Đặc trưng tính chất của vật liệu nano zirconia biến tính Ce4+ bằng phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ rung siêu âm

Bài viết trình bày kết quả chế tạo và nghiên cứu các đặc trưng tính chất của nano ZrO2 biến tính bởi ion Ce4+ bằng phương pháp thủy nhiệt có hỗ trợ rung siêu âm, nhằm mở rộng ứng dụng của ZrO2 trong một số công nghệ hiện đại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc trưng tính chất của vật liệu nano zirconia biến tính Ce4+ bằng phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ rung siêu âm Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 30, số 2A/2024ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO ZIRCONIA BIẾN TÍNH Ce4+ BẰNG PHƢƠNG PHÁP THUỶ NHIỆT HỖ TRỢ RUNG SIÊU ÂM Đến tòa soạn 10-05-2024 Chu Mạnh Nhương1*, Mai Xuân Trường1, Bùi Đức Nguyên1, Dương Ngọc Toàn1, Vũ Mai Linh1, Dương Tùng Minh1, Nguyễn Thị Ánh Tuyết2 1 Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên; 2Trường Đại học Y Dược - ĐH Thái Nguyên *Email: nhuongcm@tnue.edu.vn SUMMARYTHE CHARACTERISTIC PROPERTIES OF NANO Ce4+ MODIFIED ZIRCONIA MATERIALS USING HYDROTHERMAL METHOD SUPPORTED ULTRASONICIn this investigation, Ce4+-modified ZrO2 nanoparticles (Zr-x%Ce) were successfully synthesized by theultrasonic assisted hydrothermal method to overcome the weaknesses of ZrO2 (very large band gap, poorvisible light absorption) and expand the application range of the original ZrO 2. The changes in structuraland morphological properties due to the doping level of Ce in ZrO 2 were investigated using XRD patterns,Raman scattering, SEM images, EDS, BET, and UV-Vis-DRS studies. XRD patterns showed that the Ce-doped ZrO2 nanoparticles had monoclinic and tetragonal phases. The average nanoparticle size of ZrO 2 andCe-doped ZrO2 is less than 30 nm. The Raman spectra confirmed the characteristic vibrational groups of theZrO2 monoclinic and tetragonal phases. The Zr-x%Ce nanoparticles have high purity, with uniformdistribution of Ce in the ZrO2 matrix, a relatively high surface area, average capillary diameter, and smallband gap energy of 2.812-3.062 eV. Based on the outstanding properties of Zr-x%Ce, it can be used as asustainable, efficient, economical, and environmentally friendly photocatalyst for the treatment of dyes inindustrial wastewater.Keywords: ZrO2, modified, Ce4+, hydrothermal, ultrasonic, outstanding properties.1. GIỚI THIỆU được coi là biện pháp tiên tiến cho hiệu quả xử lý triệt để, hiệu quả kinh tế và thânCác phẩm màu hữu cơ phát thải từ ngành thiện với môi trường, đã được dùng để xửcông nghiệp, dệt nhuộm đã gây ô nhiễm lí nước thải ở các khu công nghiệp in ấn,nguồn nước mặt. Lượng tồn dư các chất dệt nhuộm, bệnh viện [2-5]. Oxit bán dẫnhữu cơ độc hại trong môi trường nước sẽ ZrO2 có độ bền rất cao, độ ổn định lớnlàm mất cân bằng hệ sinh thái, ảnh hưởng trong khoảng pH rộng và thân thiện môinghiêm trọng đến sức khoẻ và đời sốngcon người [1]. Nhiều giải pháp kĩ thuật đã trường [6-7]. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của ZrO2 là có năng lượng vùng cấm lớnđược sử dụng để xử lý các chất hữu cơ (khoảng 5,0 eV), đã làm giảm khả năngđộc hại, trong đó công nghệ quang xúc tác ứng dụng quang xúc tác của nó. Vấn đề 205này có thể được khắc phục bằng cách pha mol% so với nền Zr(IV), được cân chínhtạp các ion kim loại chuyển tiếp họ d, f xác. Kết tủa hoàn toàn hỗn hợp muốihoặc một số phi kim như C, N vào nền Zr(IV) và Ce4+ bằng dung dịch NH3/H2OZrO2 nhằm thu được các vật liệu có kích (1/1, v/v). Tiến hành rung siêu âm ở tầnthước nano với các tính chất thay đổi tích số 37 kHz, 75 oC trong 2 giờ, hỗn hợpcực [8-10]. Việc pha tạp ion kim loại vào được chuyển sang cốc teflon và thực hiệnchất xúc tác ban đầu sẽ cải thiện các tính thuỷ nhiệt ở 200 oC trong 15 giờ, sau đóchất hóa lý, bền, thân thiện môi trường và để nguội, ly tâm, lọc và rửa kết tủa 5 lầntăng cường hoạt động quang xúc tác nhờ bằng dung môi C2H5OH/H2O (1/1, v/v).vào sự giảm năng lượng vùng cấm của nó. Sản phẩm được sấy khô qua đêm ở 60 oC, cuối cùng đem nung ở 600 °C trong 4 giờ,Các ion đất hiếm Ce4+, Ce3+ được đánh với tốc độ gia nhiệt là 5 oC/min, thu đượcgiá là nhân tố pha tạp đầy hứa hẹn cho các nano Zr-x%Ce, dùng để nghiên cứukhả năng điều chỉnh các tính chất quang ...