MỞ ĐẦU “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đã mang lại nhiều giá trị cho loài người. “uy nhiên, bên cạnh việc phát iển công nghiệp, con người ở th kỉ XXI phải đang đối mặt với hậu quả của công nghiệp hóa, đó là những vấn đề ô nhiễm mỗi trường trằm. trọng do những hóa chất độc hại được thải ra hay rò rỉ của các nhà mây, 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.
Kùm loại nặng là một nhóm các nguyên tổ hoá học có khối lượng nguyên tử và khối lượng riêng cao hơn so với nhiều nguyên tổ khác. Chúng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như điện tử, pin, và sản xuất kim loại. tích tụ quá mức của các kim loại nặng trong môi trường có thể gây bại cho sức khỏe son người và môi trường, vì chúng có thể tích tụ tròng thực phẩm và nước tổng, gây nguy cơ độc hại. Do đó, quản lý và kiểm soát lượng km loại nặng trong môi trường là mot vin dé quan trong đối với sự bền vững và an toàn của hệ sinh thái và con người.
“Các quốc gia trên thể giới đã đưa ra rất nhiều biện pháp để xử lý kim loại nang như phương pháp kết tủa, trao đổi ion, hắp phụ, oxi hóa khử ion kim loại. Những năm gần đây, thể giới nổi lên việc ứng dụng vật liệu quang xúc tác đẻ phân hủy kim loại năng. Trong những vật liệu được ứng dụng thì vật liệu khung hữu cơ kim loi (MOFS) được đưa ra nghiên cứu và cho nhiều kết quả đầy hứa họn. Những đặc tính như lỗ xếp số thể điều chỉnh, điện ích hấp phụ lớn, khả năng tái hợp và giải phóng clecton trong: vùng năng lượng cắm của vật liệu diễn ra nhanh chóng do vùng cắm tương đối hẹp.
Với những đặc tính đó, vật liệu đã được đưa ra để nghiên cứu và phát iển, có ắt nhiều bãi "nghiên cứu liên quan cho thấy được sự quan tâm của các nhà khoa học đối với dạng vật liệu này. “Trong bái báo cáo này, tôi mong muốn tổng hợp các vật liệu MOES mang tâm kim loại cerium (Ce) để loại bỏ dạng oxi hóa khử của chromium là Cr(VI), bởi các vật liệu nghiên cứu từ âm kim loại ccdum trước đó đã mang lại nhiều kết quả khả quan trong img dung quang xúc tác kim loại năng. Dịnh hướng bài nghiền cứu mong muốn đăng vật liệu MOFS tâm kim loại Ce két hop linker porphyrin khio sit khả năng quang: xúc tác Cr(VI). Thực trạng về ô nhiễm Cr(VI) 1-.
Nguồn gốc Cr(VI) trong nước “rong những nim gin đây, tiến bộ trong công nghiệp đã dẫn đến những ảnh hưởng do ô nhiễm môi trường, Các nguyên tổ hỏa học bị rô rỉ từ ngành công nghiệp và khả năng di chuyển hay chuyển hóa của chúng dẫn đến độc tính cho môi trường, Do đó, các quốc gia đã tăng cường, diy mạnh vào việc xem xét kỹ lưỡng các thuộc tính hóa học của chúng bằng cách sử dụng những tị bộ trong kỹ thuật phân tích có khả năng mang lại kết quả khả quan [1-3]. Ô nhiễm kim loại nặng hiện là mỗi quan tâm hàng đầu, với túc động của các kim loại năng này được đưa ra đ nghiên cứu nhằm tìm kiểm giải pháp giảm thiể tác hại của chúng [45] Các nghiên cứu về kim loại nặng tập trung vào chrormium, do được sử dụng rộng rãi trong nhiều quy trình công nghiệp [6,7] Trong đó bao gồm luyện kim, đi hỏi phải sin xuất thép không gi hay hợp kim mẫu và kim loại mâu. Ngành công nghiệp vật liệu chỉu nhiệt được sử dụng làm lớp lót lồ luyện. Ngoài ra, các ngành sản xuất hóa chất, chẳng hạn như thuốc nhuộm đệt, bột mảu, vật liệu mạ điện, chất thuộc đa và chất bảo.
