ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG 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 TRƢỜNG 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 : Vật lý chất rắn Mã số : 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 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………………………………… DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1 VậT LIệU QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1.1 CƠ CHế VÀ ĐIềU KIệN CủA PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC BOOKMARK NOT DEFINED ERROR! 1.1.2 VậT LIệU TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.1.3 CƠ CHế QUANG XÖC TÁC CủA TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2 VậT LIệU KHUNG CƠ KIM (METAL-ORGANIC FRAMEWORK) BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.1 GIớI THIệU ERROR! ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.2 ĐặC ĐIểM, TÍNH CHấT VÀ TIềM NĂNG ứNG DụNG CủA MOF BOOKMARK NOT DEFINED ERROR! 1.2.2.1 TÍNH CHấT CủA VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.2.2 TIềM NĂNG ứNG DụNG CủA MOF ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.2.2.1 MOF LÀM VậT LIệU LƯU TRữ, TÁCH LọC KHÍ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.2.2.2 MOF LÀM VậT LIệU XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.2.2.3 MOF LÀM VậT LIệU HUỳNH QUANG VÀ CảM BIếN NOT DEFINED ERROR! BOOKMARK 1.2.2.2.4 MOF LÀM VậT LIệU MANG THUốC 27 1.2.2.2.5 MOF LÀM VậT LIệU QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 1.2.3 VậT LIệU MOF CUBTC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 33 2.1 QUÁ TRÌNH THÍ NGHIệM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1.1 HÓA CHấT VÀ CÁC THIếT Bị THÍ NGHIệM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1.1.1 HÓA CHấT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1.1.2 THIếT Bị ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIệM 2.1.3 QUY TRÌNH THÍ NGHIệM 2.1.3.1 CHế TạO MẫU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.1.3.2 THựC HIệN PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC DEFINED ERROR! BOOKMARK NOT 2.2 CÁC PHÉP ĐO ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.2.1 PHÉP ĐO NHIễU Xạ TIA X (X-RAY) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.2.2 KÍNH HIểN VI ĐIệN Tử QUÉT (SEM)ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.2.3 PHÉP ĐO PHÂN TÍCH NHIệT TRọNG LƯợNG (TGA) 40 2.2.4 PHÉP ĐO PHổ HồNG NGOạI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.2.5 PHÉP ĐO PHổ HấP THụ UV-VIS ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 2.2.6 PHÉP ĐO DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG BET ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1.PHÂN TÍCH CÁC KếT QUả Về TổNG HợP VậT LIệU CUBTC VÀ CUBTC@TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1.1 THIếT Kế QUY TRÌNH TổNG HợP VậT LIệU QUANG XÖC TÁC BOOKMARK NOT DEFINED ERROR! 3.1.2 ẢNH HƯởNG CủA NHIệT Độ TổNG HợP ĐếN CấU TRÖC CủA VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.1.3 ẢNH HƯởNG CủA ĐIềU KIệN CÔNG NGHệ ĐƯA TIềN CHấT CHứA TITAN VÀO KHUNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2 HOạT TÍNH QUANG XÖC TÁC CủA CUBTC@TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐạC HIệU ứNG QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2.2 ẢNH HƯởNG CủA NHIệT Độ TổNG HợP VậT LIệU LÊN HOạT TÍNH QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.2.3 ẢNH HƯởNG CủA CÔNG NGHệ CHế TạO