ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ninh Thị Huyên CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 – GO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ninh Thị Huyên CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT TỪ CỦA VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 – GO Chuyên ngành: Vật Lý Nhiệt Mã số: Chuyên ngành đạo tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ ANH TUẤN PGS TS ĐỖ THỊ KIM ANH Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS TS Lê Anh Tuấn cô giáo PGS TS Đỗ Thị Kim Anh Thầy cô trực tiếp bảo tận tình, hướng dẫn em suốt thời gian học tập hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô! Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới tất thầy cô môn Vật lý Nhiệt độ thấp, thầy cô Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN, truyền đạt kiến thức chuyên ngành vô quý báu Em cảm ơn thầy cô giảng dạy em năm qua, kiến thức mà em nhận giảng đường hành trang giúp em vững bước tương lai Em xin gửi lời cảm ơn tới chị Phạm Thị Lan Hương, người hướng dẫn, hỗ trợ em bước tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tài liệu Em không quên gửi lời cảm ơn đến người bạn, anh chị đồng hành, giúp đỡ em trình tìm tài liệu, trao đổi kiến thức truyền đạt kinh nghiệm giúp em hoàn thành luận văn cách tốt Và lời cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình Cảm ơn gia đình bên con, động viên tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian qua Sau cùng, em xin kính chúc toàn thể thầy cô giáo mạnh khoẻ, hạnh phúc thành công công việc sống Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 12/2014 Học viên Ninh Thị Huyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 Chƣơng - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Fe3O4 - GO Error! Bookmark not defined 1.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4 Error! Bookmark not defined 1.1.1 Cấu trúc tinh thể magnetite Fe3O4 Error! Bookmark not defined 1.1.2 Tính chất siêu thuận từ vật liệu Fe3O4 Error! Bookmark not defined 1.1.3 Tổng hợp hạt nano Fe3O4 Error! Bookmark not defined 1.1.4 Một số ứng dụng điển hình hạt nano từ tính Fe3O4 Error! Bookmark not defined 1.2 Tổng quan Graphene Oxide (GO) Error! Bookmark not defined 1.2.1 Graphene Oxide (GO) Error! Bookmark not defined 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp GO Error! Bookmark not defined 1.2.3 Một số tính chất vật liệu GO Error! Bookmark not defined 1.3 Tổng quan vật liệu Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 1.3.1 Các phương pháp tổng hợp Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 1.3.2 Một số ứng dụng điển hình vật liệu Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 1.4 Lý thuyết hấp phụ [3, 7, 8] Error! Bookmark not defined 1.4.1 Cân đẳng nhiệt hấp phụ Error! Bookmark not defined 1.4.2 Phương trình động học Error! Bookmark not defined 1.4.3 Lý thuyết động học hấp phụ Error! Bookmark not defined 1.4.4 Tìm hiểu Methylene Blue Error! Bookmark not defined Chƣơng –THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Chế tạo mẫu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm Error! Bookmark not defined 2.2 Quy trình thực nghiệm Error! Bookmark not defined 2.2.1 Quy trình chế tạo hạt Fe3O4 Error! Bookmark not defined 2.2.2 Quy trình chế tạo Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 2.3 Các phƣơng pháp khảo sát, đo lƣờng tính chất vật liệu Error! Bookmark not defined 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Hiện tƣợng nhiễu xạ bề mặt tinh thểError! Bookmark not defined 2.3.