Luận Văn Thạc Sĩ: Tổng Hợp Vật Liệu Co FeMOF Ứng Dụng Xúc Tác Quang Hóa Xử Lý Rhodamine B

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CAC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1. CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ KIM LOẠI (METAL-ORGANIC FRAME WORKS- MOFS)

1.1. Cấu trúc đặc trƣng và tính chất của MOFs

1.2. Tiềm năng ứng dụng của MOFs

1.3. MOF làm vật liệu lƣu trữ, tách lọc khí

1.4. MOF làm vật liệu xúc tác. Kỹ thuật y sinh

1.5. MOFs làm vật liệu huỳnh quang và cảm biến

1.6. Các phƣơng pháp tổng hợp MOFs

1.6.1. Phƣơng pháp nhiệt dung môi

1.6.2. Phƣơng pháp thuỷ nhiệt hỗ trợ vi sóng

1.6.3. Phƣơng pháp thủy nhiệt- điện hóa học

1.6.4. Phƣơng pháp thủy nhiệt - siêu âm (Ultrasonic method)

2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG HÓA

2.1. Khái niệm về vật liệu xúc tác quang hóa. Cơ chế xúc tác quang hóa dị thể của vật liệu MOFs

3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU BIẾN TÍNH Fe−MOFS

3.1. Đặc điểm cấu trúc vật liệu biến tính M/Fe-MOFs

3.2. Ứng dụng của vật liệu biến tính M/Fe−MOF làm xúc tác quang phân hủy chất màu hữu cơ

4. CHƯƠNG 4: HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CHẤT MÀU HỮU CƠ

4.1. Phƣơng pháp xử lý màu hữu cơ. Chất màu Rhodamine B (RhB)

5. CHƯƠNG 5: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

5.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

5.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

5.3. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT THÍ NGHIỆM

5.4. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

5.4.1. Tổng hợp vật liệu Fe-MOF

5.4.2. Tổng hợp vật liệu Co/Fe−MOF x% (x là 10, 30 và 50)

5.4.3. Tổng hợp vật liệu M/Fe−MOF ( M là Cu, Mn, và Ni)

5.4.4. Đánh giá hoạt tính xúc tác quang hóa

5.4.5. Đánh giá cơ chế xúc tác quang hóa

5.5. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẤU TRÚC VẬT LIỆU

5.5.1. Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

5.5.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction, XRD)

5.5.3. Phƣơng pháp phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis DRS

5.5.4. Phƣơng pháp phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (Ultra Violet-Visible, UV- Vis)

5.5.5. Phƣơng pháp phổ quang điện tử tia X (XPS)

6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

6.1. CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU FE-MOF VÀ CO/FE-MOF

6.2. PHẢN ỨNG XÚC TÁC QUANG HÓA PHÂN HỦY MÀU RHODAMINE B (RHB)

6.2.1. Khảo sát hiệu quả xúc tác của các vật liệu biến tính Co/Fe−MOF

6.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả xúc tác của 0,3 Co/Fe−MOF

6.2.2.1. Ảnh hƣởng của pH dung dịch

6.2.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu RhB

6.2.2.3. Ảnh hƣởng của khối lƣợng chất xúc tác

6.2.3. Cơ chế phản ứng quang hóa của 0,3 CoFe−MOF

6.2.4. Tính dị thể và khả năng tái sử dụng của 0,3 Co/Fe-MOF

6.3. PHẢN ỨNG PHÂN HỦY RHB CỦA M/Fe−MOF (M = Ni, Mn VÀ Cu)

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU

I. Luận Văn Thạc Sĩ

Luận Văn Thạc Sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu và tổng hợp vật liệu Co FeMOF để ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác quang hóa nhằm xử lý chất màu Rhodamine B. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Khoa học vật liệu ứng dụng, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Duy Trinh và TS. Lâm Văn Tân. Các kết quả và số liệu trong luận văn được đảm bảo tính trung thực và chưa từng được công bố trước đây.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của Luận Văn Thạc Sĩ là tổng hợp và đánh giá hiệu quả của vật liệu Co FeMOF trong việc xử lý Rhodamine B thông qua xúc tác quang hóa. Nghiên cứu này nhằm góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do chất màu hữu cơ gây ra.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp nhiệt dung môi để tổng hợp vật liệu Co FeMOF. Các phương pháp phân tích hiện đại như XRD, SEM, FT-IR, và UV-Vis DRS được áp dụng để đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu.

