BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH SP -_~ TP. HỒ CHÍ MINH PHẠM MINH DIỄN ANH HUONG CUA TIEN CHAT DEN HOAT TINH QUANG XUC TAC CUA VAT LIEU NANO ZnO Chuyén nganh: Hoa V6 co Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Trúc Linh BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH PHAM MINH DIEN KHOA LUAN TOT NGHIEP CU NHAN HOA HOC TONG HOP VA KHAO SAT ANH HUONG CUA TIEN CHAT DEN HOAT TINH QUANG XUC TAC CUA VAT LIEU NANO ZnO Chuyén nganh: Hoa V6 co Tp. Hồ Chi Minh, tháng 5 năm 2019 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐÒNG Xác nhận của Giảng Viên LOI CAM ON Lời đầu tiên, cho em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Trúc Linh — người đã tận tình hướng dẫn, chi bảo, tạo mọi điều kiện thuận lợi dé em có thé hoàn thành bài khoá luận này.
Gần hai tháng em được làm việc cùng cô, có rất nhiều khó khăn nhưng cô luôn động viên và giúp đỡ em, đối với em đó là những trải nghiệm không bao giờ quên. Gan bốn năm, học tập tại Khoa Hoá — Trường Đại học Sư phạm Thanh phỏ Hỗ Chí Minh. đã cho em một khói lượng kiến thức nền tảng vô cùng lớn cũng như trang bị các kĩ năng thực hành thí nghiệm được an toàn và hiệu quả. Em xin chân thành cảm ơn các thay cô trong và ngoài khoa - những người luôn tận tình giảng day và truyền đạt cho em những điều hay nhất về khoa học và xã hội.
Em xin gửi lời tri ân đến các thay cô. anh (chi), cán bộ phòng thí nghiệm hoá vô cơ, hoá phân tích, hoá đại cương, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện đề tài khoá luận. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình, bố mẹ, anh chị và bạn bè của em đã luôn giúp đỡ, động viên và khuyến khích em trong bốn năm học, cũng như trong quá trình hoàn thành khoá luận này. Do lần dau tiên tham gia nghiên cứu một đẻ tài khoa học, mặc dd đã nỗ lực hết mình nhưng sẽ không tránh khỏi thiểu sót và sai lầm.
em rất mong nhận được sự đóng góp, phê bình của thầy cô và các bạn để bài khoá luận được hoàn thiện hơn. DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT Chất bán dẫn (Se0iii =:C0ndIEẨOf)!::scisssiscsissiiiairissisasgisciis21242212251111128115651551555155855555358 SC Ningni((PoniiielioniBinBj 262. eeseaerroer CB Vùng hoá trị (Valence Band). ng Họ tt VB Chất nhận electron (ÁCC€pOT),.
<< In HH ng 00000840 01040 42 A Chat cho electron (Donor).ccccssesssssessessessessessessrseessesseesessessrsersetssesersetsetseesetsetsetaeees D Năng lượng (EnCTgY).:-ccccccccccvsccvrrssrrs XRD Kính hiên vi điện tử quét (Scanning Electronic Mieroseopy). SEM Uy ban chung vẻ tiêu chuẩn nhiều xạ của vật liệu (The Joint Committee on Powder Diffraction StandarS).- + -- L1 ng nu ngư cv JCPDS DANH MỤC BANG Bảng 3.1: Hiệu suất thu hồi sản phẩm bột rắn Zn). ác tì cv 10111121121 1xe2 17 Bảng 3.2: Kích thước tỉnh thé ZnO của các mẫu được điều chế từ tiền chất zinc acetate trong Ehoáng nhiétidd: 30°C = SOC taaiiiiioiiiiiiiiiiiiiiiiiaitiiiiiiiiit24105211245i6ããiãä3 18 Bang 3.3: Dung lượng xúc tác và hiệu suất chuyên hoá MB của các mẫu vật liệu ZnO Sãiö8qši ãi5š88398355438881388355110851385385858888388188888838884398355813888838ã3551385:38553585888888188483883988435538388 19 Bang 3.4: Hàm lượng oxygen hòa tan (DO (g/ml)) của các mau vật liệu ZnO.5: Hiệu suất thu