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua Error! Bookmark not defined 2.3.3 Phương pháp nghiên cứu tính chất từ từ kế mẫu rung Error! Bookmark not defined 2.3.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) Error! Bookmark not defined 2.3.5 Phương pháp quang phổ Raman Error! Bookmark not defined 2.4 Khảo sát khả hấp phụ màu Methylene Blue vật liệu Fe3O4 – GO .Error! Bookmark not defined 2.4.1 Quy trình thử nghiệm khả hấp phụ màu MB vật liệu Fe3O4 – GO……… Error! Bookmark not defined 2.4.2 Phương pháp phân tích đo quang (UV-Vis) Error! Bookmark not defined Chƣơng - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Các tính chất hạt nano Fe3O4 Error! Bookmark not defined 3.1.1 Cấu trúc kích thước hạt nano Fe3O4 Error! Bookmark not defined 3.1.2 Tính chất từ hạt Fe3O4 Error! Bookmark not defined 3.2 Các tính chất vật liệu Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 3.2.1 Cấu trúc hình thái học vật liệu Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 3.2.2 Khảo sát tính chất từ vật liệu Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 3.3 So sánh mẫu Fe3O4 Fe3O4 – GO Error! Bookmark not defined 3.3.1 Hình dạng, cấu trúc tính chất từ Fe3O4, Fe3O4 - GO Error! Bookmark not defined 3.3.2 Phân tích phổ FTIR Error! Bookmark not defined 3.3.3 Phân tích phổ Raman Error! Bookmark not defined 3.4 Khả hấp phụ Methylene Blue (MB) Error! Bookmark not defined 3.4.1 Phổ UV – Vis mẫu Error! Bookmark not defined 3.4.2 Dung lương hấp phụ theo thời gian Error! Bookmark not defined 3.4.3 Động học trình hấp phụ Error! Bookmark not defined 3.4.4 Ảnh hưởng khối lượng chất hấp phụ thời gian lên trình hấp phụ Error! Bookmark not defined 3.4.5 So sánh khả hấp phụ Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO MB Error! Bookmark not defined CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 Các kí hiệu từ viết tắt  G: Năng lượng tự As: Asen BaNO3: Bari nitrat CHĐBM: Chất hoạt động bề mặt ClO2: chlorine dioxide CR: Congo Red Cr: Crom FeCl3.6H2O: Muối sắt (III) clorua ngậm phân tử nước FeCl2.4H2O: Muối sắt (II) clorua ngậm phân tử nước Fe3O4: Magnetite GO: Graphene oxide HCl: Axit clohdric H2 O2 : Hydrogen Peroxide HNO3: Axit nitric H2SO4: Axit sunfuric KClO3: Kali clorat KMnO4: Thuốc tím Pb: Chì RB5: Reactive Black RGO: Graphene oxide bị giảm Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Sản phẩm phản ứng thuỷ phân .9 Bảng 1.2 Một số thông số vật liệu Fe3O4 tổng hợp theo phương pháp khác nhau………………………………………………………………………………………… 16 Bảng 1.3.Một số kết tổng hợp Fe3O4 – GO phương pháp đồng kết tủa…24 Bảng 1.4 Một số kết tổng hợp Fe3O4 – GO phương pháp thủy nhiệt……26 Bảng 1.5 Tính chất hóa lý Methylene Blue [4, 10]…………………………… …36 Bảng 3.1 Điều kiện chế tạo hạt Fe3O4………………………………………………… 51 Bảng 3.2 Phổ chuẩn JCPDS 19-0629 Fe3O4 với giá trị 2θ cường độ (a.u)[14] 53 Bảng 3.3 Hằng số mạng (a), kích thước tinh thể trung bình xác định từ phổ X – ray (DXRD)……………………………………………………………………………………… 53 Bảng 3.4 Các số liệu hạt Fe3O4…………………………………………………… 54 Bảng 3.5 Lực kháng từ (Hc), độ từ hóa bão hòa nhiệt độ phòng (Ms), độ từ dư (Mr) mẫu M1, M2, M3, M4…………………………………………………… 55 Bảng 3.6 Các mẫu Fe3O4 – GO…………………………………………………………56 Bảng 3.7 Kích thước tinh thể trung bình xác định từ phổ X – ray (DXRD), kích thướchạt xác định từ ảnh TEM (DTEM)…………………………………………….58 Bảng 3.8 Đường kính hạt, lực kháng từ (Hc), độ từ hóa bào hòa nhiệt độ phòng (Ms), độ từ dư (Mr) mẫu Fe3O4 – GO …………………………………… 62 Bảng 3.9 Một số kết thu mẫu Fe3O4 mẫu Fe3O4 – GO… …63 Bảng 3.10 Khối lượng mẫu Fe3O4 – GO (5:1) xử lý màu MB……………………….67 Bảng 3.11 Các thông số phương trình động học bậc hai 70 Bảng 3.12 Hiệu suất hấp phụ cực đại (H (%)) MB mẫu M5, M6, M7, M8…………………………………………………………………………………………….71 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Cấu trúc spinel Fe3O4…………………………………………………… Hình 1.2 Cấu hình spin Fe3O4……………………………………………………… Hình 1.3 Đường cong từ hoá sắt từ (đường màu đen) siêu thuận từ (đường màu đỏ)…………………………………………………………………………………………… Hình 1.4 Lực kháng từ Hc phụ thuộc vào đường kính hạt………………………… …6 Hình 1.5 Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch [6]………… Hình 1.6 Phản ứng Olation tạo thành phức……………………………………………10 Hình 1.7 Phản ứng Oxolation tạo thành phức…………………………………………10 Hình 1.8 Sắp xếp ba điện cực trình lắng đọng điện hóa…………………15 Hình 1.9 Chu kì phóng/ nạp mật độ dòng điện 100 mA/g vật liệu Fe3O4/graphene [16]……………………………………………………………………….17 Hình 1.10 Ứng dụng hạt Fe3O4 chế tạo pin Lithium – Ion………………18 Hình 1.11 Mô hình cấu trúc Graphen oxide (GO) Lerf-Klinowsk đề xuất Sao chép từ [H He, J Klinowski, M Forster A Lerf, Chem Phys Lett.,1998, 287, 53-56] Quyền tác giả: 1998 Elsevier Science Ltd…………………………………… 19 Hình 1.12 Phổ nhiễu xạ tia X GO chế tạo phương pháp Staudenmaier (GO – ST), phương pháp Hofmann (GO – HO), phương pháp Hummer (GO – HU) so sánh với Graphite (than chì) [25]…………………………………………… 22 Hình 1.13 Ảnh TEM mẫu GO chế tạo phương pháp Staudenmaier (G – ST), phương pháp Hofmann (G – HO), phương pháp Hummer (G – HU) Thang đo 500 nm (trên), 100 nm (dưới) [25]………………………………………………… 22 Hình 1.14 Phổ Raman GO tổng hợp phương pháp Staudenmaier (G – ST), Hofmann (G – HO) Hummer (G – HU) [25]……………………… ……… 23 Hình 1.15 Ảnh TEM mẫu Fe3O4– RGO [30]……………………………….… …26 Hình 1.16 Sơ đồ biểu diễn GO kết hợp với Fe3O4 DXR [46]…………………….28 Hình 1.17 Minh họa phản ứng Fe3O4 – GO MB [18]……………….…29 Hình 1.18 Khả hấp phụ MB theo thời gian (a) Fe3O4 – GO, (b) GO Điều kiện: GO 0,4 mg/mL, Fe3O4/GO 2,0 mg/mL, MB 0,4 mg/ml, nhiệt độ 20oC, pH [18]……………………………………………………………………………………… …29 Hình 2.1 Sơ đồ biểu diễn quy trình tổng hợp hạt Fe3O4 40 Hình 2.2 Sơ đồ biểu diễn quy trình tổng hợp Fe3O4 – GO………………………… 40 Hình 2.3 Hiện tượng nhiễu xạ bề mặt tinh thể…………………………… ….…41 Hình 2.4 Thiết bị nhiễu xạ tia X D5005 trung tâm khoa học vật liệu ĐHKHTN – ĐHQGHN……………………………………………………………………………………43 Hình 2.5 Kính hiển vi điện tử truyềnqua J 1010 Viện vệ sinh dịch tễ Trung ương.44 Hình 2.6 Thiết bị từ kế mẫu rung EV9 Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ AIST, Đại học Bách khoa Hà Nội……………………………………………………… 45 Hình 2.7 Máy đo phổ hồng ngoại (FTIR)………………………………………………47 Hình 2.8 Sơ đồ biểu diễn quy trình thử nghiệm màu MB…………………………….48 Hình 2.9 Máy đo UV – Vis Viện Kĩ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội……………………………………………………………………………………………50 Hình 3.1 (a) Hỗn hợp dung dịch trước phản ứng, (b) Hỗn hợp dung dịch sau phản ứng, (c) Mẫu bột Fe3O4 51 Hình 3.2 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu M1, M2, M3, M4…………………………… 52 Hình 3.3 Phổ chuẩn JCPDS 19-0629 Fe3O4 [14] 52 Hình 3.4 Ảnh TEM mẫu M4 với độ phóng đại 100000 (a) 80000 (b)…… 54 Hình 3.5 Đường cong từ mẫu M1, M2, M3, M4……………………………….