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

• Tác giả: Trần Thị Kim Ngân
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Duy Trinh
• Trường học: Đại học Nguyễn Tất Thành
• Chuyên ngành: Vật liệu
• Đề tài: Tổng Hợp Vật Liệu Co FeMOF Ứng Dụng Xúc Tác Quang Hóa Xử Lý Rhodamine B
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• 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.

Tổng quan nghiên cứu

Vật liệu khung hữu cơ kim loại (Metal-Organic Frameworks - MOFs) là nhóm vật liệu có cấu trúc xốp với diện tích bề mặt riêng lớn, kích thước lỗ xốp có thể điều chỉnh, được ứng dụng rộng rãi trong hấp phụ, xúc tác, cảm biến và dẫn truyền thuốc. Trong đó, Fe-MOFs nổi bật với năng lượng vùng cấm thích hợp (< 3,1 eV), cho phép kích thích trực tiếp bởi ánh sáng khả kiến, đồng thời chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với các kim loại khác. Nghiên cứu tập trung vào tổng hợp vật liệu Co/Fe-MOF biến tính nhằm nâng cao hiệu quả xúc tác quang hóa phân hủy chất màu hữu cơ Rhodamine B (RhB) dưới ánh sáng nhìn thấy.

Mục tiêu chính của luận văn là tổng hợp thành công vật liệu Co/Fe-MOF với các tỷ lệ mol Co2+/Fe3+ khác nhau, đặc trưng cấu trúc bằng các phương pháp hiện đại như XRD, TEM, UV-Vis DRS, XPS và đánh giá hoạt tính xúc tác quang hóa phân hủy RhB. Nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm Khoa học vật liệu ứng dụng, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, với phạm vi thời gian từ năm 2020 đến 2021.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc phát triển vật liệu xúc tác quang hiệu quả, thân thiện môi trường, góp phần xử lý ô nhiễm chất màu hữu cơ trong nước thải công nghiệp, đặc biệt là ngành dệt nhuộm. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng MOFs biến tính trong xử lý môi trường và mở rộng tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác quang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên lý thuyết về vật liệu MOFs, trong đó cấu trúc MOFs được hình thành từ các đơn vị cấu trúc thứ cấp (Secondary Building Units - SBUs) gồm các ion kim loại chuyển tiếp (Fe, Co, Ni, Mn, Cu) liên kết với các cầu nối hữu cơ như acid carboxylic. MOFs có cấu trúc ba chiều với diện tích bề mặt lớn và khả năng điều chỉnh kích thước lỗ xốp, tạo điều kiện thuận lợi cho các ứng dụng xúc tác và hấp phụ.

Lý thuyết xúc tác quang hóa dị thể được áp dụng để giải thích cơ chế hoạt động của vật liệu Co/Fe-MOF. Khi chiếu sáng ánh sáng khả kiến, các electron trong vùng hóa trị (VB) được kích thích lên vùng dẫn (CB), tạo ra các cặp electron-lỗ trống (e–/h+). Các hạt tải điện này tham gia vào quá trình oxy hóa và khử các chất ô nhiễm hữu cơ như RhB thông qua các gốc phản ứng oxy hóa cao (ROS) như •OH, O2•–.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Vùng cấm năng lượng (Eg): Năng lượng cần thiết để kích thích electron từ VB lên CB, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng.
• Xúc tác quang hóa dị thể: Quá trình xúc tác sử dụng ánh sáng để kích hoạt phản ứng hóa học trên bề mặt vật liệu bán dẫn.
• Biến tính MOFs: Pha tạp hoặc kết hợp các ion kim loại thứ hai (Co2+, Ni2+, Mn2+, Cu2+) vào cấu trúc Fe-MOF nhằm cải thiện tính chất quang xúc tác.
• Phương pháp tổng hợp nhiệt dung môi: Phương pháp tổng hợp MOFs trong dung môi hữu cơ ở nhiệt độ cao dưới áp suất kín, giúp tạo tinh thể MOFs có kích thước nano đồng nhất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu vật liệu Fe-MOF và Co/Fe-MOF được tổng hợp trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp nhiệt dung môi. Các mẫu được biến tính với tỷ lệ mol Co2+/Fe3+ lần lượt là 0,1; 0,3 và 0,5, cùng với các ion kim loại khác như Ni2+, Cu2+, Mn2+ để khảo sát ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác.

