I. Giới thiệu về vật liệu composite UiO 66
Vật liệu composite UiO-66 là một trong những loại vật liệu khung hữu cơ kim (MOFs) nổi bật, được hình thành từ sự kết hợp giữa các ion kim loại và các phối tử hữu cơ. UiO-66 có cấu trúc tinh thể ổn định, với các cụm oxide zirconi (Zr6O4(OH)4) kết nối với các liên kết benzen-1,4-dicarboxylate. Đặc điểm nổi bật của UiO-66 là diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ cao, điều này làm cho nó trở thành một ứng viên lý tưởng cho nhiều ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác và phân tích điện hóa. Vật liệu này không chỉ có khả năng hấp phụ tốt mà còn có thể được biến tính để tăng cường hoạt tính xúc tác. Theo nghiên cứu, UiO-66 có thể hoạt động như một chất xúc tác hiệu quả trong các phản ứng khử và phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại, nhờ vào cấu trúc lỗ rỗng và các vị trí hoạt động của kim loại trên bề mặt.
1.1. Đặc điểm của UiO 66
UiO-66 có cấu trúc ba chiều với các lỗ rỗng lớn, cho phép các phân tử chất phản ứng dễ dàng tiếp cận các vị trí hoạt động. Đặc điểm này không chỉ giúp tăng cường khả năng xúc tác mà còn cải thiện khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc biến tính UiO-66 bằng cách gắn các hạt nano kim loại như Ni và Cu2O có thể tạo ra các vật liệu composite với hoạt tính xúc tác vượt trội. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, việc sử dụng UiO-66 trong các phản ứng khử 4-Nitrophenol và phân hủy Methylene blue (MB) cho thấy hiệu suất cao, nhờ vào khả năng hấp phụ và xúc tác của vật liệu này.
II. Ứng dụng trong xúc tác
Vật liệu composite UiO-66 đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xúc tác, đặc biệt là trong các phản ứng khử và phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại. Các nghiên cứu cho thấy rằng, khi kết hợp UiO-66 với các kim loại như Ni và Cu2O, vật liệu composite này có thể hoạt động hiệu quả trong các phản ứng xúc tác dị thể. Chẳng hạn, trong phản ứng khử 4-Nitrophenol, vật liệu UiO-66/Ni cho thấy khả năng khử cao, với tần số luân chuyển TOF (turn over frequency) ấn tượng. Điều này chứng tỏ rằng, việc sử dụng UiO-66 như một chất xúc tác không chỉ giúp tăng cường hiệu suất phản ứng mà còn giảm thiểu thời gian và chi phí trong quá trình xử lý chất thải.
2.1. Phản ứng khử 4 NP
Phản ứng khử 4-Nitrophenol (4-NP) là một trong những ứng dụng nổi bật của vật liệu UiO-66. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi sử dụng UiO-66/Ni làm chất xúc tác, hiệu suất khử 4-NP đạt mức cao, với thời gian phản ứng ngắn. Các kết quả phân tích cho thấy rằng, vật liệu này có khả năng tái sử dụng tốt, cho phép giảm thiểu chi phí và tăng hiệu quả trong quá trình xử lý. Việc sử dụng UiO-66 trong phản ứng này không chỉ giúp loại bỏ 4-NP mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm từ các hợp chất độc hại.
III. Ứng dụng trong phân tích điện hóa
Vật liệu composite UiO-66 cũng đã được áp dụng trong lĩnh vực phân tích điện hóa, đặc biệt trong việc xác định đồng thời các hợp chất hữu cơ như Ascorbic acid (AA) và Acetaminophen (AC). Việc sử dụng điện cực biến tính UiO-66/GCE cho thấy khả năng phát hiện cao với độ nhạy và độ chọn lọc tốt. Nghiên cứu cho thấy rằng, điện cực này có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau, cho phép xác định đồng thời AA và AC trong các mẫu thực phẩm và dược phẩm. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các phương pháp phân tích điện hóa hiệu quả, giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy trong các ứng dụng thực tiễn.
3.1. Phân tích đồng thời AA và AC
Việc xác định đồng thời Ascorbic acid và Acetaminophen là một thách thức trong lĩnh vực phân tích điện hóa. Tuy nhiên, với việc sử dụng điện cực UiO-66/GCE, khả năng phát hiện của phương pháp này đã được cải thiện đáng kể. Các kết quả cho thấy rằng, điện cực UiO-66/GCE có thể phát hiện AA và AC với độ nhạy cao, cho phép phân tích nhanh chóng và chính xác. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả trong việc kiểm tra chất lượng sản phẩm mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng thông qua việc phát hiện sớm các hợp chất độc hại trong thực phẩm và dược phẩm.
