Luận án Tiến sĩ: Chế tạo TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71
Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang tiên tiến gồm TiO2, PAA và Graphene Oxit. Ứng dụng xử lý hiệu quả phẩm màu Direct Blue 71 trong môi trường nước.
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Hóa Môi trường
Luan An
Luận án Tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
175
Thời gian đọc
27 phút
Lượt xem
2
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I.Chế tạo vật liệu TiO2 PAA GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71
Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp vật liệu composite TiO2-PAA-GO. Phương pháp thủy nhiệt được lựa chọn. Đây là kỹ thuật hiệu quả để kiểm soát kích thước và hình thái hạt. Vật liệu Titanium dioxide (TiO2) được chế tạo trước. Graphene oxide (GO) cũng được tổng hợp riêng biệt. Polyacrylic acid (PAA) đóng vai trò chất liên kết. Các thành phần này kết hợp trong điều kiện thủy nhiệt. Quá trình tạo ra cấu trúc đồng nhất, tăng cường liên kết. Vật liệu mới được kỳ vọng mang lại hiệu suất cao trong xử lý nước thải. Titanium dioxide (TiO2) là chất quang xúc tác chính. Nó hấp thụ năng lượng ánh sáng, tạo ra cặp electron-lỗ trống. Điều này khởi đầu quá trình phân hủy chất hữu cơ. Graphene oxide (GO) cải thiện khả năng hấp phụ phẩm màu Direct Blue 71. GO cũng tăng cường sự phân tách cặp electron-lỗ trống, giảm tái hợp. Polyacrylic acid (PAA) hoạt động như một chất liên kết ngang. PAA ổn định cấu trúc vật liệu composite. Nó tăng cường tương tác giữa TiO2 và GO. PAA cũng có thể ảnh hưởng đến đặc tính hấp phụ của vật liệu. Sự kết hợp ba thành phần tạo ra vật liệu composite với các tính chất vượt trội. Mục tiêu chính là chế tạo vật liệu TiO2-PAA-GO. Vật liệu này phải có hoạt tính quang xúc tác cao. Nó phải hiệu quả trong xử lý phẩm màu Direct Blue 71. Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa tỷ lệ các thành phần. Điều kiện tổng hợp cũng được khảo sát. Việc kiểm soát cấu trúc và đặc tính vật liệu là quan trọng. Vật liệu cần có khả năng tái sử dụng tốt. Phát triển vật liệu bền vững cho xử lý nước thải là ưu tiên.
1.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu composite
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thủy nhiệt để tổng hợp vật liệu composite TiO2-PAA-GO. Phương pháp này giúp kiểm soát kích thước và hình thái hạt hiệu quả. Titanium dioxide (TiO2) và Graphene oxide (GO) được chế tạo riêng biệt. Sau đó, chúng được kết hợp cùng Polyacrylic acid (PAA) trong điều kiện thủy nhiệt. PAA đóng vai trò chất liên kết, tạo ra cấu trúc đồng nhất. Quá trình này tạo ra vật liệu composite với liên kết mạnh mẽ, tăng cường khả năng xử lý nước thải.
1.2. Vai trò của TiO2 PAA và GO
Titanium dioxide (TiO2) là thành phần quang xúc tác chính, tạo ra gốc oxy hóa mạnh khi tiếp xúc ánh sáng. Graphene oxide (GO) cải thiện đáng kể khả năng hấp phụ phẩm màu Direct Blue 71. GO còn đóng vai trò dẫn electron, giảm tái hợp cặp electron-lỗ trống. Polyacrylic acid (PAA) là chất liên kết ngang, ổn định cấu trúc vật liệu composite. PAA tăng cường tương tác giữa TiO2 và GO, tối ưu hóa hiệu suất xử lý nước thải.