Phân tích cấu trúc vật liệu sử dụng các kỹ thuật:

• Nhiễu xạ tia X (XRD): Xác định pha tinh thể và sự thay đổi cấu trúc do biến tính.
• Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM): Quan sát hình thái, kích thước hạt.
• Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (UV-Vis DRS): Xác định năng lượng vùng cấm.
• Phổ quang điện tử tia X (XPS): Phân tích trạng thái hóa học và thành phần nguyên tố bề mặt.

Hoạt tính xúc tác quang hóa được đánh giá qua phản ứng phân hủy RhB dưới ánh sáng LED 40W. Thí nghiệm được thực hiện với 5 mg xúc tác trong 100 mL dung dịch RhB 3×10⁻⁵ M, có bổ sung 1 mL H2O2 1 mM. Quá trình hấp phụ - giải hấp phụ được cân bằng trong 1 giờ trước khi chiếu sáng. Nồng độ RhB được đo định kỳ bằng phổ UV-Vis để xác định hiệu suất phân hủy.

Thí nghiệm bắt điện tử sử dụng các chất bắt điện tử như tert-butanol (TBA), kali dicromat (K2Cr2O7), 1,4-benzoquinon (BQ) và natri ethylenediaminetetraacetat (EDTA) nhằm xác định vai trò của các gốc phản ứng trong cơ chế xúc tác quang.

Quy trình nghiên cứu kéo dài khoảng 12 tháng, từ tổng hợp, đặc trưng vật liệu đến đánh giá hoạt tính xúc tác và phân tích cơ chế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cấu trúc tinh thể và ảnh hưởng của tỷ lệ Co/Fe:

   • Các mẫu Co/Fe-MOF với tỷ lệ mol Co:Fe là 0,1; 0,3 và 0,5 đều giữ cấu trúc tinh thể tương tự Fe-MOF nguyên bản, với các pic XRD đặc trưng ở 2θ = 9,11º; 11,26º; 17,15º; 18,3º; 21,29º; 22,66º và 25,26º.
   • Pic nhiễu xạ ở khoảng 12,1º dịch chuyển lên góc cao hơn khi tăng hàm lượng Co, cho thấy sự pha tạp Co làm giảm hằng số mạng tinh thể do bán kính nguyên tử Co nhỏ hơn Fe.
   • Sự dịch chuyển pic theo cả hai hướng (góc thấp hơn và cao hơn) phản ánh tính linh hoạt của cấu trúc MOF.

2. Hình thái và kích thước hạt:

   • Hình ảnh TEM cho thấy Fe-MOF có kích thước hạt hình que bát diện từ 400 đến 800 nm, bề mặt phẳng và phân bố đồng đều.
   • Khi biến tính với Co, kích thước hạt thay đổi: tăng lên khoảng 150 nm ở tỷ lệ Co:Fe = 0,1, tiếp tục tăng lên 200 nm ở tỷ lệ 0,3, nhưng giảm còn khoảng 160 nm khi tỷ lệ tăng lên 0,5.
   • Sự thay đổi kích thước hạt ảnh hưởng đến diện tích bề mặt và hoạt tính xúc tác.

3. Hiệu suất xúc tác quang hóa phân hủy RhB:

   • Mẫu Co/Fe-MOF với tỷ lệ mol Co:Fe = 0,3 cho hiệu suất phân hủy RhB cao nhất, vượt trội so với Fe-MOF nguyên bản và các tỷ lệ khác.
   • Hiệu suất phân hủy RhB đạt khoảng 91% sau 180 phút chiếu sáng, thể hiện sự cải thiện rõ rệt nhờ biến tính Co.
   • Các ion kim loại khác như Ni2+, Cu2+, Mn2+ cũng được khảo sát, trong đó Co/Fe-MOF thể hiện hoạt tính tốt nhất.

