Dương Anh Tuấn Anh TỎNG HỢP VẬT LIỆU MOFs MANG TÂM KIM LOẠI CERIUM VÀ THĂM DÒ KHẢ NANG QUANG XÚC TÁC KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP HOÁ HỌC Thanh phố Hồ Chí Minh - 2024 Dương Anh Tuan Anh TONG HỢP VAT LIEU MOFs MANG TÂM KIM LOAI CERIUM VA THAM DO KHA NANG QUANG XUC TAC KHOA LUAN TOT NGHIEP HOA HOC NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: TS. NGUYÊN VĂN MỸ Thành phố Hồ Chí Minh - 2024 LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan luận văn về dé tải “Téng hợp vật liệu MOFs mang tâm kim loại cerium và và thăm đò khả năng quang xúc tác” là công trình nghiên cứu của ca nhân dưới sự hướng dẫn của TS. Các số liệu, kết quả nghiên cứu la khách quan, trung thực và chưa được công bố trong công trình nào khác. Hỗ Chi Minh, tháng 5 năm 2024 Tác giả Dương Anh Tuan Anh il LOI CAM ON Quá trình thực hiện tiêu luận tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong quãng đời sinh viên, là tiền dé để trang bị những kĩ năng, kiến thức quý báu trước khi lập nghiệp.
Đề hoàn thành bài Khoá luận tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi muốn bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thay cô trong khoa Hóa Học của Trường Dai học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Dặc biệt, tôi muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Thầy Nguyễn Văn Mỹ - là Giảng viên hướng dan đề tai, đã danh tinh cảm và sự quan tâm dé hướng dẫn, chỉnh sửa vả hỗ trợ tôi trong quá trình hoản thành đề tài này. Tôi cũng muốn bày tỏ lòng biết ơn đến các anh chị khóa trước trong phòng thí nghiệm Hoá Lý, các bạn cùng khóa và các em sinh viên khóa dưới — những người đã luôn ủng hộ và tạo điều kiện dé tôi có thé nắm vững mọi van dé liên quan đến quá trình hoàn thành khóa luận của mình. Không kém phan quan trong, tôi muốn gửi lời biết ơn đến gia đình.
bao gồm bố. mẹ, em trai và em gái, đã luôn ở bên cạnh động viên, động viên tỉnh thần tôi trong suốt thời gian qua. Qua quá trình nghiên cứu và viết luận văn, tôi đã học hỏi được rất nhiều kiến thức và kỹ năng quý báu, giúp tôi chuẩn bị cho công việc sau nảy. Cuối củng, tôi rat mong nhận được sự đánh giá và góp ý quý báu từ các thay cô vả các bạn đồng nghiệp dé bài luận của tôi được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn! ill MUC LUC 0) 1 CHUONG 1. Thực trang về 6 nhiém Cr( VI) coccccceccesccesssescesscesssesssesssesssesssesseessecsseessecssessseesseens 2 I.Nguồn gốc Cr (VI) trong MUG. Cac phương pháp giảm tác hai của Cr(VÌ).- te cee eeeteeteeeeeeeeeeeee 4 13. Giớiiiiifu ve Wt LR IMORS: saosnonnni-aniiiidilioiiiiiigii1501181380118388118831080368818 4 1.
Cac phương pháp tông hợp MOFS. Phương pháp Vil SONG ‹:::::::::::c:c2cccccicsc22221222122225231725122535355555122535555535528555555555E 7 1. Phương phap siêu âm. «HH HH Hà Hà HH Hà HH 7 1.
Các ứng dụng của vật liệu MOFs làm vật liệu xúc lắc. MOFs ứng đụng làm xúc tác trong phản ứng tong hợp hữu cơ. MOFs ứng dụng làm vật liệu quang xúc tác tự phân hủy. MOF’ là vật liệu mang khả năng quang xúc tác tốt.
Các phương pháp hoá lý hiện dat. Phương pháp nhiễu xạ tia X.2 Phương pháp phd hong ngoại (FT=IR). Các phương pháp phân:tích nhiệt. Phương pháp hiền vi điện tử quét-SEM.
Phương pháp quang phố UV—Vis. Hướng nghiên cứu và tổng hợp Ce-MOFs trong ứng dụng quang xúc tác. THUG NG HIE Mi oisssscssssscssssssecsisssconsssesseessacstsssssssteacesestensssesconsisesersaie 15 Dil), Hóa chất, đựng đụ VA HNO i scoccscocssscascccosscssssscassacossscesssscassccassstsossscasszcassibess 15 DUB N8 GRấÊ;ossniinnistttiiniitit01108001080000038081013818850038888000880880008808600088088004G0133083 l§ BEM) IMAM Oe VAI(HÌTRE ỂÏÍT,¿s:s62::35:551025012210152022729421032)3821392114341318351183403450831893319122855 15 2. Quy trình tông hợp vật LGU.
Tông hợp porphyrin. Tông hợp porphyrin đan cải tâm kim loại Copper. Tống hợp CAU-19-CU. Khao sát kha năng quang xúc tác Cr(VÌ).
