Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung cơ kim từ muối sắt (III) và axit 1,2,4 benzentricacboxylic ứng dụng trong xử lý môi trường

Vật liệu khung cơ kim trên cơ sở muối sắt (III) và axit 1,2,4 benzentricacboxylic được tổng hợp thành công bằng phương pháp nhiệt dung môi. Vật liệu thu được phân tích hình thái học bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và nhiễu xạ tia X (XRD).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung cơ kim từ muối sắt (III) và axit 1,2,4 benzentricacboxylic ứng dụng trong xử lý môi trườngNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM TỪ MUỐI SẮT (III) VÀ AXIT 1,2,4 BENZENTRICACBOXYLIC ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Lê Thanh Bắc1*, Nguyễn Thị Hoài Phương 1, Hà Mạnh Cường2 Tóm tắt: Vật liệu khung cơ kim trên cơ sở muối sắt (III) và axit 1,2,4 benzentricacboxylic được tổng hợp thành công bằng phương pháp nhiệt dung môi. Vật liệu thu được phân tích hình thái học bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả cho thấy, vật liệu có dạng tinh thể hình que dài, kích thước từ 5μm đến 10μm, với các peak XRD dưới 20o đặc trưng của vật liệu mao quản trung bình. Vật liệu cũng được tiến hành khảo sát khả năng xử lý rhodamin B và Cr6+ trong môi trường nước. Kết quả cho thấy ,vật liệu tổng hợp được có khả năng xử lý tốt Rhodamin và Cr6+ trong điều kiện dưới ánh sáng quang hóa.Từ khoá: MOF; 1,2,4 benzentricacboxylic; Rhodamin B; Cr6+. 1. GIỚI THIỆU Cùng với sự phát triển của càng ngành công nghiệp thi ô nhiễm môi trường đang là vấnđề được các nhà quản lý rất quan tâm. Ô nhiễm môi trường nước không chỉ xảy ra ở riêngmột quốc gia mà nó bao trùm khắp các châu lục. Một khi nước bị ô nhiễm, rất khó khăn,tốn kém và thường không thể loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nguồn nước. Ngày nay, 80%nước thải toàn cầu không được xử lý, chứa tất cả mọi thứ từ chất thải của con người đếnchất thải công nghiệp có độc tính cao. Ngoài ra, ô nhiễm hệ sinh thái nước ngọt có thể ảnhhưởng đến môi trường sống và chất lượng cuộc sống của cá và các động vật hoang dãkhác. Ô nhiễm nhựa và các chất ô nhiễm mới nổi như dược phẩm, cũng ngày càng gâynguy hiểm cho nguồn nước của chúng ta, nhưng mức độ, tác động và sự hiện diện củachúng trong nước ngọt của chúng ta phần lớn chưa được biết đến [1]. Tình trạng ô nhiễm môi trường ở Việt Nam không chỉ xảy ra ở nông thôn mà ô nhiễmmôi trường nước ở các thành phố lớn cũng rất nghiêm trọng. Nhiều phương pháp và vật liệumới đã được nghiên cứu và ứng dụng trong xử lý các chất ô nhiễm trong nguồn nước [2]. Vật liệu kết cấu khung cơ kim (MOF) là một loại vật liệu đã được nghiên cứu và ứngdụng trong những thập niên vừa qua [3, 4]. Với những đặc tính như cấu trúc dạng khung,diện tích bề mặt và độ xốp lớn, vật liệu MOF đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhưlữu trữ khí, cảm biến, xúc tác, xử lý môi trường,... [5-7]. Với tính chất là kim loại chuyểntiếp, ion sắt (III) được sử dụng rất phổ biến khi làm tâm kim loại cho các cấu trúc khungcơ kim. Vật liệu MOF trên cơ sở sắt (III) kết hợp với các phối tử hữu cơ đối xứng đã đượcnhiều nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực tương tự như vật liệu MOF nói chung [8-10]. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp vật liệu MOF trên cơ sở sắt (III)với một phối tử hữu cơ bất đối xứng (1,2,4 benzentricacboxylic). Vật liệu tổng hợp đượccó diện tích bề mặt không cao nhưng khả năng xử lý một số chất độc hại đã đem lại kếtquả khả quan. 2. THỰC NGHIỆM2.1. Hoá chất, thiết bị Hoá chất: Muối sắt (III) nitrat Fe(NO3)3.6H2O, axit 1,2,4 benzentricacboxylic (1,2,4BTC), Rhodamin B (RhB), muối crôm (VI) nitrat Cr(NO3)6, cồn C2H5OH,dimethylformamite (DMF), axit flohydric HF. Thiết bị: Tủ sấy Ketong, thiết bị mô phỏng ánh sáng mặt trời, bình autoclave.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020 199 Hóa học và Kỹ thuật môi trường2.2. Tổng hợp vật liệu Vật liệu được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt theo quy trình sau: - Cân từng chất theo tỷ lệ của đơn thành phần đã xác định thông qua khảo sát sơ bộ baogồm: Fe(NO3)3.6H2O: 1,2,4 BTC: HF:H2O = 4,03 g: 2,1g: 0,5ml: 100ml. Khuấy đều hỗnhợp trong 15 phút. - Cho hỗn hợp dung dịch vào bình autoclave rồi đem gia nhiệt trong tủ sấy ở 150oCtrong 8 giờ. - Vật liệu thu được sau phản ứng được đem lọc và rửa 2 lần bằng DMF và 2 lần bằngcồn, sau đó đem sấy khô ở 80oC.2.3. Đánh giá đặc trưng tính chất của vật liệu Vật liệu sau khi tổng hợp được đánh giá cấu trúc bằng phương pháp nhiễu xạ tia XX’pert Pro tại Viện Hóa học - Vật liệu và hình thái học của vật liệu được quan sát bằngảnh hiển vi điện tử quét (SEM) Zeiss EVO 18 tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâmKhoa học và Công nghệ Việt Nam.2.4. Đánh giá khả năng xử lý môi trường của vật liệu Vật liệu sau khi tổng hợp được đem đi đánh giá khả năng xử lý RhB (10ppm) và Cr6+(10ppm) ở các điều kiện: tỉ lệ vật liệu sử dụng là 1 gam/lít, chỉ hấp phụ (từ 10 giờ đến 52giờ), hấp phụ kết hợp chiếu sáng ở các thời gian khác nhau (chiếu sáng từ 1 giờ đến 8 giờ).Hàm lượng RhB và Cr6+ được đánh giá thông qua thiết bị quang phổ UV-Vis. 3. KẾT QUẢ ...