LÊN HOạT TÍNH QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED KẾT LUẬN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED TÀI LIệU THAM KHảO 13 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BET Brunauer, Emnet 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 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) DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số thông số vật lý Rutile Anatase………………………………………… 13 DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1: CƠ CHế QUANG XÖC TÁC CủA CHấT BÁN DẫN NOT DEFINED Hình 1.2: Cấu trúc tinh thể dạng thù hình TiO2………………………………………… 13 ERROR! BOOKMARK HÌNH 1.3: CấU TRÖC HÌNH KHốI BÁT DIệN CủA TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.4: CƠ CHế QUANG XÖC TÁC CủA TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.5: BIểU Đồ THể HIệN Số LƯợNG BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐếN MOF ĐƯợC XUấT BảN HÀNG NĂM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.6: VÍ Dụ Về CÁC ĐƠN Vị XÂY DựNG THứ CấP SBUS NOT DEFINED ERROR! BOOKMARK HÌNH 1.7: VÍ Dụ Về Sự KếT HợP CủA ION KIM LOạI VớI LIGAND HữU CƠ KHÁC NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.8: Đồ THị MIÊU Tả DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG CủA VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.9: KHả NĂNG LƯU TRữ CO2 CủA MOF-177 DEFINED ERROR! BOOKMARK NOT HÌNH 1.10: PHứC KIM LOạI LANTAN VÀ CấU TRÖC MOF [BA2(H2O)4[LNL3(H2O)2](H2O)CL] N ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.11: CấU TRÖC VÀ TÍNH CHấT PHÁT QUANG CủA ZN3L3(DMF)2 (2D-TRÁI); VÀ DạNG KHUNG ZN4OL3 (3D-PHảI) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.12: (A) CấU TRÖC TINH THể CủA MOF-76 CÓ CHứA NAF; (B) CƯờNG Độ HUỳNH QUANG NồNG Độ DUNG DịCH 10-2M CủA NAX, NA2X TRONG METHANOL; (C) PHổ HUỳNH QUANG CủA MOF-76 CÁC NồNG Độ KHÁC NHAU NAF TRONG METHANOL ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.13: CƯờNG Độ HUỳNH QUANG CủA VậT LIệU EU(BCT) THAY ĐổI THEO Tỉ Lệ CủA DUNG MÔI DMF (TRÁI) VÀ ACETONE (PHảI) CÓ MặT TRONG KHUNG.ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HINH 1.14: HIệU ứNG “THở” VÀ KÍCH THƯớC Lỗ CủA MIL-53(CR) KHI HấP PHụ VÀ NHả HấP PHụ NHIệT Độ CAO (IBU= IBUPROFEN) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.15: (A) CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA MOF-5 HỢ P CHẤT CHỨA LƯU HUỲNH (THIOANISOLE) CẦN PHÂN HỦ Y CHỨA BÊN TRONG (B) CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC ĐƯỢC ĐỀ XUẤT CHO MOF-5 NANO, VỚI DS LÀ TRẠNG THÁI KHUYẾT TẬT (DEFECT STATE) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.16: CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC ĐỀ XUẤT CHO VẬT LIỆU CHứA ĐấT HIếM EUMOFCÁC NÖT MẠNG LÀ CẤU TRÖC ĐA DIỆN [EUO9] ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 1.17: CấU TRÖC HAI CHIềU (A) VÀ (B) MÔ HÌNH CấU TRÖC Lỗ TRốNG CủA CUBTC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.1: BÌNH AUTOCLAVE VÀ THIếT Bị GIA NHIệT THEO CHU TRÌNH Tự ĐộNG THEO THờI GIAN VÀ NHIệT Độ TạI PHÕNG QUANG HÓA ĐIệN Tử (VIệN KHVL)…………………………………………………………………34 HÌNH 2.2: SƠ Đồ BIểU DIễN QUÁ TRÌNH CHế TạO MẫU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.3: Hệ ĐÈN CHIếU XENON-THủY NGÂN CủA PHÕNG QUANG HÓA ĐIệN Tử ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.4 : CấU TạO CủA THIếT Bị QUAN SÁT NHIễU Xạ TIA X (1)- ỐNG TIA X, (2) – ĐầU THU BứC Xạ, (3) – MẫU ĐO, (4) – GIÁC Kế ĐO