Phan Thi Thuy Trang , Truong Cong Duc, Truong Thanh Tam, Vo Vien, Nguyen Hong Lien, “Effect Of Mn 2+ Dopants On The Photocatalytic Efficiency Of Mos 2 ” , Vietnam Journal Of Catalysis And

KẾT LUẬN

Từ quá trình nghiên cứu của luận án, có thể rút ra một số kết luận sau:

1. Đã tổng hợp được GO bằng quá trình oxy hóa graphit theo phương pháp Hummers, từ đó khử hóa bằng tác nhân axit ascorbic không độc hại, thân thiện với môi trường, kết hợp với phương pháp khử nhiệt để tạo ra rGO. Đã xác định được điều kiện khử và tách lớp tốt nhất là ở 600oC trong dòng nitơ, cho phép tạo rGO với cấu trúc khoảng 10 - 12 lớp.

2. Đã tổng hợp được MoS2 bằng phương pháp nung hỗn hợp amoni molipdat [NH4]6Mo7O24.4H2O và thiourea (NH2)2CS tại nhiệt độ 650oC trong 1 giờ ở môi trường khí nitơ. Vật liệu MoS2 thu được có cấu trúc mao quản trung bình, diện tích bề mặt riêng 14,8 m2/g, và có khả năng phân hủy chất màu RhB với hiệu suất đạt 25,9% trong vùng ánh sáng khả kiến sau 4 giờ phản ứng.

3. Đã tổng hợp được compozit MoS2/rGO bằng phương pháp thủy nhiệt, và xác định được điều kiện phù hợp nhất là nhiệt độ thủy nhiệt 180oC, tỷ lệ MoS2/rGO là 4/1. Ở điều kiện này, vật liệu tổng hợp được có diện tích bề mặt riêng là 88,2 m2/g cao gấp 6 lần so với mẫu MoS2 đơn chất, và vùng hấp thụ ánh sáng mở rộng hơn sang miền nhìn thấy. Điều này đã giúp tăng hiệu suất khử RhB dưới vùng ánh sáng khả kiến lên đến 80%, tăng gấp hơn 3 lần so với khi sử dụng MoS2.

4. Nghiên cứu biến tính Mn với các tỷ lệ khác nhau 1%, 3%, 5% và 7% vào MoS2/rGO cho thấy, đã đưa được Mn vào thay thế một phần vị trí Mo trong tinh thể MoS2. Mẫu chứa 3%Mn-MoS2/rGO có cấu trúc ưu việt nhất với diện tích bề mặt riêng 79,2 m2/g, vùng hấp thụ ánh sáng mở rộng sang miền nhìn thấy, năng lượng vùng cấm là 1,71 eV cao hơn một chút so với MoS2 đơn chất (1,65 eV) và MoS2/rGO không biến tính (1,69 eV), các nguyên tố Mn, Mo, S, O phân tán tốt và đồng đều trên bề mặt của vật liệu, khoảng cách giữa các lớp khi có Mn biến tính vào MoS2 là d = 0,65 nm cao hơn so với các lớp MoS2 theo lý thuyết (d = 0,62 nm). Việc biến tính bằng Mn không làm thay đổi cấu trúc mạng lục giác của tinh thể MoS2, nhưng cải thiện được tính chất từ và tính dẫn điện của Mn-MoS2/rGO, cao hơn so với MoS2 đơn chất và MoS2/rGO không biến tính. Những đặc tính cấu trúc này đã giúp cải thiện hiệu quả quang xúc tác của vật liệu 3%Mn-MoS2/rGO trong

quá trình phân hủy chất màu RhB lên đến 90% dưới điều kiện đèn compact và đến 96% dưới ánh sáng mặt trời.

