NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU Cu-HYDROTANXIT VÀ ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC XỬ LÝ RHODAMIN-B

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU

vectorstock.com/27117080

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU Cu-HYDROTANXIT VÀ ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC XỬ LÝ RHODAMINB TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

I H C THÁI NGUYÊN IH M

SYAMONE SOMXAYASINE

-B

LU

C

THÁI NGUYÊN - 2020

I H C THÁI NGUYÊN IH M

SYAMONE SOMXAYASINE

Cu-HYDROTANXIT AMIN-B

Mã s : 8.44.01.13

LU

C

ng d n khoa h

THÁI NGUYÊN - 2020

NG

u c a riêng d nc

is

ng

ng các s li u, k t qu nêu trong lu

c

c ai công b trong b t k công trình nào khác.

Tác gi

SYAMONE SOMXAYASINE Xác nh n c a Khoa chuyên môn

Ngu

ng d n khoa h c

ng

i

L IC Em xin bày t lòng bi d

ng viên, giúp

và t

ct

ng

u ki n thu n l

tài

lu Tôi xin chân thành c

y cô trong Khoa Hóa h c

m thu n l

-

và t o m

u ki n

tài này.

Tôi xin trân tr ng c ih

m-

u, Ban Ch Nhi m khoa Hóa h c, i h c Thái Nguyên

u ki

ch ct p

và hoàn thành b n lu Cu i cùng, tôi xin chân thành c nghi p nh

m , anh ch

b

ng viên, chia s m

t quá

trình h c t p và th c hi n lu

H c viên cao h c

SYAMONE SOMXAYASINE

ii

ng

.................................................................................................................. i n .....................................................................................................................ii ........................................................................................................................ iii ....................................................................... iv ........................................................................................................ v ....................................................................................................... vi .......................................................................................................................1 :

............................................................................................2 .....................................................................................2 .......................................................................................................2 ..............................................................................................................2 -B ......................................................................................5 -B.....................................................................................5 -B .....................................................6 ...........................................................................7

1.3.1. Thành

..................................................................7 ...................................................................................8 ..........................................................................8 .....................................................................8 ...........................9 .......................................................11 ................................................................11

1.5.2.

...............................................................13 -

hidrotanxit ....................................................................................................................15 :

....................................................................................18 -

................................................................................................18 .............................................................................................................18 ..............................................................................................................18 .....................................................................................18

iii

....................................19 2.3.1.

p nhi u x tia X (XRD) ..................................................................19

2.3.2

p hi

n t truy n qua (TEM) ................................................20 ng nhi t h p ph -gi i h p ph

2.3.4.

p ph h p th

...............................20

-Vis DRS) ...........................................21

2.4.

.......................................................................................................................21 -

ph

-Vis ..................................................................21

2.4.2.

:

........22

................................................................26 .......................................................26 ...........................................................................26 .................................................................................27 ........................27 2

.......................................................................................................................29 -

.............................................................29 -

...........30 -

....................................................................................................................30 .......................................................................................................................31 - Thái Bình) .................................................................................36 .................................................................................................................39 LIÊN QUAN .......................................................................................................40 .........................................................................................41

iv

H

Hydrotanxit

Hydrotalcite

AOPs

Quá trình oxy hóa nâng cao

Advanced Oxidation Processes

BET

Brunauer

XRD

X-ray diffraction UV-Vis Diffuse Reflectance

UV-Vis

-Vis

DRS TEM TIOT

Emmett - Teller

Spectroscopy Transmission electron microscopy

Tetraisopropyl octotitanat

Tetraisopropyl orthotitante

Rhodamin-B

Rhodamine B

TQ Rh-B

iv

...................11 B ng 2.1. S ph thu c c

h p th quang phân t theo n

Rh-B................22

B ng 3.1. Các m u v t li u t ng h p hydrotanxit MgAl và hydrotanxit c y Cu2+.....27 .

trong các ..............................................................................................28

B ng 3.3

chuy n hóa Rh-B theo th i gian c a các v t li u t ng h p ...................31

4.

-

-B

khác nhau ..................................................................................................33 B ng 3.5.

chuy n hóa Rh-B 30 ppm trên m u v t li u CuMgAl2,0 tr

các giá

ng khác nhau ....................................................................35

B ng 3.6. Hi u su t phân h y ch t màu trong thành ph

v

c th i chi u cói ..........37

DANH M C CÁC HÌNH Hình 1.1. Công th c c u t o c u Rh-B ..........................................................................5 Hình 1.2. C u trúc c a LDHs, hydrotanxit ....................................................................8 Hình 1.3. M t vài hình nh v Làng ngh s n xu t chi u cói Phú Tân - Phú Yên ........12 Hình 1.4.

............................12

Hình 1.5.

......13

Hình 2.1.

t ng h p các m u v t li u MgAl, CuMgAln ........................................19

Hình 2.2.

th

ng chu

nh n

Rh-

Hình 2.3.

c th

Hình 3.1. Gi

XRD c a các m u MgAl, CuMgAl0,5

c ............................22

c th i sau khi pha loãng 30 l n (B) ....................24 CuMgAl3,5 ...................26

Hình 3.2. nh TEM c a 2 m u v t li u MgAl(A-B) và CuMgAl3,0(C-D) ................27 Hình 3.3. Ph EDS c a các m u v t li u MgAl, CuMgAl2,0 và CuMgAl3,0 ............28 Hình 3.4.

ng nhi t h p ph /gi i h p ph N2 (BET) c a 3 m u v t li u t ng h p MgAl, CuMgAl2,0 và CuMgAl3,0 ....................................29

Hình 3.5. Ph UV-Vis DRS c a các m u v t li u t ng h p ........................................29 Hình 3.6. K t qu kh o sát kh

p ph Rh-B n

30 ppm trên các m u

v t li u t ng h p MgAl, CuMgAl1,0 và CuMgAl3,0 ..............................30 Hình 3.7.

chuy n hóa Rh-B trên các m u v t li u t ng h p sau 240 phút chi u sáng b

.........................................................................32

Hình 3.8. Ph UV-Vis c a Rh-B sau 240 phút chi u sáng b các m u v t li u MgAl (A), CuMgAl0,5 (B), CuMgAl3,0 (C) và CuMgAl3,5 (D) .........................................................................................32 Hình 3.9.

