Nghiên cứu ảnh hưởng của tiền chất kim loại và polymer hỗ trợ trong quá trình tổng hợp xúc tác photo fenton có từ tính dựa trên cấu trúc ferrite bằng phương pháp sol gel

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HỒNG NGƠ TƯƠNG PHÚC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN CHẤT KIM LOẠI
VÀ POLYMER HỖ TRỢ TRONG Q TRÌNH TỔNG HỢP
XÚC TÁC PHOTO-FENTON CĨ TỪ TÍNH DỰA TRÊN CẤU
TRÚC FERRITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL

Chun ngành: Hóa Vơ cơ
Mã số chun ngành: 60440113

LUẬN VĂN THẠC SĨ: HĨA VƠ CƠ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ TIẾN KHOA

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Lê Tiến
Khoa đã định hƣớng, cho em ý tƣởng và luôn quan tâm, giúp đỡ, truyền đạt kinh
nghiệm cũng nhƣ những kiến thức quý báu trong suốt quá trình em học tập và
nghiên cứu khoa học tại trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM.
Em cũng xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn đến cơ Nguyễn Tuyết Phƣơng, thầy
Nguyễn Bình Phƣơng Nhân và hai em Phạm Nguyễn Hữu Thịnh và Nguyễn Thế
Luân cùng tất cả thầy cơ trong bộ mơn Hóa Vơ cơ và Ứng dụng đã chia sẽ và giúp
đỡ nhiệt tình cho em về mọi mặt trong suốt quá trình nghiên cứu. Từ tận đáy lịng,
em xin kính chúc q thầy cô luôn mạnh khoẻ và đạt đƣợc nhiều thành công trong

công tác giảng dạy và nghiên cứu.
Em cũng xin bày tỏ sự cảm kích với các anh chị, bạn bè cùng các em trong lớp
Cao học Vơ cơ khóa K23, K24, K25 và tất cả các em sinh viên K13, K14. Đặt biệt
em Nguyễn Thị Kiều Loan, Nguyễn Võ Đơng Nghi đã chia sẻ và giúp đỡ nhiệt tình
cho chị những kinh nghiệm thực nghiệm quý báu trong suốt thời gian chị làm thực
nghiệm. Chúng ta đã đồng hành với nhau suốt chặng đƣờng dài, cùng động viên,
chia sẻ và vƣợt qua tất cả khó khăn. Em chúc các anh chị và các em sẽ thành công
trên con đƣờng phía trƣớc.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô đồng nghiệp đang
công tác tại trƣờng Đại học An Giang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em
học tập, nghiên cứu và hoàn thành chƣơng trình cao học tại trƣờng.
Cuối cùng, con xin cảm ơn Ba Má đã vất vả nuôi nấng và dõi theo từng bƣớc
con đi trong cuộc sống dù Ba Má khơng cịn ở bên con. Và cũng xin gửi lời cảm ơn
chân thành và sâu sắc nhất đến gia đình cùng ngƣời thân, bạn bè đặc biệt là Anh và
hai Con đã cho em một gia đình êm ấm, ln bên cạnh động viên, khích lệ và tạo
mọi điều kiện thuận lợi nhất để em hồn thành chƣơng trình học.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2018
Hồng Ngô Tƣơng Phúc

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................i
MỤC LỤC HÌNH ........................................................................................................v
MỤC LỤC BẢNG .....................................................................................................vi
PHỤ LỤC HÌNH ...................................................................................................... vii
PHỤ LỤC BẢNG ................................................................................................... viii
DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT..........................................................................ix
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................3
1.1 Xúc tác Fenton ...................................................................................................4
1.1.1 Fenton đồng thể ...........................................................................................4
1.1.2 Photo- Fenton đồng thể ...............................................................................5
1.1.3 Tác nhân H2C2O4 cho photo- Fenton ..........................................................6
1.1.4 Fenton dị thể ................................................................................................8
1.2 Vật liệu từ tính ...................................................................................................9
1.2.1 Giới thiệu .....................................................................................................9
1.2.2 Đƣờng cong từ trễ......................................................................................11
1.3 Vật liệu xúc tác có từ tính ................................................................................13
1.3.1 Xu hƣớng nghiên cứu trên xúc tác Fenton từ tính.....................................13
1.3.2 Một số phƣơng pháp điều chế MFe2O4 (M: Co, Ni, Cu,...) ......................15
CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ....19
2.1 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................20
2.2 Nội dung nghiên cứu........................................................................................20
2.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ...........................................................................20
2.3.1 Thiết bị và dụng cụ ....................................................................................20
2.3.2

Hóa chất ................................................................................................22

2.4 Phƣơng pháp điều chế xúc tác .........................................................................24
2.5 Các phƣơng pháp phân tích cấu trúc, hình thái chất xúc tác ...........................26
2.5.1 Phƣơng pháp phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) ..........................................26

ii


2.5.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (FE–SEM) ...................................27
2.5.3 Quang phổ hồng ngoại (IR) .......................................................................27

2.5.4 Phƣơng pháp khảo sát tính chất từ ............................................................27
2.5.5 Diện tích bề mặt riêng (BET) ....................................................................27
2.6 Khảo sát hoạt tính xúc tác ................................................................................27
2.6.1 Giới thiệu về Methylene Blue (MB) .........................................................27
2.6.2 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ MB .........................................28
2.6.3 Quy trình khảo sát hoạt tính xúc tác với tác chất acid oxalic ....................29
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ..............................................................31
3.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ nung .......................................................32
3.1.1 Cấu trúc tinh thể và thành phần pha của xúc tác .......................................32
3.1.2 Hình thái bề mặt và kích thƣớc hạt của xúc tác ........................................34
3.1.3 Khảo sát cấu trúc bề mặt của xúc tác ........................................................35
3.1.4 Tính chất từ của xúc tác ............................................................................37
3.1.5 Hoạt tính phân hủy màu MB của xúc tác ..................................................39
3.1.6 Thảo luận ...................................................................................................40
3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của tỉ lệ mol PEG .......................................................42
3.2.1 Cấu trúc tinh thể và thành phần pha của xúc tác .......................................42
3.2.2 Hình thái bề mặt và kích thƣớc hạt của xúc tác ........................................44
3.2.3 Khảo sát cấu trúc bề mặt của xúc tác ........................................................45
3.2.4 Tính chất từ của xúc tác ............................................................................47
3.2.5 Hoạt tính phân hủy màu MB của xúc tác ..................................................48
3.2.6 Thảo luận ...................................................................................................49
3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng của tiền chất kim loại .................................................50
3.3.1 Cấu trúc tinh thể và thành phần pha của xúc tác .......................................50
3.3.2 Hình thái bề mặt và kích thƣớc hạt của xúc tác ........................................52
3.3.3 Khảo sát cấu trúc bề mặt của xúc tác ........................................................52
3.3.4 Tính chất từ của xúc tác ............................................................................54
3.3.5 Hoạt tính phân hủy màu MB của xúc tác ..................................................54