GÓC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.5: THIếT Bị ĐO NHIễU Xạ TIA X THUộC VIệN KHOA HọC VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.6: THIếT Bị ĐO KÍNH HIểN VI ĐIệN Tử QUÉT PHÁT Xạ TRƯờNG HITACHI S4800CủA VIệN KHOA HọC VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 2.7: THIếT Bị ĐO PHổ HồNG NGOạI CủA VIệN Kỹ THUậT NHIệT ĐớI BOOKMARK NOT DEFINED ERROR! HÌNH 2.8: THIếT Bị ĐO PHổ UV-VIS CủA VIệN ĐịA LÝ DEFINED ERROR! BOOKMARK NOT HÌNH 2.9 CÁC DạNG ĐƯờNG ĐẳNG NHIệT HấP PHụ DEFINED ERROR! BOOKMARK NOT HÌNH 2.10: THIếT Bị ĐO DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG BET CủA VIệN KHOA HọC VậT LIệU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.1: SƠ Đồ THIếT Kế TổNG HợP VậT LIệU CUBTC@TIO2 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.2: PHổ NHIễU Xạ TIA X CủA CUBTC THủY NHIệT 110 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.3: PHổ XRAY CủA CÁC MẫU CUBTC@TIO2 CHế TạO CÁC NHIệT Độ KHÁC NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.4: PHổ X-RAY CủA CÁC MẫU CUBTC@TIO2 CÁC NHIệT Độ KHÁC NHAU Từ 20 ĐếN 70 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.5: HÌNH THÁI HọC CủA CUBTC (A), CUBTC@TIO2-90, 110, 140 TƯƠNG ứNG VớI HÌNH (B), (C), (D) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.6: GIảN Đồ ĐO PHÂN TÍCH NHIệT TGA CủA CUBTC NOT DEFINED ERROR! BOOKMARK HÌNH 3.7: PHổ HồNG NGOạI CủA CUBTC VÀ CUBTC@TIO2 CÁC NHIệT Độ KHÁC NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.8: GIảN Đồ NHIễU Xạ X-RAY CủA CUBTC@TIO2-110 HAI CÔNG NGHệ CHế TạO KHÁC NHAU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.9: ẢNH SEM CủA CUBTC@TIO2-110 LY TÂM (A) VÀ KHÔNG LY TÂM (B) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.10: ẢNH SEM CủA CUBTC@TIO2-110 LY TÂM VớI TốC Độ 4000 VÕNG/PHÖT (A) VÀ 5800 VÕNG/PHÖT (B VÀ C) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.11: GIảN Đồ ĐO DIệN TÍCH Bề MặT RIÊNG BET CủA CUBTC (PHảI) VÀ CUBTC@TIO2-110 (PHảI) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.12: CÔNG THứC CấU TạO CủA XANH METHYLEN NOT DEFINED ERROR! BOOKMARK HÌNH 3.13: PHổ HấP THụ ĐIểN HÌNH CủA XANH METHYLEN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.14 PHổ PHÁT Xạ CủA ĐÈN CHIếU SÁNG THủY NGÂN – XENON (HAMAMATSU) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.15: PHổ TRUYềN QUA CủA BÌNH PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC BằNG THủY TINH DURAN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.16: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN SAU KHI THƯC HIệN PHảN ứNG QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.17: ĐƯờNG CONG BIểU DIễN Tỉ Lệ PHÂN HủY XANH METYLEN CủA VậT LIệU QUANG XÖC TÁC ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.18: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN VớI CHấT QUANG XÖC TÁC CUBTC@TIO2-110 TRONG TRƯờNG HợP LY TÂM (A) VÀ KHÔNG LY TÂM (B) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED HÌNH 3.19: Tỉ Lệ XANH METHYLEN Bị PHÂN THEO THờI GIAN VớI CHấT QUANG XÖC TÁC CUBTC@TIO2-110 LY TÂM VÀ KHÔNG LY TÂM ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 10 HÌNH 3.20: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN CủA CHấT QUANG XÖC TÁC CUBTC@TIO2-110 LY TÂM (A), P25(B) VÀ Đồ THị SO SÁNH Tỉ Lệ PHÂN HủY CủA CÁC CHấT NÀY (C) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.21: Dung dịch xanh methylen sau thực phản ứng quang xúc tác với chất xúc tác (a) CuBTC@TiO2 - 110 (b) P25 Degussa……………………………………………………… 65 11 MỞ ĐẦU Trong nhiều năm gần đây, phát triển mạnh mẽ ngành kinh tế công nghiệp, nông nghiêp, ngành nghề thủ công… giới Việt Nam đem lại thay đổi mạnh mẽ đời sống người dân với chất lượng sống ngày nâng cao Tuy nhiên, bên cạnh hoạt động tích cực mà kinh tế mang lại tồn ảnh hưởng không tốt đến sống xã hội loài người động – thực vật Những ảnh hưởng gây nên ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước… chất thải công nghiệp lượng hóa chất sử dụng nông nghiệp thông qua sản phẩm thuốc trừ sâu, phân bón, rác thải từ sinh hoạt Ô nhiễm nguồn nước đề nghiêm trọng cấp bách không vài quốc gia mà toàn cầu, ngày đe dọa đến sống sức khỏe hầu hết sông, ngòi, ao hồ khu đô thị lớn đông dân cư bị ô nhiễm nặng nề Đáng ý tồn hợp chất hữu độc khó bị phân hủy có khả tích lũy thể sinh vật gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho thể người sinh vật như: phenol, hợp chất phenol, loại thuốc nhuộm, Rhodamin… Do việc xử lý loại bỏ loại chất cần thiết cấp bách kỉ Do tính cấp thiết vấn đề mà vài thập kỉ gần đây, nhà khoa học giới nghiên cứu thiết lập quy trình công nghệ xử lý nguồn nước ô nhiễm chế tạo vật liệu để loại bỏ chất độc hại nguồn nước Do vậy, nhiều phương pháp xử lý đời, điển hình như: phương pháp hấp thụ, phương pháp sinh học, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp oxi hóa nâng cao… Trong phương pháp phương pháp oxi hóa nâng cao có nhiều ưu điểm trội hiệu xử lý cao, khả khoáng hóa hoàn toàn hợp chất hữu độc hại thành hợp chất vô độc hại quan tâm ứng dụng rộng rãi xử lý môi trường Trong trình nghiên cứu ứng dụng phương pháp oxi hóa nâng cao xử lý môi trường, TiO2 với vai trò chất xúc tác quang hóa tiêu biểu nhiều quốc gia phát triển Mĩ, Nhật Bản, Đức…trên giới nghiên cứu Do ưu điểm bật TiO2 giá thành rẻ, bền điều kiện môi trường khác nhau, không độc hại, không gây ô nhiễm thứ cấp Khả quang xúc tác TiO2 thể ba hiệu ứng: quang khử nước TiO2, tạo bề mặt siêu thấm nước quang xúc tác phân hủy chất hữu ánh sáng tử ngoại (có bước λ < 380 nm) Vì vật liệu TiO2 12 nghiên cứu sử dụng rộng rãi lĩnh vực xử lý môi trường nước khí với vai trò xúc tác quang hóa Tuy nhiên, TiO2 có độ rộng vùng cấm lớn 3.2 eV TiO2 anatase 3.05 pha rutile, chủ yếu nhận kích thích vùng ánh sáng tử ngoại Trong phản ứng quang xúc tác TiO2 sử dụng từ 3-5% lượng mặt trời Để làm tăng hiệu suất phản ứng quang xúc tác TiO2, nhiều giải pháp khác nghiên cứu sử dụng Chẳng hạn như: đưa kim loại phi kim vào cấu trúc TiO2, tăng diện tích bề mặt Bên cạnh phát triển vật liệu truyền thống, loại vật liệu vật liệu khung lai kim loại, hữu (Metal Organic Framework-MOF) thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học giới đặc tính hấp dẫn tiềm ứng dụng lớn chúng thực tế dự trữ khí, xúc tác, cảm biến, phân phối thuốc, phân tách khí…Hàng năm có hàng nghìn công trình khoa học công bố liên quan đến vật liệu Trong đó, số nghiên cứu khả hoạt tính quang xúc tác vật liệu cao chí cao số vật liệu truyền thống TiO2 thương mại Degussa Một điểm đặc biệt vật liệu khung kim, xuất phát từ cấu trúc khung rỗng nên cấu trúc tính chất vật lý thay đổi hoàn toàn phụ thuộc vào có mặt phân tử hấp thụ khung, kể tính chất quang xúc tác Vì vậy, để phát huy đặc tính hấp dẫn vật liệu MOF làm tăng khả xúc tác vật liệu TiO2 kết hợp TiO2 MOF để tạo nên vật liệu quang xúc tác có khă phân hủy chất màu tốt, luận văn sử dụng chất màu điển hình xanh methylene (methylene blue-MB) Vì vậy, dựa sở khoa học thực tiễn thực đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác sở TiO2 vật liệu khung kim (MOF)” Nội dung luận văn gồm ba chương  Chƣơng 1: Tổng quan Giới thiệu phản ứng quang xúc tác, giới thiệu vật liệu TiO2 giới thiệu đặc điểm tính chất vật liệu khung lai kim loại hữu  Chƣơng 2: Thực nghiệm Trình bày phương pháp kỹ thuật dùng để chế tạo khảo sát đặc điểm, tính chất, cấu trúc hình học vật liệu quang xúc tác sở TiO2 vật liệu khung kim  Chƣơng 3: Kết thảo luận 13 Phân tích, đánh giá kết thu từ phép đo X-ray, SEM, hồng ngoại, UVvis, đo diện tích bề mặt BET, đo phân tích nhiệt TGA Từ đó, rút kết luận đánh giá khả thành công việc chế tạo vật liệu quang xúc tác Cuối cùng, kết luận tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo Tiếng việt [1] Nguyễn Văn Dũng, Phạm Thị Thúy Loan, Đào Văn Lượng, Cao Thế Hà (2006) “Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khoáng ilmenite Phần III: đánh giá hoạt tính quang hóa xúc tác TiO2 phản ứng quang phân hủy axit orange 10” Tạp chí phát triển Khoa Học Công Nghệ, tập 9, số 1, tr 25-31 [2] Vũ thị Hạnh Thu (2008), Nghiên cứu chế tạo màng quang xúc tác TiO2 TiO2 pha tạp N (TiO2: N), Luận án tiến sĩ vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên -ĐHQG Hồ Chí Minh Tiếng anh [3] Bo Chi, Song Han, Jian Pu, Li Jian, Siyao Guo, Haifeng Mao, Congcong Wu, Li Chao Jia (2012) “Synthesis and characterization of nitrogen and phosphate codoped titanium dioxide with excellent visible-light photocatalytic activity” Journal of Alloys and Compounds, 544, pp 50 – 54 [4] Camille Petit, Tacob Burress, Teresa J.Bandos (2011) “The synthesis and characterization of copper-based metal organic framework/graphite oxide composite” Carbon, 49 (2011), pp 563-572 [5] Chong Rea Park, Seung Jae Yang, Ji Hyuk Im, Taehoon Kim, Kunsil Lee (2011) “MOF-derived ZnO@C composites with high photocatalytic activity and adsorption capacity” Journal of Hazardous Materials, 186, pp 376 – 382 [6] Dongmei Jiang, Tamas Mallat, Frank krumeich, Alfons Baiker (2008) “Copper – based metal – organic framework for the facile ring – opening of epocides” Journal of Catalysis, 257, pp 390 – 395 [7] H.El Mkami, M.I.H Mohideen, C.Pal, A.Mckinlay, O.Scheimann, R.E.Morris (2012) “EPR and magnetic studies of a novel copper metal organic framework (STAMI)” Chemical physics letters, pp 1-22 [8] Ivana Krkljus, Michael Hirscher (2011) “Characterization hydrogen/deuterium adsorption sites in nanoporous Cu-BTC by low of - temperature 14 thermal – desorption mass spectroscopy” Microporous and Mesoporous materials, 142, pp 725-729 [9] Jiang Ju, Xichen, Yujun Shi, Jianwen Mioo, Donghui Wu (2013) “Hydrothermal preparation and photocatalytic performance of N,S – doped nanometer TiO2 under sunshine irradiation” Powder technology, 237, pp 616–622 [10] Jing Xu, Minghua Zhou, Huogen Yu, ShengWei Liu (2010) “Lowtemperature hydrothermal synthesis of highly photoactive mesoporous spherical TiO2 nanocrystalline” Journal of Physics and Chemisstry of Solids, 77, pp 507-510 [11] Liqiang Jing, Guohui Jian, Yichun Qu, Yujie Feng, Xu Qin (2009) “Enhanced photocatalytic activity for degrading Rhodamine B solution of commercial Degussa P25 TiO2 and its mechanism” Journal of Hazardous Materals, 172, pp 1168 – 1174 [12] M.D.Carvalho, A.L Castro, M.R.Numes, L.P.Ferreira, J.C.Jumas, F.M.Costa, M.H.Florena (2009) „Doped titanium dioxide