Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu mới, cấu trúc nano ứng dụng trong quang hóa xúc tác phân hủy thuốc nhuộm

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ THỊ MAI HOA NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU MỚI, CẤU TRÚC NANO ỨNG DỤNG TRONG QUANG HÓA XÚC TÁC PHÂN HỦY THUỐC NHUỘM LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 62.44.01.19 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Anh Tuấn Hà nội, năm 2016 LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin trân trọng cảm ơn đến PGS.TS Vũ Anh Tuấn và các thầy, cô giáo đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, hỗ trợ và giúp đỡ em trong suốt quá trình em thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng Hóa lý Bề mặt-Viện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện các nội dung của luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tại Vụ Giáo dục và Đào tạo, Dạy nghề, Ban Tuyên giáo Trung ương đã quan tâm, động viên và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời học tập và nghiên cứu. Tác giả luận án Lê Thị Mai Hoa i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của người hướng dẫn khoa học. Một số nhiệm vụ nghiên cứu là thành quả tập thể đã được các đồng sự cho phép sử dụng. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ công trình luận án nào khác. Tác giả luận án Lê Thị Mai Hoa ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GO GOVS GOSA rGO AOPs H2O2 *OH TS SS DO BOD COD TOC TOD Fe3O4-GO CoFe2O4-GO ZnFe2O4-GO Fe0-Fe3O4-GO Fe(III)-GO CVD CNTs XRD FTIR XPS TEM HR-TEM BẺT UV-Vis VMS Graphen oxit Graphen oxit bóc lớp bằng vi sóng Graphen oxit bóc lớp bằng siêu âm Graphen oxit khử về graphen Phương pháp oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes) Hydrogen peroxide Hydroxyl Tổng lượng chất rắn (Total Solids) Chất rắn huyền phù (Suspended Solid) Hàm lượng oxy hòa tan (Disolved oxigen) Nhu cầu oxi hóa sinh học (Biochemical oxigen Demand) Nhu cầu oxi hóa học (Chemical oxigen Demand) Tổng cacbon hữu cơ (Total Organic Carbon) Nhu cầu oxy tổng cộng (Total Oxygen Demand) Fe3O4 bọc Graphen oxit (GO) Coban (Co), Fe2O4 bọc Graphen oxit (GO) Kẽm (Zn), Fe2O4 bọc Graphen oxit (GO) Fe, Fe3O4 bọc Graphen oxit (GO) Fe(III) oxo cluster Graphen oxit (GO) Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học Ống nano cacbon Phổ nhiễu xạ Rơnghen (X-ray Diffraction) Quang phổ hồng ngoại (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) Phổ điện tử quang tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy) Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy) Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (High resolution Transmission electron microscopy) Đẳng nhiệt hấp phụ khử nitrogen (Braunauer Emmett Teller) Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến Phương pháp xác định từ tính của vật liệu bằng từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer) iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Graphen - vật liệu có cấu trúc cơ bản (2D) cho các vật liệu 4 cacbon khác (0D, 1D, và 3D) ........................................... Các liên kết của mỗi nguyên tử cacbon trong mạng 6 graphen................................................................................. Phương pháp tách lớp graphit bằng băng dính...................... 9 Cơ chế tạo màng graphen bằng phương pháp nung nhiệt đế 10 SiC...................................................................................... Quá trình oxi hóa từ graphit thành GO (a) và quá trình khử GO 12 bằng hydrazine (b) được đề xuất.................................. Cơ chế đề nghị của quá trình tổng hợp GO và graphen...... 13 Nước thải dệt nhuộm............................................................ 14 Công thức cấu tạo của RR195.............................................. 15 Các phương pháp loại bỏ màu thuốc nhuộm........................ 19 Phản ứng Fenton đồng thể và Fenton dị thể......................... 31 Cơ chế phản ứng của TiO2/graphen với Methylene blue...... 41 Cơ chế phản ứng của ZnO với các chất hữu cơ.................... 42 Cơ chế phản ứng của Fe3O4/graphen với các chất hữu cơ… 44 Sơ đồ tổng hợp graphen oxit vi sóng (GOVS) và graphen oxit 46 siêu âm (GOSA) từ graphen oxit................................................ Sơ đồ tổng hợp Fe3O4-GO……………………………….. 47 Sơ đồ tổng hợp CoFe2O4-GO…………………………….. 48 Sơ đồ tổng hợp ZnFe2O4-GO…………………………….. 50 Sơ đồ tổng hợp Fe0-Fe3O4-GO………………………….. 51 Đường chuẩn và phổ UV-Vis của thuốc nhuộm RR195….. 52 Đồ thị lgC theo t đối với phản ứng bậc 1………………… 55 Sơ đồ chùm tia tới và chùm tia nhiễu xạ trên tinh thể……. 57 Độ tù của pic phản xạ gây ra do kích thước hạt.................. 57 Quá trình phát quang điện tử................................................ 59 Nguyên tắc phát xạ tia X dùng trong phổ............................ 61 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý sự tạo ảnh độ phân giải cao trong HR- 63 Hình 2.13 Hình 2.14 TEM....................................................................................... Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân 64 loại IUPAC............................................................................. Bước chuyển của các electron trong phân tử……………….. 65 iv ... - tailieumienphi.vn