iii

3.3.6 Thảo luận ...................................................................................................55
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN.........................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................59
PHỤ LỤC HÌNH .......................................................................................................64
PHỤ LỤC BẢNG .....................................................................................................79

iv


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1: Hình ảnh đơn giản về chất thuận từ .............................................................10
Hình 2: Sự định hƣớng của các mơmen từ nguyên tử trong vật liệu sắt từ [16]. ......11
Hình 3: Đƣờng cong từ trễ của chất sắt từ [16].........................................................12
Hình 4: Cấu trúc phân tử Methylene blue [29]. ........................................................28
Hình 5: Đƣờng chuẩn mật độ quang A theo nồng độ MB. .......................................29
Hình 6: Giản đồ XRD của các mẫu CoFeO-4-600, CoFeO-4-700, CoFeO-4-800 và
CoFeO-4-900. ............................................................................................................32
Hình 7: Ảnh FE-SEM của các mẫu CoFeO-4-600 (a), CoFeO-4-700 (b), CoFeO-4800 (c) và CoFeO-4-900 (d). .....................................................................................34
Hình 8: Phổ IR của các mẫu CoFeO-4-600, CoFeO-4-700, CoFeO-4-800 và
CoFeO-4-900. ............................................................................................................36
Hình 9: Đồ thị biểu diễn ln(C0/C) theo t của các mẫu CoFeO-4-600, CoFeO-4-700,
CoFeO-4-800, CoFeO-4-900 và Fe2O3-4-800 dƣới bức xạ UV (a) và Vis (b). ........40
Hình 10: Giản đồ XRD của các mẫu CoFeO-2-800, CoFeO-3-800, CoFeO-4-800 và
CoFeO-6-800. ............................................................................................................43
Hình 11: Ảnh FE-SEM của các mẫu CoFeO-2-800 (a), CoFeO-3-800 (b), CoFeO-4800 (c) và CoFeO-6-800 (d). .....................................................................................45
Hình 12: Phổ IR của các mẫu CoFeO-2-800, CoFeO-3-800, CoFeO-4-800 và
CoFeO-6-800. ............................................................................................................46
Hình 13: Giản đồ XRD của các mẫu CoFeO-4-800, NiFeO-4-800 và CuFeO-4-800.
...................................................................................................................................51

Hình 14: Ảnh FE-SEM của các mẫu CoFeO-4-800 (a), NiFeO-4-800 (b) và CuFeO4-800 (c). ...................................................................................................................52
Hình 15: Phổ IR của các mẫu CoFeO-4-800, NiFeO-4-800 và CuFeO-4-800. ........53

v


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1: Các dụng cụ sử dụng trong thực nghiệm. ....................................................21
Bảng 2: Bảng thống kê một số thiết bị sử dụng trong thực nghiệm. ........................21
Bảng 3: Hóa chất sử dụng trong thực nghiệm...........................................................22
Bảng 4: Kí hiệu các mẫu xúc tác. ..............................................................................25
Bảng 5: Số liệu độ hấp thu quang A và nồng độ C1 của dung dịch MB. .................28
Bảng 6: Kết quả định lƣợng thành phần pha của các mẫu CoFeO-4-600, ...............33
Bảng 7: Kích thƣớc hạt của mẫu CoFeO-4-600, CoFeO-4-700, CoFeO-4-800 và
CoFeO-4-900. ............................................................................................................35
Bảng 8: Các thông số từ của mẫu CoFeO-4-600, CoFeO-4-700, CoFeO-4-800 và
CoFeO-4-900. ............................................................................................................37
Bảng 9: Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB của các mẫu xúc tác CoFeO-4-600,
CoFeO-4-700, CoFeO-4-800 và CoFeO-4-900. .......................................................39
Bảng 10: Kết quả định lƣợng thành phần pha của các mẫu CoFeO-2-800, CoFeO-3800, CoFeO-800 và CoFeO-6-800. ...........................................................................44
Bảng 11: Các thông số từ của các mẫu CoFeO-2-800, CoFeO-3-800, CoFeO-4-800
và CoFeO-6-800. .......................................................................................................47
Bảng 12: Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB của các mẫu CoFeO-2-800,
CoFeO-3-800, CoFeO-800, CoFeO-6-800 và Fe2O3-4-800 dƣới bức xạ UV và Vis.
...................................................................................................................................48
Bảng 13: Kết quả định lƣợng thành phần pha của các mẫu CoFeO-4-800, NiFeO-4800 và CuFeO-4-800. ................................................................................................51
Bảng 14: Các thông số từ của mẫu CoFeO-4-800, NiFeO-4-800 .............................54
Bảng 15: Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB của các mẫu CoFeO-4-800,
NiFeO-4-800 và CuFeO-4-800 dƣới bức xạ UV và Vis. ..........................................55