1.3. Mục tiêu nghiên cứu chế tạo vật liệu
Mục tiêu là chế tạo vật liệu TiO2-PAA-GO với hoạt tính quang xúc tác cao. Vật liệu cần hiệu quả trong xử lý phẩm màu Direct Blue 71 trong môi trường nước. Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa tỷ lệ các thành phần và điều kiện tổng hợp. Việc kiểm soát cấu trúc và đặc tính vật liệu là quan trọng. Vật liệu phải có khả năng tái sử dụng, góp phần vào giải pháp xử lý nước thải bền vững.
II.Đặc trưng cấu trúc TiO2 PAA GO Hiệu quả xử lý nước thải
Các kỹ thuật phân tích tiên tiến được sử dụng. Phép nhiễu xạ tia X (XRD) xác định pha tinh thể của TiO2. Phổ hồng ngoại (FTIR) chỉ ra sự hình thành liên kết hóa học. Sự hiện diện của PAA và GO được khẳng định. Phép hiển vi điện tử truyền qua (HRTEM) và quét (SEM) khảo sát hình thái vật liệu. Kích thước hạt, độ phân tán và cấu trúc bề mặt được quan sát. Phép tán xạ năng lượng tia X (EDX) kiểm tra thành phần nguyên tố. Sự phân bố đồng đều của các thành phần trong vật liệu composite là cần thiết. Điều này đảm bảo hiệu quả xử lý nước thải. Cấu trúc vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính quang xúc tác. Kích thước hạt TiO2 nhỏ tăng diện tích bề mặt. Điều này cung cấp nhiều tâm hoạt động hơn. Sự hiện diện của Graphene oxide (GO) tạo ra kênh dẫn electron. Điều này ức chế tái hợp cặp electron-lỗ trống. Polyacrylic acid (PAA) cải thiện độ phân tán của TiO2 trên GO. Nó cũng tăng cường khả năng hấp phụ của phẩm màu Direct Blue 71. Cấu trúc lỗ xốp cũng đóng vai trò quan trọng. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng. Vật liệu composite có cấu trúc tối ưu cho hiệu quả xử lý cao. Nghiên cứu đánh giá các tính chất vật lý và hóa học khác. Phổ hấp thụ UV-Vis khảo sát khả năng hấp thụ ánh sáng. Phổ huỳnh quang (PL) đánh giá tốc độ tái hợp electron-lỗ trống. Phép phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) xác định độ bền nhiệt. Phép hấp phụ-giải hấp phụ nitơ (BET) đo diện tích bề mặt riêng. Các phép đo này cung cấp thông tin toàn diện. Nó giúp hiểu rõ hơn về đặc tính vật liệu TiO2-PAA-GO. Những thông tin này cần thiết để tối ưu hóa quy trình tổng hợp.
2.1. Phân tích cấu trúc vật liệu TiO2 PAA GO
Nhiều phương pháp được áp dụng để phân tích cấu trúc vật liệu composite TiO2-PAA-GO. Nhiễu xạ tia X (XRD) xác định pha tinh thể của TiO2. Phổ hồng ngoại (FTIR) khẳng định sự hình thành liên kết giữa TiO2, PAA và GO. Hiển vi điện tử (HRTEM, SEM) cho thấy hình thái, kích thước hạt và độ phân tán. Phân tích EDX kiểm tra thành phần nguyên tố. Các kết quả này xác nhận cấu trúc vật liệu, đảm bảo hiệu quả xử lý nước thải.
2.2. Ảnh hưởng cấu trúc đến hoạt tính xúc tác quang
Cấu trúc vật liệu quyết định hiệu quả quang xúc tác. Kích thước hạt TiO2 nhỏ tăng diện tích bề mặt, cung cấp nhiều tâm phản ứng. Graphene oxide (GO) cải thiện sự phân tách electron-lỗ trống, giảm tái hợp. Polyacrylic acid (PAA) giúp phân tán TiO2 và tăng khả năng hấp phụ phẩm màu Direct Blue 71. Cấu trúc lỗ xốp cũng hỗ trợ quá trình phản ứng. Vật liệu composite với cấu trúc tối ưu mang lại hiệu suất xử lý cao.