hoi bột rắn ZnO ocececceceecsessessecseceesscsseseesecsscseesecsecsseeeeeeenees 21 Bang 3.6: Kích thước tinh thé ZnO của các mẫu được điều chế từ tiền chat zinc nitrate ong khoangs nhiệt dGi SOC = BOG :¡:i::ii:cciiiiipiiiitdiiiiiiidiliiii441033113536051123116556 0258335 23 Bang 3.7: Dung lượng xúc tác và hiệu suất chuyên hoá MB của các mẫu vật liệu ZnO B815925195315511935152342521355413353155158:12518223528335551z3SE2si5219241552135351355:3155155:312214322222135281Ez31155i922 1553 24 Bảng 3.8: Hàm lượng oxygen hòa tan (DO (g/ml)) của các mau vật liệu ZnO.9: Hiệu suất thu hồi bột rắn ZNO .10: Kích thước tinh thé ZnO của các mẫu được điều chế từ tiền chat zinc chloride trong khoảng nhiệt độ 30°C - §0°C,. SH Hye 26 Bảng 3.11: Dung lượng xúc tác và hiệu suất chuyên hoá MB của các mẫu vật liệu TỔ Ì 0 !iãii3ig115111131551116511ã611581333518838558158551855385138ã8181335315885ã681555518818ã3888355581858118131851381843851ã52 28 Bang 3.12: Hàm lượng oxygen hòa tan (DO (g/ml)) của các mẫu vật liệu ZnO .13: Kích thước tinh thé các mẫu vật liệu ZA80, ZN80 và ZC§80.14: Hàm lượng oxygen hòa tan (DO (g/ml)) của các mau vật liệu ZnO.33 DANH MỤC HÌNH ÁNH Hình 1.1: Minh họa các cau trúc của tỉnh thể ZnO.
cv t2 cscrsee | Hình 1.2: Cấu trúc wurtzite của tỉnh thé ZnO. 2 S222 S223 225125 EE<EeEEEEczcreccee 2 Hình 1.3: Cơ chế quang xúc tác của vật liệu bán dẫn.4: Hình ảnh minh họa cho cơ chế phản ứng quang xúc tác sử dụng vật liệu ĐI DIOXIE 2:2 2240122:0123022120510293/9511393898813893533378535033598155381365103150839368/253518811853358313812281872893535 § Hình 2.1: Mô hình thực nghiệm tổng hop zinc hydroxide từ ba tiền chất, ở ba nhiệt Go ikháenha0i(0: SOiWal BOC)es ssscssscccsssccesssecscesscsssacesssssscesssessscenassssessseessasssessseessaced 9 Hình 2.2: Công thức cau tao của methylene bIUC .1: Giản đồ XRD của các mẫu ZA30, ZASO, ZABO.2: Hiệu suất chuyển hoá MB ở những nông độ khác nhau khi có mat chat xúc PAC! 2N |) L.3: Giản đồ XRD của các mẫu ZN30, ZN50 và ZN80.4: Hiệu suất chuyên hoá MB ở những nông độ khác nhau khi có mặt chất xúc TAG 2HỦỈ::ciig211221000115621121166555523560339538833555335825569556538863388385835865358253823385358g35345388258253883585 23 Hình 3.5: Giản đồ XRD của các mẫu ZC30, ZC50 và ZC§0.6: Hiệu suất chuyên hoá MB ở những nông độ khác nhau khi có mặt chất xúc PRC ZA U)120015111171561135)3551985339533553955330553535938381585931553335178351539355158553959555393538555313593358058353535535 27 Hình 3.7: Gian đồ XRD của các mẫu ZA80.8: Anh SEM của các mẫu vật liệu ZX80.9: Hiệu suất chuyên hoá MB của các mẫu ZA80, ZN80, ZC§0. 32 IV DANH MỤC SƠ ĐÒ Sơ đồ 2.1: Sơ đồ tong hợp vật liệu ZnO với tiền chất zine acetate.2: Sơ dé tông hợp bột ran ZnO với tiền chat là zine nitrate.3: Sơ đồ tong hợp bột rắn ZnO với tiền chất zine chloriđe.- 12 V DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Số liệu khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các mau vật liệu ZnO được điều chế từ hai tiền chất zinc acetate và zinc nitrate. 38 Phụ lục 2: Số liệu khảo sát hoạt tính quang xúc tắc của các mẫu vật liệu ZnO được điều chế tì tiên chấuzine CHOI sss csssceissesssacsscesssaassssssassvsscsnsscsasaasnseassesssousscesscesiss 39 Phụ lục 3: Giản đồ XRD của mẫu Z⁄A30.
