ phân tán
được thu hồi bằng một nam châm trong thời
gian 15 phút. Sau đó chất lỏng nổi phía trên
được phân tích bằng phương pháp hấp phụ
nguyên tử AAS thông qua máy Hitachi Z
2000 sau pha lỗng thích hợp nhằm xác định
nồng độ ion kim loại sau hấp phụ. Dung
lượng hấp phụ được tính theo công thức:

(

C

i

C V

t

).

q

m





(1)

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

dung dịch ban đầu (mg/l hoặc mmol/l); Ct là

nồng độ kim loại trong dung dịch sau khi hấp
phụ (mg/l hoặc mmol/l); m là khối lượng chất
hấp phụ đã dùng (g) và V là thể tích dung
dịch (l).

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Đặc trưng hình thái cấu trúc

0
100
200
300
400
500
600
700
800

20 30 40 50 60 70

MnFe

2O4

3O4

-êng

độ

(®v

ty)

2

Hình 1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của Fe3O4 và

MnFe2O4

Hình 1 là giản đồ nhiễu xạ tia X của hai mẫu
vật liệu đã chuẩn bị. Ta thấy, các đỉnh nhiễu
xạ sắc nét, chứng tỏ độ kết tinh tốt. Các mẫu
đều thể hiện cấu trúc lập phương với nhóm
đối xứng Fd3m. Cường độ đỉnh nhiễu xạ tại

góc 2θ = 35,60

và 35,050 tương ứng với mẫu
Fe3O4 và MnFe2O4 đạt giá trị lớn nhất. Quan

sát hình 1 thấy rằng đỉnh nhiễu xạ của mẫu
MnFe2O4 dịch về phía góc 2θ nhỏ so với đỉnh

nhiễu xạ của mẫu Fe3O4. Các mẫu Fe3O4 và

MnFe2O4 thuộc họ ferrite spinel với công

thức chung MFe2O4 với M được thay thế bởi

ion Fe2+ hoặc ion Mn2+. Do đó sự khác biệt
giữa bán kính ion Mn2+

và Fe2+ gây ra biến
dạng mạng tinh thể khi thay thế ion Mn cho
Fe trong công thức MFe2O4. Hơn nữa qua

quan sát giản đồ nhiễu xạ ta cũng thấy đỉnh
nhiễu xạ có xu hướng thu hẹp về hai phía khi
ion Mn thay thế cho ion Fe. Điều này có thể
do hiệu ứng kích thước hạt.

Để nghiên cứu sâu hơn cấu trúc tinh thể của
các mẫu Fe3O4 và MnFe2O4 và chúng tơi đã

tính hằng số mạng của các mẫu chế tạo được
dựa vào các công thức sau:

Hệ lập phương:

2
2
2

1 a

l

k

h

d





Đối với mẫu MnFe2O4 có hằng số mạng

a=b=c= 8,459046 Å lớn hơn hằng số mạng
của mẫu Fe3O4 (a = b = c = 8,392546 Å). Ta

biết rằng ion Mn2+

tồn tại ở hai trạng thái spin
thấp và spin cao. Trong trường hợp Mn thay
thế cho Fe trong MFe2O4, chúng tôi cho rằng

ion Mn2+ thể hiện trạng thái spin cao nên hằng
số mạng mới tăng (bán kính ion Fe2+

= 0,789

Å; bán kính ion Mn2+ ở trạng thái spin thấp =
0,67 Å, ở trạng thái spin cao = 0,83 Å) và
tương ứng với nó thể tích ơ cở sở tăng (VFe3O4

= 580,09 Å3; VMnFe2O4 = 605,28 Å
3

) [12].

(a) (b)

Hình 2. Ảnh FESEM của hạt nano Fe3O4(a) và

MnFe2O4 (b)

Hình 2 trình bày ảnh FESEM của mẫu
MnFe2O4 và Fe3O4. Cả hai hệ mẫu đều cho

thấy sự phân bố kích thước hạt tương đối
đồng đều. Tuy nhiên có thể thấy trong cùng
một điều kiện chế tạo, các mẫu hạt MnFe2O4

có xu hướng tạo thành hình lập phương cịn
các hạt nano Fe3O4 hình cầu. Kích thước hạt

trung bình mẫu Fe3O4 khoảng 10nm, của mẫu

MnFe2O4 khoảng 20nm. Kết quả này khá phù

hợp với kết quả phân tích nhiễu xạ tia X khi
sử dụng công thức Scherrer (2) để tính kích
thước hạt tinh thể (kích thước hạt tinh thể
tương ứng của mẫu Fe3O4 và MnFe2O4 lần

lượt là 9nm và 17nm).







cos

9 ,

0 

d

(2)

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

các mẫu hạt nano đã chế tạo được tiệm cận
với kích thước đơn tinh thể.