cquản cho gỗ. Một lượng đáng kể các hợp chất chứa chromium được thải ra môi trường, gây ra những tác động xấu đến hệ sinh thái [8~I1] Trong dưng dịch nước, các hợp chất Cr(VI) có thể được tìm thấy ở nhiễu dạng khác nhau, chẳng hạn như HzCrOz”, HCrO¿”, CrO¿È*, CrsOzÈ”, lon Cr(VI) tổn tại ở dang anion CrO,?- hoặc HCrO¿- tùy thuộc vào nồng độ pH của môi trường. Cr(VI) chủ yếu. ở dạng CO2, HCrOL hoặc CoO+?ˆ trong điều kiện pH từ 6 đến8.
Nồi lộ pH ảnh, "hưởng đến hảm lượng tương đối của các dạng Cr(VI). Hàm lượng H;CrO¿ rất cao trong. diều kiện pH =1. Khi pH >6, CrÕi” chiếm tụ thể, pH < 6 HICrO+ sẽ chiếm tú th khi hàm lượng của Cr(VD) là tương đối nhỏ, còn khi hàm lượng C(VI) lớn thì CoOˆ là chủ yêu |S] Những dạng này được tạo thành hợp chit Cr(VI tan rt tốt rong nước và chúng cũng rất nh hoạt, ngay cả trong nước nị ác biện pháp xử lí kh cp, kip thai, vi khi CV) tích tụ tăng lên trong mach nước ngẫm, việ xử l sẽ trở nên khó khăn, Điều này là do nước luôn phải vận hành, tuân theo chủ trình tự nhiên satoads (IAluo.
Tính di động và ác dụng sinh học khác nhau của CH(IH) vả Cr(VI) tạo nên sự khác biệt của chúng. Quá trình oxy hóa của 'Cr(I]) đối với các cơ quan trong cơ thể người cho thấy CHHID) ít độc hơn CrCVI) [15~ 18], CHIHD) là một chất vỉ lượng quan trọng đối với cơ thể con người, tham gia vào quả trình chuyển hóa carbohydrate, lipid va protein và tham gia rộng rãi vào một số sản phẩm công nghiệp [19,20]. Thật không may, tính oxy hóa mạnh của Cr{VI) gây ra tính độc hại [21,22], Cr(VI) ảnh hưởng trực tiếp đến cơ thể sinh học. Nghề nghiệp thường, xuyên ti xúc với Cr(VI) thường dẫn đến các vẫn để sức khỏe nghề nghiệp khác nhau.
Hit vio va giữ lại các vật liệu có chứa C(VI) có thể dẫn đến thùng vách ngăn mũi, hen suyễn, viêm phé quản, viêm phối, sm than quan và gan, và tăng nguy cơ ung the biểu mô phế quản 23,24]. Uống nước chứa nồng độ cao C(VI) 200 mạ. ') có thể dẫn đến viêm dạ dây, nhiễm độc thận, ngộ độc gan, và, nghiêm trọng nhất, có thé dẫn đến tử vong. Tiếp xúc với các hợp chất Cr(VI) trên da có khả năng gây dị ứng da, viêm.
dđa, hoại từ và ăn mòn lớp đa. CrIl) trong các tế bào, do sự khử Cr(VI), cũng có thể biểu hiện các tác động có hại, chẳng hạn như ức chế hoạt động của các metlloenzyme cụ thể hoặc tương tác với các phân tử lớn, bao sim DNA [25] 1. Các phương pháp giảm tác hại cũa Cr(VD, Gắn đây, chất hấp phụ đã được sử dụng để loại bỏ Cr(VI) khỏi nước thải, chẳng. hạn như oxide kim loại [26], zeolite [27], graphene [28], than host tinh [29], dit sét {30}, chất xơ [32] hoặc khử sinh học [31].
Bên cạnh đó là các phương pháp như trao đổi ion, oxi hoá khứ,. Nhưng khác biệt với những phương pháp trên là phương pháp sử cdụng chất xúc tác kết hợp với ánh sáng để phân hủy Cr(VI) mang được tính hiệu quả tốt thuật ngữ "quang xác tác” được sử đụng cho phương pháp này [33]. Trong số các chất quang xúc tác, khung kim loi-hữu cơ (MOES) được công nhận là vậ liệu xốp với kích thước lỗ xốp có thể điều chỉnh, cho phép sửa đổi các nhóm chức trên phổi tử. Điều "ủy dẫn đến những lợi thể vượt rội như diện tích bŠ mặt lớn, năng lượng ving ed phù hợp và ổn định nhiệt và hóa học cao, có tiểm năng cho quá tình quang xúc tác khử Cr(VD [34-36).