-B là 30, 50, 75 và 100 ppm ............................................................34

Hình 3.10.

chuy n hóa Rh-B trên m u CuMgAl2,0

các giá tr pH môi

ng khác nhau ......................................................................................35 Hình 3.11. Ph UV-Vis c a Rh-B phân h y theo th i gian

các giá tr pH môi

ng khác nhau, pH = 2,0 (A), 8,0 (B) và 10,0 (C) ...............................36 Hình 3.12.

chuy n hóa ch t màu trên m u v t li u CuMgAl2,0 (A) và ph UVVis c a ch t màu sau 360 phút chi u sáng (B) .........................................37

vi

M

U

Vi t Nam là m t trong nh ng qu c gia có t

ng kinh t cao và n

nh. Cùng v i s phát tri n kinh t

c g n phát tri n v i m c

tiêu phát tri n b n v ng. Vì v v

c ta r t quan tâm t i công tác b o

ng. Tuy nhiên, m t s nhà máy, xí nghi

ch nhi

c hi n nghiêm túc các

c trong b o v

tình tr ng ô

ng nghiêm tr ng, gây ra nh ng

ng tiêu c c t i s c kh e c a

ng.

c

M

ng nghiêm tr

là các ch t h

ch

ng

c phát th i t các nhà máy,

s n xu t thu c tr sâu, d t nhu m ho c do vi c s d ng các d ng thu c b o v th c v

c kh c ph c h u qu ô nhi

ra b i các ch t h

nv

Trong nh

ng gây

c các nhà khoa h c quan tâm. y, các v t li

c t ng

h p, nghiên c u và ng d ng làm ch t xúc tác x lý các h p ch t h c. Tuy nhiên, s

n v ng

ng các công b liên quan t i v t li u Cu-

th ng. Do v y, trong khuôn kh c a lu a ch

tài: "T ng h p, nghiên c

u trúc c a v t li u

Cu-Hydrotanxit và ng d ng làm xúc tác x lý rhodaminK t qu nghiên c u c

tài s góp ph n l a ch n ra các m u v t li u bi n tính có

ho t tính quang xúc tác t x

c".

i ánh sáng kh ki n và có th

ng d ng

c th i d t nhu m.

Trong khuôn kh c

s v

tài lu

p trung nghiên c u m t

sau: - T ng h

c các m u Hydrotanxit Mg-Al c y ghép Cu2+

ng k t t a.

-

u trúc c a các v t li u t ng h p. c ho t tính quang xúc tác c a các v t li u t ng h

sáng kh ki n trong ph n ng phân h y rhodamin-B ngh d t chi u cói.

1

i ánh

c th i d t nhu m c a làng

T NG QUAN 1.1. Gi i thi u v thu c nhu m 1.1.1. Thu c nhu m Thu c nhu m là nh ng ch t h

p th m nh m t ph n nh

c a quang ph ánh sáng nhìn th y và có kh nh

u ki

g n k t vào v t li u d t trong

nh (t nh g n màu). Thu c nhu m có th có ngu n g c thiên

nhiên ho c t ng h p. Hi n nay, con ng

i h u nh ch s d ng thu c nhu m t ng

m n i b t c a các lo i thu c nhu

h

nh

phân h y b i nh

u ki

b n màu - t nh ch t không b

ng khác nhau c

c u v i thu c nhu m l i v a là v

v ix

Màu s c c a thu c nhu

ng

a là yêu

c th i d t nhu m.

c là do c u trúc hóa h c c a nó. M t cách

chung nh t, c u trúc thu c nhu m bao g m nhóm mang màu và nhóm tr màu. Nhóm mang màu là nh ng nhóm ch a các n

pv ih

: >C=C, C=N-, >C=O, -N=N-, nh

nt

nt

không c

nh

màu là nh ng nhóm th cho ho c

: -NH2, -COOH, - SO3H, -

nhóm mang màu b ng cách d ch chuy

ng màu c a ng c a h

n t [3, 9].

1.1.2. Phân lo i Thu c nhu m t ng h p r

ng v thành ph n hóa h c, màu s c, ph m vi

s d ng. Tùy thu c c u t o, t nh ch t và ph m vi s d ng, thu c nhu

c phân

chia thành các h , các lo i khác nhau.

Có hai cách phân lo i thu c nhu m ph bi n nh t: (1) Phân lo i theo c u trúc hóa h c, (2) Phân lo

c t nh áp d ng [3, 9].

* Phân lo i theo c u trúc hóa h c là cách phân lo i d a trên c u t o c a c nhu

c phân thành 20 - 30 h thu c nhu m

khác nhau. Các h ch nh là: a). Thu c nhu m azo: nhóm mang màu là nhóm azo (-N=N-), phân t thu c nhu m có m t (monoazo) hay nhi u nhóm azo (diazo, triazo, polyazo thu c nhu m quan tr ng nh t và có s

ng l n nh t, chi m kho ng 60 - 70% s

ng các thu c nhu m t ng h p.

