Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của vật liệu fe ti hydrotanxit và ứng dụng làm xúc tác xử lý metylen xanh trong môi trường nước

ĈҤI HӐ&7+È,1*8<Ç1
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––

NGUYỄN THỊ THẢO

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG
CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU Fe-Ti-HYDROTANXIT
VÀ ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC XỬ LÝ
METYLEN XANH TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

THÁI NGUYÊN - 2020


ĈҤI HӐ&7+È,1*8<Ç1
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––

NGUYỄN THỊ THẢO

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG
CẤU TRÚC CỦA VGẬT LIỆU Fe-Ti-HYDROTANXIT
VÀ ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC XỬ LÝ
METYLEN XANH TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC
Ngành: HĨA VƠ CƠ
Mã số: 8.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. VŨ VĂN NHƢỢNG

THÁI NGUYÊN - 2020


LỜI CAM ĐOAN
7{L [LQ FDP ÿRDQ ÿk\ Oj F{QJ WUuQK QJKLrQ Fӭu cӫD ULrQJ W{L Gѭӟi sӵ
Kѭӟng dүn cӫD769NJ9ăQ1KѭӧQJFiFVӕ liӋu, kӃt quҧ QrXWURQJOXұQYăQQj\
OjWUXQJWKӵFYjFKѭDWӯQJÿѭӧFDLF{QJEӕ trong bҩt kǤ F{QJWUuQKQjRNKiF
Thái Nguyên, tháng 06 năm 2020
Tác giả

Nguyễn Thị Thảo

i


LỜI CẢM ƠN
(P[LQEj\Wӓ OzQJELӃWѫQVkXVҳc tӟL769NJ9ăQ1KѭӧQJÿmWұQWuQK
Kѭӟng dүQ ÿӝQJ YLrQ JL~S ÿӥ Yj WҥR ÿLӅu kiӋn thuұn lӧL FKR HP WURQJ TXi
WUuQKOjPÿӅ WjLOXұQYăQ
7{L[LQFKkQWKjQKFҧPѫQ4XêWKҫ\F{ WURQJ.KRD+yDKӑc ± 7Uѭӡng
Ĉ+63- Ĉ+713KzQJWKtQJKLӋm +yD3KkQWtFKÿmWұQWuQKJL~Sÿӥ YjWҥo mӑi
ÿLӅu kiӋn thuұn lӧLÿӇ W{LKRjQWKjQKÿӅ WjLQj\
7{L[LQWUkQWUӑng cҧPѫQ%DQ*LiPKLӋu, Ban Chӫ NhiӋPNKRD+yDKӑc,
7UѭӡQJĈҥi hӑF6ѭSKҥm - Ĉҥi hӑc 7KiL1JX\rQ ÿmWҥRÿLӅu kiӋn cho W{Lÿѭӧc
hӑc tұSYjKRjQWKjQKEҧn luұQYăQ
CuӕLFQJW{L[LQFKkQWKjQKFҧPѫQEӕ mҽ, anh chӏJLDÿuQKYjEҥQEq
ÿӗng nghiӋp nhӳQJQJѭӡLOX{QÿӝQJYLrQFKLDVҿ mӑLNKyNKăQFQJW{LWURQJ
suӕWTXiWUuQKKӑc tұSYjWKӵc hiӋn luұQYăQ