Tính chất từ

Hình 3 đường cong từ độ phụ thuộc vào từ
trường ngồi. Từ độ bão hịa của các mẫu thu
được là khá lớn (77 emu/g và 63 emu/g tương
ứng với mẫu Fe3O4 và MnFe2O4). Giá trị này

nhỏ hơn giá trị của mẫu khối (=90 emu/g)
[13]. Sự suy giảm giá trị từ độ so với mẫu
khối có thể giải thích do hiệu ứng bề mặt của
các hạt nano từ. Do các ion Mn2+

có thể bị
oxy thành ion có hóa trị lớn hơn(chẳng hạn
như đối với Fe3O4 nó xảy ra phản ứng:

4Fe3O4 + O2 + 9H2O = 6γ-Fe2O3.3H2O) tạo

thành một lớp oxit phi từ bao bọc ở bề mặt
hạt, vì thế mô men từ tổng cộng của hệ hạt
nano sẽ bị giảm so với mẫu khối. Tuy nhiên,
từ độ bão hòa của các mẫu hạt nano đã chế
tạo được không nhỏ hơn mấy so với mẫu khối
chứng tỏ rằng các mẫu hạt nano đã chế tạo
được có chất lượng tốt, độ hoàn hảo mạng
tinh thể cao. Kết quả này phù hợp với kết quả
phân tích nhiễu xạ tia X và FESEM. Khi so
sánh kết quả từ độ thu được của mẫu trong
nghiên cứu với một số nghiên cứu khác [14],
thấy rằng phương pháp đồng kết tủa hỗ trợ
sóng siêu âm cho mẫu có chất lượng tinh thể
cũng như giá trị từ độ cao hơn phương pháp
đồng kết tủa thơng thường. Từ độ bão hịa của
hệ hạt nano MnFe2O4 nhỏ hơn Fe3O4 do khi

thay thế Mn cho Fe làm giảm số lượng tương

tác trao đổi kép giữa Fe2+

- O – Fe3+ nên tính
chất từ của nó bị giảm một phần.

Hình 3. Đường cong từ trễ của Fe3O4 và

MnFe2O4

Hình 4 là kết quả đo đường cong từ độ phụ
thuộc vào nhiệt độ được đo trong từ trường
100 Oe ở hai chế độ làm lạnh có từ trường
(FC) và làm lạnh khơng có từ trường (ZFC).
Giá trị từ độ MFC và MZFC có sự khác biệt khá

lớn trong vùng nhiệt độ thấp và ở từ trường
thấp. Sự khác nhau này là do khi mẫu làm
lạnh trong từ trường (FC), các spin hỗn loạn ở
trạng thái thuận từ được từ trường định hướng
theo từ trường ngoài và bị đóng băng theo
hướng của từ trường ở nhiệt độ thấp. Vì vậy
giá trị từ độ của FC thường lớn. Ở chế độ
ZFC, các spin hỗn loạn của trạng thái thuận từ
vùng biên hạt ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ
chuyển pha sắt từ - thuận từ không được định
hướng nên khi làm lạnh sự hỗn loạn của
chúng được giữ nguyên và đóng băng theo
những hướng hoàn toàn ngẫu nhiên trong
khơng gian, vì vậy giá trị từ độ của các đường
ZFC thường nhỏ hơn so với đường FC. Sự

tách biệt này giữa MFC và MZFC chỉ xảy ra rõ

nét trong từ trường thấp. Khi nhiệt độ cao
đường FC và ZFC khá trùng nhau và chúng
thể hiện đặc trưng trạng thái của siêu thuận
từ. Dựa vào đường cong ZFC, từ độ phụ
thuộc vào nhiệt độ đạt giá trị cực đại tại
2670C và 2600C ứng với hạt nano Fe3O4 và

MnFe2O4 tương ứng sau đó dần trùng với

đường FC ở nhiệt độ cao hơn. Từ đó cho ta
xác định nhiệt độ chuyển pha sắt từ- siêu
thuận từ (nhiệt độ Blocking) của hạt Fe3O4 là

2670C và MnFe2O4 là 260
0

C. Ở trên các nhiệt
độ này các hạt nano Fe3O4 và MnFe2O4 tồn tại

ở trạng thái siêu thuận từ.