vi


PHỤ LỤC HÌNH
Phụ lục hình 1: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-4-600. ............................................64
Phụ lục hình 2: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-4-700. ............................................64
Phụ lục hình 3: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-4-800. ............................................65
Phụ lục hình 4: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-4-900. ............................................65
Phụ lục hình 5: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-2-800. ............................................66
Phụ lục hình 6: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-3-800. ............................................66
Phụ lục hình 7: Giản đồ XRD của mẫu CoFeO-6-800. ............................................67
Phụ lục hình 8: Giản đồ XRD của mẫu CuFeO-4-800. ............................................67
Phụ lục hình 9: Giản đồ XRD của mẫu NiFeO-4-800. .............................................68
Phụ lục hình 10: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-4-600............................................68
Phụ lục hình 11: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-4-700............................................68
Phụ lục hình 12: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-4-800............................................69
Phụ lục hình 13: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-4-900............................................69
Phụ lục hình 14: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-2-800............................................69
Phụ lục hình 15: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-3-800............................................70
Phụ lục hình 16: Ảnh FE-SEM của mẫu CoFeO-6-800............................................70
Phụ lục hình 17: Ảnh FE-SEM của mẫu CuFeO-4-800............................................70
Phụ lục hình 18: Ảnh FE-SEM của mẫu NiFeO-4-800. ...........................................71
Phụ lục hình 19: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-4-600. ...............................................71
Phụ lục hình 20: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-4-700. ...............................................72
Phụ lục hình 21: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-4-800. ...............................................72
Phụ lục hình 22: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-4-900. ...............................................73
Phụ lục hình 23: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-2-800. ...............................................73
Phụ lục hình 24: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-3-800. ...............................................74
Phụ lục hình 25: Phổ FT-IR của mẫu CoFeO-6-800. ...............................................74
Phụ lục hình 26: Phổ FT-IR của mẫu CuFeO-4-800. ...............................................75

Phụ lục hình 27: Phổ FT-IR của mẫu NiFeO-4-800. ................................................75
Phụ lục hình 28: Đƣờng cong từ trễ của mẫu CoFeO-4-600. ...................................76
Phụ lục hình 29: Đƣờng cong từ trễ của mẫu CoFeO-4-700. ...................................76
Phụ lục hình 30: Đƣờng cong từ trễ của mẫu CoFeO-4-800. ...................................77
Phụ lục hình 31: Đƣờng cong từ trễ của mẫu CoFeO-4-900. ...................................77
Phụ lục hình 32: Đƣờng cong từ trễ của mẫu CuFeO-4-800. ...................................78

vii


PHỤ LỤC BẢNG
Phụ lục bảng 1: Hoạt tính phân hủy MB của mẫu CoFeO-4-600 dƣới bức xạ UV. .79
Phụ lục bảng 2: Hoạt tính phân hủy màu MB của mẫu CoFeO-4-700, CoFeO-4-800
và CoFeO-4-900 dƣới bức xạ UV .............................................................................79
Phụ lục bảng 3: Hoạt tính phân hủy màu MB của mẫu CoFeO-4-600 và CoFeO-4700 dƣới bức xạ Vis ..................................................................................................80
Phụ lục bảng 4: Hoạt tính phân hủy màu MB của mẫu CoFeO-4-800 và CoFeO-4900 dƣới bức xạ Vis. .................................................................................................80
Phụ lục bảng 5: Hoạt tính phân hủy MB của mẫu CoFeO-2-800, CoFeO-3-800 và
CoFeO-6-800 dƣới bức xạ UV ..................................................................................81
Phụ lục bảng 6: Hoạt tính phân hủy MB của mẫu CoFeO-2-800, CoFeO-3-800 và
CoFeO-6-800 dƣới bức xạ Vis. .................................................................................81

viii


DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
AOPs (Advanced oxidation processes)

Quá trình oxi hóa nâng cao

FE – SEM (Field emission scanning electron

microscopy)

Ảnh hiển vi điện tử quét

FT – IR (Fourier transform infrared spectroscopy)

Phổ hấp thu hồng ngoại

MB (Methylene Blue)

Methylene Xanh

BET (Brunauer–Emmet–Teller)

Diện tích bề mặt riêng

UV (Ultra violet)

Tử ngoại

Vis (Visible)

Khả kiến

VSM (Vibrating sample magnetometer)

Từ kế mẫu rung

XRD (X – ray diffraction)

Nhiễu xạ tia X

WHE ( Water heating evaporation)

Phƣơng pháp thủy nhiệt

ix


LỜI MỞ ĐẦU
Nhờ vào tính năng đơn giản và hiệu quả, các phản ứng oxi hóa nâng cao đã
đƣợc các nhà khoa học đánh giá cao để loại bỏ các chất hữu cơ độc hại ra khỏi nƣớc
thải, nó đƣợc thay thế hoặc bổ sung vào các kỹ thuật thông thƣờng. Phƣơng pháp
oxi hóa nâng cao có điểm chung là tạo ra gốc hydroxyl OH có thế tiêu chuẩn rất
cao (E0 = 2,7 V), khống hóa tốt nhiều loại chất hữu cơ ô nhiễm. Thanh lọc nƣớc
thải là loại bỏ các chất hóa học gây ơ nhiễm khỏi nguồn nƣớc bằng phƣơng pháp
AOPs, có qui mơ đủ lớn để nguồn nƣớc thải đã qua xử lý sẽ đƣợc trả về mơi trƣờng
hay ít nhất cũng đƣợc trả về một dịng chảy. Phản ứng Fenton đến từ các nghiên cứu
của ông H.J.H. Fenton hơn 100 năm trƣớc, là 1 trong số các nghiên cứu về AOPs.
Hiện nay, xu hƣớng nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngồi nƣớc
chính là việc nghiên cứu và phát triển những loại xúc tác Fenton có kích thƣớc hạt
nhỏ, nhằm làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các hạt xúc tác với chất phản ứng, gia
tăng hiệu suất xử lý. Tuy nhiên, chính vấn đề này đã cho thấy rõ một trong những
nhƣợc điểm lớn của q trình Fenton, đó là việc hình thành bùn và rất khó thu hồi
xúc tác sau q trình xử lý. Dựa vào những yêu cầu và thách thức đó, các nhà khoa
học trên thế giới đã và đang mở rộng hƣớng nghiên cứu, cùng với mục tiêu là tổng
hợp đƣợc vật liệu xúc tác Fenton dị thể, có hoạt tính xử lý nƣớc thải dệt nhuộm, có
từ tính và khả năng tái sử dụng cao, tiết kiệm công sức và chi phí cho ngƣời sử
dụng.
Những năm gần đây, vật liệu CoFe2O4 đã và đang nhận đƣợc rất nhiều sự quan

tâm từ giới khoa học bởi cấu trúc tinh thể, tính chất từ và đặc biệt là khả năng xử lý
tốt của chúng không chỉ đối với các hợp chất hữu cơ nhƣ nitrophenol, benzyl
alcohol, imidacloprid…., mà còn trên một số loại phẩm nhuộm khác nhau. Chính vì
vậy, đã có rất nhiều các phƣơng pháp đƣợc áp dụng để tổng hợp CoFe2O4 bao gồm:
đồng kết tủa, thủy nhiệt, sol-gel, polyol…