-- ng ng ng xen 19 2. Dựng đường chuẩn Cr(V]) dựa trên quy trình diphenylcarbazide (DPC). Quy trình quang xúc tác thực nghiệm. Ảnh hưởng của pH đến quá trình quang xúc tác.
Ảnh hưởng của lượng vật liệu đến quá trình quang xúc tác. Khảo sat trong tOi. Cac phương pháp nghiên cứu hoá lý hiện đại./Ehương phán TAR eh Xã GB Nees scsosscaicssscassesscwscevcascosscassusascacsvcasesascassssenes 21 2.2 Phương pháp phd hong ngoại (FT-IR). Cac phương pháp phân tích nhiỆt.
Phuong pháp hiện vi điện tử quét-SEM. KẾT QUÁ VÀ THẢO LUAN csccssccsssscosccosessessssessseasacovccescesscesssceonesese 22 3.1 Đặc trưng cau trúc họ vật liệu Ce-MOFs (CAU-19-H và CAU-19-Cu). Khao sát kha năng quang xúc tác của các vật liệu Ce-MOF§. Khả nang quang xúc tac của họ vật liệu Ce-MOFs trong phản ứng khử Cñ(VI)fGHE.
So sánh khả năng quang xúc tác của họ vật liệu Ce-MOFs trong phản ứng khử Cr(V]) trong nước với các vật liệu khác. -----««-«<<xe~xeeeeeeeereere 32 KẾT LUẬN VÃ KIÊN NGHỊ ossssssnsssssssscssssasvscssocsosscoscsoncsosssnnssnsssnassssnsssassnassesssssseis 33 Kết luận. - St StSxSHSTE ST TA S3 HH TH TT E1 T41 14c TE Tác xưng rec 33 TU P6. 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
2® ECSEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEYYerrrrrerrrrrrrr 34 v DANH MUC VIET TAT sp vi DANH MỤC HÌNH ANH Hình 1.1 Một số dang ton tại của ion chromium trong dung địch nước .2 Những đơn vị cau tạo nên vật liệu MOFS.3 Một số các linker hữu co (linker) của vật liệu khung cơ kim hữu cơ.4 Mô tả phương pháp nhiệt dung Tmôi.- vs nhớ 6 Hình 1.5 Mô tả phương pháp ví sóng.---- HH ngưng ngờ 7 Hình 1.6 Mô tả phương pháp siêu âm. Án HH ng ngàn ngư, 7 Hình 1.7 Phan ứng aza - Michael với MOFs~199 làm xúc tác di thê.8 Hình ảnh về tat ca sự phối hợp của nhóm carboxyl trong CAU-19-H.9 Cau trúc khung của CAU-19-H với các phân tử HBA-H nam trong các lỗ ở hai vj tri, MOI vi tri CO 16 trOmg 6n.1 Công thức của phức Cr(VI) với DPC.2 Giản đồ PXRD của vật liệu CAU-19-H (đỏ) so với cấu trúc mô phỏng của vật liệu CAU-19-H (đen); CAU-19-Cu (xanh dương).3 Pho FT-IR của vật liệu CAU-19-H và linker HzTCPP.4 Pho FT-IR của vật liệu CAU-19-Cu và linker HsTCPP (Cu).5 Gian đồ TGA của vật liệu CAU-19-H.6 Giản đồ TGA của vật liệu CAU—19—Cu.7 Anh SEM của vật liệu CAU-19-H voi tỉ lệ 5 pum và 20 tum.8 Anh SEM của vật liệu CAU—19-Cu với tỉ lên 5 pm và 20 wm.9 Giản đồ SEM/EDX của vật liệu CAU—19-H.10 Gian đồ SEM/EDX của vật liệu CAU-19~Œu.11 Sự khử Cr(VI) của vật liệu CAU-19-H đưới các điều kiện BHH:::::::::::::::: 29 Hình 3.12 Sự khử Cr(VI) ở điều kiện 10 mg vật liệu CAU-19-H và CAU-19-Cu, pH 1,0 và nông độ 10 mg-LÌ.13 Sự khử Cr(VI) ở điều kiện 15 mg vật liệu CAU-19-H và CAU-19-Cu, pH IWWärnbne 00H 101175 126: n2 1nt211182000211201110011534128221025108510321023311221092112301123316 3] vũ Hình 3.14 Sự khử Cr(VI) ở điều kiện 20 mg vật liệu CAU-19-H và CAU-19-Cu, pH 1,0 và nông độ 10 mg:L/ Ì,.- cc So tt St 2t 21 2110211111101111111111 112 112 11. 11tr trkrrrrg 31 Phụ lục 1 Anh TEM của vật liệu CAU-19-H ooc.cccccecssesssesssesseesseessessseessesseeseeneensee PLI Phu luc 2 Anh TEM của vật liệu CAU=-19-Cu oo.ccccceccccsccsscsssccsscstscesscstsessceseessecess PL2 Phụ lục 3 Dường chuẩn Cr(VÌ. PL3 Phụ Big đ PAG PTR đây HD cong ooniiioibaiidiniiiioiitoiiiailisi1i50144434441444383188 PL3 viii DANH MUC SO DO Sơ dd 2.1 Tổng hợp ester TCPP—COOME .2 Tông hop linker HeTCPP .3 Tổng hợp Cu-HsTCPP-COOME.secsssssssssscsssscssnsssssssessnecssnsssssssecsnecssnscsses 17 Sơ đồ 2:4 Tông hop liker CusHAT GPP oa:ssa:sse:scesscasssasssesscascosssosssosssassosessseassoassscascssseos 17 SA 27S Toei D0000 105111 ssccascccaressssessccacscasessssesussssessoversuesnesssserareossusnearevensssss 18 Seid 2:6 Tổng hợp GCA W102i iia ssccssccnnssccsasccassiecssiossiscsisaciasstbsanscaasscsssniocanices 19 ix DANH MUC BANG Bang 1.1 Hiệu suất khử Cr(VI) của một số vật liệu MOFs.1 Các hóa chat sử dung .ccecccecssecseesseesseesseessesseesseessessoeeseeeseeesessseenseesneesee 15 Băng 2:2 Băng HiCt GigiAiba Cah csscsiscssiccssscvsssessseriasssacsvsscssanveensesnssariensssesseisssnsaeseaines 15 Bang 3.1 Hiệu suất khử Cr(VŨ) của vật liệu Ce-MOFs khi được so sánh với các vật liệu MO DAU Cuộc cách mang công nghiệp lan thứ tư đã mang lại nhiều giá trị cho loài người.