nanocrystalline powder with high photocatalytic activity” Journal of Solid State Chemistry, 182, pp 1838 – 1845 [13] Nabil Lamia, Miguel Jorge, Migue A Granato, Filipe A.Almeida Paz, Hurbert Chevreau, (2009) “Asorptionof propane, propylene and isobutene on a metal – organic framework; molecular simulation and experiment” Chemical Engineering Science, 64, pp 3256 - 3259 [14] Norbert Stock and Shyam Biswas (20120 “Synthesis of metal – organic frameworks (MOFs): Routes to various MOF topologies, morphologies and composites” Chemical Reviews, pp 933 – 965 [15] Radim Beranet and Horst Kisch “Tuning the optical and photoelectrochemical properties of surface – modified TiO2” Supplementary Information, S1-S10 [16] Ryan J.Kuppler, Daren J.Timmons, Qian-Rong Fang, Jian-Rong Li, Trevor A Makal, Mark D.Young, Daqiang Yuan, Dan Zhao, Wenjuan Zhuang, Hong-Cai Zhou (2009) “Potential applications of metal – organic frameworks” Coordination Chemistry Reviews, 253, pp 3042-3066 [17] S Najafi Nobar, S Faroop (2012) “Experimental and modeling study of adsorption and diffusion of gases in CuBTC” Chemical Engineering Science, pp 1-55 [18] Sandra Loera-Serna, Miguel A.Oliver Tolentino, Ma.de Lourdes LópezNúnez, Alejandra Santana-Cruz, Ariel Guzmán-Vargas, R.Cabrera-Sierra, Hiram 15 I.Beltran, Jorge Flores “Electrochemical behavior of [Cu3(BTC)2] metal-organic framework: the effect of the method of synthesis” Accepted Manuscript [19] Shuang Song, Jinjun Tu, Zhiqiao He, Fangyue Hong, Weiping Liu, Jianmeng Chen (2010) “Visible light – driven iodine – doped titanium dioxide nanotubes prepared by hydrothermal process and past – calcination” Applied Catalysis A general, 378, pp 169-174 [20] SeoYK, Hundal G, Jang IT, Hwang YK, Jun CH, Chang JS (2009) “Microwave synthesis of hybrid inorganic – organic materials including porous Cu3(BTC)2 from Cu(II)-trimesate mixture” Microporous Mesoporous Mater, 119(1-3), pp 331-337 [21] Y.X Zhu, y.C Xu, C Jin, R.Y.Zheng, Y.Guo, J.L.Xie (2009) “Hydrothermal synthesis and characterization of phosphorous – doped TiO2 with high photocatalytic activity for methylene blue degradation” Journal of molecular Catalysis A Chemical, 313, pp 44-48 [22] Zinlong Zhang, Baozhu tian, Xiaojun Shen (2011) “ Microemulsion – mediated solvethermal synthesis and photocatalytic properties of crystalline titanium with controllable phases of anatase and rutile” Journal of Hazardous Materials, 192, pp 651 – 657 [23] Zong – Qun Li, Ling – Guang Qiu, Tao Xu, Yun Wu, Wei Wang, Zhen – Yu Wu, Xia Jang (2009) “ Ultrasonic synthesis of the microporous metal – organic framework Cu3(BTC)2 at ambient temperature and pressure An efficient and environmentally friendly method” Materials, 63, pp 78 – 80 16 [...]... (methylene blue-MB) Vì vậy, dựa trên những cơ sở khoa học và thực tiễn tôi đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và vật liệu khung cơ kim (MOF) Nội dung của luận văn gồm ba chương  Chƣơng 1: Tổng quan Giới thiệu phản ứng quang xúc tác, giới thiệu về vật liệu TiO2 và giới thiệu về đặc điểm và tính chất của vật liệu khung lai kim loại hữu cơ  Chƣơng 2: Thực nghiệm... của vật liệu khung cơ kim, xuất phát từ cấu trúc khung rỗng nên cấu trúc cũng như tính chất vật lý của nó có thể thay đổi hoàn toàn phụ thuộc vào sự có mặt của các phân tử được hấp thụ trong khung, cả kể tính chất quang xúc tác cũng vậy Vì vậy, để phát huy những đặc tính hấp dẫn của vật liệu MOF và