Hình 4.Đường từ độ phụ thuộc vào nhiệt độ của

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Khả năng hấp phụ Pb2+

của hạt nano Fe3O4 và MnFe2O4.

Khả năng hấp phụ Pb của các mẫu hạt nano được xác định thông qua kết quả xác định nồng độ

ion Pb2+ sau khi hấp thụ bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Kết quả thu được được
trình bày trên bảng 1.

Từ kết quả thu được bảng 1, có thể xác định dung lượng hấp phụ cực đại theo mơ hình hấp phụ
đẳng nhiệt Langmuir theo cơng thức [15]:

Bảng 1. Khả năng hấp phụ Pb của các mẫu hạt nano

Mẫu Fe3O4 MnFe2O4

Nồng độ Pb2+ 50 100 200 500 1000 50 100 200 500 1000

Nồng độ Pb dư sau hấp phụ
(mg/l)

0,04 24,7 102,5 392,0 905,7 0,03 24,3 94,7 381,9 869,4
Dung lượng hấp phụ (mg/g) 24,9 37,6 48,7 53,9 47,1 24,9 37,8 52,6 59,0 65,3
Hiệu xuất xử lý (%) 99,9 75,2 48,7 21,5 9,4 99,9 75,6 52,6 23,6 13,0

max 1
t

t

bC
bC

q



q

 (2)

Trong đó: q là dung lượng hấp phụ tại thời

điểm cân bằng; qmax là dung lượng hấp phụ

cực đại và b là hằng số.

Từ cơng thức (2) có thể đưa về cơng thức biểu
diễn sự phụ thuộc Ct/q vào Ct dưới dạng

phương trình đường thẳng [15] :

max max

1 .

t

C

q



q



b q

(3)
Từ phương trình đường thẳng này, xác định
được các hằng số qmax và b trong phương trình

từ độ dốc và đoạn cắt trục tung.

Hình 5. Đường thực nghiệm và làm khớp theo mơ

hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của hạt nano 
Fe3O4

Hình 5 và hình 6 mô tả hấp phụ đẳng nhiệt
dạng tuyến tính của phương trình Langmuir
đối với Pb2+

của các hạt nano Fe3O4 và

MnFe2O4. Kết quả thu được từ hình 5 và hình

6 cho thấy mơ hình hấp thụ đẳng nhiệt
Langmuir phù hợp cho việc mô tả sự hấp phụ
của Pb2+

lên các hạt nano từ. Quá trình hấp
phụ này diễn ra đơn lớp trên bề mặt của các
hạt nano từ trong điều kiện thí nghiệm được
áp dụng [16]. Theo công bố của nhóm tác giả
Ren, các ion Pb2+ có thể hấp phụ trên bề mặt
các hạt nano từ thông qua việc chúng sẽ thay
thế các nguyên tử H trong các nhóm chức OH
trên bề mặt hạt nano từ và tạo phức với các
ion oxy [16]. Cơ chế hấp phụ có thể được mơ
tả như sau:

3 4 ( 3 4 ) 2

Fe O OHPb Fe O O M H

2 4 ( 2 4 ) 2

MnFe O OHPb MnFe O O M H

Hình 6. Đường thực nghiệm và làm khớp theo mơ

hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir của hạt nano 
MnFe2O4

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

MnFe2O4. Có thể thấy các hạt nano Fe3O4 có

dung lượng hấp phụ lớn hơn các hạt nano
MnFe2O4. Điều này có thể lý giải bởi các hạt

Fe3O4 có kích thước nhỏ hơn do đó diện tích

bề mặt là lớn hơn như vậy khả năng hấp phụ
cao hơn các hạt nano MnFe2O4. Khi so sánh

dung lượng hấp phụ cực đại của các mẫu vật
liệu trong nghiên cứu này với một số công bố
gần đây [15-17], thấy rằng các hạt nano từ
cho khả năng hấp phụ tương đối cao. Các hạt
nano từ có từ độ cao, do đó dễ ràng thu hồi và
tách tuyển sau khi hấp phụ. Trong thí nghiệm

này, thời gian thu hồi các hạt nano là 15 phút.
Kết quả cho thấy các hạt nano từ có khả năng
hấp phụ Pb với dung lượng hấp phụ cao với
thời gian thu hồi nhanh và thuận lợi dưới tác
dụng nam châm.

