Tổng hợp vật liệu nanocomposite TiO2 trên cơ sở graphene oxit dạng khử pha tạp ZnO, MgFe2O4 để quang phân hủy methylene xanh trong nước - NCS. Thiều Quang Quốc Việt

Tên đề tài: Tổng hợp vật liệu nanocomposite TiO2 trên cơ sở graphene oxit dạng khử pha tạp ZnO, MgFe2O4 để quang phân hủy methylene xanh trong nước
Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa Học
Mã số: 9520301
Họ tên NCS: Thiều Quang Quốc Việt
Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Hữu Hiếu, PGS. TS. Mai Thanh Phong
Cơ sở đào tạo: Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
Thông tin tóm tắt về những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án
Mục tiêu chung của luận án là tổng hợp thành công ba loại vật liệu nanocomposite
trên cơ sở sở graphene oxit dạng khử (TiO2/rGO, ZnO–TiO2/rGO và MFO–TiO2/rGO) có hiệu suất quang phân hủy methylene xanh (MB) cao.
Ba loại vật liệu nanocomposite đã được tổng hợp thành công với quy trình tổng hợp và tỷ lệ tiền chất phù hợp. Cả ba loại vật liệu nanocomposite tổng hợp đều có năng lượng vùng cấm thấp hơn năng lượng vùng cấm của P25, cụ thể TiO2/rGO (2,79 eV),
ZnO–TiO2/rGO (2,70 eV) và MFO–TiO2/rGO (2,46 eV). Kết quả này chứng tỏ vật liệu được tổng hợp trong luận án này có khả năng hấp thu ánh sáng tốt hơn, giúp nâng cao hiệu suất quang phân hủy MB trong vùng ánh sáng khả kiến.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng riêng lẻ và đồng thời các yếu tố đã đưa ra được
bộ thông số thích hợp tương ứng với từng loại vật liệu của quá trình quang phân hủy MB trong nước. Đối với vật liệu TiO2/rGO, điều kiện quang phân hủy phù hợp
ở pH 10, nồng độ MB là 23 mg/L và lượng vật liệu là 20 mg, tương ứng với hiệu suất loại MB đạt là 99,92 %. Điều kiện quang phân hủy phù hợp của vật liệu
ZnO–TiO2/rGO cụ thể là thời gian quang phân hủy 63,5 phút, lượng vật liệu 25,25 mg và nồng độ MB ban đầu là 20 mg/L. Đối với vật liệu MFO–TiO2/rGO, điều kiện
bao gồm nồng độ MB ban đầu là 20 mg/L, 16 mg vật liệu và H2O2 thêm vào là 200 µL là thông số phù hợp cho quá trình quang phân hủy MB.
Sau 5 chu kỳ thu hồi và tái sử dụng, hiệu suất xử lý MB và lượng vật liệu chỉ giảm nhẹ (2 – 2,5 %/lần) cho thấy khả năng thu hồi và tái sử dụng tốt của các loại vật liệu nanocomposite được tổng hợp trong luận án này.
Cơ chế quang phân hủy MB của cả ba loại vật liệu đều diễn ra chủ yếu theo con đường gián tiếp với quá trình hình thành các gốc tự do khi được chiếu sáng. Trong đó, 〖O〗_2^- và OH là gốc tự do chính tham gia trong quá trình quang phân hủy MB.
Cả ba loại vật liệu được tổng hợp trong luận án này đều đạt hiệu suất quang
phân hủy MB trên 99,71 % khi chiếu đèn UV. Đặc biệt, hiệu suất quang phân hủy MB của vật liệu MFO–TiO2/rGO đạt 99,89 % khi chiếu đèn UV và đạt 97,46 % khi
chiếu đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời. Đồng thời, vật liệu MFO–TiO2/rGO còn dễ thu hồi bằng từ trường ngoài do MFO có tính thuận từ.
Do đó, vật liệu MFO–TiO2/rGO là phù hợp để triển khai nghiên cứu tiếp theo và
định hướng ứng dụng thực tế xử lý nước ô nhiễm chất màu hữu cơ.