1


Ở thời điểm hiện tại, đã có những nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp sol-gel
có polymer hỗ trợ để tổng hợp một số loại vật liệu spinel cũng nhƣ nhiều hệ oxid
kép khác nhau. Đây thực sự là một phƣơng pháp đầy hứa hẹn, bởi sản phẩm thu
đƣợc từ phƣơng pháp này có mức độ tinh thể hóa cao, kích thƣớc hạt đồng đều và từ
tính tốt. Tuy nhiên, thực tế hiện nay vẫn cịn rất ít những báo cáo về nghiên cứu
tổng hợp vật liệu CoFe2O4 bằng phƣơng pháp sol-gel có polymer hỗ trợ. Hơn thế
nữa, dựa trên cơ chế của phƣơng pháp, có thể dễ dàng nhận thấy rằng, phƣơng pháp
này chịu ảnh hƣởng đáng kể bởi một số điều kiện khác nhau trong quá trình tổng
hợp mẫu nhƣ hàm lƣợng polymer, nhiệt độ nung mẫu, thời gian nung mẫu…. Do
đó, nhằm đánh giá sự ảnh hƣởng của một số yếu tố thực nghiệm nêu trên đến thành
phần pha, kích thƣớc hạt, tính chất từ, tính chất bề mặt và hoạt tính xử lý phẩm
nhuộm của các mẫu xúc tác, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hƣởng của tiền chất kim loại và polymer hỗ trợ trong
quá trình tổng hợp xúc tác photo- Fenton có từ tính dựa trên cấu trúc ferrite
bằng phƣơng pháp sol-gel”.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

3


1.1 Xúc tác Fenton
Fenton là quá trình bao gồm các phản ứng giữa những hợp chất peroxide
(thƣờng là H2O2) với ion sắt để tạo thành các gốc tự do hoạt động, có khả năng oxi
hóa hồn tồn các hợp chất vô cơ lẫn hữu cơ. Phản ứng Fenton đƣợc đề nghị bởi H.
J.H.Fenton vào năm 1894, ông đã phát hiện rằng H2O2 có thể đƣợc kích hoạt bằng
muối sắt (Fe2+) để oxi hóa acid tartaric. Trong q trình Fenton, với sự có mặt của
Fe2+, Fe3+ và H2O2, gốc tự do hydroxyl OH đƣợc hình thành qua các phƣơng trình
sau [1]:
3+


Fe2+ + H2O2 
 Fe + OH + OH

k = 40 – 80 L.mol-1. s-1

(1.1)

2+

+
Fe3+ + H2O2 
 Fe + OOH + H

k = 9.1×10-7 L.mol-1 s-1

(1.2)

Nhƣ vậy, Fe2+ đóng vai trị là chất xúc tác trong q trình phân hủy H2O2 tạo
gốc tự do OH. Tuy nhiên, vì quá trình hoàn nguyên Fe3+ thành Fe2+ xảy ra rất
chậm, hằng số tốc độ phản ứng của (1.2) rất nhỏ so với phản ứng (1.1). Vì vậy,
lƣợng sắt tồn tại sau phản ứng chủ yếu ở dạng Fe3+. Tốc độ phản ứng Fenton giảm
dần từ khi bắt đầu phản ứng cho đến khi kết thúc phản ứng.
1.1.1 Fenton đồng thể
Trong pha đồng thể, những sự thay đổi hóa học chủ yếu phụ thuộc vào
bản chất của sự tƣơng tác giữa các tác chất với nhau (xúc tác Fenton và các hợp
chất cần xử lý) [2]. Dựa vào sự hình thành của nhóm tự do hydroxyl OH, xúc tác
Fenton đồng thể đã đƣợc chứng minh có thể oxi hóa khơng chọn lọc và nhanh
chóng đối với hầu hết các hợp chất hữu cơ cũng nhƣ các hợp chất không phân hủy
sinh học [3]. Tuy nhiên, chi phí cho q trình Fenton đồng thể để xử lý nƣớc thải
hiện nay trở nên rất đắt đỏ do một số những hạn chế sau: (i) giới hạn pH của dung
dịch xử lý chỉ từ 2.5 – 3.5, (ii) khó khăn trong việc tách loại xúc tác ra khỏi sản
phẩm (khi muốn tách xúc tác ra khỏi hệ dung dịch, cần sử dụng rất nhiều kiềm để
kết tủa ion sắt, từ đó hình thành một lƣợng lớn bùn trong q trình xử lý tiếp theo,
gây khó khăn trong việc thu hồi và tái sử dụng xúc tác) [4]. Vì vậy, nhiều nghiên

4


cứu đã và đang đƣợc tiến hành để cải thiện, khắc phục các nhƣợc điểm của quá trình
Fenton cổ điển.
1.1.2 Photo- Fenton đồng thể
Đặc điểm của quy trình photo- Fenton là sử dụng đồng thời hệ xúc tác
Fenton với bức xạ UV-Vis, giúp cung cấp năng lƣợng nhằm gia tăng lƣợng gốc tự
do sinh ra, từ đó tăng cƣờng khả năng xúc tác của phản ứng.
Trong hệ thống photo- Fenton đồng thể, sự khử photo hóa của xúc tác kim

loại là con đƣờng chính trong suốt q trình oxi hóa xúc tác. Lấy hệ photo- Fe3+ H2O2 làm ví dụ, ngoại trừ phản ứng trong hệ Fe3+- H2O2
Fe3+ + H2O

→ Fe2+ + OH + H+

(1.3)

3+


Fe2+ + H2O2 
 Fe + OH + OH

(1.4)