2.3. Khảo sát tính chất vật liệu composite
Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu TiO2-PAA-GO được khảo sát chi tiết. Phổ UV-Vis đánh giá khả năng hấp thụ ánh sáng. Phổ huỳnh quang (PL) đo tốc độ tái hợp electron-lỗ trống. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) kiểm tra độ bền nhiệt. Hấp phụ-giải hấp phụ nitơ (BET) xác định diện tích bề mặt riêng. Các phép đo này cung cấp thông tin toàn diện, cần thiết cho việc tối ưu hóa và ứng dụng vật liệu.
III.Cơ chế quang xúc tác TiO2 PAA GO phân hủy Direct Blue 71
Titanium dioxide (TiO2) là chất bán dẫn. Nó hấp thụ photon năng lượng cao hơn năng lượng vùng cấm. Quá trình này tạo ra cặp electron (e-) và lỗ trống (h+). Electron di chuyển đến bề mặt, phản ứng với oxy tạo gốc superoxit (•O2-). Lỗ trống phản ứng với nước hoặc ion hydroxyl tạo gốc hydroxyl (•OH). Các gốc •O2- và •OH là chất oxy hóa mạnh. Chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ, bao gồm phẩm màu Direct Blue 71. Quá trình này chuyển hóa phẩm màu độc hại thành các sản phẩm ít độc hơn. Mục tiêu là phân hủy hoàn toàn chất ô nhiễm. Sự kết hợp Graphene oxide (GO) và Polyacrylic acid (PAA) cải thiện cơ chế. GO hoạt động như một chất nhận và vận chuyển electron. Nó kéo electron từ TiO2, giảm tái hợp e-/h+. Điều này kéo dài tuổi thọ của lỗ trống. PAA, với các nhóm carboxyl, có thể liên kết với TiO2 và GO. Nó tạo ra cấu trúc ổn định, tăng cường khả năng hấp phụ. PAA cũng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tán TiO2. Điều này tối ưu hóa sự tiếp xúc giữa xúc tác và phẩm màu Direct Blue 71. Kết quả là tăng hiệu quả phân hủy quang xúc tác. Nghiên cứu cần xác định các gốc hoạt động chính. Các thí nghiệm bẫy gốc được tiến hành. Chất bẫy khác nhau được thêm vào hệ thống phản ứng. Sự giảm hiệu suất phân hủy phẩm màu Direct Blue 71 được quan sát. Điều này cho phép xác định vai trò của •OH, •O2-, và h+. Việc hiểu rõ các gốc hoạt động rất quan trọng. Nó giúp tối ưu hóa điều kiện phản ứng. Nó cũng hỗ trợ thiết kế các vật liệu quang xúc tác hiệu quả hơn. Mục tiêu là tăng cường hiệu quả phân hủy chất ô nhiễm.
3.1. Cơ chế phản ứng quang xúc tác của TiO2
Khi tiếp xúc với ánh sáng, Titanium dioxide (TiO2) tạo ra cặp electron (e-) và lỗ trống (h+). Electron phản ứng với oxy tạo gốc superoxit (•O2-). Lỗ trống phản ứng với nước tạo gốc hydroxyl (•OH). Các gốc •O2- và •OH là chất oxy hóa mạnh. Chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ, như phẩm màu Direct Blue 71, thành các sản phẩm ít độc hại. Đây là cơ chế cốt lõi của quá trình xử lý nước thải bằng quang xúc tác.
3.2. Cải thiện hiệu suất bởi PAA và GO
Graphene oxide (GO) đóng vai trò chất nhận và vận chuyển electron, ngăn chặn sự tái hợp của cặp e-/h+ trên TiO2. Điều này tăng cường hiệu suất quang xúc tác. Polyacrylic acid (PAA) hoạt động như một chất liên kết, ổn định cấu trúc vật liệu composite. PAA cũng cải thiện khả năng hấp phụ phẩm màu Direct Blue 71. Sự kết hợp này tối ưu hóa tương tác giữa các thành phần, tăng hiệu quả phân hủy chất ô nhiễm trong nước.