5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của vật liệu cho thấy, điều kiện thích hợp nhất cho quá trình phân hủy RhB là đèn compact 60W, pH môi trường từ axit nhẹ đến trung tính (pH=4-7), nồng độ RhB ban đầu là 20 mg/L. Tất cả các quá trình quang xúc tác phân hủy RhB trên vật liệu MoS2, Mn-MoS2, MoS2/rGO, Mn-MoS2/rGO đều tuân theo mô hình động học Langmuir – Hinshelwood, và phản ứng xảy ra nhanh nhất trên vật liệu 3%Mn-MoS2/rGO. Khảo sát ảnh hưởng của các chất dập tắt cũng cho thấy lỗ trống quang sinh (h+) và O2•- ảnh hưởng lớn đến quá trình quang xúc tác phân hủy RhB. Bằng kỹ thuật LC/MS đã xác định được các sản phẩm trung gian (m/z = 399; 355; 311; 282; 255) và đề xuất diễn biến quá trình quang phân hủy RhB. Với khả năng quang xúc tác và độ bền hoạt tính cao (chỉ giảm 5% sau 5 lần phản ứng) cho quá trình phân hủy RhB trong điều kiện ánh sáng nhìn thấy, tổ hợp compozit Mn-MoS2/rGO có triển vọng ứng dụng vào thực tế xử lý các hợp chất màu và chất hữu cơ khó phân hủy trong môi trường nước.

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1. Phan Thị Thùy Trang, Trương Thanh Tâm, Nguyễn Hồng Liên, “Ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ thành phần đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của MoS2/RGO trong xử lý Rhodamine B”, Tạp chí Hóa học, Tập 56 (6E2),70-75, 2018.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 192 trang tài liệu này.

2. Phan Thi Thuy Trang, Truong Thanh Tam, Vo Vien, Nguyen Hong Lien Synthesis of MoS2/reduced graphene oxide compozite for photocatalytic degradation of rhodamine B”, Vietnam Journal of Chemistry, T. 57 (4E1,2), pp. 340- 345, 2019.

3. Phan Thị Thùy Trang, Trương Thanh Tâm,Vò Viễn, Nguyễn Hồng Liên, “Ảnh hưởng của một số yếu tố trong quá trình quang xúc tác phân hủy rhodamine B trên vật liệu MoS2/RGO dưới ánh sáng nhìn thấy”, Tạp chí xúc tác và hấp phụ, Vol 8, Tập 3, 62-66, 2019.

Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng xúc tác MoS2/rGO biến tính với Mn và ứng dụng cho quá trình quang phân hủy rhodamine B trong vùng ánh sáng khả kiến - 18

4. Phan Thi Thuy Trang, Truong Cong Duc, Truong Thanh Tam, Vo Vien, Nguyen Hong Lien, “Effect of Mn2+ dopants on the photocatalytic efficiency of MoS2, Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, Vol 9 (2), 119-124, 2020.

5. P T T Trang, T T Tam, V Vien and N H Lien, “Application of MoS2/reduced graphene oxide for photocatalytic degradation of rhodamine B in water environment”, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 902 (2020) 012041, doi:10.1088/1757-899X/902/1/012041

6. Thi Thuy Trang Phan, Thanh Tam Truong, Ha Tran Huu, Le Tuan Nguyen, Van Thang Nguyen, Hong Lien Nguyen, and Vien Vo, “Visible light-driven Mn- MoS2/rGO compozite photocatalysts for the photocatalytic degradation of rhodamine B”, Hindawi - Journal of Chemistry, volume 2020, Article ID 6285484, 10 pages, https://doi.org/10.1155/2020/6285484.

7. Thi Thuy Trang Phan, Thi Thanh Huong Nguyen, Ha Tran Huu, Thanh Tam Truong, Le Tuan Nguyen, Van Thang Nguyen, Vy Anh Tran, Thi Lan Nguyen, Hong Lien Nguyen, and Vien Vo, "Hydrothermal synthesis of MoS2/rGO heterostructures for photocatalytic degradation of rhodamine B under visible light", Hindawi-Journal of Nanomaterials, volume 2021, Article ID 9941202, 11 pages, http://doi.org/10.1155/2021/9941202

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Rakshit Ameta, Surbhi Benjamin, Aarti Ameta and Suresh C. Ameta (2013), "Photocatalytic degradation of organic pollutants: a review", Materials Science Forum. 734, tr. 247-272.