4. Cơ chế xúc tác quang hóa:

   • Thí nghiệm bắt điện tử cho thấy các gốc superoxide (O2•–) và hydroxyl (•OH) đóng vai trò chủ đạo trong quá trình phân hủy RhB.
   • Chất bắt điện tử BQ làm giảm đáng kể hiệu suất phân hủy, chứng tỏ vai trò quan trọng của gốc O2•–.
   • TBA cũng ảnh hưởng đến hiệu suất, cho thấy gốc •OH tham gia vào phản ứng.
   • Cơ chế đề xuất dựa trên sự tạo thành các ROS từ quá trình kích thích electron-lỗ trống trong MOF dưới ánh sáng khả kiến.

Thảo luận kết quả

Sự pha tạp Co vào Fe-MOF làm thay đổi cấu trúc tinh thể và kích thước hạt, từ đó ảnh hưởng đến diện tích bề mặt và khả năng hấp thụ ánh sáng. Việc dịch chuyển pic XRD cho thấy sự thay thế một phần Fe bằng Co, làm tăng mật độ các tâm kim loại hoạt động, nâng cao hiệu quả tách điện tích và giảm tái tổ hợp electron-lỗ trống.

Kích thước hạt tối ưu ở tỷ lệ Co:Fe = 0,3 tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiếp xúc bề mặt giữa xúc tác và chất ô nhiễm, đồng thời tăng diện tích bề mặt riêng, giúp tăng hiệu suất quang xúc tác. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về MOFs biến tính lưỡng kim, cho thấy sự cộng hưởng giữa hai kim loại làm tăng hoạt tính xúc tác.

Cơ chế xúc tác quang hóa dựa trên sự tạo thành các gốc ROS được xác nhận qua thí nghiệm bắt điện tử, tương đồng với các nghiên cứu về xúc tác quang MOFs và TiO2. Việc sử dụng ánh sáng khả kiến giúp tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời, giảm chi phí vận hành và thân thiện môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ XRD thể hiện sự dịch chuyển pic, hình ảnh TEM minh họa kích thước hạt, đồ thị phân hủy RhB theo thời gian và biểu đồ hiệu suất xúc tác với các chất bắt điện tử.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa tỷ lệ pha tạp kim loại: Khuyến nghị sử dụng tỷ lệ mol Co:Fe khoảng 0,3 để đạt hiệu suất xúc tác quang hóa tối ưu, áp dụng trong quy trình tổng hợp MOFs biến tính.

2. Mở rộng nghiên cứu với các kim loại khác: Đề xuất khảo sát thêm các ion kim loại chuyển tiếp khác như Ni2+, Cu2+, Mn2+ để phát triển vật liệu xúc tác đa chức năng, nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm.

3. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp: Khuyến nghị triển khai thử nghiệm quy mô pilot sử dụng Co/Fe-MOF làm xúc tác quang phân hủy các chất màu hữu cơ trong nước thải ngành dệt nhuộm, với mục tiêu giảm nồng độ chất ô nhiễm xuống dưới ngưỡng cho phép trong vòng 6-12 tháng.

4. Phát triển vật liệu xúc tác bền vững: Đề xuất nghiên cứu khả năng tái sử dụng và độ bền của vật liệu Co/Fe-MOF trong nhiều chu kỳ xúc tác, nhằm đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả lâu dài.

5. Hợp tác nghiên cứu đa ngành: Khuyến nghị phối hợp với các viện nghiên cứu môi trường và doanh nghiệp xử lý nước thải để ứng dụng thực tiễn, đồng thời phát triển các sản phẩm xúc tác quang thương mại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu khoa học vật liệu: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm về tổng hợp, biến tính và đặc trưng MOFs, hỗ trợ phát triển vật liệu mới trong lĩnh vực xúc tác quang.

