Tổng hợp vật liệu nanocomposite MgFe2O4/bentonite để phân hủy methylene blue bằng phản ứng quang xúc tác

Các spinel ferrite với công thức tổng quát là MFe2O4 (M là các ion kim loại hóa trị II) đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu do những ứng dụng phong phú của chúng, nhất là trong lĩnh vực xử lý môi trường. Bài viết trình bày việc tổng hợp vật liệu nanocomposite MgFe2O4/bentonite để phân hủy methylene blue bằng phản ứng quang xúc tác
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp vật liệu nanocomposite MgFe2O4/bentonite để phân hủy methylene blue bằng phản ứng quang xúc tác Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 30, số 2A/2024 TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE MgFe2O4/BENTONITE ĐỂ PHÂN HUỶ METHYLENE BLUE BẰNG PHẢN ỨNG QUANG XÚC TÁC Đến tòa soạn 10-05-2024 Nguyễn Thị Tố Loan1*, Nguyễn Thị Hiền Lan1, Ngân Hoàng Mỹ Linh1,Đinh Thuý Vân1, Nguyễn Thị Thanh Hương1, Nguyễn Thị Thuý Hằng2, Đỗ Huy Học3 1 Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên 2 Trường Đại học Kĩ thuật Công nghiệp-Đại học Thái Nguyên 3 Phòng Giáo dục và Đào tạo thành phố Lào Cai *Email:Loanntt@tnue.edu.vn SUMMARY FACILE SYNTHESIS OF MgFe2O4/BENTONITE NANOCOMPOSITES AND THEIR UTILIZATION FOR PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF METHYLENE BLUE DYEBentonite is an abundant and inexpensive natural clay mineral with a high specific surface area with alayered structure, large specific surface area, good adsorption capacity, and high ion exchange capacity. Asolution of incorporating MgFe2O4 into bentonite matrix was implemented to enhance the efficiency ofmethylene blue dye treatment in aqueous media. The present study was aimed at synthesizing MgFe2O4substituted bentonite material by solution combustion method. The prepared samples of MgFe2O4/bentonitenanocomposites were featured using XRD, FTIR, SEM, VSM, DRS, and BET. The obtained results indicatedthat the composite material was successfully synthesized and possessed the properties of MgFe2O4 andbentonite. After the experiment, the highest MB degradation rate was 93.44% at optimal conditions for 180min under visible light in the presence of H2O2. This study shows that the advantages of composite materialsbetween ferrite and bentonite are enhanced adsorption on the material surface, increased stability, and highreusability. The composite MgFe2O4/bentonite promises potential application to treat organic pollutants inwater.Keywords: Bentonite; MgFe2O4; Organic dyes; Water pollution; Photocatalytic degradationI. MỞ ĐẦUCác spinel ferrite với công thức tổng quát vùng cấm nhỏ [2]. Nhiều ferrite đã đượclà MFe2O4 (M là các ion kim loại hoá trị sử dụng làm chất quang xúc tác phân huỷII) đã và đang thu hút sự chú ý của nhiều các hợp chất hữu cơ ô nhiễm có hiệu quảnhóm nghiên cứu do những ứng dụng [3,4]. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưngphong phú của chúng, nhất là trong lĩnh các ferrite cũng có hạn chế là dung lượngvực xử lý môi trường [1]. Ưu điểm của hấp phụ thấp và thường bị kết tụ với nhaucác ferrite là có tính ổn định cao, tính do tương tác từ. Để khắc phục hạn chếchất từ vượt trội và giá trị năng lượng của ferrite, một trong các phương pháp là 211tạo composite với một chất mang để tăng 2.3. Các phương pháp nghiên cứucường khả năng hấp phụ, giảm sự kết tụ Thành phần pha của các mẫu được xáccủa ferrite, cải thiện khả năng thu hồi và định bằng phương pháp nhiễu xạtái sử dụng của vật liệu [5]. Bentonite là Rơnghen (XRD). Hình thái học của cácmột trong số chất mang đáp ứng được các mẫu được xác định bằng phép đo hiển viyêu cầu trên do nó có độ bền cao và dung điện tử quét (SEM). Thành phần của cáclượng hấp phụ cao [3]. Đặc trưng cấu nguyên tố trong mẫu được xác định bằngtrúc, tính chất, khả năng phân hủy phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX). Năngmethylene blue và tái sử dụng của vật liệu lượng vùng cấm của các mẫu được xác địnhMgFe2O4/Bentonite được chúng tôi trình qua số liệu đo phổ phản xạ khuếch tán UV-bày trong nghiên cứu này. Vis (DRS). Tính chất từ của mẫu được xácII. THỰC NGHIỆM định qua phép đo trên hệ từ kế mẫu rung (VSM). Tính chất liên kết của mẫu được2.1. Hoá chất xác định qua phổ hồng ngoại (IR) bằngMg(NO3)2.6H2O (Merck), cách ép viên với KBr. Dựa vào phươngFe(NO3)3.9H2O (Merck), (NH2)2CO pháp Brunauer- Emmett-Teller (BET) và(Merck); methylene blue C16H18ClN3S Barrett-Joyner-Halenda (BJH), chúng tôi(Merck); H2O2 30% (Trung Quốc); xác định được diện tích bề mặt riêng, đườngbentonite (Ấn Độ); EDTA (Merck); kính lỗ xốp của các mẫu vật liệu.ascorbic acid (Merck), isopropyl alcohol(Trung Quốc). Các hóa chấ ...