2. Nurhidayatullai Li Muhd Julkapli, Samira Bagheri (2015), "Graphene supported heterogeneous catalysts: an overview", Science Direct 40(2), tr. 948-979.

3. Abdala, Sunil P Lonkar and Ahmed A (2014), "Applications of graphene in catalysis", Journal of Biofertilizers & Biopesticides. 5(1), tr. 1-6.

4. A. Tripathi, M. Mathpal, P. Kumar et al. (2015), "Structural, optical and photoconductivity of Sn and Mn doped TiO2 nanoparticles", Journal of Alloys and Compounds. 622, tr. 37-47.

5. Wang, H., Tsai, C., Kong, D. et al. (2015), "Transition-metal doped edge sites in vertically aligned MoS2 catalysts for enhanced hydrogen evolution", Nano Res. 8, tr. 566-575.

6. L. Zhang, L. Sun, S. liu, Y. Huang, K. Xu and F. Ma (2016), "Effective Charge Separation and Enhanced Photocatalytic Activity by the Heterointerface in MoS2/Reduced Graphene Oxide Composites", RSC Adv., tr. 1-36.

7. Ling, SJ (2016), "Band Theory of Solids", University Physics Volume 3.

8. University, Howard (2019), "Chapter 12.6: Metals and Semiconductors",

Chemistry.

9. Boroski M., Rodrigues A.C., Garcia J.C., Sampaio L.S., Nozaki J., Hioka N. (2009), "Combined Electrocoagulation and TiO2 Photoassisted Treatment Applied to Wastewater Efflu‐ents from Pharmaceutical and Cosmetic Industries", Journal of Hazardous Materials. 162(1), tr. 448-454.

10. Xin Li, Jiuqing Wen, Jingxiang Low, Yueping Fang and Jiaguo Yu (2014), "Design and fabrication of semiconductor photocatalyst for photocatalytic reduction of CO2 to solar fuel", Sci China Mater. 57, tr. 70-100.

11. Aziz, Muhammad Umar and Hamidi Abdul (2013), "Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants in Water", Organic Pollutants – Monitoring, Risk and Treatment, tr. 105-108.

12. Huanli Wang, Lisha Zhang, Zhigang Chen, Junqing Hu, Shijie Li, Zhaohui Wang, Jianshe Liu and Xinchen Wang (2014), "Semiconductor heterojunction photocatalysts: design, construction, and photocatalytic performances", Chem. Soc. Rev. 43, tr. 5234–5244.

13. Wei, Li You-ji and Chen (2011), "Photocatalytic degradation of Rhodamine B using nanocrystalline TiO2–zeolite surface composite catalysts: effects of photocatalytic condition on degradation efficiency", Catal. Sci. Technol. 1, tr. 802-809.

14. Changchun, C., Jiangfeng, L., Ping, L., Benhai, Y. (2011), "Investigation of photocatalytic degradation of methyl orange by using nano-sized ZnO catalysts", Adv. Chem. Eng. Sci. . 1, tr. 9-14.

15. Neppolian Choi, H.C., Sakthivel, S., Banumathi, A., Murugesan, V. (2002), "Solar/UV-induced photocatalytic degradation of three commercial textile dyes ", B. J. Hazard. Mater. . B 89, tr. 303-317.

16. Shuang, S., Lejin, X., Zhiqiao, H., Haiping, Y., Jianmeng, C., Xiuzhen, X., Bing, Y. (2008), "Photocatalytic degradation of C.I. Direct Red 23 in aqueous solutions under UV irradiation using SrTiO3/CeO2 composite as the catalyst", J. Hazard. Mater. 152. 152, tr. 1301–1308.

17. Alemseged, E., Yadav, O.P., Bachheti, R.K. (2013), "Photocatalytic degradation of methyl orange dye using Cr-doped ZnS nanoparticles under visible radiation", Int. J. ChemTech Res. . 5, tr. 1452–1461.