…55 Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 – GO mẫu GO…………… …57 Hình 3.7 (a), (b) Ảnh TEM mẫu GO độ phóng đại 20000; ( c), (e) ,(g) ảnh TEM mẫu Fe3O4 – GO (1:1) (d), (f), (h) ảnh TEM mẫu Fe3O4 – GO (3:1) độ phóng đại 20000, 50000 80000……………………………………………… 60 Hình 3.8 (a) Phân bố kích thước hạt mẫu Fe3O4 – GO1:1), (b) Phân bố kích thước hạt mẫu Fe3O4 – GO (3:1)……………………………………………………61 Hình 3.9 Đường cong từ mẫu Fe3O4 – GO…………………………….…….62 Hình 3.10 Phổ FTIR mẫu Fe3O4, Fe3O4 – GO GO…………………… 65 Hình 3.11 Phổ Raman mẫu Fe3O4, Fe3O4 – GO GO……………………66 Hình 3.12 Dung dịch MB mẫu M5, M6, M7, M8 trước sau xử lý màu.67 Hình 3.13 Độ hấp phụ quang theo bước sóng mẫu M6………………………….68 Hình 3.14 Dung lượng hấp phụ MB mẫu M5, M6, M7, M8 theo thời gian 69 Hình 3.15 Phương trình động học hấp phụ bậc hai……………………………… …70 Hình 3.16 Hiệu suất trình hấp phụ mẫu M5, M6, M7, M8 theo thời gian.71 Hình 3.17 Hiệu suất hấp phụ mẫu Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO khối lượng 0,01 g…………………………………………………………………………………………….…72 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, vật liệu nano từ tính thu hút quan tâm nhà khoa học nước, tính chất đặc biệt với tiềm ứng dụng cao lĩnh vực: ghi từ, cảm biến sensor, xúc tác, y sinh, xử lý kim loại nặng nước… [28, 38] Trong đó, vật liệu Fe3O4 biết đến ba loại oxit phổ biến nguyên tố sắt Vật liệu có cấu trúc tinh thể spinel đảo có giá trị momen từ cao Ở kích thước nhỏ, Fe3O4 thể số tính chất ưu việt khả ứng dụng rộng rãi số lĩnh vực khoa học kỹ thuật y sinh như: mực từ để in tiền giấy hay séc, chất làm tăng cường độ tương phản chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân, chất dẫn thuốc điều trị ung thư, chuẩn đoán bệnh sớm, nhiệt trị ung thư…[9] Các phương pháp phổ biến để tổng hợp hạt nano Fe3O4 kể đến như: phương pháp đồng kết tủa, vi nhũ tương, hóa siêu âm, lắng đọng điện hóa… Tuy nhiên, thách thức lớn gặp phải sử dụng vật liệu oxit sắt từ chúng dễ kết tụ bị ảnh hưởng nhiều môi trường bị ôxy hóa, đặc biệt môi trường axít Do đó, để bảo vệ hạt nano sắt từ, chúng thường phủ hay bọc silica, polymer hay cacbon Ngoài chức bảo vệ hạt nano từ, vật liệu có khả tương thích sinh học cao tăng khả hấp phụ vật liệu Vì thế, vật liệu tổ hợp hạt nano sắt từ với vật liệu mở nhiều tiềm ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống Gần đây, việc nghiên cứu chế tạo hạt nano Fe3O4 hợp chất Graphene Oxit (GO) thu hút quan tâm nhiều nhóm nhà khoa học nước tiềm ứng dụng lớn xử lý nước nhiễm kim loại nặng (As, Cr ) chất màu hữu (MB, RhB…) Trên sở đó, lựa chọn luận văn nghiên cứu chế tạo khảo sát đặc tính vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Mục đích nghiên cứu: Chế tạo nghiên cứu tính chất vật liệu Fe3O4 – GO Ứng dụng vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO chế tạo để loại bỏ chất màu hữu Methylene Blue (MB) dung dịch nước Với nội dung nghiên cứu chính: Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo hạt nano từ tính Fe3O4 vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO phương pháp đồng kết tủa cải tiến Nghiên cứu tính chất vật liệu thu Bước đầu nghiên cứu khả hấp phụ chất màu MB vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Các kết đạt đƣợc luận văn: Chế tạo thành công hạt Fe3O4 có cấu trúc spinel đảo, dạng hình cầu, đường kính hạt từ 10 ÷ 12,6 nm, moomen từ bão hòa đạt 60,60 ÷ 64,65 emu/g, có tính siêu thuận từ nhiệt độ phòng Chế tạo thành công vật liệu Fe3O4 – GO có từ tính đạt 1,9 ÷ 23,67 emu/g, thu hồi từ trường tái sử dụng Vật liệu Fe3O4 – GO với khối lượng khác cho thấy khả hấp phụ cao MB (trên 95 %) đạt tới cân hấp phụ khoảng thời gian ngắn (dưới phút) Những đóng góp luận văn: Chế tạo vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO kích thước nano có khả hấp phụ tốt Nghiên cứu khả hấp phụ MB đạt kết tốt Luận văn đƣợc trình bày chƣơng: Chương - Tổng quan vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Chương - Thực nghiêm Chương - Kết thảo luận TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước thải, NXB thống kê, Hà Nội Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung (2007), Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano Fe3O4 ứng dụng y sinh, NXB ĐHQGHN.2 Vũ Đăng Độ (2000), Cơ sở lý thuyết trình hóa học, NXB Giáo dục Huỳnh Trường Giang “Xanh methylen – thông tin cho người nuôi trồng thủy sản”, UV –Vietnam Nguyễn Hoàng Hải (2007), Các hạt nano kim loại (metallic nanopariticles), tạp chí Vật lý Việt Nam, tập 1, số 1, năm 2007 Nguyễn Hoàng Hải (2010), chế tạo hạt nano oxyd sắt từ tính, Vietsciences - Dạ Trạch – 31/03/2010 Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ, Tập 3, NXB Giáo Dục Trần Văn Nhân (2009), Hóa lý (Tập 2), tái lần thứ sáu, NXB Giáo dục Nguyễn Phú Thùy, Vật lí tượng từ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 Tiếng Anh 10 Adriana Miclescu, L Wiklund (2010), “Methylene blue, an old drug with new indications?”, Jurnalul Român de Anestezie Terapie intensivã, Vol.17 Nr.1, pp 35-41 11 Balandin A A , S Ghosh , W Z Bao , I Calizo , D Teweldebrhan ,F Miao , C N Lau (2008), “Superior Thermal Conductivity of Single-Layer Graphene”, Nano Letters Vol 8, No 3, pp 902 - 907 12 Bolotin K I, K J Sikes , Z Jiang , M Klima , G Fudenberg , J Hone , P Kim , H L Stormer (2008), Solid State Commun, pp 146 -351 13 Boris I Kharisov, Oxana V Kharissova and Ubaldo Ortiz Méndez (2012), “Microwave Hydrothermal and Solvothermal Processing of Materials and Compounds”, The Development and Application of Microwave Heating, chapter 5, pp 107 14 Byong Yong Yu, Seung-Yeop Kwak (2010), “Assembly of Magnetite Nanoparticles into Spherical Mesoporous Aggregates with a 3-D Wormhole Like Porous Structure”, The Royal Society of Chemistry, pp 1-9 15 Cai W, Y Zhu , X Li , R D Piner , R S Ruoff (2009), “Large area few-layer graphene/graphite films as transparent thin conducting electrodes”, Applied Physics Letters,vol 95, pp 123115/3 16 Changjing Fu, Guogang Zhao, Haijun Zhang, Shuang Li (2013),” A Facile Route to Controllable Synthesis of Fe3O4/Graphene Composites and Their Application in Lithium-Ion Batteries”, International Journal of Electrochemical Science,vol.9, pp 46 – 60 17 Cheng J, S M Yu, and P Zuo (2006), “Horseradish peroxidase immobilized on aluminum-pillared interlayered clay for the catalytic oxidation of phenolic wastewater,” Water Research, vol 40, no 2, pp 283 - 290 18 Chunjiao Zhou, Wenjie Zhang, Huixian Wang, Huiyong Li, Jun Zhou, Shaohua Wang, Jinyan Liu, Jing Luo, Bingsuo Zou, Jianda Zhou (2013), “Preparation of Fe3O4 - Embedded Graphene Oxide for Removal of Methylene Blue”, Chemistry DOI 10.1007/s13369-014-1183-7 19 Cullity B D (1972), Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, Addinson Wesley, New York 20 Dachao Luo, Guoxin Zhang, Junfeng Liu, Xiaoming Sun (2011), “Evaluation Criteria for Reduced Graphene Oxide”, The Journal of Physical Chemistry C, vol 115, pp 11327–11335 21 Gee S H, Y K Hong, d W Erickson, M H Park (2003),” synthesis and aging effect of spherical magnetic (Fe3O4) nanoparticles for biosensor applications”, Journal of Applied Physics, V.93, NO 10, PP 7560 – 7562 22 George Z Kyzas, Nikolina A Travlou, Orestis