:@—— Mor Hình L2 Những đơn vị cấu tạo nên vật liêu MOFs [37]. Yaghi và đồng nghiệp vào năm 1995 đã đưa ra thuật ngữ đầu tiên về MOF’, me diở giai đoạn đầu Ö. Yaghi còn gặp nhiều khó khăn về quy trình, máy móc hay kĩ thuật ch tạo. Nhưng những năm trở lại đây, hàng trim cấu trúc MOES đã được nghiên cứu chế ụo và đưa ra nhiều ứng dụng đặc biệt như bắp phụ kim loại nặng.
cquang xúc tác, hắp phy hợp chất hữu cơ,. Vật liệu khung kim loại hữu cơ, là một loại vật liệu lai hình thành từ các ion kim loại hoặc nhóm ion kim loại kết hợp phối trí với các phần tử hữu cơ (tinker hữu eơ). Các ion kim loại thường được sử dụng trong vật liệu này là những ion kim loại chuyển tiếp như Ee”', Cr, Zn, Vs, Zit và nhiều ion khác, Các điểm nit kim loại đồng vai rò quan trọng và tủy thuộc vào loại kim loại và số lượng phối trí của chúng, chúng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc của vật liệu MOFs. Linker hitu ce trong cấu trúc MOFS chủ yếu đóng vai trồlà cầu nối,iên kết các điểm nút kim loại với nhau, còn được gọi là linker.
rete Rr80c 28NDO EEOG ‘Woe “roc | “TPDE. OS es H03 NHI NOSE Fos Mình 1.3 Một số các linker hữu cơ (linker) của vật liệu khung kim loại hữu cơ [38] “Các lnker hữu cơ này có thể bao gồm các nhóm chức nhu carboxylate, nitrile, amine, và nhiều nhóm chức khác, đóng góp vào tính chất và cầu trúc của vật liệu MOES [38]. Thậm chí, tùy thuộc vào mục đích sử dụng, một số linker hữu cơ có thể được biển. tỉnh thông qua việc chèn vảo chúng các nhóm hoạt động như ~SO:H, -OH.
chive chia electron trong phần tử hữu cơ (bao gồm các nguyên tử có cặp electron chia liên kết như O, N, S,.) sẽ tạo liên kết vả ổn định các ion kim loại, tạo thành các đơn vị. sấu trúc cơ bin cia MOFs (Metal-Organie Erameworks). được gọi là các SBUS (Secondary Building Units) [39]. Do đó, dạng bình học của SBUs được xác định bởi cách sắp xếp của các nguyên tử này, và quyết định này cổ tác động rộng lớn đến việc cảự đoán dạng hình học tổng thể của mạng lưới phân từ của vậtliệu cuối cũng 1-3, Các phương pháp tổng hợp MOFs Để đảm bảo khung cơ kim có độ bền cao, quá tình tổng hợp cần đảm bảo hình thành vật liệu với cắu trúc tinh thể đồng nhất và có trật tự cao.
Quá trình hình thành tỉnh. thể trước đây thường mắt nhiễu thời gian do phải ghép đổi các thành phần tương ứng. và cần thực hiện chậm để đảm bảo cầu trúc tỉnh thể mong muốn. Ngày nay, có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp được MOFs có độ kết tỉnh cao.
Phương pháp nhiệt dụng môi Solvent Heating D wanng «le —— + Heating under =. vacuum © Metal salt MOF activated MOF 2 Organic ligand Mình 1.4 Mô tả phương pháp nhiệt dung mỗi [40] "Phương pháp nhiệt dung môi là một kỹ thuật kết tỉnh chất từ dung môi ở nhiệt độ cao, với tỉ lệ các tác chất (bao gồm tiên chất muối chứa ion kim loại, linker, dung. môi, và xúc tác) thay đổi tùy thuộc vào từng loại vật liệu.