KẾT LUẬN

Chúng tôi đã chế tạo thành công các hạt nano
MnFe2O4 và Fe3O4 với chất lượng tốt. Giản

đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu chế tạo đã
phân tích cho thấy vật liệu có cấu trúc lập
phương với nhóm đối xứng không gian Fd3m

và khi thay thế Mn cho Fe giản đồ nhiễu xạ
tia X dịch về phía 2θ nhỏ. Qua đường đo
M(H) và M(T) tính được giá trị từ độ lớn hơn
so với phương pháp chế tạo đồng kết tủa
thơng thường và nó gần tiệm cận với giá trị từ
độ của mẫu khối. Khả năng hấp phụ Pb2+

của
hạt nano Fe3O4 và MnFe2O4 cũng đã được

khảo sát. Kết quả tính tốn cho thấy mơ hình
hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir phù hợp với sự
hấp phụ của Pb2+

lên các hạt nano từ.

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
(VAST) thông qua đề tài hỗ trợ cán bộ trẻ mã
số: HTCBT 05/18.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. R.P. Schwarzenbach, T. Egli, Hofstetter, T. B.
& Gunten, B. U. v. & Wehrli, Global Water
Pollution and Human Health, Annual Review of
Environment and Resources 35 (2010) 109–136.
2. J.K. Edzwald, Water Quality and Treatment: ,
McGraw-Hill American Society of Civil
Engineers, 2015.

3. E. Worch, Adsorption Technology in Water
Treatment Fundamentals, Processes, and
Modeling, Walter de Gruyter GmbH & Co. KG
Berlin/Boston, 2012.

4. J. Gómez-Pastora, E. Bringas, I. Ortiz, Recent
progress and future challenges on the use of high
performance magnetic nano-adsorbents in
environmental applications, Chem. Eng. J. , 256
(2014) 187-204.

5. D. Harikishore, K. Reddya, Y.-S. Yun, Spinel
ferrite magnetic adsorbents: alternative future

materials for water purification, Coordination
Chemistry Reviews, 315 (2016) 90-111.

6. S.C.N. Tang, I.M.C. Lo, Magnetic
nanoparticles: Essential factors for sustainable
environmental applications, Water research, 47
(2013) 2613 e2632.

7. Y. Ren, N. Li, J. Feng, T. Luan, Q. Wen, Z. Li,
M. Zhang, Adsorption of Pb(II) and Cu(II) from
aqueous solution on magnetic porous ferrospinel
MnFe2O4, Journal of Colloid and Interface
Science, 367 (2012) 415–421.

8. D.H. KumarReddy, Yeoung-SangYun, Spinel
ferrite magnetic adsorbents: Alternative future
materials for water purification, Coordination
Chemistry Reviews, 315 (2016) 90-111.

9. Yavuz. C. T, Mayo. J. T, Yu. W. W, Prakash.
A, Falkner. J C, Yean. S, Cong. L, Shipley. H. J,
Kan A, Tomson M, Natelson D, Colvin V L,,
Low-field magnetic separation of monodisperse
Fe3O4 nanocrystals, Science, 314(5801) (2006)
964-967.

10. J.H. Bang, K.S. Suslick, Applications of
ultrasound to the synthesis of nanostructured
materials,, Adv. Mater., 22 (2010) 1039–1059.
11. N.T.N.A. Pham Hoai Linh*, Pham Hong Nam,

Ta Ngoc Bach, Vu Dinh Lam, Do Hung Manh, A
facile ultrasound sonic assisted synthesis of
dextran-stabilized Co0.2Fe0.8Fe2O4 nanoparticles
for hyperthermia application, IEEE Transactions
on Magnetics, 54-6 (2018) 1-4.