Hai phản ứng phụ cũng xảy ra do sự hiện diện của bức xạ UV-Vis. Phản ứng
đầu tiên là q trình quang hóa ion Fe3+ (tồn tại ở dạng Fe(OH)2+ trong môi trƣờng
acid) để tạo thành ion Fe2+ và gốc tự do OH dƣới bức xạ UV-Vis (phƣơng trình
1.5); phản ứng thứ 2 là quá trình quang phân H2O2 sinh ra OH tại bức xạ có bƣớc
sóng ngắn hơn (phƣơng trình 1.6).
Fe(OH)2+ + hv 
 Fe2+ +
H2 O2

+ hv 



2 OH



OH ( < 580 nm)

(1.5)

( < 310 nm)

(1.6)

Ion sắt sinh ra từ phƣơng trình (1.5) có thể tham gia trực tiếp vào quy trình
Fenton, tạo ra nhiều OH hơn, và cuối cùng là cải thiện tốc độ khử các chất ô nhiễm
hữu cơ.
Hệ photo- Fe3+- H2O2 luôn hoạt động tốt ở pH 3, lúc này phức Fe(III)
hydroxyl tan và Fe(OH)2+ dễ bị quang hóa hơn. Khi thực hiện tại pH cao hơn (>3),
ligand vô cơ hoặc hữu cơ cần phải đƣợc bổ sung (phƣơng trình 1.7) để tạo phức với

5


ion sắt; ngăn chặn ion sắt kết tủa. Các ligand hiệu quả nhất thƣờng đƣợc sử dụng
bao gồm: citrate, oxalate, EDTA, humic acid, EDDS (ethylenediamine disuccinic
acid), và catechin.
Fe(III)-L + hv 


Fe(II) + L+

(1.7)


Hiệu suất cao của Fe(II) khi có sự hiện diện của ligand làm tăng lƣợng OH

đƣợc sinh ra trong điều kiện gần trung tính, từ đó tăng hiệu suất khử các chất ô
nhiễm hữu cơ. Wang và các cộng sự sử dụng ligand catechin để tạo phức với ion
Fe3+ và tốc độ khử Inderal đạt tới 75% trong vịng 120 phút tại pH 6.
Ngồi các quy trình photo- Fenton đồng thể của Fe3+, Cu2+ và phức của Cu2+
cũng đƣợc áp dụng vào quy trình photo- Fenton đồng thể ở điều kiện trung tính.
Cu(II)-L + hv 

Cu+

Cu(I) + L+



 Cu2+ + OH + OH
+ H2O2 

(1.8)
(1.9)

Chính điều này đã dẫn đến số lƣợng gốc tự do OH hình thành trong q
trình photo-Fenton tăng mạnh, qua đó góp phần làm tăng tốc độ phản ứng oxi hóa
và khả năng xử lý các loại phẩm nhuộm hữu cơ [5].
Tuy nhiên, xúc tác photo-Fenton đồng thể vẫn còn một số nhƣợc điểm [6]:
-

Khó tách xúc tác ra khỏi dung dịch phản ứng và thu hồi sau khi xử lý.

-

H2O2 dễ bị phân hủy thành O2 và H2O trong quá trình lƣu trữ và gây trở ngại
trong việc ứng dụng để mở rộng mơ hình.

1.1.3 Tác nhân H2C2O4 cho photo- Fenton
Nhóm các nhà khoa học Shou-Qing Liu, Lian-Rong Feng, Nan Xu, ZhiGang Chen và Xiao-Mei Wang [7] đến từ Trung Quốc đã đề nghị phƣơng pháp
giảm cấp màu của rhodamine B có sự hiện diện của acid oxalic. Giống với H2O2,

6


acid oxalic cũng có những tính chất tƣơng tự, làm giảm cấp màu của thuốc nhuộm
và có khả năng phá vỡ các liên kết của phân tử hữu cơ, dƣới tác dụng của ánh sáng
[7]. Ngoài ra, acid oxalic cũng có những ƣu điểm là khơng bị oxy hóa bởi gốc
hydroxyl, vì chúng là sản phẩm trung gian của quá trình phân mảnh các hợp chất
hữu cơ [8].
Các phản ứng trong quy trình photo- Fenton đƣợc mơ tả nhƣ sau [7]:
[Fe(C2O4)3]3- + hv → Fe2+ + 2C2O42- + C2O4-

(1.10)

C2O4- + O2 → O2- + 2CO2 (k = 2.4 109 M-1.s-1)

(1.11)

C2O4- → O2- + 2CO2 (k = 2.0 106 M-1.s-1)

(1.12)

Fe3+ + O2- → Fe2+ + O2 (k = 1.5 108 M-1.s-1)

(1.13)

O2- + H+ → HO2 (kcân bằng = 6.3 104)

(1.14)

Fe3+ + O2 + 2H2O → Fe2+ + H2O2 + 2OH- (k = 7.2 108 M-1.s-1)

(1.15)

Fe3+ + HO2 + H2O → Fe2+ + H2O2 + OH- (k = 7.2 105 M-1.s-1)

(1.16)

2HO2 → H2O2 + O2 (k = 8.3 105 M-1.s-1)

(1.17)

C2O4- →CO2- + CO2 (k = 2.0 106 M-1.s-1)

(1.18)

CO2- + [Fe(C2O4)3]3- → Fe2+ + CO2 + 3C2O42-(k= 8.0 109 M-1.s-1)

(1.19)

3+



Fe2+ + H2O2 
 Fe + OH + OH

(k = 63 M-1. s-1)

(1.20)

Fe2+ + H2O2 + 3C2O42- → [Fe(C2O4)3]3- + OH- + OH (k = 3.1 104 M-1.s-1) (1.21)


OH + RH → sản phẩm đã bị oxy hóa; k = 107 – 109 M-1.s-1

(1.22)

Các gốc oxi hóa tự do nhƣ gốc superoxide và gốc hydroxyl đƣợc sinh ra từ
những phản ứng trên có thể phân hủy hầu hết thuốc nhuộm hữu cơ vì khả năng khử