2

b). Thu c nhu m Antraquinon: trong phân t

thu c nhu m ch a m t hay

nhi u nhóm antraquinon ho c các d n xu t c a nó. H thu c nhu m này chi 15% s

n

ng thu c nhu m t ng h p. c). Thu c nhu m Triaryl metan: triaryl metan là d n xu t c a metan mà trong C trung tâm s tham gia liên k t vào m ch liên k t c a h mang màu.

H thu c nhu m này ph bi n th 3, chi m 3% t ng s l

ng thu c nhu m diaryl

metan triaryl metan. d). Thu c nhu m phtaloxianin: h mang màu trong phân t c a chúng là h liên h p khép k n. H thu c nhu kho ng 2% t ng s

b n màu v i ánh sáng r t cao, chi m

ng thu c nhu m.

Ngoài ra còn các h thu c nhu m khác t ph bi n, t có quan tr nhu m nitrozo, nitro, polymetyl, arylamin, azometyn, thu c nhu * Phân lo

hu i các lo i thu c

c tính áp d ng:

c th ng nh t trên toàn c u và li t kê trong b

nhu thu c nhu

i thu c nhu

hóa h

it

nv

c ch d n v c u t o

m v màu s c và ph m vi s d ng. c t nh áp d

i ta quan tâm nhi u nh

d n

n thu c nhu m s

c nhu

hóa, ho t t nh và tr c ti t

: thu c

c nhu

: thu c nhu m phân tán, thu c nhu

u i t ng h c nhu m axit.

a). Thu c nhu m hoàn nguyên bao g m thu c nhu m hoàn nguyên không tan và thu c nhu m hoàn nguyên tan.

Thu c nhu m hoàn nguyên không tan là h p ch t màu h

g tan

c, ch a nhóm xeton trong phân t và có d ng t ng quát: R=C=O. Trong quá trình nhu m x y ra s bi trong ki m t

it d

ng tan

. H p ch t này b t màu m

a s ch b t ki m thì nó l i tr v d ng layco axit và b oxi không kh oxi hóa v d ng nguyên th y.

Thu c nhu m hoàn nguyên tan là mu i este sunfonat

-O-SO3Na) c a h p

ch t layco axit c a thu c nhu m hoàn nguyên không tan. Nó d b th y phân trong

3

ng axit và b oxi hóa v d

u. Kho ng 80% thu c nhu m

hoàn nguyên thu c nhóm antraquinon. b). Thu c nhu

u hóa: bao g m các lo

* Thu c nhu

u hóa ch

-S-S-D v i D là

nhóm mang màu thu c nhu m) có th chuy n v d ng tan (layco: D-S-) qua quá trình kh . Gi

thu c nhu m hoàn nguyên, thu c nhu

li

n: hòa tan, h p ph

u

nhu m v t

i và oxi hóa tr l i.

* Thu c nhu m tr c ti p là lo i thu c nhu m anion có kh ti

t màu tr c

i xenllulo và d ng t ng quát: Ar-SO3

c nó

phân ly cho v d ng anion thu c nhu m và b t màu vào s i. * Thu c nhu m phân tán: lo i thu c nhu m này có kh c (có th hòa tan nh

nh trong dung d ch ch t ho

nhu m các lo i

nhu

t th p ng b m t). Thu c

i t ng h p k

c. Xét v m t hóa h c

n 59% thu c nhu m phân tán thu c c u trúc azo, 32% thu c c u trúc antraquinon, còn l i thu c các l p hóa h c khác. * Thu c nhu

cation: các thu c nhu

nhu

t m, là các mu i clorua, oxalat ho c mu i kép c

tan trong

c cho cation mang màu. Trong các màu thu c nhu

p hóa h

c

phân b : azo (43%), metin (17%), triazylmetan (11%), arcrydin (7%), antraquinon (5%) và các lo i khác. * Thu c nhu m axit là mu i c a axit m

nh nên chúng tan trong

-SO3- + Na+ (1.1)

c phân ly thành ion: Ar-SO3

Anion mang màu thu c nhu m t o liên k t ion v i tâm t li u. Thu c nhu m axit có kh

nhu

av t

i protein (len, t

m,

ng axit. Xét v c u t o hóa h c có 79% thu c nhu m axit azo, 10% là antraquinon, 5% triarylmetan và 6% các l p hóa h c khác. * Thu c nhu m ho t t nh là thu c nhu m anion tan, có kh i trong nh

u ki n áp d ng t o thành liên k t c ng hóa tr v

n ng v i i. Trong

c u t o c a thu c nhu m ho t t nh có m t hay nhi u nhóm ho t t nh khác nhau, quan tr ng nh t là các nhóm: vinylsunfon, halotriazin và halopirimidin. D ng t ng quát c a thu c nhu m ho t t nh: S

R

T

Y. T

4

- S là nhóm cho thu c nhu

hòa tan c n thi t (-SO3Na, -COONa, -SO2CH3); - R là nhóm mang màu c a thu c nhu m; - Y là nhóm nguyên t ph n thu c nhu m, t o kh

u ki n nhu m nó tách kh i phân t

cho thu c nhu m ph n ng v

-Cl, -SO2, - SO3H, -

CH=CH2,...); - T là nhóm mang nguyên t hay nhóm nguyên t ph n ng, th c hi n liên k t gi a thu c nhu Thu c nhu m ho t tính là lo i thu c nhu m duy nh t có liên k t c ng hóa tr it

v

b n màu gi

b

là m t trong nh ng thu c nhu m

t r t cao nên thu c nhu m ho t t nh

c phát tri n m nh m nh t trong th i gian qua

ng th i là l p thu c nhu m quan tr ng nh

nhu m v i s i bông và thành ph n

bông trong v i s i pha. Tuy nhiên, thu c nhu m ho t t u ki n nhu m, khi ti p xúc v i v t li u nhu

m là trong i), thu c nhu m ho t t nh

không ch tham gia vào ph n ng v i v t li u mà còn b th y phân.

Ph n ng t ng quát: S - R - T - Y + HO-

- R - T- O -

Do tham gia vào ph n ng th y phân nên ph n ng gi a thu c nhu s

t hi u su

nhu

b n màu gi

c gi

th y phân. Vì th , m

lo i b ph n thu c nhu t n th

b n màu t

u, hàng

và ph n thu c nhu m

i v i thu c nhu m ho t t nh c 10 ÷ 50%, l n

nh t trong các lo i thu c nhu

a, màu thu c nhu m th y phân gi ng màu

thu c nhu m g c nên nó gây ra v

c th i và ô nhi m n

c th i.

1.2. T ng quan v rhodamin-B 1.2.1.

c tính c a rhodamin-B a. Thành ph n, công th c c u t o Rhodamin-B là thu c nhu

phân t kh i 479,02 (g/mol), có th

, có công th c phân t là C28H31ClN2O3, c phát hi n trong t nhiên ho c qua con ông th c hóa h c c a Rh-B.

ng t ng h p hóa h c [3, 7].

Hình 1.1. Công th c c u t o c u Rh-B

5

b. M t s

ng d ng c a rhodamin-B

Trong t nhiên Rh-

c a hoa, qu t

g c,... Rh-B d

i ta v u, g

t

ng dùng nh ng nguyên li u t

cho xôi hay các món chiên rán c

Tuy nhiên, n u s d ng Rh-B t nhiên thì không th v

i ta ph i s n xu t chúng b V

ng quy mô s n xu t l n vì

nh v i các giá tr pH khác nhau. Rh-

x p vào nhóm thu c nhu m công nghi

quang ph hu nh quang. Rh-B

c

c s d ng trong ngành d t nhu m, th c

c ng d ng công ngh sinh h

n vi hu nh quang,

c th nghi m s d ng trong v c xin b nh d i

ng v

m và phát hu

nh t

p.

ng h p hóa h c.

m b n màu,

ph m, m ph

u, qu

c dùng xác

ng c a dòng ch y. Ngoài ra, Rh-

c s d ng trong sinh h c

t thu c nhu n hu nh quang do có tính ch

giúp ki m

ng thu c b o v th c v t phun lên cây t, cây l y d u [7, 32, 33]. c.

ng c a RhodaminRh-B là ch

s c kh

i v i s c kh

i

c c p và mãn tính, vi

m Rh-B có th gây h i cho

i. Hít ph i Rh-B có th gây kích c. N

thâm nh

ng hô h p, khó th , ho

i th c ph m có ch

thì s

ng tiêu hóa gây t. M c nh có th gây nôn m a ho c ng

trong d dày có th

t qu

gian dài có th

c, n u tích t lâu ngày ng t

-B trong th i

t th c nghi m cho th y, Rh-

ng phá v c u

trúc ADN và nhi m s c th

y trong t bào [7, 32, 33].

Hi n nay t i Vi t Nam, thu c nhu

nghiêm c

d ng làm màu th c ph m. Khá nhi u qu

i v i vi c s

c c m s d ng ch t

này trong công nghi p nhu m màu. T

nh n u s n ph m có s

d ng Rh-B thì ph i dán c nh báo trên nhãn [7].

1.2.2. Tình hình ô nhi Ngu n g s n xu t s d ng Rh-

c th i b i rhodamin-B n phát sinh ô nhi m Rhnhu

c là ch t th i t

cho các s n ph m. M t s nhà máy d t may tuy

6

có h th ng x

c th

c tri

ng các ch t c.

h nh l xu t hi n nhi

nh thành ph thì h

th i nhu m ra h th

cc ac

nhu m th i tr c ti

c

ng gây nh ng h u qu nghiêm tr ng

v s c kh e và gây ô nhi m nghiêm tr

c.

1.3. Gi i thi u v v t li u hydrotanxit 1.3.1. Thành ph n, c u trúc c a hydrotanxit Các hydroxit l p kép (LDHs) ho c các h p ch t gi ng hydrotanxit là m t h l n v t li

t sét anion có c u trúc hai chi

c t o thành t các l p gi ng

i m t l p xen k ch phân t

n tích và các

n tích. Công th c chung c a các hydrotanxit ho c hydroxit l p

kép là: [M1- xII MxIII(OH)2]x+[Ax/n] ·mH2O. Các ion kim lo i hóa tr II (MII) t o ra hydroxit l p kép bao g m: MgII, FeII, CoII, CuII, NiII ho c ZnII và kim lo i hóa tr ba là các cation: AlIII, CrIII, GaIII, InIII, MnIII ho c FeIII t o thành các l ch y u là các

: CO32-, Cl-, SO42-, RCOO-).

ch

là

t l mol c a MII/MIII và nói chung giá tr c a x n m trong kho ng 0,20 trúc bát di n t o b i các MII và MIII

cs d

c u trúc 2D,

c u t o nên các phi n (l p) vô c c cs px pt

v i các nguyên t

0,33. C u

nh c a kh i bát di n

ng v vùng xen k , hình thành m t m

hydro ph c t p v i các anion l p xen k và các phân t

i liên k t

c [11, 12, 17, 23].