3.3. Xác định gốc hoạt động chính
Nghiên cứu sử dụng các thí nghiệm bẫy gốc để xác định các gốc hoạt động chính (ví dụ: •OH, •O2-, h+). Thêm các chất bẫy vào hệ thống phản ứng và quan sát sự giảm hiệu suất phân hủy Direct Blue 71. Việc này giúp hiểu rõ vai trò của từng gốc. Thông tin này rất quan trọng để tối ưu hóa điều kiện phản ứng và thiết kế vật liệu quang xúc tác hiệu quả hơn cho xử lý nước thải.
IV.Tối ưu hóa tổng hợp TiO2 PAA GO cho xử lý Direct Blue 71
Tỷ lệ Polyacrylic acid (PAA) và Graphene oxide (GO) rất quan trọng. Nó ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác. PAA là chất liên kết ngang. Nó giúp ổn định GO và TiO2 trong vật liệu composite. Tỷ lệ PAA không phù hợp có thể làm giảm diện tích bề mặt. Nó cũng có thể ảnh hưởng đến sự phân tán của TiO2. Nghiên cứu khảo sát các tỷ lệ PAA:GO khác nhau. Mục tiêu là tìm ra tỷ lệ tối ưu. Tỷ lệ tối ưu mang lại hiệu quả hấp phụ cao nhất. Nó cũng đảm bảo hiệu suất phân hủy phẩm màu Direct Blue 71 tối đa. Tỷ lệ khối lượng Titanium dioxide (TiO2) và Graphene oxide (GO) ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất. GO cần đủ để làm chất dẫn electron và tâm hấp phụ. Tuy nhiên, quá nhiều GO có thể che phủ tâm hoạt động của TiO2. Điều này làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng. Tỷ lệ TiO2:GO tối ưu đảm bảo cả hai yếu tố. Nó tối đa hóa hiệu quả phân tách electron-lỗ trống. Nó cũng duy trì đủ tâm xúc tác trên bề mặt. Vật liệu composite cần cân bằng tốt giữa hấp phụ và quang xúc tác. Điều này đạt được thông qua việc tối ưu tỷ lệ này. Các điều kiện thủy nhiệt ảnh hưởng đến đặc tính vật liệu. Nhiệt độ và thời gian phản ứng thủy nhiệt là các yếu tố chính. Nhiệt độ cao có thể tăng tốc độ kết tinh của TiO2. Nó cũng ảnh hưởng đến liên kết giữa PAA, GO và TiO2. Thời gian thủy nhiệt ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc. Nó cũng tác động đến kích thước hạt và độ tinh thể. Việc kiểm soát chặt chẽ các yếu tố này là cần thiết. Điều này đảm bảo vật liệu TiO2-PAA-GO có cấu trúc tối ưu. Cấu trúc tối ưu mang lại hiệu suất cao trong xử lý phẩm màu Direct Blue 71.
4.1. Ảnh hưởng tỷ lệ PAA GO đến hiệu suất
Tỷ lệ Polyacrylic acid (PAA) và Graphene oxide (GO) ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu composite. PAA là chất liên kết ngang, giúp ổn định cấu trúc. Tỷ lệ PAA không tối ưu có thể làm giảm diện tích bề mặt hoặc ảnh hưởng đến sự phân tán TiO2. Nghiên cứu xác định tỷ lệ PAA:GO tối ưu để đạt hiệu quả hấp phụ và phân hủy phẩm màu Direct Blue 71 cao nhất trong xử lý nước thải.
