B GIO DC V ĐO TO
VIN HN LÂM KHOA HC
V CÔNG NGH VIT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
--------------------------
NGUYỄN THỊ MAI THƠ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XÚC TÁC QUANG
HÓA TRÊN CƠ SỞ HYDROXIT LỚP ĐÔI
ZnBi2O4/GRAPHIT VÀ ZnBi2O4/Bi2S3 ĐỊNH
HƯỚNG XỬ LÝ CHẤT MÀU HỮU CƠ
Chuyên ngnh: Ho vô cơ
Mã số chuyên ngnh: 9440113
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC
Hà Nội, năm 2021
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Công nghiệp
Thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Ho học trường Đại học Quốc
gia Changwon (Hàn Quốc), Viện Đa l Tài nguyên thành phố
Hồ Chí Minh và Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng – Học viện
Khoa học và Công nghệ.
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS.NGUYN TH KIM PHƯNG
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. BÙI THẾ HUY
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận n sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận n cấp Học
Viện tổ chức tại Viện Khoa học vật liệu ứng dụng, Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt nam, Số 01A, đường TL 29,
Phường Thạnh Lộc, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh.
vào hồi ….. giờ 00 ngày …. thng …. năm 2021.
Có thể tìm hiểu luận n tại thư viện:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ.
- Thư viện Quốc gia Việt Nam.
1
MỞ ĐẦU
1. Tnh cp thit ca đ ti: Hiện nay, ô nhiễm môi trường đang
ở mức bo động, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước thải dệt nhuộm.
Vì vậy, nghiên cứu và pht triển cc vật liệu cũng như cc
phương php có khả năng xử l nước thải dệt nhuộm là yêu cầu
cần thiết. Loại bỏ cc chất ô nhiễm hữu cơ có hại thông qua qu
trình oxy nâng cao (AOPs) đang thu hút sự quan tâm ngày càng
nhiều. Cc vật liệu biến tính (heterojunctions) đã được chứng
minh là một trong những vật liệu có khả năng xúc tc quang hóa
cao, có tính khả thi, hiệu quả cao bởi của nó có khả năng giảm
ti kết hợp giữa cc cặp electron-lỗ trống quang sinh.
2. Mục tiêu ca luận văn: Nghiên cứu xử l thuốc nhuộm RhB
(Rhodamine B) và IC (Indigo carmine) bằng xúc tc quang
ZnBi2O4/x.0Graphit, ZnBi2O4/x.0Bi2S3 dưới nh sng khả kiến.
3. Ý ngha khoa hc v thc tin: Đóng góp vật liệu xúc tc
quang mới ZnBi2O4/x.0Graphit, ZnBi2O4/x.0Bi2S3 với hiệu suất
cao, có triển vọng trong thực tiễn để xử lchất ô hữu cơ dưới nh
sng nhìn thấy
4. Bố cục luận n: Luận n có 116 trang, bao gồm lời nói đầu,
Chương 1: Tổng quan, Chương 2:Thực nghiệm, Chương 3: Kết
quả và thảo luận, kết luận. Luận n có 32 bảng, 44 hình, 153 tài
liệu tham khảo.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chất bn dẫn biến tính được hình thành từ qu trình kết hợp của
hay hay nhiều vật liệu bn dẫn có năng lượng vùng cấm khc
nhau để mở rộng năng lượng vùng cấm. Chất bn dẫn biến tính
có nhiều ưu điểm như là tăng cường cc qu trình chuyển hóa
2
khc nhau trên bề mặt chung liên quan đến cặp lỗ trống - điện tử
quang sinh, năng lượng vùng cấm đủ lớn để sự giảm sự ti hợp
lại của cc hạt mang điện tích này, hiệu suất xúc tc cũng tương
đối ổn đnh sau khi ti sử dụng. Nhiều chất bn dẫn đã được
nghiên cứu thành công như như ZnO/Al-Mg-LDHs, RGO/Bi-Zn-
LDHs,Ti/ZnO-Cr2O3 …
Gần đây, hỗn hợp oxit là dẫn xuất từ từ LDHs ứng dụng trong
xúc tc quang hóa xử l ô nhiễm cc hợp chất hữu cơ đang được
quan tâm. LDHs là vật liệu cấu trúc lớp có cấu tạo [M1-x 2+Mx3+
(OH)2]x+ (An-)x/n.yH2O) cấu tạo của LDHs và cc dẫn xuất oxit
rất đa dạng với thành phần là kim loại hóa tr 2 và 3 phong phú.
Cc hỗn hợp oxit này được biến tính với cc chất bn dẫn khc
đóng góp một vai trò kh lớn trong chiến lược cải thiện tăng
cường của khả năng xúc tc của vật liệu. Đặc biệt ZnBi2O4 là một
chất xúc tc quang đầy hứa hẹn, độ ổn đnh cao trong vùng nh
ng khả kiến. Graphit có cấu trúc lớp, trong mỗi lớp, cc nguyên
tử cacbon được sắp xếp trong một mạng lưới tổ ong, cc nguyên
tử trong mặt phẳng được liên kết cộng hóa tr, điện tử thứ tư là tự
do di chuyển trong mặt phẳng nên khả năng nhận điện tử rất tốt.
Bi2S3 là chất bn dẫn lớp điển hình có độ rộng vùng cấm hẹp nên
sự ti kết hợp của cặp điện tử-lỗ trống kh nhanh.
Dựa trên tính chất của cc vật liệu này, chúng tôi đề xuất nghiên
cứu điều chế xúc tc quang bn dẫn ZnBi2O4/graphit và
ZnBi2O4/Bi2S3 nhằm nâng cao hiệu quả xử l thuốc nhuộm IC và
RhB dưới nh sng nhìn thấy.
CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.1 Điu ch ZnBi2O4/x.0Graphit v ZnBi2O4/x.0Bi2S3.
3
Vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit (x = 1 , 2, 5, 10, 20) và
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 (x = 1 , 2, 6, 12, 20) được điều chế bằng
phương php đồng kết, x là tỉ lệ phần trăm về khối lượng graphit
và Bi2S3với ZnBi2O4 (hình 2.1).
Xc đnh đặc trưng của vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit và
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 bằng cc phân tích hóa l như XRD, IR, XPS,
UV-VIS, SEM, TEM, UV-Vis DRS..
2.2. Đnh gi hoạt tnh xúc tc ca vật liệu
ZnBi2O4/x.0Graphit v ZnBi2O4/x.0Bi2S3
Đnh gi hoạt tính xúc tc của vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit và
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 thông qua phản ứng phân hủy IC và RhB. Qúa
trình xúc tc gồm 2 giai đoạn: hấp phụ 60 phút và chiếu đèn.
QT1: cân bằng hấp phụ trong tối 60 phút. QT2: chiếu đèn
halogen A 300 W (Osram, Đức) trực tiếp vào hệ không sử dụng
bộ lọc.
Hình 2.1 Sơ đồ điều chế (a) ZnBi2O4/x.0Graphit và
(b) ZnBi2O4/x.0Bi2S3