20 5c 2SS222 St xtExcrkrcvrrrsrred 40 Phụ lục 4: Giản đồ XRD của mẫn ZASO scssscsssosssecssvasssasesssssossacsssonsscossessssesssessoonssed 4I Phụ lục 5: Giản đỏ XRD của mẫu Z⁄A80. 222222 222zcCZzccczerrcrercxerrrseee 42 Phụ lục 6: Giản đồ XRD của mẫu ZN3O .43 Phụ lục 7: Giản đồ XRD của mẫu ZN50. 2 StSt 2S SE E3 221 EE2EcEecerree44 Phụ lục 8: Giản đồ XRD của mẫu Z4N80.- 252 22s 222c022sE2xrcrrrrrrrrrrrrrrrvee 45 Phụ lục 9: Giản đồ ZRD của mẫu ZC3.1120 cxe246 Phụ lục 10: Giản đỏ XRD của mẫu ZC50. 47 Phụ lục 11: Giản đỗ XRD của mẫu Z/C80.cccceeoocesierssretsserkserrsee 48 vì MỤC LỤC LỢI CẢM ÔN sssscssssssssccsnsssssesseasssscensssscsssoassacescesssssssanssscssanosasscssnosssstessassssiassosseeveseess i DANH MỤC CÁC TỪ VIET TẮT wsssssssssssssscsssssssnsssnssssscsssscssscsssssssssscsssassscassnsesuis ii DANH MUC BANG sissisiisisicssisnnnmicnnnmnnanmammnnnammmamnanane iii DANHMHEHINHANH.s-- iv DÀNH Sho 0), a y DANH MỤC PHU LỤC.-s << << ii gi ng g8 vi MỜ BDAU ssscsssssscssssssssssscasssssssssssasssssssssssassiscssssssasssscsssssonssssssssssstussssssssssscsssasssisasacasis ix HƯƠNG, TENG GIAN ca —-Ặ-ẽẰẶẽẶẶẽ=ẽeẽẽẽẽẽeẽẽ.
Đặc điểm cấu trúc của vật liệu ZINC oxide. Các phương pháp tổng hợp vật liệu Zinc oxiđe. Phương pháp kết tủa.--¿--2©222cs2csccz+recxerrerrerxerserrerrecsee 2 I:2. Phương pháp soll= ell iscciscissssssssisssscaissassossesssssasssssvsesssessasssassssesesveaie3 1.
Phương pháp thuỷ nhiỆt. Sử dụng vật liệu zinc oxide trong phản ứng quang xúc tác phân huỷ chất TOU CƠ. có nọ HT TH TT HH II 00800008000800010040000809800088080808018898 4 1. Cơ chế của phản ứng quang xúc tác phân huỷ chất hữu cơ.
Cơ chế phan ứng quang xúc tác phân huỷ chat hữu co sử dung vật liệu ZING OXIE:::cciccicccciccciczsgc22025521222522156252238146553811558582888538585525858855ãã5368858ã388ã8555ã50 6 CHƯƠNG 2. THU C NGHIỆN ssssississsscsvsccssscssssesccsccsnevsastossssssesisssacssnecssossecssesteneee 9 5ï, MGA CRAG hi GIĐ[cccaỷŸŸnnriaaaaaaỷaiareỷnnỷnarttiddtieerrstrtiisesaad 9 DUM, Hoá ChẤtnsossaonaaannnnnnnnsnsnn-nnannnnisinsianinstnssgttsiiassteaail 9 | a | so ennsnnnsnnnrroinnnnnennnnnnnnsnnnnnnnnnnanananl 9 2. Quy trình tông hợp và xác định hiệu suất thu hồi bột rắn ZnO. Tiền chất zine acetate.