2. Chuyên gia môi trường và xử lý nước thải: Thông tin về hiệu quả phân hủy chất màu hữu cơ RhB bằng xúc tác Co/Fe-MOF giúp thiết kế các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, thân thiện môi trường.

3. Doanh nghiệp công nghiệp dệt nhuộm: Nghiên cứu cung cấp giải pháp công nghệ mới để giảm thiểu ô nhiễm chất màu hữu cơ trong nước thải, nâng cao chất lượng sản phẩm và tuân thủ quy định môi trường.

4. Sinh viên và học viên cao học: Tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp tổng hợp, phân tích cấu trúc và đánh giá hoạt tính xúc tác quang, hỗ trợ học tập và nghiên cứu chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

1. Vật liệu Co/Fe-MOF có ưu điểm gì so với Fe-MOF nguyên bản?
   Co/Fe-MOF có hoạt tính xúc tác quang cao hơn nhờ sự pha tạp Co làm tăng mật độ tâm kim loại hoạt động, cải thiện hiệu quả tách điện tích và tăng diện tích bề mặt, giúp phân hủy RhB nhanh hơn.

2. Phương pháp tổng hợp nhiệt dung môi có ưu điểm gì?
   Phương pháp này cho phép tạo tinh thể MOFs đồng nhất, kiểm soát kích thước hạt tốt, dễ thực hiện và phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm, giúp vật liệu có cấu trúc ổn định và hoạt tính cao.

3. Cơ chế phân hủy RhB bằng xúc tác quang Co/Fe-MOF là gì?
   Dưới ánh sáng khả kiến, electron được kích thích từ VB lên CB tạo ra các gốc ROS như •OH và O2•–, các gốc này oxy hóa và phân hủy RhB thành các sản phẩm không độc hại.

4. Tại sao cần sử dụng chất bắt điện tử trong thí nghiệm?
   Chất bắt điện tử giúp xác định vai trò của các gốc phản ứng trong cơ chế xúc tác, từ đó hiểu rõ quá trình phân hủy và tối ưu hóa vật liệu xúc tác.

5. Co/Fe-MOF có thể tái sử dụng bao nhiêu lần?
   Nghiên cứu cho thấy vật liệu có tính dị thể và độ bền cao, có thể tái sử dụng nhiều chu kỳ mà không giảm đáng kể hiệu suất xúc tác, phù hợp cho ứng dụng thực tế.

Kết luận

• Đã tổng hợp thành công vật liệu Co/Fe-MOF biến tính với tỷ lệ mol Co:Fe khác nhau bằng phương pháp nhiệt dung môi, giữ được cấu trúc tinh thể ổn định.
• Mẫu Co/Fe-MOF với tỷ lệ 0,3 mol Co:Fe có kích thước hạt khoảng 200 nm và hoạt tính xúc tác quang hóa phân hủy RhB cao nhất, đạt hiệu suất khoảng 91% sau 180 phút.
• Cơ chế xúc tác dựa trên sự tạo thành các gốc ROS như •OH và O2•–, được xác nhận qua thí nghiệm bắt điện tử.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển vật liệu xúc tác quang hiệu quả, thân thiện môi trường, ứng dụng trong xử lý ô nhiễm nước thải công nghiệp.
• Đề xuất tiếp tục tối ưu hóa vật liệu, mở rộng ứng dụng và triển khai thử nghiệm quy mô lớn trong thời gian tới.

Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá cho các nhà khoa học, chuyên gia môi trường và doanh nghiệp trong lĩnh vực vật liệu xúc tác và xử lý ô nhiễm. Để biết thêm chi tiết và hợp tác nghiên cứu, vui lòng liên hệ phòng thí nghiệm Khoa học vật liệu ứng dụng, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành.