Khảo Sát Khả Năng Xúc Tác Phân Ứng 4-Nitrophenol Của Vật Liệu Khung Hữu Cơ-Kim Loại Lanthanum

• Tác giả: Lê Đức Hải
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Bình
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Xúc Tác Phân Ứng 4-Nitrophenol Của Vật Liệu Khung Hữu Cơ-Kim Loại Lanthanum
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vật liệu MOF
• 1.1.1. Giới thiệu về vật liệu Ln-MOF
• 1.1.2. Giới thiệu về linker H;BDCPPI
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
• 2.1. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất, thiết bị, dụng cụ
• 2.3. Tổng hợp linker N,N’-bis(3,5-dicarboxyphenyl)pyromellitic diimide
• 2.4. Tổng hợp vật liệu Ln-MOF
• 2.5. Hoạt hóa vật liệu La-MOF, Y-MOF
• 2.6. Quy trình xúc tác phân hủy 4-NP
• 2.7. Quy trình xúc tác phân hủy MB
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả tổng hợp La-MOF
• 3.2. Khảo sát theo các điều kiện đã công bố
• 3.3. Khảo sát theo điều kiện có thêm nước và thay đổi dung môi
• 3.4. Kết quả phân tích vật liệu La-MOF
• 3.4.1. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)
• 3.4.2. Kết quả đo nhiễu xạ tia X bột (PXRD)
• 3.4.3. Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 3.4.4. Kết quả chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.4.5. Kết quả đo phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
• 3.5. Kết quả phân tích vật liệu Y-MOF
• 3.5.1. Kết quả đo nhiễu xạ tia X bột (PXRD)
• 3.5.2. Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 3.5.3. Kết quả chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 3.5.4. Kết quả đo phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
• 3.6. Kết quả thăm dò hoạt tính xúc tác phân hủy 4-nitrophenol
• 3.6.1. Đặc tính hấp thụ quang
• 3.6.2. Xây dựng đường chuẩn 4-nitrophenol
• 3.6.3. Khảo sát khả năng hấp phụ 4-NP của Y-MOF, La-MOF theo thời gian
• 3.6.4. Khảo sát khả năng quang xúc tác phân hủy 4-NP của La-MOF
• 3.6.5. Khảo sát khả năng quang xúc tác phân hủy 4-NP của Y-MOF
• 3.7. Kết quả thăm dò hoạt tính xúc tác phân hủy methylene blue
• 3.7.1. Đặc tính hấp thụ quang của MB
• 3.7.2. Xây dựng đường chuẩn Methylene Blue
• 3.7.3. Khảo sát khả năng hấp phụ MB và quang xúc tác của Y-MOF, La-MOF
• 3.7.4. Khảo sát khả năng quang xúc tác phân hủy MB của Y-MOF theo lượng
• 3.7.5. Khảo sát khả năng quang xúc tác phân hủy MB của Y-MOF theo lượng H2O2
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Khả Năng Xúc Tác 4 Nitrophenol

Nghiên cứu khả năng xúc tác phân ứng 4-nitrophenol của vật liệu khung hữu cơ-kim loại lanthanum đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. 4-nitrophenol là một hợp chất hữu cơ độc hại, thường xuất hiện trong nước thải công nghiệp. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để xử lý chất này là rất cần thiết. Vật liệu khung hữu cơ-kim loại (MOF) với kim loại lanthanum có tiềm năng lớn trong việc xúc tác các phản ứng hóa học, đặc biệt là trong việc khử 4-nitrophenol.

1.1. Đặc Điểm Của 4 Nitrophenol Và Tác Động Của Nó

4-nitrophenol là một chất độc hại, có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe và môi trường. Chất này thường được sử dụng trong sản xuất thuốc diệt cỏ và thuốc nhuộm. Việc xử lý 4-nitrophenol là một thách thức lớn trong ngành công nghiệp hóa chất.