Các v t li u hydrotanxit có c u trúc gi

các cation kim lo i Mg2+ và Al3+, có công th c chung là

hình thành ch y u t

[Mg6Al2 (OH)16]CO3.4H2O. 1842

Th

i hydrotalcite th

c bi

7

i x ng V c t ng h

mt

n. S thay th m t ph n các ion MgII b ng các ion AlIII trong m ng n

n s hình thành các l

[23]. Các l p có

c x p ch ng lên nhau theo hai cách: ho c là v i m

ho c là ô l

th

c

i x ng 2H). Hydrotanxit

i x ng 3R)

ng v i

i 3R, trong khi

c g i là manasseite. ng h p các v t li u hydrotanxit hay LDHs c s d ng nhi

7

u có

ng pháp khác nhau bao

g m

ng k t t

ng k t h p v i các

ng th v i phân h y urê ho c các

u ki n th y nhi t, k t t a h c

Kho

nd

Kho ng xen k

Hình 1.2. C u trúc c a LDHs, hydrotanxit 1.3.2.

ng d ng c a hydrotanxit Các v t li u sét anion d a trên các h p ch t gi

nhi u ng d ng th c t y u là

c s d ng

y d

c ch

d ng v t li u sau khi nung. Nh ng tính ch t c sau khi nung th hi n

3) Hình thành h n h

t c a các oxit

n tích b m t cao; 2) Tính ch t baz

ng nh t c a các oxit v

c tinh th r t nh , b n v i

nhi t; 4) Hi u ng ghi nh (Memory effect) cho phép tái c u trúc l i v t li

i các

u ki n êm d u [11].

Nh ng ng d ng c a hydrotanxit t

c ch y

(1) Xúc tác: hydro hóa, polyme hóa; (2) ch t mang xúc tác: Ziegler c công nghi p: rây phân t

Natta, CeO2; (3)

i ion, v t li u ch

c

c ph m: thu c kháng axit, thu c ch ng nhi m trùng, ch t

nh; (4) Tác nhân

h p ph : h p ph

c th

[12, 17, 23].

1.4. T ng h p các v t li u hydrotanxit 1.4.1.

ng h p v t li u T tc

ng h p ch

ti n ch t gi ng v i

u ph thu c vào các y u t : thành ph n t u ki n k t t a, d ng c

ng ch t n già hóa, r

ki n th y nhi t, s y khô, nung và ho t hóa [11].

8

u

-

-

hydrotanxit [7, 11, 17, 19]. pháp mu inh ng

ng k t t a) tiêu bi u cho m t trong

pháp t ng h p

pháp này

c dùng nhi u nh t

c g i là

pháp

hidroxit kim lo i cùng k t t a

ng k t t

u ch hydrotanxit. có

là ph i có t i thi u hai

ng th i.

ng h p hydrotanxit t hai mu i kim lo i hóa tr (II) và (III): Cho h n h p mu i c a kim lo i vào mu i c a kim lo i ki h p dung d

c gi c

n

nh trong kho ng pH nh

Các ch t tham gia ph n ng ph

u ch .

c khu y tr n v i t

i trong su t

quá trình ph n ng.

Ti p theo quá trình k t t a là quá trình già hóa. Quá trình già hóa r t quan tr ng vì n

u su

ng t

tinh khi t c a s n ph m. Th i gian già hóa

n 12 ti ng có khi vài ngày tùy thu c vào b n ch t c a hydrotaxit mà

t ng h p. Th

làm cho c u trúc c a hydrotanxit mc

ng k t t a

- Tinh th

pH c

nh.

nh:

ng nh t cao.

- Tinh th có c u trúc b n v ng.

- Ít l n t p ch t.

- Di n tích b m t l n.

Ngoài ra, c u trúc và tính ch t hóa lý c a s n ph m hydrotanxit còn ph thu c vào nhi u y u t th

n ch t và n

c a ch t ph n ng, pH k t t a, nhi

và

tinh khi t, r a k t t a và s y khô.

[7, 11]

1.4 Trong nhi

ng h p, các y u t

i gian già hóa thích h p

c pha hydrotanxit k t tinh t k t tinh c

lý nhi t giúp c i thi n s

nh hình ho c c a v t li u k t tinh không t t [2].

9

Ph n

ng k t t a ch y

th y nhi t sau khi k t t

c th c hi n

nhi

ng có

th

phòng.

lý

lý th y nhi

c

c i t o tinh

tránh hydrotanxit b

phân h y.

H n h p sau ph n ng ch a gel và ch t k t t a m m t nhi

ng t do cao.

ng h c chúng s không b n theo th

c bi t

nhi

cao, trong HT di n ra nhi u quá trình khác nhau [2]. S n ph m v a m i k nh, các ti u phân m n, nh thành ph

p liên k t l i v i nhau t o thành

c u trúc. Vì v y, c n ph i có th các ph n t k t h p l i ch t ch

c n thi i d ng c u trúc khung c ng, ít bi t quan tr

nh thành ph n hóa h c, c u trúc x và bán kính l x

i.

u ch xúc tác vì quy t

b n theo th i gian. Khi già hóa gel th tích . Th

có c u trúc n

ng kho ng t 10-12 gi .

Ch t k t t

ng d

s n ph m ph và m

i d ng huy n phù, gel. D ch huy n phù có ch a nhi u

ng ion kim lo i th y phân không hoàn toàn nên có nh

n tính ch t c

c tách và r a k t t

ng các mu i d k t t a có mu

c lo i b

i t n nhi u th i ng h p thành ph n ch t

c mu i axit không b lo i h t s

n tâm ho t

ng c a xúc tác, gây nhi u ph n ng không mong mu n.

n b t bu c c

t t

n s hình thành c u trúc và tính ch t c a xúc tác.

n nh ng c

u ki n

làm khô lên c u trúc còn ph thu c nhi u y u t kh

ng ch t, b n ch t c a t p ch t trong v t li c khi làm khô, nhi

và t

lo

ng

c, b n ch t k t t a và gel [16].