4.2. Tối ưu hóa tỷ lệ khối lượng TiO2 GO
Tỷ lệ khối lượng Titanium dioxide (TiO2) và Graphene oxide (GO) cần được tối ưu hóa. GO dẫn electron và hấp phụ tốt, nhưng quá nhiều có thể che phủ TiO2, giảm hoạt tính. Tỷ lệ tối ưu đảm bảo cân bằng giữa khả năng hấp phụ và quang xúc tác. Nó tối đa hóa hiệu quả phân tách electron-lỗ trống, duy trì đủ tâm xúc tác. Điều này quan trọng cho hiệu suất xử lý phẩm màu Direct Blue 71.
4.3. Vai trò điều kiện thủy nhiệt trong tổng hợp vật liệu
Nhiệt độ và thời gian phản ứng thủy nhiệt là các yếu tố then chốt ảnh hưởng đến đặc tính vật liệu. Điều kiện thủy nhiệt phù hợp giúp kiểm soát kích thước hạt, độ tinh thể và liên kết giữa TiO2, PAA, GO. Việc tối ưu hóa các yếu tố này đảm bảo vật liệu TiO2-PAA-GO có cấu trúc và tính chất tối ưu. Cấu trúc tối ưu này mang lại hiệu suất cao trong quá trình phân hủy phẩm màu Direct Blue 71.
V.Ứng dụng tiềm năng TiO2 PAA GO trong xử lý phẩm màu
Vật liệu composite TiO2-PAA-GO thể hiện hiệu quả cao. Nó phân hủy phẩm màu Direct Blue 71 trong môi trường nước. Các thử nghiệm đánh giá hoạt tính quang xúc tác đã được thực hiện. Hiệu suất xử lý được đo bằng nồng độ phẩm màu còn lại. Kết quả cho thấy khả năng loại bỏ chất ô nhiễm đáng kể. Điều này khẳng định tiềm năng của vật liệu. Vật liệu cung cấp giải pháp bền vững cho xử lý nước thải dệt nhuộm. Nó góp phần bảo vệ môi trường nước khỏi ô nhiễm hóa chất. Tính tái sử dụng là yếu tố quan trọng của vật liệu xúc tác. Nghiên cứu đánh giá khả năng tái sinh của TiO2-PAA-GO. Vật liệu cần duy trì hoạt tính cao sau nhiều chu kỳ sử dụng. Độ bền cơ học và hóa học của vật liệu được kiểm tra. Một vật liệu ổn định và có thể tái sử dụng giúp giảm chi phí. Nó cũng giảm lượng chất thải phát sinh trong quá trình xử lý nước thải. Điều này làm tăng tính kinh tế và thân thiện môi trường. Vật liệu TiO2-PAA-GO có triển vọng lớn cho ứng dụng công nghiệp. Hiệu suất cao, khả năng tái sử dụng là những điểm mạnh. Vật liệu có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải. Đặc biệt là nước thải chứa phẩm màu Direct Blue 71. Nó cũng có thể mở rộng cho các loại phẩm màu khác. Việc phát triển công nghệ dựa trên vật liệu composite này là cần thiết. Nó giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Nó mang lại một phương pháp xử lý hiệu quả và bền vững.
5.1. Hiệu quả xử lý Direct Blue 71
Vật liệu composite TiO2-PAA-GO chứng minh hiệu quả cao trong việc phân hủy phẩm màu Direct Blue 71. Các thử nghiệm quang xúc tác cho thấy khả năng loại bỏ đáng kể chất ô nhiễm khỏi nước. Hiệu suất xử lý được đánh giá dựa trên nồng độ phẩm màu còn lại. Kết quả này khẳng định tiềm năng của vật liệu trong việc cung cấp giải pháp bền vững cho xử lý nước thải dệt nhuộm, góp phần bảo vệ môi trường nước.
