Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano hệ ZnO pha tạp Mn, Ce, C và đánh giá khả năng quang oxi hóa của chúng

Đề tài nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano hệ ZnO pha tạp Mn, Ce, C và vật liệu nanocomposit ZnO pha tạp kết hợp ống nano cacbon đa lớp, hoạt động trong vùng ánh sáng nhìn thấy và đánh giá khả năng quang oxi hóa chúng thông qua phản ứng quang xúc tác phân hủy xanh metylen trong nước của các vật liệu dưới ánh sáng khả kiến.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano hệ ZnO pha tạp Mn, Ce, C và đánh giá khả năng quang oxi hóa của chúngBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ……..….***………… LƯU THỊ VIỆT HÀ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO HỆ ZnOPHA TẠP Mn, Ce, C VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG QUANG OXI HÓA CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Hóa Vô cơ Mã số: 9.44.01.13 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2018Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamNgười hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Lưu Minh ĐạiNgười hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Đào Ngọc NhiệmPhản biện 1:Phản biện 2:Phản biện 3:Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại ViệnHóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi …giờ ..’, ngày … tháng … năm 2018Có thể tìm hiểu luận án tại:- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ- Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay, song song với tốc độ phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp là mức độ ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước. Trong đó, ngành công nghiệp dệt may là một trong những ngành công nghiệp gây nên sự ô nhiễm nguồn nước nặng nề do việc xả thải vào các con sông, ảnh hưởng lớn đến chất lượng của nguồn nước. Ngân hàng thế giới ước tính, từ 17 đến 20% ô nhiễm nguồn nước công nghiệp xuất phát từ các nhà máy dệt nhuộm và xử lý vải, một con số đáng báo động đến các nhà sản xuất dệt may, cũng như các nhà quản lý môi trường và các nhà khoa học. Cho đến nay, các phương pháp xử lí nước thải dệt nhuộm được sử dụng như phương pháp đông tụ, thiêu kết, phân hủy sinh học, hấp phụ bởi than hoạt tính, phương pháp oxi hóa. Trong đó, phương pháp phân hủy sinh học được áp dụng rộng rãi để xử lí nước thải dệt nhuộm trên quy mô lớn. Tuy nhiên, ở điều kiện yếm khí, thuốc nhuộm azo có thể bị khử thành các sản phẩm phụ là amin thơm rất độc hại. Gần đây, phương pháp oxy hóa tiên tiến – một phương pháp mới, có triển vọng phát triển để xử lí nước thải dệt, nhuộm. Phương pháp này thường sử dụng chất xúc tác là các chất bán dẫn, dưới điều kiện chiếu sáng, tạo ra các gốc HO. có khả năng oxi hóa rất mạnh, có thể phân hủy hầu hết các chât hữu cơ độc hại. Các chất bán dẫn là các oxit như TiO2, ZnO, SnO2, WO2, và CeO2, có nhiều trong tự nhiên, được sử dụng rộng rãi như một chất xúc tác quang hóa, đặc biệt là chất xúc tác quang cho quá trình dị thể. Trong số đó, oxit ZnO được đánh giá là chất xúc tác có nhiều triển vọng trong việc phân hủy chất màu hữu cơ cũng như khử trùng nước. Khả năng xúc tác quang hóa của ZnO cao hơn so với TiO2 và một số oxit bán dẫn khác trên cơ sở hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời. Tuy vậy, ZnO có năng lượng vùng cấm khá lớn (3,27 eV), tương ứng với vùng năng lượng ánh sáng cực tím cho hiệu quả quang xúc tác tốt nhất. Trong khi đó, ánh sáng cực tím chỉ chiếm khoảng 5% bức xạ ánh áng mặt trời, do đó hạn chế khả năng ứng dụng thực tế của ZnO. Nhằm cải thiện hoạt tính quang xúc tác, mở rộng phạm vi ứng dụng của ZnO, cần thiết phải biến đổi tính chất electron trong cấu trúc nano của ZnO, thu hẹp năng lượng vùng cấm và giảm tốc độ tái kết hợp electron và lỗ trống quang sinh. Pha tạp (doping) kim loại hoặc phi kim hoặc pha tạp đồng thời kim loại và phi kim vào mạng ZnO là một trong những phương pháp hiệu quả làm tăng hoạt tính quang xúc tác của ZnO. Vì vậy, đề tài nghiên cứu của luận án “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano hệ ZnO pha tạp Mn, Ce, C và đánh giá khả năng quang oxi hóa của chúng” được lựa chọn với mục tiêu và nội dung nghiên cứu cụ thể sau:1. Mục tiêu của luận án 2 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano hệ ZnO pha tạp Mn, Ce, C và vậtliệu nanocomposit ZnO pha tạp kết hợp ống nano cacbon đa lớp, hoạt độngtrong vùng ánh sáng nhìn thấy và đánh giá khả năng quang oxi hóa chúngthông qua phản ứng quang xúc tác phân hủy xanh metylen trong nước củacác vật liệu dưới ánh sáng khả kiến.2. Nội dung nghiên cứu2.1. Tổng hợp vật liệu. - Tổng hợp vật liệu nano ZnO pha tạp Mn và ZnO pha tạp Ce bằngphương pháp đốt cháy và phương pháp thủy nhiệt; - Tổng hợp vật liệu nano ZnO pha tạp đồng thời Mn, C và ZnO pha tạpđồng thời Ce, C bằng phương pháp thủy nhiệt; - Tổng hợp vật liệu nanocomposit ZnO pha tạp đồng thời Ce, C kết hợpống cacbon nano đa lớp.2.2. Nghiên cứu đặc trưng tính chất vật liệu. Các vật liệu tổng hợp được nghiên cứu bằng các phương pháp hóa lýhiện đại như: phương pháp phân tích nhiệt (DTA-TG); nhiễu xạ tia X(XRD); phổ hồng ngoại (IR); phổ tử ngoại khả kiến (UV-VIS); hiển vi điệntử quét (SEM); hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ quang điện tử tia X(XPS), hấp phụ và giải hấp phụ đẳng nhiệt nitơ (BET) và phổ tán sắc nănglượng tia X (EDS).2.3. Nghiên cứu khả năng quang oxi hóa của vật liệu. Các vật liệu tổng hợp được đánh giá khả năng quang oxi hóa thôngqua phản ứng quang xúc tác phân hủy xanh metylen (MB) trong dung dịchnước dưới ánh sáng khả kiến. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp UV-VIS, phương pháp đonhu cầu oxi hóa học (COD). CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT1.1. Vật liệu ZnO1.1.1. Giới thiệu về ZnO1.1.2. Ứng dụng của ZnO1.2. Các phương pháp tổng hợp vật liệu ZnO1.2.1. Phương pháp thủy nhiệt1.2.2. Phương pháp đốt cháy.1.3. Vật liệu ZnO pha tạp1.3.1. Vật liệu ZnO pha tạp1.3.2. Tình hình nghiên cứu vật liệu quang xúc tác ZnO và ZnO phatạp.1.4. Xúc tác quang hóa1.4.1. Xúc tác quang ZnO1.4.2. Xúc tác quang ZnO pha tạp 3CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP N ...