Tuy nhiên, bên cạnh việc phát triển công nghiệp, con người ở the ki XXI phải đang đối mặt với hậu quả của công nghiệp hóa, đó là những van dé ô nhiễm môi trường tram trọng do những hóa chất độc hại được thải ra hay rò ri của các nha máy, xí nghiệp. Đặc biệt trong các chất thải hòa tan trong nước thì kim loại nặng được cho là gây ảnh hưởng độc hại nhất. Kim loại nặng là một nhóm các nguyên tô hoá học có khối lượng nguyên tử và khối lượng riêng cao hơn so với nhiều nguyên tô khác. Chúng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như điện tử, pin, và sản xuất kim loại.
Sự tích tụ quá mức của các kim loại nặng trong môi trường có thé gây hại cho sức khỏe con người và môi trường, vì chúng có thẻ tích tụ trong thực phẩm và nước uống, gây nguy cơ độc hai. Do đó, quản lý và kiểm soát lượng kim loại nặng trong môi trường 1a một vấn dé quan trọng đối với sự bên vững và an toàn của hệ sinh thái và con người. Các quốc gia trên thé giới đã đưa ra rất nhiều biện pháp dé xử lý kim loại nặng như phương pháp kết tủa, trao đồi ion, hap phụ, oxi hóa khử ion kim loại,. Những năm gan đây, thé giới ndi lên việc ứng dụng vật liệu quang xúc tác dé phân hủy kim loại nặng.
Trong những vật liệu được ứng dụng thì vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs) được đưa ra nghiên cứu và cho nhiều kết quả đầy hứa hẹn. Những đặc tính như lỗ xốp có thé điều chỉnh, điện tích hap phụ lớn. khả năng tái hợp và giải phóng electron trong vùng năng lượng cam của vật liệu diễn ra nhanh chóng do vùng cam tương đối hẹp. Với những đặc tính đó, vật liệu đã được đưa ra dé nghiên cứu va phat triển, có rat nhiều bài nghiên cứu liên quan cho thấy được sự quan tâm của các nhà khoa học đối với đạng vật liệu này.
Trong bái báo cáo nay, tôi mong muốn tông hợp các vật liệu MOFs mang tâm kim loại cerium (Ce) đề loại bỏ dang oxi hóa khử của chromium là Cr(V]), bởi các vật liệu nghiên cứu từ tâm kim loại cerium trước đó đã mang lại nhiều kết quả khả quan trong ứng dung quang xúc tác kim loại nặng. Định hướng bài nghiên cứu mong muốn dùng vật liệu MOFs tâm kim loại Ce kết hợp linker porphyrin khảo sát khả năng quang xúc tác Cr(VI). Thực trang về 6 nhiễm Cr(VI) 1. Nguồn gốc Cr(VI) trong nước Trong những năm gan đây, tiến bộ trong công nghiệp đã dẫn đến những ảnh hưởng do ô nhiễm môi trường.
Các nguyên tố hóa học bị rò ri từ ngành công nghiệp va khả năng đi chuyển hay chuyên hóa của chúng dẫn đến độc tính cho môi trường. Do đó, các quốc gia đã tăng cường, đây mạnh vào việc xem xét kỹ lưỡng các thuộc tính hóa học của chúng bằng cách sử dụng những tiến bộ trong kỹ thuật phân tích có khả năng mang lại kết qua kha quan [1-3]. O nhiễm kim loại nặng hiện là mối quan tâm hàng dau, với tác động của các kim loại nặng này được đưa ra dé nghiên cứu nhằm tìm kiếm giải pháp giảm thiểu tác hại của chúng [4,5].