5.2. Khả năng tái sử dụng vật liệu composite
Khả năng tái sử dụng là một yếu tố then chốt đối với vật liệu xúc tác. Nghiên cứu đánh giá khả năng tái sinh của vật liệu TiO2-PAA-GO sau nhiều chu kỳ sử dụng. Vật liệu cần duy trì hoạt tính cao và độ bền cấu trúc. Khả năng tái sử dụng giúp giảm chi phí vận hành. Nó cũng giảm thiểu lượng chất thải, tăng tính kinh tế và thân thiện với môi trường của quá trình xử lý nước thải.
5.3. Triển vọng ứng dụng công nghiệp
Vật liệu TiO2-PAA-GO có triển vọng lớn cho ứng dụng công nghiệp. Hiệu suất cao và khả năng tái sử dụng là những điểm mạnh nổi bật. Vật liệu này có thể được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải dệt nhuộm chứa phẩm màu Direct Blue 71. Phát triển công nghệ dựa trên vật liệu composite này mang lại phương pháp xử lý hiệu quả, bền vững cho vấn đề ô nhiễm môi trường.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (175 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ QUỲNH ANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG TiO2-POLY ACRYLIC AXIT (PAA)-GRAPHENE OXIT (GO) ĐỂ XỬ LÝ PHẨM MÀU DIRECT BLUE 71 TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2024 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ QUỲNH ANH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG TiO2-POLY ACRYLIC AXIT (PAA)-GRAPHENE OXIT (GO) ĐỂ XỬ LÝ PHẨM MÀU DIRECT BLUE 71 TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC Chuyên ngành : Hóa Môi trƣờng Mã số : 9440112.05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Hữu Vân HÀ NỘI - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của các Thầy hƣớng dẫn. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kì công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Quỳnh Anh ii LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy hƣớng dẫn đã tận tình hƣớng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình làm luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô, các anh chị cán bộ trong Phòng thí nghiệm Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô, các anh chị cán bộ trong khoa, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo khoa, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi đƣợc học tập và hoàn thành bản luận án. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ, anh chị em, gia đình và bạn bè đồng nghiệp, những ngƣời luôn động viên, chia sẻ cùng tôi mọi khó khăn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án.
Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Quỳnh Anh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. iii MỤC LỤC. iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. ix DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.
xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. xv MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài. Mục đích của đề tài.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Những đóng góp mới của luận án. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM.
Tình hình ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG. Vật liệu TiO2.
Cơ chế quang xúc tác của vật liệu TiO2. Vật liệu GO. Cấu trúc và đặc tính của GO. Vai trò của GO trong quá trình quang xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ trong môi trƣờng nƣớc.
TỔNG QUAN VỀ PAA. Liên kết ngang. Vật liệu PAA. VẬT LIỆU BIẾN TÍNH TiO2.
Vật liệu TiO2-PAA. Vật liệu TiO2-GO. Tổng quan về vật liệu TiO2-GO. Tình hình nghiên cứu ứng dụng của vật liệu tổ hợp TiO2-GO.
Cơ sở khoa học tổng hợp vật liệu TiO2-GO lựa chọn PAA làm chất liên kết ngang. Các phƣơng pháp điều chế vật liệu biến tính TiO2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ.
Thiết bị và dụng cụ. TỔNG HỢP VẬT LIỆU. Tổng hợp vật liệu GO bằng phƣơng pháp Tours. Tổng hợp vật liệu TiO2 bằng phƣơng pháp thủy nhiệt.
Tổng hợp vật liệu TiO2-GO bằng phƣơng pháp thủy nhiệt. Tổng hợp vật liệu TiO2-PAA-GO bằng phƣơng pháp thủy nhiệt. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TiO2-PAA-GO. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của DB71.
Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu TiO2-PAA-GO. Khảo sát vai trò các gốc hoạt động trong quá trình xử lý DB71 bằng vật liệu TiO2- PAA-GO. Khảo sát động học phản ứng quang xúc tác xử lý phẩm màu DB71 trong môi trƣờng nƣớc. Khảo sát quá trình tái sinh của vật liệu quang xúc tác TiO2-PAA-GO.
Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng DB71. Xác định hàm lƣợng chất hữu cơ trong mẫu bằng phƣơng pháp đo TOC. NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU. Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc và tính chất của vật liệu.
Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Phƣơng pháp phổ hồng ngoại FTIR. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HRTEM). Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét SEM.
Phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDX). Phƣơng pháp phổ hấp thụ UV-Vis. Phƣơng pháp quang điện tử tia X (XPS). Phƣơng pháp phổ Raman.
Phƣơng pháp phổ huỳnh quang (PL). Phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA). Phƣơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ (BET). Phƣơng pháp đo tổng trở (EIS).
Đặc tính ƣa nƣớc của vật liệu. Cƣờng độ nén của vật liệu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VẬT LIỆU TiO2- PAA-GO.
Ảnh hƣởng của tỷ lệ phần trăm khối lƣợng PAA:GO đến đặc trƣng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2-PAA-GO. Ảnh hƣởng của tỷ lệ khối lƣợng TiO2:GO đến đặc trƣng cấu trúc và hoạt tính xúc tác quang của vật liệu TiO2-PAA-GO. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thủy nhiệt đến đặc trƣng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2-PAA-GO. Ảnh hƣởng của thời gian thủy nhiệt đến cấu trúc và hoạt tính xúc tác của vật liệu TiO2-PAA-GO.
ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU TiO2-PAA-GO. Hình thái học bề mặt của vật liệu TiO2-PAA-GO. Kết quả phân tích hiển vi điện tử quét (SEM). Kết quả phân tích hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HRTEM).
Kết quả phân tích đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N (BET). Đặc trƣng cấu trúc của vật liệu TiO2-PAA-GO. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả phân tích phổ hồng ngoại FTIR.
Kết quả phân tích phổ Raman. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố của vật liệu TiO2-PAA-GO. Kết quả phân tích phổ quang điện tử tia X (XPS). Đặc trƣng tính chất quang của vật liệu TiO2-PAA-GO.
Kết quả phân tích phổ UV-Vis-DRS. Kết quả phân tích phổ huỳnh quang PL và tổng trở điện hóa EIS. Đặc tính hóa lý của vật liệu TiO2-PAA-GO. Độ bền nén của vật liệu TiO2-PAA-GO.
Đặc tính ƣa nƣớc của vật liệu TiO2-PAA-GO. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU TiO2-PAA-GO CHO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ PHẨM MÀU DB71 TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC. Hiệu suất của quá trình xử lý DB71 bằng vật liệu TiO2-PAA-GO. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình xử lý DB71 của vật liệu TiO2-PAA-GO.
Xác định thời gian đạt cân bằng phản ứng. Ảnh hƣởng của nguồn chiếu sáng. Ảnh hƣởng của pH. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng TiO2-PAA-GO.
Ảnh hƣởng của nồng độ đầu DB71. Vai trò của gốc hoạt động. Khả năng khoáng hóa phẩm màu DB71 của vật liệu TiO2-PAA-GO. Động học quá trình xử lý DB71 bằng vật liệu TiO2-PAA-GO.
Thảo luận về cơ chế hoạt động của vật liệu TiO2-PAA-GO trong quá trình xử lý DB71. Đánh giá khả năng tái sinh và độ bền của vật liệu TiO2-PAA-GO. 127 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC. 128 vii TÀI LIỆU THAM KHẢO.
a viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ Tiếng Anh Tiếng Việt viết tắt AOPs Advanced Oxidation Process Phƣơng pháp oxi hóa tiên tiến BET The Brunauer–Emmett–Teller Đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ nitơ BOD Biological Oxygen Demand Oxy hòa tan CB Conduction Band Vùng dẫn COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxi hóa DB71 Direct Blue 71 Phẩm màu Direct Blue 71 EDX Energy-Dispersive X-ray Phổ tán xạ năng lƣợng tia X spectroscopy Eg Band gap energy Năng lƣợng vùng cấm GO Graphene oxide Graphene oxide HRTEM High-resolution Transmission Kính hiển vi điện tử truyền qua độ Electron Microscopy phân giải cao PAA Polyacrylic acid Polyacrylic acid SEM Scanning Electron Kính hiển vi điện tử quét Microscope SS suspended solids Chất rắn lơ lửng MB Methylene blue Xanh methylen TGA Thermogravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng lƣợng TIOT Tetra isopropyl octo titanat Tetra isopropyl octo titanat TOC total organic carbon. Cacbon hữu cơ cơ tổng TDS Total DissolvedSolids Tỏng chất rắn hòa tan UV-Vis- Ultraviolet – Visible Diffuse Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - DRS Reflectance Spectroscopy khả kiến VB Valence Band Vùng hóa trị XRD X-Ray Diffraction Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X XPS X-Ray Photoelectron Phổ quang điện tử tia X ix Spectroscopy FTIR Fourier Transform Infrared Phổ hồng ngoại Spectroscopy SS Settleable Solids Chất rắn lơ lửng MB Methylene Blue Phẩm màu Xanh Methylen MO Methyl orange Phẩm màu Metyl da cam RhB Rhodamine B Phẩm màu Rhodamine B RB5 Reactive Black 5 Phẩm màu phản ứng đen 5 x DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. Phẩm màu DB71(a) công thức hóa học, (b) tinh thể. Cơ chế xử lý chất hữu cơ chung của vật liệu quang xúc tác.
Cấu trúc bát diện TiO6. Cấu trúc tinh thể của các pha TiO2: (a) rutile, (b) anatase, (c) brookite, (d) vị trí tƣơng đối của vùng dẫn và vùng hóa trị trong các pha anatase và rutile. Cơ chế quá trình quang xúc tác xử lý phẩm màu của vật liệu TiO2. Cơ chế xử lý chất hữu cơ của vật liệu xúc tác quang TiO2-graphene.
a) Đặc tính của GO ; b) Mô hình cấu trúc của GO theo Lerf-Klinowski. Giản đồ dải năng lƣợng tƣơng ứng của graphene, GO. Quá trình oxy hóa theo phƣơng pháp Tour. Cơ chế truyền và tách điện tử trên vật liệu tổ hợp GO-oxit kim loại.
Liên kết ngang hình thành giữa các polymer. Cấu trúc của PAA [19]. Phản ứng trùng hợp acrylic axit tạo thành PAA[19].Cầu liên kết polyacrylic axit với điện tích hạt đất trong sự có mặt của Ca2+. Sự hình thành mạng lƣới liên kết đơn vật lý giữa Chitosan và PAA .Sơ đồ tổng hợp GO.
Sơ đồ tổng hợp TiO2. Sơ đồ tổng hợp TiO2-GO. Sơ đồ tổng hợp TiO2-PAA-GO. Hình dạng vật liệu tổ hợp TiO2-PAA-GO.
Quang phổ của đèn Compact 220V-36W. Sơ đồ phản ứng quang hóa xử lý DB71 bằng vật liệu TiO2-PAA-GO. Đồ thị đƣờng chuẩn xác định DB71 trong khoảng nồng độ 0 – 60 mg/L. Thiết bị đo góc tiếp xúc giọt nƣớc.
Thiết bị đo cƣờng độ nén của vật liệu TiO2-PAA-GO.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" nghiên cứu về vấn đề gì?
Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang tiên tiến gồm TiO2, PAA và Graphene Oxit. Ứng dụng xử lý hiệu quả phẩm màu Direct Blue 71 trong môi trường nước.
Luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Năm bảo vệ: 2024.
Luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" thuộc chuyên ngành Hóa Môi trường. Danh mục: Hóa Môi Trường.
Luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" có 175 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu TiO2-PAA-GO xử lý phẩm màu Direct Blue 71" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.