Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/chất mang ứng dụng trong xử lý môi trường

Luận án nhằm mục tiêu nghiên cứu các phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc với các hạt nano bạc được tạo ra có kích thước nhỏ, hàm lượng cao, phân tán đồng đều và được cố định trên chất mang, vật liệu chứa nano bạc có hoạt tính cao, tuổi thọ tốt trong lĩnh vực khử khuẩn và làm xúc tác cho các phản ứng Hóa học. Sau đây là bản tóm tắt của luận án.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/chất mang ứng dụng trong xử lý môi trường GIỚI THIỆU LUẬN ÁN1. Tính cấp thiết của Luận án Ứng dụng các vật liệu kích thước nano là vấn đề được quan tâmnhiều trong lĩnh vực khoa học và công nghệ nano. Vật liệu nano manglại những giải pháp cho những thách thức về công nghệ và môi trườngtrong các lĩnh vực nhưchuyển hóa năng lượng mặt trời, xúc tác, y tế vàxử lý môi trường… Bạc nano được biết đến là chất có tính năng kháng khuẩn hiệuquả. Bạc nano có khả năng hạn chế và tiêu diệt sự phát triển của nấmmốc, vi khuẩn và thậm chí là cả virut. So với các phương pháp khửkhuẩn truyền thống, bạc có hiệu quả diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩmphụ gây độc với môi trường, nước sau khi khử khuẩn không bị táinhiễm. Không chỉ ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực khử khuẩn, bạc ởkích thước nano còn được biết tới là một chất xúc tác tuyệt vời chonhiều phản ứng hóa học như phản ứng epoxi hóa, phản ứng oxi hóa,phản ứng loại bỏ NOx, các phản ứng tổng hợp hữu cơ hay làm cảm biếnphát hiện các chất vi lượng. Hiệu quả của bạc có thể được tăng lên gấp nhiều lần khi ở kíchthước nano. So với bạc ở kích thước micro hoặc lớn hơn, các hạt nanobạc có diện tích bề mặt lớn, khi được phân bố đều trong môi trườnghoặc trên một chất mang làm tăng khả năng tiếp xúc với các chất thamgia, do đó làm tăng hiệu quả làm việc của vật liệu. Một số loại vật liệu mang nano bạc hiện đang được sử dụng rộngrãi trong lĩnh vực xử lý nước có thể kể đến như than hoạt tính, sứ xốp,polyurethan. Ngoài ra, các nghiên cứu trong những năm gần đây cũngcho thấy các loại vật liệu vô cơ mao quản như zeolit, vật liệu mao quảntrung bình (MQTB) với hệ mao quản đồng đều và các tính chất ưu việt 1khác, là những vật liệu mang nano bạc tuyệt vời. Các hạt nano bạc đượcmang trên các vật liệu mang kể trên có kích thước rất nhỏ và được gắnchặt trên bề mặt và thậm chí trong hệ mao quản, tạo ra vật liệu chứanano bạc có hoạt tính cao. Bởi những lý do trên, ý tưởng luận án‘Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/chất mang ứng dụng trong xửlý môi trường’ đã được hình thành.2. Mục tiêu của Luận án Nghiên cứu các phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc vớicác hạt nano bạc được tạo ra có kích thước nhỏ, hàm lượng cao, phântán đồng đều và được cố định trên chất mang, vật liệu chứa nano bạc cóhoạt tính cao, tuổi thọ tốt trong lĩnh vực khử khuẩn và làm xúc tác chocác phản ứng Hóa học.3. Nội dung của luận án- Chế tạo vật liệu chứa nano bạc trên cơ sở các chất mang than hoạt tính, sứ xốp, vật liệu vi mao quản zeolit ZSM-5, vật liệu đa mao quản ZSM-5/MCM-41 và đánh giá khả năng diệt khuẩn của các vật liệu nhằm lựa chọn ra chất mang phù hợp nhất.