Kalogirou and Eleni A Deliyanni (2013),” Magnetic Graphene Oxide: Effect of Preparation Route on Reactive Black Adsorption”, Materials, pp 1360-1376 23 Haw C.Y, F Mohamed, C.H Chia, S Radiman, S Zakaria, N.M Huang, H.N Lim (2010),” Hydrothermal synthesis of magnetite nanoparticles as MRI contrast agents”, Ceramics International, pp 1417–1422 24 Hongkun He and Chao Gao (2010), “Supraparamagnetic, Conductive, and Processable Multifunctional Graphene Nanosheets Coated with HighDensity Fe3O4 Nanoparticles”, American Chemical Society, VOL NO 11, pp 3201–3210 25 Hwee Ling Poh, Filip San ek, Adriano Ambrosi, Guanjia Zhao, Zden ek Soferb, Martin Pumera (2012), “Graphenes prepared by Staudenmaier, Hofmann and Hummers methods with consequent thermal exfoliation exhibit very different electrochemical properties”, Nanoscale, pp 3515–3522 26 Jianfeng Shen, Yizhe Hu, Min Shi, Na Li, Hongwei Ma, and Mingxin Ye (2010), “One Step Synthesis of Graphene Oxide-Magnetic Nanoparticle Composite”, The Journal of Physical Chemistry C, pp 1498–1503 27 Kodama R H and A E Berkowitz (1999) Atomic-scale magnetic modeling of oxide nanoparticles Physical Review B, 59, pp 6321-6356 28 Laurent S, D Forge, M Port, A Roch, C Robic, V L Els and R Muller (2008), “Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Vectorization, Physicochemical Characterizations, Applications”, Chem, Rev pp 2064–2110 and Biological 29 Lee C, X D Wei, J W Kysar , J Hone (2008), “ Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene”, Science, vol 321 , pp 385-388 30 Li Zhou, Huiping Deng, Junli Wan, Jun Shi, Tong Su (2013), “A solvothermal method to produce RGO - Fe3O4 hybrid composite forfast chromium removal from aqueous solution”, Applied Surface Science, vol 283, pp 1024– 1031 31 Liu G, Q Deng, H.Wang et al (2012), “Synthesis and characterization of nanostructured Fe3O4 micron-spheres and their application in removing toxic Cr ions from polluted water”, Chemistry, vol 18, no 42, pp 13418–13426 32 Mancheng Liu, Tao Wen, Xilin Wu, Changlun Chen, Jun Hu, Jie Lia and Xiangke Wang (2013), “Synthesis of porous Fe3O4 hollow microspheres/ graphene oxide composite for Cr(VI) removal”, Dalton Transactions, DOI: 10.1039 33 Millan A, A.Urtizberea, F.Palacio, N.J O.Silva, V.S.Amaral, E.Snoeck, and V.Serin (2007) , “Surface effects in maghemite nanoparticles”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 312, L5-L9 34 Namvari M Namazi H (2014), “Clinking graphene oxit and Fe3O4 nanoparticles together: an efficient adsorbent to remove dyes from aqueous solutions”, International Jounal of Environmental Science and Technology vol 11, pp 1527-1536 35 Nor Aida Zubir, Christelle Yacou, Julius Motuzas, Xiwang Zhang, Joao C Diniz da Costa (2014), “ Structural and functional investigation of graphene oxide – Fe3O4 nanocomposites for the heterogeneous Fenton -like reaction”, Scientific Reports, pp 4594 – 4602 36 Obaid ur Rahman, Subash Chandra Mohapatra, Sharif Ahmad (2012), “Fe3O4 inverse spinal super paramagnetic nanoparticles”, Elsevier, vol 132 , pp 196– 202 37 Paredes J I, S Villar-Rodil, A Martinez-Alonso, J M D Tascon (2008), Langmuir, vol 24, pp 10560 38 Piao X, Z G Ming, H D Lian, F C Ling, H Shuang, Z M Hua, L Cui, W Zhen, H Chao and X G Xin (2012), “Use of iron oxide nanomaterials in wastewater treatment: a review”, Sci Total Environ, pp 1-10 39 Ping Hu, Shengen Zhang, Hua Wang, De’an Pan, Jianjun Tian, Zhi Tang, Alex A Volinsky (2011), “Heat treatment