1.2. Vật Liệu Khung Hữu Cơ Kim Loại Là Gì

Vật liệu khung hữu cơ-kim loại (MOF) là một loại vật liệu mới, được cấu tạo từ các ion kim loại và các phối tử hữu cơ. MOF có cấu trúc xốp, cho phép chúng hấp phụ và xúc tác hiệu quả trong các phản ứng hóa học. Đặc biệt, MOF với kim loại lanthanum có khả năng xúc tác cao trong các phản ứng khử.

II. Thách Thức Trong Việc Xử Lý 4 Nitrophenol

Việc xử lý 4-nitrophenol gặp nhiều thách thức do tính độc hại và khó phân hủy của nó. Các phương pháp truyền thống như oxy hóa và khử hóa học thường không hiệu quả. Do đó, cần nghiên cứu các phương pháp mới, hiệu quả hơn, đặc biệt là sử dụng vật liệu MOF.

2.1. Các Phương Pháp Truyền Thống Đối Với 4 Nitrophenol

Các phương pháp truyền thống như phản ứng Fenton và khử hóa học thường không đạt hiệu quả cao trong việc xử lý 4-nitrophenol. Điều này đòi hỏi sự phát triển các phương pháp mới, hiệu quả hơn.

2.2. Tại Sao Cần Nghiên Cứu Vật Liệu MOF

Vật liệu MOF có khả năng xúc tác cao và cấu trúc linh hoạt, cho phép chúng hoạt động hiệu quả trong các phản ứng khử. Nghiên cứu về MOF có thể mở ra hướng đi mới trong việc xử lý 4-nitrophenol.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Khả Năng Xúc Tác Của Vật Liệu MOF

Nghiên cứu khả năng xúc tác của vật liệu MOF được thực hiện thông qua các phương pháp tổng hợp và khảo sát hoạt tính xúc tác. Các phương pháp này bao gồm tổng hợp vật liệu, phân tích cấu trúc và khảo sát hoạt tính xúc tác trong phản ứng khử 4-nitrophenol.

3.1. Tổng Hợp Vật Liệu MOF Với Kim Loại Lanthanum

Quá trình tổng hợp vật liệu MOF với kim loại lanthanum được thực hiện thông qua các phương pháp hóa học khác nhau. Việc lựa chọn phối tử và điều kiện tổng hợp là rất quan trọng để đạt được vật liệu có tính chất tốt.

3.2. Phân Tích Cấu Trúc Vật Liệu MOF

Phân tích cấu trúc của vật liệu MOF được thực hiện bằng các phương pháp như nhiễu xạ tia X (PXRD) và quang phổ hồng ngoại (FT-IR). Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc và tính chất của vật liệu.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Khả Năng Xúc Tác Của Vật Liệu MOF

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu MOF với kim loại lanthanum có khả năng xúc tác tốt trong phản ứng khử 4-nitrophenol. Các thí nghiệm cho thấy hiệu suất khử cao, mở ra triển vọng cho việc ứng dụng vật liệu này trong xử lý nước thải.

4.1. Hiệu Suất Xúc Tác Của Vật Liệu MOF

Các thí nghiệm cho thấy vật liệu MOF có khả năng xúc tác cao trong phản ứng khử 4-nitrophenol, với hiệu suất lên đến 90%. Điều này chứng tỏ tiềm năng của vật liệu trong xử lý nước thải.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Vật Liệu MOF

Vật liệu MOF có thể được ứng dụng trong các quy trình xử lý nước thải, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các công nghệ xử lý nước thải hiệu quả.

V. Kết Luận Và Triển Vọng Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu khả năng xúc tác phân ứng 4-nitrophenol của vật liệu khung hữu cơ-kim loại lanthanum đã chỉ ra tiềm năng lớn trong việc xử lý chất độc hại này. Các kết quả đạt được mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu xúc tác hiệu quả hơn trong tương lai.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu MOF với kim loại lanthanum có khả năng xúc tác tốt trong phản ứng khử 4-nitrophenol, với hiệu suất cao và tiềm năng ứng dụng lớn.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu có thể mở rộng sang các vật liệu MOF khác và các phản ứng hóa học khác, nhằm tìm kiếm các giải pháp hiệu quả hơn cho vấn đề ô nhiễm môi trường.