7


cao. Những phát hiện này đã đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển của xúc tác
photo- Fenton dị thể.
Bên cạnh đó, cơng nghệ sử dụng các q trình oxi hóa nâng cao, trong đó có
q trình UV- Fenton, oxi hóa điện hóa, sử dụng kim loại hóa trị khơng… để
chuyển hóa, phân hủy các chất hữu cơ vịng thơm độc hại ô nhiễm trong môi trƣờng
nƣớc là công nghệ tiên tiến và đang đƣợc quan tâm nghiên cứu ở nhiều nƣớc trên
thế giới.
1.1.4 Fenton dị thể
Trong phản ứng dị thể, ngồi q trình xúc tác do tƣơng tác của các tâm hoạt

tính với tác chất cịn phải kể đến hai quá trình hết sức quan trọng là hấp phụ tác chất
lên bề mặt xúc tác rắn và quá trình giải hấp của sản phẩm ra khỏi bề mặt xúc tác [9].
Chất xúc tác dị thể có ƣu thế vƣợt trội là có thể dễ dàng tách ra khỏi sản phẩm.
Bên cạnh đó, cùng với sự hỗ trợ của bức xạ UV, phức Fe3+ bị phá hủy và dễ dàng
hoàn nguyên thành Fe2+ để tiếp tục tham gia vào chu kỳ xúc tác Fenton.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình Fenton dị thể:
 Hoạt tính xúc tác chủ yếu phụ thuộc vào các phản ứng trên bề mặt
xúc tác [10].
 Tăng nồng độ chất xúc tác chỉ tăng tốc độ phân hủy H2O2 nhƣng
không thể làm tăng đáng kể tốc độ oxi hóa chất gây ơ nhiễm [10].
 Sự kết tụ của các hạt nano với kích thƣớc hạt kết tụ khoảng 1µm:
làm giảm bề mặt phản ứng, các tâm hoạt tính khó tiếp xúc với
H2O2→ ngăn cản một lƣợng lớn •OH hình thành [10].
 H2O2 vừa là chất sinh ra vừa là chất tiêu thụ •OH nên khi tăng nồng
độ H2O2 cũng không thể tăng khả năng xử lý chất gây ô nhiễm [11],
[12], [13].

8


Các sản phẩm phụ trong quá trình xử lý chất gây ơ nhiễm cũng có thể che tâm
hoạt tính → ảnh hƣởng đến q trình xử lý chất ơ nhiễm [14].
Bên cạnh đó, hầu hết xúc tác Fenton dị thể và xúc tác photo Fenton dị thể đều
nằm ở dạng bột mịn, khó thu hồi sau phản ứng, địi hỏi các q trình lọc, ly tâm tốn
kém. Chính vì vậy, hiện nay, nhiều nhà khoa học đã đề nghị sử dụng các loại xúc
tác Fenton dị thể có từ tính, nhằm cải thiện khả năng thu hồi xúc tác sau xử lý.

1.2 Vật liệu từ tính
1.2.1 Giới thiệu
Tất cả những vật liệu đặt trong từ trƣờng đều bị từ hóa. Bản chất của sự từ

hóa liên quan đến mơmen từ tế vi của nguyên tử, ion hay phân tử tạo thành vật liệu
đó [15].
Khi khơng có tƣơng tác của từ trƣờng ngoài, momen từ của 1 nguyên tử bằng
tổng vector của momen từ quỹ đạo (đƣợc tạo ra khi điện tử chuyển động xung
quanh hạt nhân, thƣờng không đáng kể) và momen từ tự quay của các electron có
trong nguyên tử đó. Momen từ tổng cộng của các momen từ nguyên tử trong một
đơn vị thể tích đƣợc gọi là độ từ hóa M, đặc trƣng cho sự từ hóa của vật liệu:
M = kmH
Trong đó:
 H là cƣờng độ từ trƣờng ngoài
 km là độ từ cảm. Tùy thuộc vào giá trị km mà ngƣời ta phân biệt các
loại vật liệu từ:
-

Vật liệu nghịch từ: km < 0; 104 < km < 107

-

Vật liệu thuận từ: km > 0; 105 < km < 102

-

Vật liệu sắt từ: km >> 1; 102 < km < 106

9


1.2.1.1 Vật liệu nghịch từ:
Nghịch từ là một dạng rất yếu của từ tính, khơng vĩnh cửu, sinh ra do có sự
thay đổi chuyển động quỹ đạo của từ trƣờng khi có một từ trƣờng ngồi tác dụng.

Vật liệu nghịch từ (H2O, Mg, Si, Bi, Pb, Cu, Au, Ag...[16]) là vật liệu khơng có
momen từ ngun tử (nghĩa là các momen từ sinh ra do các điện tử bù trừ lẫn nhau),
vì thế khi đặt một từ trƣờng ngồi vào, nó sẽ tạo ra các momen từ ngƣợc với từ
trƣờng ngồi. Theo đó, vật liệu nghịch từ sẽ bị đẩy ra khỏi từ trƣờng. Nhƣng thơng
thƣờng, ta khó mà quan sát đƣợc hiệu ứng này vì tính nghịch từ là rất yếu.
1.2.1.2 Vật liệu thuận từ:
Vật liệu thuận từ (O2, Cr3+...) là vật liệu có momen từ nguyên tử, nhƣng
momen từ này cũng rất nhỏ, có thể xem một cách đơn giản các nguyên tử của vật
liệu thuận từ nhƣ những nam châm nhỏ, nhƣng không liên kết đƣợc với nhau (do
khoảng cách giữa chúng xa và momen từ yếu). Khi ta áp một từ trƣờng ngồi vào,
thì các mommen từ chuyển động và xoay theo chiều của từ trƣờng ngồi [16].

Hình 1: Hình ảnh đơn giản về chất thuận từ

10


1.2.1.3 Vật liệu sắt từ:
Vật liệu sắt từ (Ferromagnetic materials) là những vật liệu có mơmen từ
thƣờng trực với từ độ rất lớn (độ từ cảm có thể lên đến 106) ngay cả khi khơng có từ
trƣờng ngồi (sắt, cobalt, nikel…) nên có thể xem là vật liệu từ vĩnh cửu. Cụ thể,
mômen từ vĩnh cửu trong các vật liệu sắt từ do spin điện tử sinh ra. Khác với vật
liệu thuận từ, những spin điện tử này không tự triệt tiêu lẫn nhau. Chúng có khả
năng tƣơng tác với nhau bằng tƣơng tác tĩnh điện đặc biệt gọi là tƣơng tác trao đổi
sắt từ. Chính tƣơng tác này làm cho các mômen spin từ của các nguyên tử định
hƣớng song song với nhau ngay cả khi khơng có từ trƣờng ngồi (hình 1.1) [16].
Tuy nhiên, khơng phải tất cả mômen spin từ trong tinh thể đều định hƣớng song
song. Các mômen spin từ chỉ định hƣớng song song với nhau trong các miền thể
tích tƣơng đối lớn đƣợc gọi là các miền từ hóa tự nhiên (đơmen từ), tạo thành từ độ
tự phát của vật liệu (có nghĩa là độ từ hóa tồn tại ngay cả khi khơng có từ trƣờng).

Nếu khơng có từ trƣờng, do năng lƣợng nhiệt làm cho momen từ của các đơmen
trong lịng khối sẽ sắp xếp hỗn độn do vậy tổng độ từ hóa của cả khối vẫn bằng 0.

Hình 2: Sự định hƣớng của các mômen từ nguyên tử trong vật liệu sắt từ [16].
1.2.2 Đƣờng cong từ trễ
Hiện tƣợng từ trễ là một hiện tƣợng đặc trƣng dễ thấy nhất ở vật liệu sắt từ.
Khi từ hóa một khối sắt từ bằng từ ngồi, các moment có xu hƣớng sắp xếp trật tự
theo hƣớng từ trƣờng ngồi do đó từ độ của mẫu tăng dần đến độ bão hòa (thời
điểm mà các moment từ hoàn toàn song song với nhau). Khi ngắt từ trƣờng hoặc
khử từ theo chiều ngƣợc, do sự liên kết giữa các moment từ và các domain từ, các

11


moment từ khơng lập tức quay trở lại tình trạng hỗn độn nhƣ các vật liệu thuận từ
mà còn giữ đƣợc từ độ ở giá trị khác không. Nhƣ vậy, đƣờng cong đảo từ có khả
năng khơng trùng hồn tồn với đƣờng cong từ hóa lúc đầu, từ đó tạo ra hiện tƣợng
từ trễ, đƣợc biểu diễn bởi một đƣờng cong khép kín (đƣờng cong từ trễ) (hình 2).
Từ đƣờng cong từ trễ này, chúng ta có thể xác định đƣợc các đại lƣợng đặc trƣng
của vật liệu sắt từ nhƣ sau:
1.2.2.1 Từ độ bão hòa
Đối với vật liệu sắt từ, mômen từ tổng cộng M và cƣờng độ từ trƣờng ngồi
H khơng tỷ lệ với nhau. Trong q trình từ hóa vật liệu, khi H tăng, M lúc đầu tăng
chậm, sau đó tăng nhanh, rồi đạt đến giá trị bão hịa, khơng phụ thuộc vào H nữa.
Giá trị cực đại này đƣợc gọi là độ từ hóa bão hịa MS. Từ độ bão hòa là tham số đặc
trƣng của vật liệu sắt từ. Từ độ bão hòa thƣờng đƣợc ký hiệu là MS.

Hình 3: Đƣờng cong từ trễ của chất sắt từ [16].

12

1.2.2.2 Từ dư
Khi H bằng 0, vật liệu vẫn còn lƣu từ trƣờng M. Điều này có nghĩa là khi
ngắt từ trƣờng, về ngun tắc, các mơmen từ lại có xu hƣớng hỗn độn trở lại và tạo
nên các miền từ, tuy nhiên lúc này, giữa các miền từ vẫn cịn có tƣơng tác với nhau,
khiến các mơmen từ tổng của các domain từ khơng bị triệt tiêu hồn tồn, từ đó tạo
thành độ từ dƣ MR (remanent magnetization).
1.2.2.3 Lực kháng từ
Muốn khử hoàn toàn cảm ứng từ dƣ của vật liệu cần phải đổi chiều từ trƣờng,
tức là đặt một từ trƣờng ngƣợc sao cho khi trƣờng ngoài đạt giá trị HC thì mơmen từ
hồn tồn bằng 0. Giá trị HC đƣợc gọi là lực kháng từ (coercivity hay coercive
field).
1.3 Vật liệu xúc tác có từ tính
1.3.1 Xu hƣớng nghiên cứu trên xúc tác Fenton từ tính
Hầu hết các xúc tác dị thể đều ở dạng bột mịn, khó thu hồi sau phản ứng. Đối
với xúc tác là oxid sắt, hoạt tính của chúng cũng thƣờng thấp hơn nhiều khi so với
xúc tác Fenton đồng thể hoặc phải cần kích thích tia tử ngoại để hoạt động một cách
hiệu quả.
Theo một số nghiên cứu gần đây [17], [18], [19 , xúc tác Fenton dị thể dựa
trên oxid sắt từ có hiệu quả hơn oxid khác vì có thể do có một lƣợng ion Fe2+ trong
cấu trúc. Về vấn đề này, theo nhóm nghiên cứu của Regina C.C Costa cho rằng, ion
Fe2+ đóng một vai trị rất quan trọng trong việc làm tăng cƣờng khả năng tạo ra OH
của H2O2. Ngồi ra, nhóm nghiên cứu cũng đã tiến hành nghiên cứu về ảnh hƣởng
của các ion M2+ nhƣ Co2+, Mn2+ khi đƣợc thêm vào cấu trúc sắt từ để tạo thành các
xúc tác từ tính Fe3-xMnxO4 và Fe3-xCoxO4. Đáng chú ý hơn, sự có mặt của ion Co2+,
Mn2+ trong cấu trúc làm thúc đẩy khả năng phân hủy H2O2 và tăng hoạt tính xử lý
thuốc nhuộm hữu cơ. Đồng thời, nhờ từ tính của chúng, các xúc tác này dễ dàng

13

đƣợc thu hồi và tách khỏi dung dịch bằng nam châm sau mỗi lần khảo sát hoạt tính
[20].
Nhóm nghiên cứu Teresa Valdés - Solís đã có nghiên cứu cụ thể về cấu trúc
spinel MnFe2O4 đƣợc tổng hợp bằng kỹ thuật nanocasting với khung nano là silica
[21]. Dựa vào kích thƣớc hạt xúc tác thu đƣợc nhỏ (khoảng < 10nm) và diện tích bề
mặt lớn, xúc tác này cho thấy đƣợc hoạt tính xử lý cao hơn hẳn so với các loại xúc
tác dị thể trƣớc đây. Hơn nữa, nhờ vào tính chất từ mà chúng rất dễ dàng đƣợc tách
ra khỏi hệ phản ứng bằng cách sử dụng nam châm để thu hồi, chính vì vậy xúc tác
từ tính MnFe2O4 là một trong những xúc tác Fenton dị thể đƣợc đánh giá cao và phù
hợp trong việc xử lý ô nhiễm nƣớc thải nhuộm hiện nay.
Nhóm tác giả Ngơ Kim Thẩm đến từ Viện Cơng Nghệ Hóa Học, hợp tác với
trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM và trƣờng đại học Cần Thơ đã đƣa ra một
phƣơng pháp mới và đơn giản để điều chế vật liệu từ tính MFe2O4 (M: Fe, Mn) trên
nền carbon hoạt tính mà vẫn giữ lại độ xốp cao, với mục tiêu tạo ra vật liệu từ tính
khơng chỉ có từ tính cao mà cịn thể hiện hoạt tính xúc tác tốt [22]. Bằng cách ngâm
carbon hoạt tính vào các dung dịch tiền chất, nhóm nghiên cứu đã thu đƣợc các mẫu
xúc tác CuFe2O4/AC-H và Fe3O4/AC-H. Dựa vào khả năng xử lý thuốc nhuộm MO,
ngƣời ta cũng nhận thấy rằng, hoạt tính xúc tác của xúc tác Fe2CuO4/AC-H cao hơn
hẳn so với Fe3O4/AC-H.
Vào năm 2014, Yanbin Wanga và các cộng sự [23] đã đƣợc tổng hợp thành
công xúc tác CuFe2O4 bằng kỹ thuật nanocasting. Xúc tác có cấu trúc xốp, diện tích
bề mặt lớn 122 m2.g-1, kích thƣớc lỗ xốp 9,2nm, phân hủy gần nhƣ hồn tồn 10
mg.L-1 imidacloprid sau 5 giờ, hoạt tính ổn định trong 5 lần sử dụng liên tục, ít tan
cả trong điều kiện acid (< 1 ppm) và có độ từ hóa bão hịa trung bình, dễ thu hồi
bằng nam châm.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu của tác giả Lê Tiến Khoa đã tiến hành tổng
hợp, cũng nhƣ khảo sát hoạt tính phân hủy phẩm nhuộm Methylene Blue (MB) của
xúc tác dị thể có từ tính CuFe2O4 trong quy trình photo- Fenton với sự có mặt của

acid oxalic [6]. Spinel CuFe2O4 đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp sol – gel, ở các

14


nhiệt độ nung 700, 800, 9000C, với các tỉ lệ khác nhau của ion kim loại và hồ tinh
bột = 1:2:3 cho hiệu suất phân hủy tốt nhất MB trong cả UVA và Vis. Mẫu nung ở
8000C này cũng cho thấy từ tính cao, do đó dễ tách rời xúc tác khỏi dung dịch phản
ứng thơng qua từ trƣờng ngồi.
Thơng qua các nghiên cứu trên, chúng tôi nhận thấy rằng, MFe2O4 là một vật
liệu từ tính và khả năng xử lý nƣớc thải phẩm nhuộm hữu cơ mạnh, đóng vai trò
nhƣ xúc tác Fenton dị thể. Đây thực sự là một hƣớng nghiên cứu đầy hứa hẹn trong
lĩnh vực xúc tác Fenton dị thể.
Vấn đề này, vì vậy, cần đƣợc nghiên cứu sâu hơn. Cụ thể trong nghiên cứu
của chúng tôi, xúc tác MFe2O4 sẽ đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp sol-gel với sự
hỗ trợ của tiền chất polymer nhằm không chỉ nghiên cứu ảnh hƣởng của tiền chất
kim loại mà cả tiền chất polymer đến tính chất vật liệu spinel và hoạt tính xúc tác
photo Fenton của chúng.
1.3.2 Một số phƣơng pháp điều chế MFe2O4 (M: Co, Ni, Cu,...)
1.3.2.1 Phương pháp đồng kết tủa
Năm 2017, nhóm tác giả Abdelmajid Lassoued [24] đã tổng hợp đƣợc
MFe2O4 bằng cách trộn 0.2 M MCl2. xH2O và 0,4M FeCl3. 6H2O, khuấy từ liên
tục. Sau 30 phút, thêm 10 mL acid oleic ( acid oleic nhƣ là chất hoạt động bề mặt),
tiếp theo là thêm 1 giọt dung dịch NaOH 3M. Lúc này nhũ tƣơng trở thành màu đen
và xuất hiện kết tủa và pH duy trì trong khoảng 11-12. Dung dịch đƣợc đun nóng ở
800C trong 3 giờ thu đƣợc MFe2O4 spinel ferrite. Mẫu đƣợc làm lạnh ở nhiệt độ
phòng và tách từ. Kết tủa đen đƣợc tách ra và rửa vài lần bằng nƣớc và ethanol.
Mẫu đƣợc sấy ở 7000C trong 6 giờ.
Tác giả đã tổng hợp thành công xúc tác MFe2O4 spinel có cấu trúc đơn pha
và kích thƣớc hạt khơng vƣợt quá nanometer theo XRD. Kết quả TEM, SEM cho

thấy sản phẩm thu đƣợc là những hạt nano có dạng hình khối. Kích thƣớc hạt tinh
thể khoảng 25- 41 nm. Đây là một phƣơng pháp đơn giản, dễ thực hiện, hóa chất
đơn giản, khơng địi hỏi thiết bị phức tạp, tạo sản phẩm có kích thƣớc hạt nhỏ.

15