18. Sumita Rani, Meenal Aggarwal, Mukesh Kumar, Sumit Sharma, Dinesh Kumar (2016), "Removal of methylene blue and rhodamine B from water by zirconium oxide/graphene", Water Science. 30(1), tr. 51-60.

19. Jinliang Li, Xinjuan Liu, Likun Pan, Wei Qin, Taiqiang Chen and Zhuo Sun (2014), "MoS2–reduced graphene oxide composites synthesizedviaa microwave-assisted method for visible-light photocatalytic degradation of methylene blue", RSC Adv. 4, tr. 9647-9651.

(2014), "Effects of MoS2 thickness and air humidity on transport characteristics of plasma-doped MoS2 field-effect transistors", Journal of Vacuum Science & Technology B. 32, tr. 1-6.

21. Zhang, Hui Pan and Yong-Wei (2012), "Edge-dependent structural, electronic and magnetic properties of MoS2 nanoribbons", Journal of Materials Chemistry. 22(15), tr. 7280-7290.

2 nanosheets with structures study by DFT calculations", Catal. Sci. Technol. , tr. 1-29.

23. Manish Chhowalla, Hyeon Suk Shin, Goki Eda, Lain-Jong Li, Kian Ping Loh and Hua Zhang (2013), "The chemistry of two-dimensional layered transition metal dichalcogenide nanosheets", Nature Chemistry. 5, tr. 263-275.

2: Properties, preparation, and applications", Journal of Materiomics. 1(1), tr. 33-44.

25. Vollath D., Szabo D. V. (2000), "Nanoparticles from compounds with layered structures", Acta Materialia. 48(4), tr. 953-967.

26. P. Parilla, A. Dillon, K. Jones, G. Riker, D. Schulz, D. Ginley, M. Heben (1999), "The first true inorganic fullerenes", Nature. 397(114), tr. 6715.

27. Lê Văn Thăng, Trần Thanh Tâm, Vương Vĩnh Đạt (2016), "Nghiên cứu tổng hợp hạt nano molypdenum disulfide (MoS2) cấu trúc lớp bằng phương pháp hóa học với sự có mặt của HCl", Tạp chí khoa học ĐHSP TPHCM. 9(87), tr. 31-37.

synthesis of MoS2/g-C3N4 nanocomposites with highly enhanced photocatalytic activity", Materials Letters. 228, tr. 475-478.

2/TiO2 heterostructures with enhanced photocatalytic activity", CrystEngComm. 21, tr. 3439-3450.

30. Unni Krishnan, Manjot Kaur, Gurpreet Kaur, Kulwinder Singh, Ankit RaiDogra, Manjeet Kumar, Akshay Kumar (2019), "MoS2/ZnO nanocomposites for efficient photocatalytic degradation of industrial pollutants", Materials Research Bulletin. 111, tr. 212-221.

31. Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, et al. (2004), "Electric field effect in atomically thin carbon films", Science. 306, tr. 666-969.

32. Challa Vijaya Kumar, Ajith Pattammattel (2017), "Discovery of graphene and beyond", Graphene chapter 1.

33. A. L. Vázquez de Parga, A. Norris (2017), "Electronic Structure of Organic Films on Graphene, Reference Module in Chemistry ", Molecular Sciences and Chemical Engineering.

34. Ravi Kant Upadhyay, Navneet Soin and Susanta Sinha Roy (2014), "Role of graphene/metal oxide composites as photocatalysts, adsorbents and disinfectants in water treatment: a review", RSC Advances. 4, tr. 3823-3851.

35. Geim, Andre K. (2011), "Random Walk to Graphene", Angew. Chem. Int. Ed. 50, tr. 6966 – 6985.

36. M.Q. Jian, H.H. Xie, K.L. Xia, Y.Y. Zhang (2017), "Challenge and Opportunities of Carbon Nanotubes", Industrial Applications of Carbon Nanotubes Micro and Nano Technologies. chapter 15 tr. 433-476.

37. P. Blakea, E. W. Hill, A. H. Castro Neto, K. S. Novoselov, D. Jiang, R. Yang, T. J. Booth, and A. K. Geim (2007), "Making Graphene Visible", Applied Physics Letters 91, tr. 1-4.

