Nghiên cứu luận văn thạc sĩ về MOF808 và ứng dụng hấp phụ các chất màu hữu cơ

• Tác giả: Hồ Vĩnh Khánh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đăng Khoa
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học
• Đề tài: Tổng hợp MOF-808 khuyết tật, định hướng ứng dụng để hấp phụ các chất màu hữu cơ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vật liệu khung cơ kim (Metal-organic Frameworks - MOFs)
• 1.2. Tính chất của vật liệu khung cơ kim
• 1.2.1. Độ bền của vật liệu khung cơ kim
• 1.2.1.1. Độ bền nhiệt
• 1.2.1.2. Độ bền hóa học
• 1.3. Diện tích bề mặt và độ xốp của vật liệu khung cơ kim
• 1.4. Khung cơ kim dựa trên zirconium. Sơ lược về lịch sử của Zr-MOF
• 1.5. Các phương pháp tổng hợp Zr-MOF
• 1.6. Vật liệu khung cơ kim với cấu trúc khuyết tật
• 1.6.1. Giới thiệu chung về vật liệu khung cơ kim với cấu trúc khuyết tật
• 1.6.2. Phương pháp tổng hợp MOFs với cấu trúc khuyết tật
• 1.6.3. Tính chất của vật liệu khung cơ kim với cấu trúc khuyết tật
• 1.6.4. Ứng dụng của vật liệu khung cơ kim với cấu trúc khuyết tật
• 1.7. Mục tiêu đề tài
• 2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Hóa chất và thiết bị phân tích
• 2.4. Tổng hợp vật liệu MOF-808 có cấu trúc khuyết tật
• 2.5. Khảo sát hấp phụ
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Tổng hợp vật liệu MOF-808-SO3H
• 3.2. Phân tích các đặc trưng của vật liệu
• 3.2.1. Độ tinh thể và hình thái của MOF-808 và MOF-808-SO3H
• 3.2.2. Xác định sự hiện diện của khuyết tật trong cấu trúc MOF-808-SO3H
• 3.2.3. Độ bền nhiệt của MOF-808-SO3H
• 3.3. Khảo sát quá trình hấp phụ các chất màu hữu cơ
• 3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ của MOF-808-SO3H
• 3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch ban đầu đến khả năng hấp phụ của MOF-808-SO3H
• 3.3.3. Ảnh hưởng của khuyết tật đến khả năng hấp phụ
• 3.3.4. Khả năng hấp phụ chọn lọc của MOF-808-SO3H trong hỗn hợp các thuốc nhuộm anion và cation
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Tổng quan về nghiên cứu MOF808 và ứng dụng hấp phụ màu hữu cơ

Nghiên cứu về vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOF) đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực hấp phụ chất ô nhiễm, đặc biệt là các chất màu hữu cơ. MOF808, một trong những loại MOF nổi bật, đã được chứng minh có khả năng hấp phụ tốt nhờ vào cấu trúc đặc biệt của nó. Việc nghiên cứu MOF808 không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất của vật liệu này mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong việc xử lý nước thải chứa màu hữu cơ.

1.1. Đặc điểm nổi bật của MOF808 trong hấp phụ

MOF808 có cấu trúc khung vững chắc, với diện tích bề mặt lớn, giúp tăng cường khả năng hấp phụ. Đặc biệt, các khuyết tật định hướng trong cấu trúc của MOF808 đã được chứng minh là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ của nó.

1.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu màu hữu cơ

Màu hữu cơ là một trong những chất ô nhiễm phổ biến trong nước thải công nghiệp. Việc nghiên cứu khả năng hấp phụ của MOF808 đối với các chất màu này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ môi trường sống.

II. Vấn đề và thách thức trong ứng dụng MOF808

Mặc dù MOF808 có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc ứng dụng thực tế. Các vấn đề như độ bền của vật liệu, khả năng tái sử dụng và chi phí sản xuất là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ bền và ổn định của MOF808

Độ bền của MOF808 trong môi trường nước và dưới tác động của các chất ô nhiễm là một vấn đề quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng các khuyết tật trong cấu trúc có thể ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu.

2.2. Chi phí sản xuất và khả năng tái sử dụng

Chi phí sản xuất MOF808 vẫn còn cao so với các vật liệu hấp phụ truyền thống. Hơn nữa, khả năng tái sử dụng của MOF808 trong nhiều chu kỳ hấp phụ cũng cần được cải thiện để tăng tính khả thi trong ứng dụng thực tế.

III. Phương pháp tổng hợp MOF808 khuyết tật định hướng

Phương pháp tổng hợp MOF808 khuyết tật định hướng là một trong những yếu tố quyết định đến hiệu suất hấp phụ của vật liệu. Việc lựa chọn các điều kiện tổng hợp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa cấu trúc và tính chất của MOF808.

3.1. Quy trình tổng hợp MOF808

Quy trình tổng hợp MOF808 thường sử dụng phương pháp nhiệt dung môi, kết hợp với các phối tử hữu cơ để tạo ra cấu trúc khung vững chắc. Các điều kiện như nhiệt độ, thời gian và nồng độ phối tử đều ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối.

3.2. Ảnh hưởng của khuyết tật đến tính chất hấp phụ

Khuyết tật trong cấu trúc MOF808 có thể tạo ra các vị trí hấp phụ mới, từ đó tăng cường khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các khuyết tật này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất hấp phụ của vật liệu.

IV. Kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ của MOF808

Kết quả nghiên cứu cho thấy MOF808 có khả năng hấp phụ cao đối với nhiều loại màu hữu cơ khác nhau. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng hiệu suất hấp phụ của MOF808 phụ thuộc vào thời gian và nồng độ của dung dịch màu hữu cơ.

4.1. Hiệu suất hấp phụ của MOF808 với các màu hữu cơ

Các thí nghiệm cho thấy MOF808 có khả năng hấp phụ lên đến 722 mg/g đối với quinoline yellow và 670 mg/g đối với sunset yellow. Điều này chứng tỏ khả năng hấp phụ vượt trội của vật liệu này.

4.2. Mô hình động học hấp phụ của MOF808

Kết quả hấp phụ của MOF808 phù hợp với mô hình động học bậc 2 và mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, cho thấy rằng quá trình hấp phụ diễn ra theo cơ chế hấp phụ chọn lọc.

V. Ứng dụng thực tiễn của MOF808 trong xử lý nước thải

MOF808 không chỉ là một vật liệu nghiên cứu mà còn có tiềm năng ứng dụng lớn trong xử lý nước thải. Việc áp dụng MOF808 trong thực tế có thể giúp cải thiện chất lượng nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

5.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

MOF808 có thể được sử dụng để xử lý nước thải từ các ngành công nghiệp nhuộm, dệt may, và thực phẩm, nơi có sự hiện diện của các chất màu hữu cơ độc hại.

5.2. Tiềm năng phát triển trong tương lai

Với những ưu điểm vượt trội, MOF808 có thể được phát triển thêm để cải thiện khả năng hấp phụ và độ bền, từ đó mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

VI. Kết luận và triển vọng nghiên cứu về MOF808

Nghiên cứu về MOF808 đã chỉ ra rằng vật liệu này có tiềm năng lớn trong việc hấp phụ các chất màu hữu cơ. Tuy nhiên, vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để tối ưu hóa cấu trúc và cải thiện khả năng ứng dụng thực tế.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy MOF808 có khả năng hấp phụ cao và có thể được ứng dụng trong xử lý nước thải. Các khuyết tật trong cấu trúc đã góp phần nâng cao hiệu suất hấp phụ.

6.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện độ bền và khả năng tái sử dụng của MOF808, cũng như mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.