Thái Nguyên, tháng 06 năm 2020
Học viên cao học

Nguyễn Thị Thảo

ii


MỤC LỤC
/ӡLFDPÿRDQ ........................................................................................................ i
/ӡLFҧPѫQ ........................................................................................................... ii
0өFOөF ............................................................................................................... iii
'DQKPөFFiFWӯYLӃWWҳWWURQJOXұQYăQ .............................................................. v
'DQKPөFFiFEҧQJ............................................................................................. vi
'DQKPөFFiFKuQK ............................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN.................................................................................. 2
*LӟLWKLӋXYӅYұWOLӋXK\GURWDQ[LW ................................................................. 2
1.1.1. 7KjQKSKҫQFҩXWU~FFӫDK\GURWDQ[LW ....................................................... 2
ӬQJGөQJFӫDK\GURWDQ[LW ......................................................................... 3
*LӟLWKLӋXYұWOLӋX)H-Ti-hydrotanxit ........................................................... 3
&iFSKѭѫQJSKiSWәQJKӧSYұWOLӋX ........................................................... 3
0ӝWVӕSKѭѫQJSKiSWәQJKӧSYұWOLӋXK\GURWDQ[LWFҩ\)H ...................... 4
*LӟLWKLӋXYӅPHW\OHQ[DQK .......................................................................... 6
&iFSKѭѫQJSKiS[ӱOêQѭӟFWKҧLGӋWQKXӝP .............................................. 8
7KjQKSKҫQFӫDQѭӟFWKҧLGӋWQKXӝP ....................................................... 8
7KӵFWUҥQJ{QKLӉPFӫDOjQJQJKӅGӋWQKXӝPӣ9LӋW1DPYjWiFKҥL .... 10
10ӝWVӕSKѭѫQJSKiS[ӱOêQѭӟFWKҧLGӋWQKXӝP ................................... 11
7uQKKuQKQJKLrQFӭXWURQJYjQJRjLQѭӟFOLrQTXDQWӟLYұWOLӋX)H-Tihidrotanxit .......................................................................................................... 14
Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................... 15

+yDFKҩW- GөQJFө ...................................................................................... 15
+yDFKҩW ................................................................................................... 15
'өQJFө .................................................................................................... 15
7әQJKӧSYұWOLӋX[~FWiF ........................................................................... 15
&iFSKѭѫQJSKiSQJKLrQFӭXÿһFWUѭQJFҩXWU~FYұWOLӋX .......................... 16
iii


2.3.1. 3KѭѫQJSKiSQKLӉX[ҥtia X (XRD) ........................................................ 16
2.3.23KѭѫQJSKiSKLӇQYLÿLӋQWӱWUX\ӅQTXD7(0
..................................... 17
3KѭѫQJSKiSÿҷQJQKLӋWKҩSSKө-JLҧLKҩSSKөQLWѫ%(7
.................... 17
2.3.4. 3KѭѫQJSKiSSKәKҩSWKөPүXUҳQ89-Vis DRS)................................. 18
2.4. .KҧRViWNKҧQăQJKҩSSKөYjSKkQKӫ\0%WUrQFiFPүXYұWOLӋX
WәQJKӧS ............................................................................................................ 18
 ;k\ GӵQJ ÿѭӡQJ FKXҭQ [iF ÿӏQK QӗQJ ÿӝ 0% WURQJ QѭӟF WKHR
SKѭѫQJSKiSSKәKҩSWKөSKkQWӱ89-Vis ....................................................... 18
.KҧRViWNKҧQăQJKҩSSKөSKkQKӫ\0%FӫDFiFYұWOLӋXWәQJKӧS .... 19
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 23
ĈһFWUѭQJFҩXWU~FYұWOLӋX[~FWiF ............................................................. 23
ҦQK7(0FӫDFiFPүXYұWOLӋXWәQJKӧS ................................................... 24
.ӃWTXҧSKkQWtFKÿѭӡQJÿҷQJQKLӋWKҩSSKөJLҧLKҩSSKөQLWѫ%(7

FӫDFiFPүXYұWOLӋXWәQJKӧS ........................................................................... 25
3..ӃWTXҧSKә89-9LV'56FӫDFiFPүXYұWOLӋXWәQJKӧS ......................... 26
.ӃWTXҧNKҧRViWNKҧQăQJSKkQKӫ\0%WUrQFiFPүXYұWOLӋXWәQJKӧS ....... 27
3.2.1. .ӃWTXҧNKҧRViWNKҧQăQJKҩSSKө0%FӫDFiFYұWOLӋXWURQJEyQJWӕL ........ 27
.ӃWTXҧNKҧRViWNKҧQăQJSKkQKӫ\0%WUrQFiFPүXYұWOLӋXWәQJ
KӧSGѭӟLiQKViQJ/(' ..................................................................................... 31