effects on Fe3O4 nanoparticles structure and magnetic properties prepared by carbothermal reduction”, Elsevier,vol 509, pp 2316–2319 40 Sasmita Mohapatra (2014), Graphene-Fe3O4-TiO2 ternary composite: an efficient visible light catalyst for the removal of organic pollutants, Master of Science in Chemistry , Department of chemistry Rourkela, Odisha, India Pin: 769008 41 Si Y, T Ren, B Ding, J Yu, and G Sun (2012), “Synthesis of mesoporous magnetic Fe3O4@carbon nanofibers utilizing in situ polymerized polybenzoxazine for water purification,” Journal of Materials Chemistry, vol 22, no 11, pp 4619–4622 42 Shuming Nie, Yun Xing, Gloria J Kim, and Jonathan W Simons (2007), “Nanotechnology Applications in Cancer”, Annu Rev Biomed Eng, vol.9, pp 258-278 43 Ting Wang, Xiaoying Jin , Zuliang Chen , Mallavarapu Megharaj, Ravendra Naidu (2013), “Simultaneous removal of Pb(II) and Cr(III) by magnetite nanoparticles using various synthesis conditions” , Journal of Industryal and Engineering Chemistry, pp 3543 – 3549 44 Vimlesh Chandra, Jaesung Park, Young Chun, Jung Woo Lee, In-Chul Hwang, and Kwang S Kim (2010), “Water – Dispersible Magnetite –Reduced Graphene Oxide Composites for Arsenic Removal”, American Chemical Society, vol 4, no 7, pp 3979 – 3986 45 Xiao Zhang, Bin Jang, Yaping Xie, Feng Du (2014), “ one - pot hydrothermal synthesis of Fe3O4/ reduced graphene oxide nanocomposite for enhanced lithium storage”, Indian Journal Chemistry, vol.53A, pp 265 - 273 46 Xiaoying Yang, X Y Zhang, Y F Ma, Huang, Y Y S Wang, Y S Chen ( 2009), “Superparamagnetic graphene oxide – Fe3O4 nanoparticles hybrid for controlled targeted drug carriers”, Mater Chem, pp 2710 –2714 47 Xie G, P Xi, H Liu et al (2012), “A facile chemical method to produce superparamagnetic graphene oxide - Fe3O4 hybrid composite and its application in the removal of dyes from aqueous solution,” Journal of Materials Chemistry, vol 22, no 3, pp 1033– 1039 48 Yan Wei, Bing Hanb, Xiaoyang Hua, Yuanhua Linc, Xinzhi Wangd, Xuliang Denga (2011), “Synthesis of Fe3O4 nanoparticles and their magnetic properties”, Procedia Engineering, vol 27, pp 632 – 637 49 Yunjin Yao (2011), “Synthesis, characterization, and adsorption properties of magnetic Fe3 O4 @graphene nanocomposite’’, Chemical Engineering Journal, vol.184, pp 326– 332 50 Zhen Xiao, Yang Xia, Zhaohui Ren, Zhenya Liu,mGang Xu, Chunying Chao, Xiang Li, Ge Shena and Gaorong Han (2012), “Facile synthesis of singlecrystalline mesoporous 𝛼-Fe2O3 and Fe3O4 nanorods as anode materials for lithium-ion batteries”, Journal of Materials Chemistry, vol 22, no 38, pp 20566–20573 [...]... – GO Ứng dụng vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO đã chế tạo để loại bỏ chất màu hữu cơ Methylene Blue (MB) trong dung dịch nước Với các nội dung nghiên cứu chính: Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo hạt nano từ tính Fe3O4 và vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO bằng phương pháp đồng kết tủa cải tiến Nghiên cứu các tính chất của vật liệu thu được Bước đầu nghiên cứu khả năng hấp phụ chất màu MB của vật liệu. .. (GO) cũng đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhóm các nhà khoa học ở trong và ngoài nước do tiềm năng ứng dụng lớn trong xử lý nước nhiễm kim loại nặng (As, Cr ) hoặc các chất màu hữu cơ (MB, RhB…) Trên cơ sở đó, chúng tôi lựa chọn luận văn nghiên cứu chế tạo và khảo sát các đặc tính của vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Mục đích nghiên cứu: Chế tạo