Xem mẫu

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

……..….***…………

HÀ QUANG ÁNH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
MỚI CẤU TRÚC NANO TRÊN CƠ SỞ GRAPHEN ỨNG
DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý
Mã số:
62.44.01.19

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2016
1

Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Vũ Anh Tuấn
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Vũ Đình Ngọ

Phản biện 1: …
Phản biện 2: …
Phản biện 3: ….

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại
Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng … năm 2016

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
2

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các hoạt động
công nghiệp, nông nghiệp đã có tác động tích cực đến sự phát triển kinh
tế xã hội, tuy nhiên bên cạnh đó nó cũng dẫn đến tăng vòng luân chuyển
của các chất ô nhiễm độc hại trong các nguồn nước. Những chất gây ô
nhiễm đó có thể có tích tụ sinh học, tác động bất lợi đến sự tồn tại của
sinh vật dưới nước, hệ động thực vật cũng như ảnh hưởng to lớn tới sức
khỏe con người. Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức bảo vệ môi
trường của con người, siết chặt công tác quản lí môi trường thì việc tìm
ra phương pháp nhằm loại bỏ các ion kim loại nặng, thuốc nhuộm hoạt
tính độc hại,... ra khỏi môi trường nước có ý nghĩa hết sức to lớn.
Những năm gần đây, vật liệu cacbon và vật liệu trên cơ sở
cacbon vẫn là những vật liệu được sử dụng nhiều nhất để làm vật liệu
hấp phụ, do chúng có bề mặt riêng lớn, ổn định và bền hóa học, bền
nhiệt. Vật liệu dễ biến tính nhằm thay đổi tính chất hóa học và vật lý
để hấp phụ chọn lọc đồng thời cả hợp chất hữu cơ độc hại như các
chất màu và cả ion kim loại nặng, ngoài ra việc biến tính còn làm
tăng dung lượng hấp phụ, tăng hiệu quả xử lý các chất thải độc hại.
Trong thập kỷ qua, vật liệu cấu trúc nano cacbon, chẳng hạn như ống
nano cacbon (CNTs) đã được phổ biến đáng kể. Mặc dù có nhiều
tiến bộ đã được thực hiện trong những năm gần đây về khả năng ứng
dụng hấp phụ của CNTs, nhưng do chi phí chế tạo cao đã hạn chế
các ứng dụng thực tế của chúng. Vì vậy, việc thăm dò các chất hấp
phụ mới đầy hứa hẹn vẫn là mong muốn lớn.
Gần đây, graphen và vật liệu trên cơ sở graphen là loại vật liệu
nhận được sự quan tâm đặc biệt. Kể từ khi lần đầu tiên graphen được
giới thiệu về các tính chất điện tử năm 2004 và giải thưởng Nobel
Vật lý về vật liệu này năm 2010, ngày nay graphen đã trở thành đối
tượng được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu rộng rãi từ tính
chất điện, điện hóa, quang học, cơ học và khả năng hấp phụ độc đáo
của nó. Graphen là một vật liệu cacbon mới, nó được định nghĩa là
một lớp hoặc vài lớp mỏng các nguyên tử cacbon với liên kết sp2 tạo
thành dàn tinh thể hình tổ ong. Với tính chất vật lý, hóa học đặc biệt,
3

graphen và GO thực sự đã thu hút nhiều sự quan tâm trong nhiều lĩnh
vực bao gồm cả trong đánh giá hấp phụ.
Mặc dù vậy, các nghiên cứu trước đây tập trung nhiều vào
nghiên cứu tổng hợp và đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu
graphen, vật liệu trên cơ sở graphen chủ yếu trong lĩnh vực điện hóa,
số lượng các công bố khoa học về ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ
còn chưa nhiều và rời rạc. Hơn nữa quá trình tổng hợp GO và rGO từ
graphit chủ yếu sử dụng kỹ thuật bóc tách lớp trong pha lỏng, quá
trình bóc tách lớp graphit oxit thành GO sử dụng kỹ thuật vi sóng và
quá trình khử GO về rGO bằng tác nhân nhiệt còn ít được đề cập.
Do vậy để nghiên cứu một cách có hệ thống quá trình tổng
hợp và khả năng hấp phụ đặc biệt của vật liệu graphen và vật liệu
trên cơ sở graphen, chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu sinh của
mình là: “Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu mới cấu trúc
nano trên cơ sở graphen ứng dụng trong xử lí môi trường”
2. Mục tiêu của luận án
Tổng hợp được GO (Graphen oxit bóc lớp bằng vi sóng
(GOVS), Graphen oxit bóc lớp bằng siêu âm(GOSA)), rGO, Fe3O4GO và Fe-Fe3O4-GO, đặc trưng các vật liệu tổng hợp được và đánh
giá khả năng hấp phụ thuốc nhuộm hoạt tính, asen và các ion kim
loại nặng của vật liệu tổng hợp được.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu một số điều kiện ảnh hưởng đến quá trình bóc tách
lớp graphit oxit thành GO bằng kỹ thuật vi sóng và siêu âm; quá
trình khử GO về rGO. Đặc trưng vật liệu graphit oxit, GO và
rGO tổng hợp được.
- Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật
liệu Fe3O4-GOVS như: pH, nồng độ muối Fe3+/Fe2+, nhiệt độ và
tốc độ khuấy.
- Tổng hợp vật liệu Fe-Fe3O4-GOVS.
- Sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như: XRD,
XPS, FTIR, HR-TEM... để đặc trưng sản phẩm Fe3O4-GOVS và
Fe-Fe3O4-GOVS tổng hợp được.
4

- Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ, động học hấp phụ thuốc nhuộm
hoạt tính và các ion kim loại nặng trên các vật liệu: GOVS, rGO,
Fe3O4-GOVS, Fe-Fe3O4-GOVS tổng hợp được.
4. Bố cục luận án
Luận án bao gồm 150 trang, 93 hình vẽ, 50 bảng biểu và 143
tài liệu tham khảo. Bố cục luận án như sau:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan
Chương 2. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận
Danh mục các bài báo liên quan đến luận án
Những điểm mới của luận án
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 trình bày 35 trang, trong đó giới thiệu chung về vật
liệu trên cơ sở cácbon. Trong chương này cũng trình bày: cấu trúc
của graphen oxit, graphen; tâm hoạt động của cũng như các phương
pháp tổng hợp graphen oxit, graphen; phương pháp tổng hợp
composit có từ tính trên cơ sở graphen oxit và graphen; Ứng dụng
triển vọng của graphen oxit và graphen cũng như vật liệu composit
của 2 vật liệu này trong xử lý chất màu, thuốc nhuộm, asen và các
ion kim loại nặng trong nước.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 2 được trình bày trong 22 trang bao gồm những mục chính sau:
2.1. Thực nghiệm
- Tổng hợp graphit oxit bằng phương pháp Hummers biến tính sử
dụng tác nhân oxi hóa là H2SO4 (98%) và KMnO4.
- Bóc tách lớp graphit oxit bằng kỹ thuật vi sóng và siêu âm.
- Tổng hợp rGO bằng phương pháp khử nhiệt trong dòng khí N2.
5

nguon tai.lieu . vn