38. K. S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T. J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, and A. K. Geim (2005), "Two-dimensional atomic crystals", Proc Natl Acad Sci USA. 102(30), tr. 10451–10453.

39. Anton N Sidorov, Mehdi M Yazdanpanah, Romaneh Jalilian, P J Ouseph, R W Cohn and G U Sumanasekera (2007), "Electrostatic deposition of graphene", Nanotechnology. 18, tr. 135301-135306.

40. Prakash R. Somani, Savita P. Somani, Masayoshi Umeno (2006), "Planer nano-graphenes from camphor by CVD", Chemical Physics Letters 430, tr. 56–59.

41. Seung Jin Chae, Ki Kang Kim, Eun Sung Kim, Gang Hee Han, et al. (2009), "Synthesis of Large-Area Graphene Layers on Poly-Nickel Substrate by Chemical Vapor Deposition: Wrinkle Formation", Adv. Mater. . 21, tr. 2328– 2333.

42. Lipomi, Aliaksandr V. Zaretski and Darren J. (2015), "Processes for non- destructive transfer of graphene: widening the bottleneck for industrial scale production", Nanoscale. 7, tr. 9963-9969.

43. Xuesong Li, Weiwei Cai, Jinho An, Seyoung Kim, Junghyo Nah, et al. (2009), "Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils", Science 324 tr. 1312-1314

44. Nguyễn Văn Chúc, Nguyễn Tuấn Dung và Cao Thị Thanh (2015), Tổng hợp và khảo sát tính nhạy chì (II) của màng tổ hợp graphene/poly (1,5- diaminonaphtalen), Tạp chí hóa học, T.53 (3E12), tr. 427-432.

45. Claire Berger, Zhimin Song, Xuebin Li, Xiaosong Wu, Nate Brown, et al. (2006), "Electronic Confinement and Coherence in Patterned Epitaxial Graphene", Science. 312(5777), tr. 1191-1196.

46. Yi Pan, Haigang Zhang, Dongxia Shi, Jiatao Sun, Shixuan Du, Feng Liu, and Hong-jun Gao (2009), "Highly Ordered, Millimeter-Scale, Continuous, Single-Crystalline Graphene Monolayer Formed on Ru (0001) ", Advanced Materials. 21(27), tr. 2777 – 2780.

47. Guoxiu Wang, Bei Wang, Jinsoo Park, Ying Wang, Bing Sun, Jane Yao (2009), "Highly efficient and large-scale synthesis of graphene by electrolytic exfoliation", Carbon. 47, tr. 3242 – 3246.

48. Ching-Yuan Su, Ang-Yu Lu, Yanping Xu, Fu-Rong Chen, Andrei N. Khlobystov, and Lain-Jong Li (2011), "High-quality Thin Graphene Films from Fast Electrochemical Exfoliation", ACS Nano. 5, tr. 2332-2339.

49. Junzhong Wang, Kiran Kumar Manga, Qiaoliang Bao, and Kian Ping Loh (2011), "High-Yield Synthesis of Few-Layer Graphene Flakes through Electrochemical Expansion of Graphite in Propylene Carbonate Electrolyte", J. Am. Chem. Soc. . 133, tr. 8888–8891.

50. Samorı, Artur Ciesielski and Paolo (2014), "Graphene via sonication assisted liquid-phase exfoliation", Chem. Soc. Rev. . 43, tr. 381-398.

51. Hernandez Y, Nicolosi V, Lotya M, Blighe FM, Sun Z, De S, et al. (2008), "High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite", Nat Nano. . 3, tr. 563-568.

52. Wang X, Fulvio PF, Baker GA, Veith GM, Unocic RR, Mahurin SM, et al. (2010), "Direct exfoliation of natural graphite into micrometre size few layers graphene sheets using ionic liquids", Chemical Communications. 46, tr. 4487-4489.

53. Liu WW, Wang JN. (2011), "Direct exfoliation of graphene in organic solvents with addition of NaOH", Chemical Communications. 47, tr. 6888- 6890.

