I. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MIL 101
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MIL-101 là trọng tâm chính của luận văn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp như tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3, HF/Cr(NO3)3 và thời gian kết tinh được phân tích chi tiết. Kết quả cho thấy tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3 ảnh hưởng đáng kể đến độ tinh khiết của vật liệu. Phương pháp tổng hợp thủy nhiệt được sử dụng, tạo ra vật liệu có cấu trúc ổn định và diện tích bề mặt lớn. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của MIL-101 trong các lĩnh vực hóa học và vật liệu.
1.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2BDC Cr NO3 3
Tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3 là yếu tố quyết định trong tổng hợp vật liệu MIL-101. Khi tỷ lệ này tăng, độ tinh khiết của vật liệu cũng tăng theo. Tuy nhiên, tỷ lệ quá cao có thể dẫn đến sự hình thành các pha tạp chất. Kết quả XRD cho thấy tỷ lệ tối ưu là 1:1, đảm bảo cấu trúc tinh thể ổn định và đồng nhất.
1.2. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh
Thời gian kết tinh ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc tinh thể của MIL-101. Thời gian kết tinh ngắn dẫn đến cấu trúc không hoàn chỉnh, trong khi thời gian dài có thể gây ra sự chuyển pha từ MIL-101 sang MIL-53. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng thời gian kết tinh tối ưu là 24 giờ, đảm bảo cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh và ổn định.
II. Khả năng hấp thụ của vật liệu MIL 101
Khả năng hấp thụ của vật liệu MIL-101 được khảo sát thông qua các thí nghiệm hấp phụ phenol trong dung dịch nước. Kết quả cho thấy MIL-101 có khả năng hấp phụ cao nhờ diện tích bề mặt lớn và cấu trúc đa mao quản. Hấp phụ hóa học và hấp phụ vật lý đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của MIL-101 trong xử lý môi trường và lọc chất độc hại.
2.1. Hấp phụ phenol trong dung dịch nước
MIL-101 thể hiện khả năng hấp phụ phenol hiệu quả trong dung dịch nước. Các thí nghiệm cho thấy khả năng hấp phụ tăng theo thời gian và đạt trạng thái cân bằng sau 60 phút. Tối ưu hóa hấp thụ được thực hiện bằng cách điều chỉnh pH và nhiệt độ, cho thấy hiệu suất hấp phụ cao nhất ở pH trung tính và nhiệt độ phòng.
2.2. Cơ chế hấp phụ
Cơ chế hấp phụ của MIL-101 bao gồm cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Các phân tử phenol được hấp phụ trên bề mặt vật liệu thông qua tương tác tĩnh điện và liên kết hydro. Điều này được chứng minh thông qua phân tích phổ IR và XRD, cho thấy sự thay đổi cấu trúc bề mặt sau quá trình hấp phụ.
III. Ứng dụng của vật liệu MIL 101 trong hóa học
Ứng dụng MIL-101 trong hóa học được đánh giá cao nhờ các đặc tính nổi bật như diện tích bề mặt lớn, cấu trúc đa mao quản và khả năng hấp phụ mạnh. Vật liệu này được sử dụng trong xúc tác, lưu trữ khí và xử lý môi trường. Tính chất vật liệu của MIL-101 cũng được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu suất trong các ứng dụng cụ thể.
3.1. Ứng dụng trong xúc tác
MIL-101 được sử dụng làm xúc tác trong các phản ứng hóa học như cyanosilylation và hydro hóa. Cấu trúc MIL-101 với các tâm kim loại chưa bão hòa số phối trí tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng xúc tác. Kết quả cho thấy hoạt tính xúc tác của MIL-101 cao hơn so với các vật liệu MOFs khác.
3.2. Ứng dụng trong lưu trữ khí
MIL-101 có khả năng lưu trữ khí CO2 và hydro hiệu quả nhờ cấu trúc đa mao quản và diện tích bề mặt lớn. Hóa học vật liệu của MIL-101 được tối ưu hóa để tăng khả năng lưu trữ khí, đặc biệt ở nhiệt độ thấp và áp suất cao. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng trong công nghệ năng lượng sạch.