được và nghiên cứu tính chất của vật liệu Fe3O4. .. vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Các kết quả chính đạt đƣợc của luận văn: Chế tạo thành công hạt Fe3O4 có cấu trúc spinel đảo, dạng hình cầu, đường kính hạt từ 10 ÷ 12,6 nm, moomen từ bão hòa đạt 60,60 ÷ 64,65 emu/g, có tính siêu thuận từ ở nhiệt độ phòng Chế tạo thành công vật liệu Fe3O4 – GO có từ tính đạt 1,9 ÷ 23,67 emu/g, có thể thu hồi bằng từ trường ngoài và tái sử dụng Vật liệu Fe3O4 – GO với... hạt nano sắt từ, chúng thường được phủ hay bọc bởi silica, polymer hay cacbon Ngoài chức năng bảo vệ hạt nano từ, các vật liệu này có khả năng tương thích sinh học cao hoặc tăng khả năng hấp phụ của vật liệu Vì thế, vật liệu tổ hợp của hạt nano sắt từ với các vật liệu trên mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống Gần đây, việc nghiên cứu chế tạo hạt nano Fe3O4 trên nền hợp chất. .. (1:1) và (d), (f), (h) ảnh TEM của mẫu Fe3O4 – GO (3:1) tại độ phóng đại 20000, 50000 và 80000……………………………………………… 60 Hình 3.8 (a) Phân bố kích thước hạt của mẫu Fe3O4 – GO1 :1), (b) Phân bố kích thước hạt của mẫu Fe3O4 – GO (3:1)……………………………………………………61 Hình 3.9 Đường cong từ của các mẫu Fe3O4 – GO ………………………….…….62 Hình 3.10 Phổ FTIR của các mẫu Fe3O4, Fe3O4 – GO và GO ………………… 65 Hình 3.11 Phổ Raman của. .. 95 %) và đạt tới cân bằng hấp phụ chỉ trong khoảng thời gian ngắn (dưới 5 phút) Những đóng góp mới của luận văn: Chế tạo vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO kích thước nano có khả năng hấp phụ tốt Nghiên cứu khả năng hấp phụ MB đạt kết quả tốt Luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng: Chương 1 - Tổng quan về vật liệu nano tổ hợp Fe3O4 – GO Chương 2 - Thực nghiêm Chương 3 - Kết quả và thảo luận TÀI LIỆU THAM... phụ của các mẫu Fe3O4 – GO, Fe3O4, GO khối lượng 0,01 g…………………………………………………………………………………………….…72 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, vật liệu nano từ tính đã và đang thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước, bởi các tính chất đặc biệt với các tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực: ghi từ, cảm biến sensor, xúc tác, y sinh, xử lý kim loại nặng trong nước… [28, 38] Trong đó, vật liệu. .. X của mẫu M1, M2, M3, M4…………………………… 52 Hình 3.3 Phổ chuẩn JCPDS 19-0629 của Fe3O4 [14] 52 Hình 3.4 Ảnh TEM của mẫu M4 với độ phóng đại 100000 (a) và 80000 (b)…… 54 Hình 3.5 Đường cong từ của mẫu M1, M2, M3, M4……………………………….…55 Hình 3.6 Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu Fe3O4 – GO và mẫu GO ………… …57 Hình 3.7 (a), (b) Ảnh TEM của mẫu GO tại độ phóng đại 20000; ( c), (e) ,(g) ảnh TEM của mẫu Fe3O4 – GO. .. liệu Fe3O4 được biết đến như là một trong ba loại oxit phổ biến của nguyên tố sắt Vật liệu này có cấu trúc tinh thể spinel đảo và có giá trị momen từ cao Ở kích thước nhỏ, Fe3O4 thể hiện một số tính chất ưu việt và khả năng ứng dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực khoa học kỹ thuật và y sinh như: mực từ để in trên tiền giấy hay các tấm séc, chất làm tăng cường độ tương phản trong chụp ảnh cộng hưởng từ. .. (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước thải, NXB thống kê, Hà Nội 2 Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung (2007), Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của hạt nano Fe3O4 ứng dụng trong y sinh, NXB ĐHQGHN.2 3 Vũ Đăng Độ (2000), Cơ sở lý thuyết các quá trình hóa học, NXB Giáo dục 4 Huỳnh Trường Giang “Xanh methylen – thông tin cho người nuôi trồng thủy sản”, UV –Vietnam 5 Nguyễn