54. Lotya M, Hernandez Y, King PJ, Smith RJ, Nicolosi V, Karlsson LS, et al. (2009), "Liquid Phase Production of Graphene by Exfoliation of Graphite in Surfactant/Water Solutions", Journal of the American Chemical Society. 131, tr. 3611-3620.

55. Suman Thakur, Niranjan Karak (2015), "Alternative methods and nature- based reagents for the reduction of graphene oxide - a review", Carbon. 94, tr. 224-242.

56. Debarati Roy Chowdhury, Chanderpratap Singh and Amit Paul (2014), "Role of graphite precursor and sodium nitrate in graphite oxide synthesis", RSC Adv. 4, tr. 15138-15145.

57. G., Ruess (1946), "U¨ ber das graphitoxyhydroxyd (graphitoxyd)", Monatsh Chem. 76, tr. 381-417.

58. Mermoux M, Chabre Y and Rousseau A (1991), "FTIR and 13C NMR study of graphite oxide", Carbon. 29, tr. 469–474.

59. HP, Scholz W and Boehm (1969), "Graphite oxide.6. Structure of graphite oxide", Z Anorg Allg Chem 369, tr. 327-340.

60. Nakajima T, Mabuchi A and Hagiwara R. (1988), "A new structure model of graphite oxide", Carbon. 26, tr. 357-361.

61. Lerf-Klinowski A, He H, Forster M, et al. (1998), "Structure of graphite oxide revisited", J Phys Chem B. 102, tr. 4477–4482.

62. Szabo´ T, Berkesi O, Forgo´ P, et al. (2006), "Evolution of surface functional groups in a series of progressively oxidized graphite oxides", Chem Mater. 18, tr. 2740–2749.

63. Dreyer, D. R.; Park, S.; Bielawski, W.; Ruoff, R. S. (2010), "The Chemistry of Graphene Oxide", Chem. Soc. Rev. 39, tr. 228-240.

64. Zaheen U Khan, Ayesha Kausar, Hidayat Ullah, Amin Badshah and Wasid U Khan (2015), "A review of graphene oxide, graphene buckypaper, and polymer/graphene composites: Properties and fabrication techniques", Journal of Plastic Film & Sheeting. 0(0), tr. 1-45.

65. LXXXVI, Schafheutl C. (1840), "On the combinations of carbon with silicon and iron, and other metals, forming the different species of cast iron, steel, and malleable iron", Philos Mag. 16, tr. 570–590.

66. BC, Brodie (1859), "On the atomic weight of graphite", Philos Trans R Soc London. 149, tr. 249-259.

67. L, Staudenmaier (1898), "Verfahren zur Darstellung der Graphitsa¨ ure", Ber Dtsch Chem Ges. 31, tr. 1481–1487.

68. Zhang N, Wang LY, Liu H, et al. (2008), "Nitric acid oxidation on carbon dispersion and suspension stability", Surf Interface Anal. 40, tr. 1190-1194.

69. RE, Hummers Jr WS and Offeman (1958), "Preparation of graphitic oxide",

J Am Chem Soc. 80, tr. 1339.

70. Zhu Y, Murali S, Cai W, et al. (2010), "Graphene and graphene oxide: Synthesis, properties, and applications", Adv. Mater. 22, tr. 3906–3924.

71. Rajesh Kumar Singh, Rajesh Kumar and Dinesh Pratap Singh (2016), "Graphene oxide: strategies for synthesis, reduction and frontier applications", RSC Adv. 6, tr. 64993-65011.

72. Xueqiao Zhu, Na Zhao, Yan Luo & Juan Du (2017), "Influence of graphene oxide with different degrees of oxidation on the conductivity of graphene/poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate) composites", Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 25(11), tr. 652-660.

73. Loh K.P., Bao Q., Eda G., Chhowalla M. (2010), "Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications", Nature Chemistry. 2(12), tr. 1015–1024.

..... Xem trang tiếp theo?
⇦ Trang trước - Trang tiếp theo ⇨

Ngày đăng: 14/07/2022