- Chế tạo vật liệu chứa nano bạc trên cơ sở các vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 có tính chất tương tự zeolit ZSM-5 bằng các phương pháp khác nhau nhằm tăng khả năng đưa bạc lên trên vật liệu mang mà vẫn giữ được khả năng cố định và phân bố đồng đều các hạt nano bạc.- Đánh giá hoạt tính của các vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 với vật liệu nano Ag/ZSM-5 trong hai ứng dụng làm vật liệu diệt khuẩn và làm xúc tác cho phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen nhằm làm rõ vai trò, tác dụng của nano bạc và chất mang trong việc nâng cao hoạt tính và khả năng ứng dụng của vật liệu chứa nano bạc. 24. Điểm mới của luận án- Vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 làm chất mang nano bạc đãđược nghiên cứu tổng hợp thành công bằng phương pháp ba giai đoạnxử lý thủy nhiệt với các điều kiện nhiệt độ và thời gian cho từng giaiđoạn được tối ưu. Cấu trúc vi mao quản và mao quản trung bình trênvật liệu ZSM-5/SBA-15 hình thành hoàn thiện, giải quyết được hạn chếtồn tại của các nghiên cứu đã biết, đồng thời là cơ sở cho sự phân tánvà cố định hiệu quả các hạt nano bạc.- Các vật liệu chứa nano bạc sử dụng chất mang ZSM-5 vàZSM-5/MCM-41 có khả năng cố định và phân tán rất tốt các hạt nanobạc kim loại trên chất mang. Phương pháp trao đổi ion ở nhiệt độ thườngkết hợp khử bạc bằng tác nhân nhiệt và khoảng cách phù hợp giữa cáctâm trao đổi trên chất mang giúp các hạt nano bạc được hình thành vớikích thước rất nhỏ chỉ từ 1-3 nm. Các kết quả thu được có tính cập nhậtcao, đóng góp vào hướng nghiên cứu tối ưu phương pháp chế tạo vậtliệu chứa nano bạc sử dụng chất mang có bản chất zeolit.- Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 đã được nghiên cứu chế tạo nhằmnâng cao hàm lượng nano bạc trên chất mang có bản chất zeolitZSM-5. Hàm lượng bạc phân tán trên chất mang ZSM-5/SBA-15 đãđược nâng lên 3,734% khối lượng với kích thước 2-5 nm, so với hàmlượng bạc 0,253% với kích thước 2-3 nm phân tán trên chất mangZSM-5. Các hạt nano bạc được điều khiển vị trí hình thành chỉ bênngoài hoặc cả trong và ngoài hệ thống mao quản trung bình của chấtmang ZSM-5/SBA-15. Đây là kết quả có tính cập nhật cao trong hướngnghiên cứu biến tính vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15.- Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 cho hoạt tính xúc tác cao hơn nhiềulần so với vật liệu nano Ag/ZSM-5 có hàm lượng bạc thấp trong phảnứng oxi hóa hoàn toàn benzen. Mẫu có khả năng oxi hóa hoàn toàn 3benzen ở nhiệt độ 300oC. Đây là các kết quả có tính cập nhật cao vềhoạt tính xúc tác của vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 trong hướngnghiên cứu ứng dụng vật liệu đa mao quản biến tính trong phản ứng oxihóa chất hữu cơ dạng vòng thơm có cấu trúc bền.5. Bố cục của luận án Luận án gồm 127 trang với 15 bảng số liệu, 60 hình vẽ, 151 tàiliệu tham khảo và 12 phụ lục. Luận án gồm các phần như sau: mở đầu(2 trang); chương 1: Tổng quan (42 trang); chương 2: Thực nghiệm(18 trang); chương 3: Kết quả và thảo luận (52 trang); kết luận (2 trang). NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁNCHƯƠNG 1. TỔNG QUAN1.1. Tổng quan về nano bạc1.2. Tổng quan các phương pháp chế tạo vật liệu ch ...