.ӃWTXҧNKҧRViWNKҧQăQJ[ӱOêQѭӟFWKҧLOjQJQJKӅGӋWQKXӝPFKLӃXFyL.. 35
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 39
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ................................................................................ 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 42
PHỤ LỤC

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CỦA LUẬN VĂN
Chữ viết
tắt
AOPs

Tên tiếng Việt

Tên tiếng Anh

4XiWUuQKR[\KyDQkQJFDR

Advanced Oxidation Processes
Brunauer ± Emmett - Teller

BET
H
TEM

Hydrotanxit

Hydrotalcite

.tQKKLӇQYLÿLӋQWӱWUX\ӅQTXD Transmission electron microscopy

TIOT

Tetraisopropyl octotitanat

TQ

7UXQJ4XӕF

UV-Vis

3KәSKҧQ[ҥNKXӃFKWiQ

UV-Vis Diffuse Reflectance

DRS

UV-Vis

Spectroscopy

XRD

*LҧQÿӗQKLӉX[ҥUѫQJKHQ

X-ray diffraction

v

Tetraisopropyl orthotitante


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. ĈӝFWtQKFӫD0%ÿӕi vӟi mӝt sӕ ÿӕLWѭӧQJQJKLrQFӭu (chuӝt,
FKyFRQQJѭӡi) .................................................................................. 7
Bảng 1.2. ĈһFWtQKQѭӟc thҧi cӫa mӝt sӕ [tQJKLӋp dӋt nhuӝm ӣ ViӋt Nam ........ 10
Bảng 2.1. Sӵ phө thuӝc cӫDÿӝ hҩp thө TXDQJSKkQWӱ theo nӗQJÿӝ MB ...... 19
Bảng 3.1. &iFPүu vұt liӋu tәng hӧSK\GURWDQ[LWYj)H-Ti/hydrotanxit ......... 23
Bảng 3.2. Khҧ QăQJKҩp phө MB 20 ppm cӫDFiFPүu vұt liӋu M1.4 - M1.7 .. 28
Bảng 3.3. Khҧ QăQJKҩp phө 0%YjSSPFӫDFiFPүu vұt liӋu
M1.4 - M1.7 ..................................................................................... 29
Bảng 3.4. Ĉӝ chuyӇQKyD0%SSPWUrQFiFPүu vұt liӋu tәng hӧSGѭӟi
iQKViQJNKҧ kiӃn............................................................................. 31
Bảng 3.5. ҦQKKѭӣng cӫDS+P{LWUѭӡQJÿӃn hoҥWWtQK[~FWiFFӫa vұt liӋu
(mүu M1.2) theo thӡi gian chiӃXViQJ ............................................. 33

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. CҩX WU~F K\GURWDQ[LW $
 Yj KuQK ҧnh cӫD NKRiQJ Yұt
hydrotanxit (B) vӟLF{QJWKӭFOjMg6Al2CO3(OH)16ā+2O) ........... 2
Hình 1.2. &{Qg thӭc cҩu tҥo cӫa metylen xanh ................................................. 6
Hình 1.3. &{QJWKӭc cҩu tҥo cӫa MB+ ............................................................... 6
Hình 1.4. 6ѫÿӗ QJX\rQOtF{QJQJKӋ dӋt - nhuӝPKjQJVӧi b{QJ .................... 9
Hình 1.5 . MӝWYjLKuQKҧQKQѭӟc thҧi cӫDOjQJQJKӅ dӋt nhuӝm tҥi ViӋt Nam ..... 11