II. Tổng Hợp Vật Liệu

Tổng Hợp Vật Liệu Co FeMOF là trọng tâm của nghiên cứu này. Vật liệu được tổng hợp bằng cách kết hợp các ion kim loại Co và Fe với các ligand hữu cơ để tạo thành cấu trúc khung hữu cơ kim loại (MOF). Quá trình tổng hợp được tối ưu hóa để đạt được vật liệu có diện tích bề mặt lớn và độ xốp cao.

2.1. Phương pháp tổng hợp

Phương pháp nhiệt dung môi được sử dụng để tổng hợp Co FeMOF. Quá trình này bao gồm việc hòa tan các tiền chất kim loại và ligand trong dung môi, sau đó đun nóng để tạo thành cấu trúc MOF.

2.2. Đặc trưng vật liệu

Vật liệu Co FeMOF được đặc trưng bằng các phương pháp phân tích như XRD để xác định cấu trúc tinh thể, SEM để quan sát hình thái bề mặt, và UV-Vis DRS để đánh giá khả năng hấp thụ ánh sáng.

III. Ứng Dụng Xúc Tác Quang Hóa

Ứng Dụng Xúc Tác Quang Hóa của Co FeMOF được nghiên cứu để xử lý Rhodamine B, một chất màu hữu cơ độc hại. Vật liệu Co FeMOF được sử dụng như một chất xúc tác quang hóa để phân hủy Rhodamine B dưới tác dụng của ánh sáng.

3.1. Cơ chế xúc tác

Cơ chế xúc tác quang hóa của Co FeMOF dựa trên việc tạo ra các gốc tự do hydroxyl (•OH) khi vật liệu hấp thụ ánh sáng. Các gốc tự do này có khả năng oxy hóa và phân hủy Rhodamine B thành các sản phẩm không độc hại.

3.2. Hiệu quả xử lý

Hiệu quả xử lý Rhodamine B của Co FeMOF được đánh giá thông qua việc đo lường sự giảm nồng độ chất màu theo thời gian. Kết quả cho thấy vật liệu có hiệu suất xúc tác cao và có thể tái sử dụng nhiều lần.

IV. Xử Lý Nước Thải

Xử Lý Nước Thải chứa Rhodamine B là một ứng dụng quan trọng của Co FeMOF. Nghiên cứu này đã chứng minh khả năng của vật liệu trong việc loại bỏ chất màu độc hại khỏi nước thải, góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Ảnh hưởng của pH

Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý Rhodamine B. Kết quả cho thấy hiệu suất xúc tác của Co FeMOF cao nhất ở pH trung tính.

4.2. Khả năng tái sử dụng

Vật liệu Co FeMOF có khả năng tái sử dụng nhiều lần mà không bị giảm đáng kể hiệu suất xúc tác, điều này làm tăng tính kinh tế và thân thiện với môi trường của phương pháp xử lý.

V. Kết Luận và Kiến Nghị

Kết Luận và Kiến Nghị của nghiên cứu này khẳng định tiềm năng ứng dụng của Co FeMOF trong lĩnh vực xúc tác quang hóa và xử lý nước thải. Nghiên cứu cũng đề xuất các hướng phát triển tiếp theo để tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu.

5.1. Kết luận

Nghiên cứu đã thành công trong việc tổng hợp và ứng dụng Co FeMOF để xử lý Rhodamine B. Vật liệu cho thấy hiệu suất xúc tác cao và khả năng tái sử dụng tốt.

5.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình tổng hợp và nâng cao hiệu suất xúc tác của Co FeMOF. Ngoài ra, cần mở rộng ứng dụng của vật liệu trong các lĩnh vực khác như xử lý khí thải và cảm biến môi trường.

Luận Văn Thạc Sĩ Hóa Học: Tổng Hợp Vật Liệu Co FeMOF Và Ứng Dụng Làm Xúc Tác Quang Hóa Xử Lý Chất Màu Hữu Cơ Rhodamine B