10

c c a gel

1.5.

lý

1.5.1. Thành ph n c

c th i d t nhu m

c th i d t nhu m

- 300 m3

[29].

Ngoài ra, n

còn

-

ra

Ngu n g c phát sinh các ch t trong thành ph c tính c

c th i d t nhu m

c th i và

c trình bày trong b ng 1.1 và hình 1.5 [29]

BOD cao (34 BOD)

a

Làm bóng

In

11

Hình -

Hình 1.3. M t vài hình nh v Làng ngh s n xu t chi u cói Phú Tân - Phú Yên [34]

Hình 1.4.

12

Nguyên li vào

u

c, tinh b t, ph c

Kéo s i, ch

ng c th i ch a h tinh b t, hóa ch t

H s i D tv i

c th i ch a h tinh b t b th y phân, NaOH

Enzym, NaOH NaOH, hóa ch t, c

N u

H2SO4, H2O2, ch t t y gi t

X lý axit, gi t

H2O2, CaOCl2, hóa ch t

c th i c th i

T y tr ng

c th i

Gi t

c th i

NaOH, hóa ch t

Làm bóng

c th i

Dung d ch nhu m

Nhu m, in hoa

c th i

Gi t

c th i

H2SO4, H2O2, ch t t y gi t

H2SO4, H2O2, ch t t y gi t c, h , hóa ch t

c th i

Hoàn t

S n ph m

Hình 1.5.

[29] 1.5.2.

[31]

-

13

-

1).

2).

3).

4).

Trong các quy trình x pháp x

c th i d t nhu

c th i th c t

nd

[30]:

Hóa - Lý

.

- 4 g/L

trong quá trình

.

.

14

, 30g ozone/m3

.

Tuy nhiên, -

chi

y nhiên, ,

- Hóa Nam nên

,

-Mg-Al-CO3 (Cu-hydrotanxit) l -

2O 2

rhodamin-B. 1.6. Tình hình nghiên c

c liên quan t i v t li u Cu-

hidrotanxit c, nhóm tác gi Nguy n Ti n Th o và c ng s h p nhi u lo i v t li u khác nhau: zeolit, brucite, hydrotanxit, hydroxit l

15

u t ng

th c hi n các ph n ng chuy n hóa hóa d u và làm ch t quang xúc tác phân h y các ch t h

nv

c [24]. Nhóm tác gi

ng h p các v t

li u Cu-hydrotanxit theo các t l mol khác nhau c a Mg2+/Cu2+/Al3+ và ng d ng làm oxi hóa styren thành benzaldehyt và các s n ph m khác (oxit styren, phenyl axetandehyt, axit benzoic, các s n ph m h pc

. Các v t li u t ng

a trên bài báo công b c a nhóm tác gi Nguy n Ti n Th o

và c ng s . Tuy nhiên, t l Cu : Mg có s sai khác so v i công b và các v t li u c già hóa trong bình autoclve Al-CO3

c tác gi Tr n Th

ng d ng x HT1/CO3

100oC trong 24 gi . M t lo t các v t li u Cu-Mgng h p và nghiên c

u trúc

ng. 6 m u v t li u Cu-Mg-Al-CO3

c kí hi u là

HT6/CO3 v i t l

ng s

mol c a chúng b ng 1,0 mol. K t qu nghiên c u cho th y t l Mg : Al = 3 : 1 s cho v t li u hydrotanxit Mg-Al/CO3 có c u trúc gi ng nh t v i c u trúc khoáng sét trong t nhiên. V t li u MgCuAl/CO3 có t l mol Mg : Cu : Al = 60 : 10 : 30 là t v t li

k t tinh tinh th

c tinh th t t nh t [2].

Bên c nh các v t li u Mg-Cu-Al-CO3 Cu-Al-500 v i t l t

c nghiên c u, các v t li u HT-

: 1 xúc tác cho ph n ng alkyl hóa indole s

d ng tác ch t benzaldehyde cho hi u su t cao v i th i gian ph n ng ng n [8].

Tác gi Palacio L.A .và c ng s b

ng h p các v t li u ZnCuAl, MnCuAl

ng k t t a và ti n hành nghiên c u kh

K t qu thu

c cho th y, m u v t li u MnCuAl khi

spinel và có kh

18].

c nung

450oC có c u trúc

chuy n hóa hoàn toàn toluen v i hi u su t 100% nhi t

Các oxit kim lo i ch t o t hydrotanxit (Cu,Mn)-Mg-

300oC.

cc

ng s nghiên c u và ng d ng làm xúc tác oxi hóa metanol [16]. Ngoài ra, m t s v t li u LDHs ch

c

nghiên c u b i các tác gi Kulamani Parida và c ng s [13], hay các v t li u Zn Cu oxi hóa CO c a các tác gi O. SABER và T. ZAKI [21]. y, chúng ta có th th y r ng các v t li c y ghép b i Cu2+

c bi n tính b i Cu2+

c c các nhà khoa h c trong

c quan tâm nghiên c u trong nh công b còn h n ch

c bi t là vi c ng d ng nh ng v t li

16

ng cx

c th i, x lý ph m màu còn h n ch . Do v y, tr tài li

nghiên c u t ng quan

n hành t ng h p các m u v t li u Mg-Cu-Al-CO3 theo các t

l Mg2+ : Cu2+ : Al3+ khác nhau (sao cho t ng s mol c a Mg2+ + Cu2+ = 0,7, Al3+ luôn gi là 0,3 mol) và ng d ng làm xúc tác nghiên c u kh n (MB, Rh-B) c a các m u v t li u t ng h

lý ph m m u

i ánh sáng kh ki n (s d

LED 30 W).