Hình 2.1. 6ѫÿӗ tәng hӧSFiFPүu vұt liӋu H, FeTiH-n (n: tӍ lӋ Ti trong mүu) .... 16
Hình 2.2. Ĉӗ thӏ ÿѭӡng chuҭQ[iFÿӏnh nӗQJÿӝ 0%WURQJQѭӟc..................... 19
Hình 2.3. ҦQKQѭӟc thҧLVDXNKLSKDORmQJOҫQ$
YjQѭӟc thҧi (B) .......... 22
Hình 3.1. GiҧQ ÿӗ XRD cӫD FiF Pүu vұt liӋu tәng hӧp H Yj)H7L+-n
(M1 ± M1.7)..................................................................................... 23
Hình 3.2. Ҧnh TEM cӫa hai mүu vұt liӋX0$
Yj0%&
................... 25
Hình 3.3. ĈѭӡQJÿҷng nhiӋt hҩp phө/giҧi hҩp phө N2 (BET) cӫa 3 mүu vұt
liӋX00Yj0 .................................................................... 26
Hình 3.4. Phә UV-Vis DRS cӫDFiFPүu vұt liӋu tәng hӧp............................ 27
Hình 3.5. Phә UV-Vis cӫa MB nӗQJÿӝ SSPVDXSK~WQJKLrQFӭu
khҧ QăQJKҩp phө cӫDFiFPүu vұt liӋX0$
Yj0%
........... 27
Hình 3.6. Khҧ QăQJKҩp phө MB 20 ppm cӫDFiFPүu vұt liӋu M1.4 ± M1.7 ...... 28
Hình 3.7. Khҧ QăQJKҩp phө theo thӡi gian cӫDFiFPүu vұt liӋu M1.4 ±
0ÿӕi vӟL0%SSP$
YjMB 50 ppm (B) .......................... 30
Hình 3.8. 6R ViQK KLӋu suҩt hҩp phө MB cӫa mүu vұt liӋu M1.6 ӣ FiF
nӗQJÿӝ 0%NKiFQKDXYjSSP...................................... 31
Hình 3.9. Khҧ QăQJ chuyӇQ KyD 0%  SSP WUrQ FiF Pүu vұt liӋX Gѭӟi
iQKViQJÿqQ/(': .................................................................. 32
Hình 3.10. Ĉӝ chuyӇQ KyD 0%  SSP WUrQ Pүu vұt liӋu M1.2 tҥL FiF
khoҧng S+P{LWUѭӡQJNKiFQKDX ................................................... 34

vii

Hình 3.11. Phә UV-Vis cӫDFiFFKҩWPjXWURQJQѭӟc thҧi cӫDOjQJQJKӅ dӋt
chiӃXFyL ........................................................................................... 35
Hình 3.12. Phә UV-Vis cӫDFiFFKҩWPjXWURQJWKjQKSKҫQQѭӟc thҧi dӋt
chiӃXFyLtheo thӡi gian chiӃXViQJ.................................................. 36
Hình 3.13. ҦQKFiFFӕc chӭDQѭӟc thҧi dӋt chiӃXFyLVDXJLӡ chiӃXViQg ӣ
FiFP{LWUѭӡQJS+ $
%
&
YjPүXNK{QJFKӭa
vұt liӋu (D)........................................................................................ 37

