Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và vật liệu khung cơ kim (MOF)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Phùng Thị Thu NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ TiO2 VÀ VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM (MOF) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Phùng Thị Thu NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ TiO2 VÀ VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM (MOF) Chuyên ngành Mã số : Vật lý chất rắn : 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HDC: TS. Nguyễn Thanh Bình HDP: TS. Ngô Thị Hồng Lê Hà Nội – 2014 Phùng Thị Thu Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................. 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU…………………………………………………………………………4 DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................................... 4 MỞ ĐẦU........................................................................................................................................... 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................................. 10 1.1. Vật liệu quang xúc tác .................................................................................................... 10 1.1.1. Cơ chế và điều kiện của phản ứng quang xúc tác............................................. 10 1.1.2. Vật liệu TiO2 ................................................................................................................... 12 1.1.3. Cơ chế quang xúc tác của TiO2................................................................................ 16 1.2. Vật liệu khung cơ kim (metal-organic framework)............................................. 17 1.2.1. Giới thiệu.......................................................................................................................... 17 1.2.2. Đặc điểm, tính chất và tiềm năng ứng dụng của MOF................................... 18 1.2.2.1. Tính chất của vật liệu............................................................................................... 20 1.2.2.2. Tiềm năng ứng dụng của MOF............................................................................ 22 1.2.2.2.1 MOF làm vật liệu lƣu trữ, tách lọc khí........................................................... 22 1.2.2.2.2 MOF làm vật liệu xúc tác..................................................................................... 23 1.2.2.2.3 MOF làm vật liệu huỳnh quang và cảm biến............................................... 24 1.2.2.2.4 MOF làm vật liệu mang thuốc........................................................................... 27 1.2.2.2.5 MOF làm vật liệu quang xúc tác....................................................................... 29 1.2.3. Vật liệu MOF CuBTC................................................................................................. 30 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................................... 33 2.1. Quá trình thí nghiệm....................................................................................................... 33 2.1.1. Hóa chất và các thiết bị thí nghiệm........................................................................ 33 2.1.1.1. Hóa chất........................................................................................................................ 33 1 Phùng Thị Thu Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN 2.1.1.2. Thiết bị .......................................................................................................................... 33 2.1.2. Phƣơng pháp thí nghiệm............................................................................................ 33 2.1.3. Quy trình thí nghiệm................................................................................................... 34 2.1.3.1. Chế tạo mẫu................................................................................................................. 34 2.1.3.2. Thực hiện phản ứng quang xúc tác.................................................................... 36 2.2. Các phép đo........................................................................................................................ 37 2.2.1. Phép đo nhiễu xạ tia X (X-Ray)............................................................................... 37 2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)............................................................................. 39 2.2.3. Phép đo phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA)...................................................... 40 2.2.4. Phép đo phổ hồng ngoại............................................................................................. 41 2.2.5. Phép đo phổ hấp thụ UV-vis..................................................................................... 42 2.2.6. Phép đo diện tích bề mặt riêng BET...................................................................... 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................... 47 3.1.Phân tích các kết quả về tổng hợp vật liệu CuBTC và CuBTC@TiO2......... 47 3.1.1 Thiết kế quy trình tổng hợp vật liệu quang xúc tác.......................................... 47 3.1.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tổng hợp đến cấu trúc của vật liệu........................ 48 3.1.3. Ảnh hƣởng của điều kiện công nghệ đƣa tiền chất chứa Titan vào khung .... 54 3.2. Hoạt tính quang xúc tác của CuBTC@TiO2.......................................................... 57 3.2.1. Phƣơng pháp đo đạc hiệu ứng quang xúc tác.................................................... 57 3.2.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tổng hợp vật liệu lên hoạt tính quang xúc tác.. 59 3.2.3. Ảnh hƣởng của công nghệ chế tạo lên hoạt tính quang xúc tác.................. 62 KẾT LUẬN................................................................................................................................. 67 Tài liệu tham khảo ................................................................................................................... 68 2 Phùng Thị Thu Luận văn thạc sĩ – ĐH KHTN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET Brunauer, Emnet và Teller DMF N,N-dimethylformamide H3BTC 1,3,5 – Benzene Tricarboxylic Acid H2BDC 1,4-Benzene Dicarboxylic Acid MB Methylene Blue (xanh methylen) MOF Metal-organic framework (khung cơ kim) SBU Secondary Building Units (đơn vị xây dựng thứ cấp) SEM Scanning Electron Microcospy (kính hiển vi điện tử quét) TGA Thermal Gravimetric Analysis (phân tích nhiệt trọng lượng) 3 ... - tailieumienphi.vn