làm tăng khả năng xúc tác của vật liệu TiO2 tôi kết hợp giữa TiO2 và MOF để tạo nên vật liệu quang xúc tác. .. năng quang xúc tác của TiO2 thể hiện ở ba hiệu ứng: quang khử nước trên TiO2, tạo bề mặt siêu thấm nước và quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ dưới ánh sáng tử ngoại (có bước λ < 380 nm) Vì vậy hiện nay vật liệu TiO2 12 đang được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý môi trường nước và khí với vai trò xúc tác quang hóa Tuy nhiên, TiO2 có độ rộng vùng cấm lớn 3.2 eV đối với TiO2 anatase và. .. Trong phản ứng quang xúc tác TiO2 chỉ sử dụng được từ 3-5% năng lượng mặt trời Để làm tăng hiệu suất của phản ứng quang xúc tác của TiO2, nhiều các giải pháp khác nhau đã được nghiên cứu và sử dụng Chẳng hạn như: đưa kim loại hoặc phi kim vào cấu trúc của TiO2, tăng diện tích bề mặt Bên cạnh sự phát triển của vật liệu truyền thống, một loại vật liệu mới là vật liệu khung lai kim loại, hữu cơ (Metal Organic... chế tạo và khảo sát đặc điểm, tính chất, cấu trúc hình học của vật liệu quang xúc tác trên cơ sở TiO2 và vật liệu khung cơ kim  Chƣơng 3: Kết quả và thảo luận 13 Phân tích, đánh giá các kết quả thu được từ các phép đo X-ray, SEM, hồng ngoại, UVvis, đo diện tích bề mặt BET, đo phân tích nhiệt TGA Từ đó, rút ra các kết luận và đánh giá khả năng thành công trong việc chế tạo vật liệu quang xúc tác mới... luận và tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo Tiếng việt [1] Nguyễn Văn Dũng, Phạm Thị Thúy Loan, Đào Văn Lượng, Cao Thế Hà (2006) Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khoáng ilmenite Phần III: đánh giá hoạt tính quang hóa xúc tác của TiO2 trong phản ứng quang phân hủy axit orange 10” Tạp chí phát triển Khoa Học và Công Nghệ, tập 9, số 1, tr 25-31 [2] Vũ thị Hạnh Thu (2008), Nghiên. .. học trên thế giới do những đặc tính hấp dẫn và tiềm năng ứng dụng lớn của chúng trong thực tế như dự trữ khí, xúc tác, cảm biến, phân phối thuốc, phân tách khí…Hàng năm có hàng nghìn các công trình khoa học công bố liên quan đến vật liệu này Trong đó, một số nghiên cứu chỉ ra khả năng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu này là rất cao thậm chí còn cao hơn một số các vật liệu truyền thống như TiO2. .. hoàn toàn các hợp chất hữu cơ độc hại thành các hợp chất vô cơ ít độc hại và được quan tâm ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường Trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp oxi hóa nâng cao trong xử lý môi trường, TiO2 với vai trò một chất xúc tác quang hóa tiêu biểu đã được nhiều quốc gia phát triển như Mĩ, Nhật Bản, Đức trên thế giới nghiên cứu Do các ưu điểm nổi bật của TiO2 như giá thành... các hợp chất hữu cơ độc và khó bị phân hủy có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho cơ thể con người cũng như sinh vật như: phenol, các hợp chất của phenol, các loại thuốc nhuộm, Rhodamin… Do vậy việc xử lý và loại bỏ các loại chất này là rất cần thiết và cấp bách trong thế kỉ này Do tính cấp thiết của vấn đề này mà vài thập kỉ gần đây, các nhà khoa học trên. ..HÌNH 3.20: PHổ HấP THụ CủA XANH METHYLEN CủA CHấT QUANG XÖC TÁC CUBTC @TIO2- 110 LY TÂM (A), P25(B) VÀ Đồ THị SO SÁNH Tỉ Lệ PHÂN HủY CủA CÁC CHấT NÀY (C) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.21: Dung dịch xanh methylen sau khi thực hiện phản ứng quang xúc tác với chất xúc tác (a) CuBTC @TiO2 - 110 và (b) P25 Degussa……………………………………………………… 65 11 MỞ ĐẦU Trong nhiều năm gần đây, sự