viii


MỞ ĐẦU
0{LWUѭӡQJQѭӟc ӣ ViӋW1DPÿDQJEӏ {QKLӉPQJKLrPWUӑng. &y nhiӅu
QJX\rQQKkQJk\{QKLӉPP{LWUѭӡQJQѭӟc, WURQJÿyFyQѭӟc thҧi cӫDFiFFѫ
sӣ dӋt nhuӝm. NӃXQѭӟc thҧi dӋt nhuӝPSKiWWKҧi tӯ FiFFѫVӣ sҧn xuҩt tiӃp tөc
NK{QJÿѭӧc xӱ OêYjÿѭӧc thҧi trӵc tiӃSUDP{LWUѭӡng sӁ Jk\UDQKӳQJWiFÿӝng
WLrXFӵc tӟLP{LWUѭӡQJYjVӭc khӓHFRQQJѭӡL9uYұ\\rXFҫXÿһWUDOjFK~QJ
ta phҧLFyQKӳng giҧLSKiSÿӇ khҳc phөc hұu quҧ WUrQ
Trong nhӳQJQăPJҫQÿk\FiF KӋ vұt liӋXWUrQFѫVӣ K\GURWDQ[LWÿDQJ
ÿѭӧc nhiӅXQKjQJKLrQFӭXWURQJYjQJRjLQѭӟFTXDQWkP7ӯ FiFYұt liӋu cҩu
WU~FEUX[LWQJѭӡLWDÿmWәng hӧSÿѭӧc nhiӅu loҥi vұt liӋXK\GUR[LWNpSWURQJÿy
FyK\GURWDQ[LW&iFYұt liӋXK\GURWDQ[LWÿѭӧc biӃQWtQKÿӇ ÿiSӭQJFiF\rXFҫu
ӭng dөng trong nhiӅXOƭQKYӵFNKiFQKDX: hҩp phө[~c WiFWәng hӧp hӳXFѫ
KyDGѭӧF7X\QKLrQFiF Yұt liӋXK\GURWDQ[LWÿѭӧc biӃQWtQKÿӗng thӡi bӣi
Ti4+ Yj)H3+ FKѭDÿѭӧc nhiӅXWiFJLҧ F{QJEӕ. Vӟi nhӳQJOtGRӣ WUrQFK~QJW{L
ÿmOӵa chӑQÿӅ WjL"Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của vật liệu FeTi-Hydrotanxit và ứng dụng làm xúc tác xử lý metylen xanh trong môi trường
nước". KӃt quҧ QJKLrQFӭu cӫDÿӅ WjLVӁ JySSKҫn lӵa chӑQUDFiFPүu vұt liӋu

biӃQWtQKFyhoҥWWtQKTXDQJ[~FWiF tӕWGѭӟLiQKViQJNKҧ kiӃQYjFyWKӇ ӭng
dөng OjP[~FWiFÿӇ xӱ OêQѭӟc thҧi dӋt nhuӝm.
7URQJNKX{QNKә cӫDÿӅ WjLOXұQYăQQj\FK~QJW{LWұp WUXQJQJKLrQFӭu
mӝt sӕ nӝLGXQJFѫEҧQVDXÿk\
- Tәng hӧSÿѭӧFFiFPүu Hydrotanxit biӃQWtQKÿӗng thӡi bӣi Ti4+ YjFe3+.
- ;iFÿӏQKÿѭӧFÿһFWUѭQJFҩXWU~FFӫDFiFYұt liӋu tәng hӧp.
- ;iFÿӏQKÿѭӧc hoҥWWtQKTXDQJ[~FWiFFӫDFiF vұt liӋu tәng hӧSGѭӟi
iQK ViQJ NKҧ kiӃn trong phҧn ӭQJ SKkQ Kӫy metylen xanh Yj Qѭӟc thҧi dӋt
nhuӝm. Ĉӗng thӡi, FK~QJW{LFyWKӇ WuPÿѭӧFFiFÿLӅu kiӋn tӕLѭXÿӇ tiӃQKjQK
phҧn ӭQJSKkQKӫ\FiFORҥi phҭPPjXWUrQ

1


Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về vật liệu hydrotanxit
1.1.1. Thành phần, cấu trúc của hydrotanxit
Hydrotanxit OjPӝt NKRiQJFKҩt tӵ QKLrQÿѭӧc gӑLOjÿҩWVpWDQLRQ tҥo
WKjQK Pӝt lӟp hӧp chҩt ion dҥng phiӃn (lӟp) [12, 13, 19]. 1y FKӭa mӝt lӟp
K\GUR[LWWtFKÿLӋQGѭѫQJYjFiFDQLRQFkQEҵQJÿLӋn WtFKgiӳDFiFOӟSErQWURQJ
FQJYӟLFiFSKkQWӱ Qѭӟc. &iFK\GURWDQ[LWYjFiFYұt liӋu biӃQWtQKFӫDFK~QJ
FyF{QJWKӭc chung Oj[M(II)1-xM¶,,,