Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng vật liệu carbon nano từ vỏ cam trong phân hủy chất hữu cơ

Vật liệu carbon nano là một trong những loại vật liệu có tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong xử lý ô nhiễm môi trường. Vỏ cam, một loại phế phẩm nông nghiệp, chứa nhiều thành phần hữu ích như cellulose, pectin và các hợp chất hữu cơ khác, có thể được chuyển hóa thành vật liệu carbon thông qua các phương pháp nhiệt. Việc tổng hợp vật liệu carbon từ vỏ cam không chỉ giúp giảm thiểu chất thải mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu có giá trị cho các ứng dụng khác nhau, như làm chất xúc tác trong quá trình phân hủy chất hữu cơ. Theo nghiên cứu, việc sử dụng carbon nano từ vỏ cam có thể cải thiện đáng kể hiệu suất phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của việc tái chế vỏ cam thành vật liệu carbon trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.

Quá trình tổng hợp vật liệu carbon từ vỏ cam thường được thực hiện thông qua phương pháp nung nóng. Trong quá trình này, vỏ cam được xử lý ở nhiệt độ cao để loại bỏ các thành phần hữu cơ không cần thiết, đồng thời tạo ra cấu trúc vật liệu nano với diện tích bề mặt lớn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nhiệt độ và thời gian nung là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu carbon thu được. Sự biến tính của vật liệu carbon sau khi tổng hợp cũng rất quan trọng, vì nó có thể tăng cường khả năng hấp phụ và hoạt tính xúc tác của vật liệu. Đặc biệt, việc kết hợp carbon nano với các vật liệu khác như g-C3N4 có thể tạo ra các composite có tính chất quang xúc tác tốt hơn, từ đó nâng cao khả năng phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường nước.

Vật liệu carbon nano từ vỏ cam được nghiên cứu và ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực phân hủy chất hữu cơ, đặc biệt là các hợp chất màu như Rhodamin B (RhB). Quá trình quang xúc tác sử dụng vật liệu carbon kết hợp với ánh sáng mặt trời đã cho thấy hiệu quả cao trong việc phân hủy các chất hữu cơ độc hại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu carbon có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt và tạo ra các gốc tự do, giúp tăng cường quá trình phân hủy. Việc sử dụng carbon nano từ vỏ cam không chỉ mang lại lợi ích về mặt môi trường mà còn có thể giảm chi phí xử lý nước thải, tạo ra một giải pháp bền vững cho vấn đề ô nhiễm nước hiện nay.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng vật liệu carbon nano từ vỏ cam trong quá trình quang xúc tác có nhiều ưu điểm vượt trội. Không chỉ giúp phân hủy hiệu quả các hợp chất hữu cơ, vật liệu carbon này còn thân thiện với môi trường và có thể tái chế từ các phế phẩm nông nghiệp. Điều này mở ra cơ hội mới trong việc phát triển các công nghệ xử lý nước thải hiệu quả và bền vững. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu carbon để đạt được hiệu suất cao nhất trong ứng dụng thực tiễn.