12. S. Kayestha R, Hajela K (1995), ESR studies
on the effect of ionic radii on displacement of
Mn2+ bound to a soluble beta-galactoside binding
hepatic lectin, FEBS Lett. , 368(2), pp. 285-288.
13. E.L. Bizdoaca, M. Spasova, M. Farle, M.
Hilgendorff, F. Caruso, Magnetically Directed
Self-assembly of Submicron Spheres with Fe3O4
nano particle shell, J. Magn. Magn. Mater., 44
(2002) 240.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

15. J. Zhang, S. Zhai, S. Li, Z. Xiao, Y. Song, Q.
An, G. Tian, Pb(II) removal of Fe3O4@SiO2–NH2
core–shell nanomaterials prepared via a
controllable sol–gel process, Chemical
Engineering Journal, 215–216 (2013) 461–471.
16. W. Xu, Y. Song, K. Dai, S. Sun, G. Liu , J
Yao, Novel ternary nanohybrids of
tetraethylenepentamine and graphene oxide

decorated with MnFe2O4 magnetic nanoparticles
for the adsorption of Pb(II), J Hazard
Mater, (2018)337-345

17. S. Rajput, C.U.P. Jr., D. Mohan, Magnetic

magnetite (Fe3O4) nanoparticle synthesis and
applications for lead (Pb2+) and chromium (Cr6+)
removal from water, Journal of Colloid and
Interface Science, 468 (2016) 334-346.
ABSTRACT

MAGNETIC PROPERTIES AND Pb(II) ADSORPTION CAPACITY OF Fe3O4

AND MnFe2O4 NANOPARTICLES SYNTHESIZED

BY UNTRALSONIC ASSISTED CO-PRECIPITATION METHOD

Pham Hoai Linh1, Nguyen Van Khien2, Ta Ngoc Bach1, 
Hoang Dinh Khanh1, Pham Anh Tuan3, Nguyen Van Dang2*

1Institute of Materials Science - Vietnam Academy of Science and Technology, 
2

University of Sciences – TNU, 3Electric Power University

In this paper, we present the research results on magnetic properties and Pb2+ adsorption capacity
of Fe3O4 and MnFe2O4 nanoparticles synthesized by ultrasonic assisted co-precipitation method.
The crystalline, morphology, particle diameter and magnetic properties of nanoparticles were
investigated by X-ray diffraction, Field emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and
Vibrating- Sample magnetometer (VSM). The analysis results indicate that under the same
synthesized condition, Fe3O4 nanoparticles showed the spherical in shape with average size of 12

nm whereas MnFe2O4 nanoparticles offered near cubic shape with average size of 20 nm. Both

samples exhibited superparamagnetic behavior at room temperature, blocking temperatures are

251 K and 268 K for Fe3O4 nanoparticles and MnFe2O4 nanoparticles, respectively. Magnetic

nanoparticles also possese good magnetic properties with high saturation magnetizations of 72
emu/g for Fe3O4 sample and 65 emu/g for MnFe2O4 sample. Batchs experiments were carried out

to investigate the Pb adsorption capacity of these magnetic nanoparticles. The adsorption data
from our experiments fit the Langmuir isotherm confirmed that both samples yield the excellent
adsorption property with the maximum adsorption capacity is 65.83 mg/g for Fe3O4 nanoparticles
and 47.66 mg/g for MnFe2O4 nanoparticles.

Keywords: Magnetic properties, heavy metal adsorption, spinel ferrite Photonic crystal.

Ngày nhận bài: 16/9/2018; Ngày hoàn thiện: 14/11/2018; Ngày duyệt đăng: 30/11/2018

</div>

NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Pb(II) CỦA CÁC HẠT NANO Fe3O4 VÀ MnFe2O4 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA SÓNG SIÊU ÂM

<b>NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ Pb(II) </b>

<b>CỦA CÁC HẠT NANO Fe</b>

<b>O</b>

<b> VÀ MnFe</b>

<b>O</b>

<b> CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP </b>

<b>ĐỒNG KẾT TỦA CĨ SỰ HỖ TRỢ CỦA SĨNG SIÊU ÂM </b>

(

<i>C</i>

<i>C V</i>

).

<i>q</i>

<i>m</i>





1

<i>a</i>

<i>l</i>

<i>k</i>

<i>h</i>

<i>d</i>













cos

9

,

0



<i>d</i>

<i>q</i>



<i>q</i>

1

1

.

<i>C</i>

<i>C</i>

<i>q</i>



<i>q</i>



<i>b q</i>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về