I. Giới thiệu chung về luận văn thạc sĩ hóa môi trường
Luận văn thạc sĩ hóa môi trường tập trung vào nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác FeWO4/rGO/g-C3N4@Fe3O4, ứng dụng xử lý thuốc trừ sâu trong môi trường nước. Luận văn thạc sĩ này đóng góp vào việc giải quyết vấn đề ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) tại Việt Nam, một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh nông nghiệp phát triển. Hóa môi trường là lĩnh vực trọng tâm, với mục tiêu tìm ra các giải pháp hiệu quả để xử lý dư lượng thuốc BVTV trong nước. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác FeWO4 kết hợp với graphene oxide (rGO) và graphitic carbon nitride (g-C3N4) nhằm tăng cường hiệu suất quang xúc tác trong điều kiện ánh sáng khả kiến.
1.1. Vấn đề ô nhiễm thuốc BVTV
Việt Nam là quốc gia có nền nông nghiệp phát triển, nhưng việc lạm dụng thuốc BVTV đã gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng. Dư lượng thuốc BVTV thấm vào đất và nước, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Vật liệu quang xúc tác được xem là giải pháp tiềm năng để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước. FeWO4 là một trong những vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm hẹp, hoạt động hiệu quả trong vùng ánh sáng khả kiến.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn thạc sĩ là tổng hợp và đánh giá hiệu quả của vật liệu quang xúc tác FeWO4/rGO/g-C3N4@Fe3O4 trong việc phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon. Nghiên cứu khoa học này hướng đến việc cải thiện khả năng thu hồi vật liệu sau quá trình xử lý nhờ thành phần Fe3O4, đồng thời tăng cường hoạt tính quang xúc tác nhờ sự kết hợp với rGO và g-C3N4.
II. Tổng hợp và đặc trưng vật liệu quang xúc tác
Quá trình tổng hợp vật liệu bao gồm các bước chính: tổng hợp FeWO4, g-C3N4, và các hệ vật liệu ghép. Vật liệu quang xúc tác được đặc trưng bằng các phương pháp như nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (FTIR), và phổ phát quang (PL). FeWO4 là vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm hẹp, phù hợp cho quá trình quang xúc tác trong điều kiện ánh sáng khả kiến. Sự kết hợp với rGO và g-C3N4 giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm sự tái tổ hợp của các cặp electron-lỗ trống.
2.1. Phương pháp tổng hợp FeWO4
FeWO4 được tổng hợp bằng phương pháp hóa học, với các điều kiện nhiệt độ và pH được kiểm soát chặt chẽ. Vật liệu môi trường này có cấu trúc tinh thể đặc trưng, được xác định bằng phương pháp XRD. Kết quả cho thấy FeWO4 có độ tinh khiết cao và cấu trúc ổn định, phù hợp cho quá trình quang xúc tác.
2.2. Đặc trưng vật liệu ghép
Các hệ vật liệu ghép FeWO4/rGO/g-C3N4@Fe3O4 được đặc trưng bằng các phương pháp phân tích hiện đại. Xúc tác quang học của vật liệu được đánh giá thông qua khả năng phân hủy Diazinon trong môi trường nước. Kết quả cho thấy vật liệu ghép có hiệu suất quang xúc tác cao hơn so với vật liệu đơn lẻ, nhờ sự kết hợp giữa các thành phần.
III. Ứng dụng và đánh giá hiệu quả
Vật liệu quang xúc tác FeWO4/rGO/g-C3N4@Fe3O4 được ứng dụng trong việc xử lý thuốc trừ sâu Diazinon trong môi trường nước. Hóa học ứng dụng trong nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như pH, nồng độ H2O2, và hàm lượng vật liệu. Kết quả cho thấy vật liệu có khả năng phân hủy Diazinon hiệu quả, với hiệu suất đạt trên 90% trong điều kiện tối ưu.
3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH
pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất quang xúc tác. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất phân hủy Diazinon đạt cao nhất ở pH trung tính. Môi trường và hóa học là hai yếu tố không thể tách rời trong quá trình xử lý ô nhiễm.
3.2. Khả năng thu hồi vật liệu
Nhờ thành phần Fe3O4, vật liệu có thể dễ dàng thu hồi bằng từ trường ngoài, giúp giảm chi phí và tăng tính khả thi trong ứng dụng thực tế. Vật liệu xúc tác này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường.