17

TH C NGHI M 2.1. Hóa ch t - d ng c 2.1.1. Hóa ch t Các hóa ch t ch y

cs d

t ng h p v t li u bao g m:

Mg(NO3)2.6H2O (Merck)

PA

Al(NO3)3.9H2O (Merck)

PA

Cu(NO3)2.3H2O (Merck)

PA

Na2CO3 (Merck)

PA

Ngoài ra, c

rhodamin-B

2.1.2. D ng c Bình Teflon: ch t o t nh

già hóa m u t ng h p.

Máy khu y t gia nhi lò nung m u t

s

gia nhi

i ph UV-

c),

c (2oC/phút), máy UV-1700 Shimadzu

u ch

h p th quang phân t ), máy UV-Vis DRS (U-4200) p th ánh sáng c a m u v t li u t ng h p): Các thi t b thu c

khoa Hóa h

ih

m-

i h c Thái Nguyên.

t 30 W (R

- Vi

c sóng h p th c c

i 625 nm).

2.2. T ng h p v t li u xúc tác Các v t li u t ng h p hydrotanxit MgAl và hydrotanxit c y Cu2+ tính toán theo lý thuy 0,7

0,65

0,25

0,3

0,6

0,55

l y kh 0,5

c

ng các mu i nitrat theo s mol là: nAl = 0,3; nMg = 0,45

0,35 (nMg + nCu

0,4

0,35; nCu = 0

0,05

0,1

0,15

0,2

m b o = 0,7) và CO32- = 0,15 (mol).

Quá trình t ng h p các v t li u

c ti n hành d a theo tài li u [5, 24]: Hòa

ng th i Al(NO3)3.9H2O, Mg(NO3)2.6H2O, Cu(NO3)2.3H2O (Merck) theo t l s

nh) v

c kh ion trong bình tam giác nút nhám

t bình ph n ng trên máy khu y t gia nhi t, khu y m u kho

c dung d

cl y

nhi

phòng

ng nh t. Ti p theo, nh t t t ng gi

h t 25 mL Na2CO3 0,6M (Merck) vào bình ph n ng và khu y 60 phút

18

n nhi

phòng. Chuy n toàn b h n h p vào c c th

u ch nh pH c a h n

h p b ng dung d

y gel trên

máy khu y t 60 phút. Ti p t c, ge

c nóng (70oC) vài l n

h. Sau khi già hóa gel, ti n hành l c, r a s n ph m b b

c kh

100oC trong 24

c già hóa trong bình Teflon

n pH = 7. S y ch t r n

80o

c các m u v t

li u hydrotanxit (kí hi u là MgAl) và hydrotanxit c y Cu2+ (kí hi u là CuMgAln

n

là t l Cu trong m u)

c

c nghi n b ng chày c

ti n hành nghiên c

u trúc và ho t tính xúc tác.

8 m u v t li u MgAl (H) và MgAlCu-n bi n tính b i Cu2+ hình 2.1

c t ng h

.

Al(NO3)3.9H2O + Mg(NO3)2.6H2O + Cu(NO3)2.3H2O (theo t l mol nh) +15 c kh ion

Già hóa gel 120oC, 24 gi trong bình teflon

R a s n ph m b ng c nóng (70oC) n pH=7 vài l

Hình 2.1.

Nh t t n h t 25 mL Na2CO3 0,6M khu y 60 phút

Dung d ch A (ddA)

u ch nh pH c a h n h p b ng dung d ch n 9,5

Khu y gel trên máy khu y t 60 phút

S y ch t r n 80oC trong 24h

Các m u MgAl, CuMgAln

t ng h p các m u v t li u MgAl, CuMgAln u trúc v t li u

p nhi u x tia X (XRD)

2.3.1.

Nhi u x tia X là m t k thu tinh th

nghiên c u c u trúc và nh n d ng pha

i v i các tinh th nh

c nano, ngoài vi c cho bi t c u trúc pha

c a nano tinh th , k thu

c nano tinh th

trong m u. Nguyên t c c a nhi u x thi t l p và d

nh Vulf

nh, nh n d ng pha tinh th Bragg [4, 6]:

2d(hkl) sin = n

(2.1)

19

c

V

c nhi u x

m ba thông s : d(hkl) là

kho ng cách gi a hai m t ph ng m ng, góc nhi u x và c h t có th

c sóng t i.

r ng c a v ch nhi u x

ng

v i m t ph ng ph n x (hkl) t công th c Debye - Scherrer. r

: r:k

0,89 . cos

(2.2)

c h t trung b nh

c s ng cuvet b

ng ( =1,5406Å)

r ng n a v ch ph c

i

: g c nhi u x ux

Th c nghi m: t i Khoa H a h

n

c th c hi n trên m y D8-Advance 5005,

i h c Khoa h c T nhiên

i h c Qu c gia Hà N i.

