Luận Văn Thạc Sĩ Hóa Môi Trường: Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Quang Xúc Tác FeWO4

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về hệ vật liệu xúc tác quang dạng Z

1.2. Khái quát về quang xúc tác

1.3. Hệ vật liệu xúc tác quang dạng Z

1.4. Vật liệu g-C3N4

1.4.1. Đặc trưng tính chất và cấu trúc vật liệu

1.4.2. Phương pháp tổng hợp vật liệu

2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.3. Qui trình tổng hợp vật liệu

2.3.1. Tổng hợp FeWO4

2.3.2. Tổng hợp g-C3N4

2.3.3. Tổng hợp các hệ vật liệu ghép

2.3.4. Tổng hợp FeWO4/rGO

2.3.5. Tổng hợp g-C3N4@Fe3O4

2.3.6. Tổng hợp hệ vật liệu ghép ba thành phần FeWO4/rGO/g-C3N4@Fe3O4

2.4. Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu

2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

2.4.2. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)

2.4.3. Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – khả kiến

2.4.4. Phương pháp phổ quang phát quang (PL)

2.4.5. Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM)

2.5. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình tổng hợp đến hoạt tính quang xúc tác vật liệu phân hủy Diazinon

2.5.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình quang xúc tác phân hủy thuốc trừ sâu Diazinon

2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu

2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH

2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất oxi hóa bổ trợ H2O2

2.6. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X

3.2. Phổ hồng ngoại FTIR

3.3. Phổ UV-Vis DRS

3.4. Phổ phát quang PL

3.5. Đường cong từ trễ

3.6. Kết quả khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy Diazinon trong môi trường nước của các vật liệu

3.6.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác để phân hủy Diazinon trong môi trường nước

3.6.2. Ảnh hưởng của điều kiện chiếu sáng

3.6.3. Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu

3.6.4. Ảnh hưởng của pH

3.6.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất oxi hóa bổ trợ H2O2

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

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.

Luận Văn Thạc Sĩ Hóa Môi Trường: Nghiên Cứu Tổng Hợp Và Đặc Trưng Vật Liệu Quang Xúc Tác FeWO4