Xác định hiệu suất thu hồi bột rắn ZnO. Quy trình xác định hiệu suất chuyển hoá chất mau methylene blue. Các phương pháp xác định đặc trưng và hoạt tính của vật liệu. Phuong pháp nhiễu xạ tia X (XRD).
Phương pháp kính hiển vi điện tử qiiốt/(SEMII::. Phương pháp trắc quang UV-Vis.---s©-cc©cscccerrcsrrserree 16 CHƯƠNG 3. KET QUÁ VÀ THẢO LUN sssssssssssssecssesscesscoasseesvesssescseravssccsssosoes 17 Did, Tiên Chihit she AEEllÍô csccssssscsssenssseassessssssssscvsessanssscvssassscacsssessassssuassseneess 17 3. Hiệu suất thu hồi sản phẩm bột rắn ZNO.
Cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu ZnO. Tiền ChẤtãÍREH(FBÍEkcseoieoeooioooiiiiiioioiiiiitittoiiiii00000281211828023233688ã825580 21 32:1. Cau trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu ZnO. 22 Bối, Tiên chẤtsine CNIElỦB6sssenooiniioitioidibidiistsioisiitisieaissssaaDE 33 HieusufttiolbôibôtrinỏZNÖussesenannennnrna-ananannnnnae 25 3.
Cau trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu ZNO. Đánh giá chung về ảnh hưởng của tiền chất đến đặc trưng và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu ZX80 (X: Ay Cy N). HH HH ga, 29 CHƯƠNG 4. KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,.ss-<ssss5csssssesse 34 TAD THAM IEHðAÔ qugggggggggaananadandad ga ogqooo 35 PHU LUC.
38 vill MO DAU Ngày nay, thuật ngữ “nano” đã không còn xa lạ với cuộc sông con người. Công nghệ nano là một bước tiền vượt bậc trong khoa học, nó cho phép con người tạo ra những vật liệu mới có những tính năng “phi thường” của tính điện, tính quang, tính từ. Điều đó mở ra khả năng không giới hạn trong việc phát trién các ứng dụng ngành công nghệ nano. Trên thé giới, công nghệ nano nói chung va nano zine oxide nói riêng đã được nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: điện tử, quang học, môi trường.
nước ta hiện nay, việc nghiên cứu về nano zinc oxide vẫn còn ít so với nhiều nước trên thế giới. Sở di nano zinc oxide được nhiéu nha nghiên cứu đặc biệt quan tâm là vì nó là chất bán dẫn với độ rộng vùng cắm lớn (3.37 eV ở nhiệt độ phòng). độ bền vững và nhiệt độ nóng chảy cao, độ ôn định nhiệt tốt, có khả năng quang xúc tác trong điều kiện chiếu sáng thích hợp bằng đèn UV. Có rất nhiều phương pháp tông hợp nano zine oxide như: phương pháp kết tủa, phương pháp lắng đọng xung laser, phương pháp sol-gel.
Tuy thuộc vào phương pháp tông hợp, tiền chất mà các hạt nano có hình dạng khác nhau. Do đó, tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế, điều kiện phòng thí nghiệm cũng như mục đích sử dụng mà chọn phương pháp phù hợp. Trong đó, phương pháp kết tủa với tác nhân sodium hydroxide là phương pháp dé thực hiện. C ùng một phương pháp kết tủa có thẻ đi từ nhiều tiền chất khác nhau như zinc acetate, zinc nitrate, zinc chloride.Sự khác nhau về tiền chất tông hợp đã gây ra sự ảnh hưởng đến kích thước hạt, hình thái bẻ mặt và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu [19].
Đã có nhiêu nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các tiền chất tổng hợp đến đặc trưng hoá lí và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano zine oxide. những nghiên cứu này không công bố một cách có hệ thông vẻ sự ảnh hưởng của các tiền chất tông hợp đến hiệu suất thu hồi bột rắn zine oxide, đặc trưng hoá lí và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano ZnO.