Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, tính chất và hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của nano spinel CoFe2O4 pha tạp La3+

Bài viết nghiên cứu ảnh hưởng của ion La3+ đến cấu trúc, tính chất từ và hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của CoFe2O4 tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy dung dịch, sử dụng chất nền là ure.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, tính chất và hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của nano spinel CoFe2O4 pha tạp La3+ Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 25, Số 2/2020 TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY METYLEN XANH CỦA NANO SPINEL CoFe2O4 PHA TẠP La3+ Đến tòa soạn 20-11-2019 Nguyễn Thị Tố Loan, Đào Thị Thu Hoài, Nguyễn Quang Hải Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên Nguyễn Thị Thúy Hằng Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên SUMMARY PREPARATION, CHARACTERIZATION, PROPERTY AND PHOTOCATALYTIC ACTIVITY FOR DEGRADATION OF METHYLEN BLUE OF LA-DOPED COFE2O4 NANOPARTICLESCoLaxFe2-xO4 (x=0 ÷0.1) nanoparticles have been prepared by a solution combustion method usingurea as fuel. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmissionelectron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy. The XRD results showed that the single-phaseLa3+ substituted cobalt ferrite nanoparticles exhibit partially inverse spinel structure with the crystallite size of10 –17 nm, which was also confirmed by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.The effects of La substitution on the magnetic properties were investigated by vibrating sample magnetometermethods. The magnetic measurements show that the saturation magnetization (Ms) decreases from x = 0 to x=0.07, due to because of the decrease in the total moments with the La3+ substitution. Moreover, thephotocatalytic activity of doped samples increased via the increasing of La concentration, which wasinvestigated using methylene blue dye under visible lights.Keyword: Spinel, La-doped CoFe2O4, solution combustion, photocatalytic activity, methylene blue1. MỞ ĐẦU các spinel ferit, CoFe2O4 là vật liệu có tínhVật liệu spinel ferit với công thức chung là cứng vừa phải, độ từ bão hòa cao, nhiệt độMFe2O4 (M là các ion kim loại như Zn, Co, Curie cao và có tính ổn định hóa học lớnMn, Cu…) được biêt đến nhiều do tính chất [1,7,10]. Ảnh hưởng của một số ion như La3+điện, quang và từ của chúng, nhất là khi có [6,11], Eu3+ [7], Zn2+ [2]…đến tính chất củakích thước nanomet [1]. Khi được pha tạp các CoFe2O4 đã được đề cập tới. Trong nghiên cứuion vào mạng tinh thể, nhiều tính chất lý, hóa này, chúng tôi công bố kết quả nghiên cứu ảnhcủa ferit được tăng cường cho các ứng dụng hưởng của ion La3+ đến cấu trúc, tính chất từnhư làm chất quang xúc tác phân hủy thuốc và hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylennhuộm [2,3], làm tác nhân kháng khuẩn [4,5], xanh của CoFe2O4 tổng hợp bằng phương phápvật liệu lưu trữ năng lượng điện [6]…Nhiều đốt cháy dung dịch, sử dụng chất nền là ure.nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sự pha tạp ion kim 2. THỰC NGHIỆMloại làm ảnh hưởng đến cấu trúc, tính chấtquang, điện và từ [7-9] của các ferit. Trong số 72.1. Tổng hợp vật liệu nano CoLaxFe2-xO4 H2O2 30% vào phần mẫu còn lại, chiếu sáng(x=0÷0,1) bằng phương pháp đốt cháy dung bằng đèn compac và khuấy tiếp trong thờidịch gian 300 phút. Cứ sau 30 phút, trích mẫuCân chính xác một lượng ure hòa tan vào nước, dung dịch, li tâm lọc bỏ chất rắn, đo độ hấpthêm vào đó các lượng Co(NO3)2.6H2O, thụ quang. Độ hấp thụ quang của các mẫuFe(NO3)3.9H2O và La(NO3)3.6H2O thích hợp. đo ở bước sóng từ 400 ÷800 nm.Các hỗn hợp được khuấy trên máy khuấy từ ở Từ giá trị độ hấp thụ quang cực đại, dựa vào70oC trong 4 giờ [10]. Sấy khô và nung các đường chuẩn để tính nồng độ metylen xanhmẫu trên ở 600oC trong 3 giờ thu được các vật tương ứng. Hiệu suất phân hủy của MB đượcliệu CoLaxFe2-xO4 (x = 0; 0,01; 0,03; 0,05; 0,07 xác định bằng công thức sau:và 0,1) và được kí hiệu lần lượt là LCF0, Co - CtLCF1, LCF3, LCF5, LCF7, LCF10. H%=  100%2.2. Xác định các đặc trưng của vật liệu CoGiản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu được đo Trong đó: Co là nồng độ của MB sau khi đạttrên máy D8 ADVANCE Brucker của Đức với cân bằng hấp phụ (mg/L). Ct là nồng độ củaλ = 0,15406 nm ở nhiệt độ phòng, góc quét 2 MB ...