Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Ag/GO và ứng dụng trong phân hủy chất màu hữu cơ

• Tác giả: Hoàng Văn Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Nhung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Ag-GO và ứng dụng làm xúc tác phản ứng phân hủy chất màu hữu cơ trong nước
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vật liệu nano kim loại
• 1.1.1. Đặc điểm và tính chất
• 1.1.2. Ứng dụng của vật liệu nano kim loại
• 1.1.3. Các phương pháp tổng hợp nano kim loại
• 1.2. Tổng quan về hạt nano bạc
• 1.2.1. Đặc điểm, tính chất và ứng dụng
• 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp nano bạc
• 1.3. Tổng quan về graphene oxide (GO)
• 1.3.1. Cấu trúc, tính chất và ứng dụng
• 1.3.2. Các phương pháp tổng hợp graphene oxide
• 1.4. Vật liệu nanocomposite Ag-GO và ứng dụng
• 1.4.1. Giới thiệu vật liệu nanocomposite
• 1.4.2. Những vật liệu nanocomposite Ag-GO đã được tổng hợp
• 1.5. Chất màu hữu cơ: methylene blue (MB)
• 1.5.1. Khái quát chung
• 1.5.2. Các phương pháp phân hủy chất màu hữu cơ
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
• 2.2. Quy trình thí nghiệm
• 2.2.1. Chuẩn bị dụng cụ
• 2.2.2. Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nanocomposite Ag-GO
• 2.2.3. Khảo sát tỷ lệ AgNO3:GO
• 2.2.4. Tổng hợp hạt nano bạc bằng phương pháp citrate
• 2.2.5. Khảo sát hoạt tính xúc tác phản ứng phân hủy MB
• 2.2.6. Khảo sát độ bền của hạt nanocomposite Ag-GO
• 2.3. Các phương pháp phân tích vật liệu
• 2.3.1. Phân tích hình dạng và cấu trúc tinh thể
• 2.3.2. Phân tích đặc điểm, tính chất
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Vật liệu nanocomposite Ag-GO
• 3.1.1. Xây dựng quy trình tổng hợp
• 3.1.2. Đặc điểm tính chất vật liệu nanocomposite Ag-GO
• 3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ AgNO3:GO
• 3.2. Hạt nano bạc tổng hợp bằng phương pháp citrate
• 3.3. Đánh giá khả năng xúc tác phản ứng phân hủy MB của vật liệu
• 3.3.1. So sánh hoạt tính xúc tác của mẫu Ag-GO-500 với mẫu so sánh Ag-citrate
• 3.3.2. Hoạt tính xúc tác của 2 mẫu Ag-GO-375 và Ag-GO-700
• 3.4. Kết quả khảo sát độ bền của vật liệu Ag-GO
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về vật liệu Ag GO

Vật liệu Ag/GO (bạc trên nền graphene oxide) đã thu hút sự chú ý trong nghiên cứu về xúc tác phân hủy chất màu hữu cơ trong nước. Ag/GO không chỉ có khả năng xúc tác cao mà còn thể hiện tính bền vững trong môi trường nước. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp Ag với GO tạo ra một vật liệu nanocomposite có diện tích bề mặt lớn, giúp tăng cường khả năng hấp phụ và xúc tác. Đặc biệt, Ag/GO có thể phân hủy các chất màu hữu cơ như methylene blue (MB) một cách hiệu quả, nhờ vào hoạt tính xúc tác của bạc. Việc sử dụng Ag/GO trong xử lý nước thải không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn góp phần vào việc phát triển các vật liệu bền vững trong công nghệ xanh.

1.1. Đặc điểm và tính chất của vật liệu Ag GO

Vật liệu Ag/GO có cấu trúc độc đáo với các hạt nano bạc phân bố đồng đều trên nền tảng GO. Điều này không chỉ giúp tăng cường tính ổn định của bạc mà còn cải thiện khả năng xúc tác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kích thước hạt bạc trong Ag/GO có thể được điều chỉnh thông qua các điều kiện tổng hợp khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác. Hơn nữa, Ag/GO thể hiện khả năng hấp phụ tốt đối với các chất màu hữu cơ, nhờ vào diện tích bề mặt lớn của GO. Điều này làm cho Ag/GO trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng xử lý nước thải.

II. Phương pháp tổng hợp vật liệu Ag GO

Quy trình tổng hợp Ag/GO thường được thực hiện thông qua phương pháp khử hóa học, trong đó các ion bạc được khử thành các hạt nano bạc và gắn lên nền GO. Phương pháp này cho phép kiểm soát kích thước và phân bố của các hạt bạc, từ đó tối ưu hóa hoạt tính xúc tác. Các chất khử như NaBH4, citrat, và axit ascorbic thường được sử dụng trong quy trình này. Kết quả cho thấy rằng việc thêm chất khử một cách nhanh chóng có thể tạo ra Ag/GO với hoạt tính xúc tác cao hơn. Việc nghiên cứu quy trình tổng hợp không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của vật liệu mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu nanocomposite khác.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp

Các yếu tố như nồng độ AgNO3, thời gian phản ứng và nhiệt độ đều có ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp Ag/GO. Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ AgNO3 tối ưu là 500μL, giúp tạo ra các hạt bạc có kích thước đồng đều và phân bố tốt trên nền GO. Thời gian phản ứng cũng cần được điều chỉnh để đảm bảo rằng các hạt bạc không bị kết tụ, từ đó duy trì hoạt tính xúc tác. Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình tổng hợp và nâng cao hiệu quả của Ag/GO trong ứng dụng xử lý nước.

III. Ứng dụng của vật liệu Ag GO trong phân hủy chất màu hữu cơ

Vật liệu Ag/GO đã được chứng minh là có khả năng phân hủy hiệu quả các chất màu hữu cơ trong nước, đặc biệt là methylene blue (MB). Các thí nghiệm cho thấy rằng Ag/GO có thể giảm thiểu nồng độ của MB trong thời gian ngắn, nhờ vào hoạt tính xúc tác cao của bạc. Việc sử dụng Ag/GO trong xử lý nước thải không chỉ giúp loại bỏ các chất ô nhiễm mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Hơn nữa, việc phát triển các vật liệu như Ag/GO có thể mở ra hướng đi mới cho công nghệ xử lý nước, giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước.

3.1. Hiệu quả phân hủy chất màu hữu cơ

Nghiên cứu cho thấy rằng Ag/GO có thể phân hủy MB với hiệu suất cao, gấp đôi so với các mẫu đối chiếu như Ag-citrate. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng hoạt tính xúc tác của Ag/GO phụ thuộc vào kích thước và phân bố của các hạt bạc. Kết quả này không chỉ khẳng định tiềm năng của Ag/GO trong xử lý nước mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các vật liệu nanocomposite khác với ứng dụng tương tự.