25oC, g c qu t 2 t 0

u ki n ghi: b c x K c a anot Cu ( =1,5406Å), nhi 10o (góc nh ) v 20 2.3.2

70o (góc l n), t

p hi

qu t 0,03o/s.

n t truy n qua (TEM)

TEM l m t thi t b nghiên c u s d ng ch

nt c n

xuyên qua m u v t r n m ng v s d ng c c th u k nh t l n (c th l

t o nh v

ph

i

n h ng tri u l n), nh c th t o ra trên m n hu nh quang, trên phim

quang h c ho c ghi nh n b ng m y ch p k thu t s . V nguyên t ngu

ng cao chi u

n t là các súng phát x

nt ,

n s

c nh m t th cao áp m t chi u (t i c

n t t o ra t

n catot r ng v

c

h i t th nh m t ch m

n t h p r i chi u xuyên qua m u m ng, t

t o ra nh th t c a v t trên m n

hu nh quang. Các hình nh TEM cho bi t hình thái h c c a các v t li u: hình d ng h t, c h t, hình dáng mao qu

c mao qu n [4, 6].

Th c nghi m: Hình thái h c v t li

nh b ng kính hi

nt

truy n qua (TEM) trên thi t b Jeol 3010 t i Vi n V sinh D ch t 2.3.3

ng nhi t h p ph -gi i h p ph ng nhi t h p ph và gi i h p ph N2 có th cho phép xác

nh hình dáng mao qu n, nhóm c u trúc không gian c a v t li u mao qu n trung

20

bình. D a vào k t qu phân tích, có th th tích mao qu

ng kính mao qu n, di n tích và th tích vi mao qu n [4, 6]. p BET

Th c nghi m: 2.03 t i Vi n H a h c 2.3.4.

c di n tích b m t riêng (BET), c th c hi n trên m y TriStar II Plus

Vi n Hàn lâm Khoa h c và Công ngh Vi t Nam.

p ph h p th m u r n (UV-Vis DRS) Nguyên t c ph UV-Vis: V t li u khi b k ch th ch b

v ng t ngo i ho c kh ki n khi tr v tr ng th

n t s chuy n t v ng h a tr lên v ng d n,

u

ng v ng c m (Eg

n t gi i ph

(nm) l b

h.c

1240

(eV )

(2.3) cs

c t ph UV-

d cc c

ng v

c t nh b ng công th c [4, 6]: Eg

li u nh

ng nh s ng

c s ng

ng v

ng v ng c m c a v t

cx

nh b ng c ch ngo i suy ph n

ng cong ph h p th UV-V

m b i hai ti p tuy n t i c

u n chi u xu ng tr c ho nh c a ph UV-

ng ch nh l

Th c nghi m: Quang ph UV-Vis m u r

m

c s ng . nh trên máy U-4100

Spectrophotometer (Solid) t i khoa Hóa h c

ih

m

ih c

Thái Nguyên.

2.4. Kh o sát kh

p ph và phân h y rhodamin-B trên các m u v t li u

t ng h p 2.4.1. Xây d ph

ng chu

nh n

rhodamin-

c theo

h p th phân t UV-Vis Pha dung d ch Rh-B n

100 mg/L t b t Rh-B (Merck). T dung d ch

g c, ti n hành pha loãng thành các dung d ch v i n h p th phân t (Abs)

c sóng 553 nm. T k t qu

ng chu n bi u di n s ph thu c tuy n tính c a n h p th quang phân t

c.

21

c có th xây d ng Rh-B vào các giá tr

.

-B 0,5

1,0

2,0

4,0

5,0

6,0

8,0

10,0

0,094

0,164

0,329

0,691

0,837

1,009

1,384

1,676

(mg/L)

-B (Abs)

Hình 2.2.

Rh-

D

ng chu

R2 = 0,9993) chúng ta có th

nh n

nh n

c

Rh-B (y = 0,1692x + 0,001,

c a Rh-B trong dung d ch sau m i

kho ng th i gian h p ph ho c chi u sáng.

2.4.2. Kh o sát kh

p ph , phân h y rhodamin-B c a các v t li u t ng h p

2.4.2.1. Kh o sát kh

p ph rhodamin-B c a v t li u trong bóng t i

Cho 250 mL Rh-B và 0,2 gam v t li u vào trong c b

n hành khu y trên máy khu y t L y m u theo các kho ng th

c, chúng ta có th

phòng.

trên máy UV-Vis 1700. T nh n

Rh-B còn l i trong dung d ch.

Hi u su t h p ph Rh-B c a v t li u theo công th c sau: Hi u su t h p ph Rh-B

nhi

h p th quang phân t (15, 30,

45, 60, 90, 105 phút). Các m k t qu

c b c kín

nh theo công th c:

22

Hi u su t h p ph Rh-B (%) = o:

N

.100 (%) u c a Rh-B.

C: N

c a Rh-B

Ti n hành kh o sát kh k t qu kh

th

m kh o sát.

p ph c a 8 m u v t li u t ng h p

c, có th

trên. T

p ph Rh-B c a các m u v t

li u t ng h p.

2.4.2.2. Kh o sát kh a. Kh o sát

phân h y Rh-B c a dãy v t li u t ng h p ng c a t l Cu-Mg, th i gian chi

h y Rh-B

n kh

c 30 mg/L và 0,2 gam v t li u vào trong c

Cho 250 mL Rh-B n c b c kín b

n hành khu y trên máy khu y t

phút nhi

trong 30

t cân b ng h p ph c a v t li u. L y ra kho

nh n

li tâm,

Rh-B sau quá trình h p ph và hi u su t h p ph .

Ti

n, cho 1,2 mL H2O2 30% vào c

khu y v i t

t c c trên máy khu y t và

i s chi u sáng b ng ngu n sáng c

công su t 30 W. phân h y Rh-B c a dãy v t li u, chúng tôi l y m u theo các kho ng th i gian c

nh (30phút/l

nh n

kho ng th i gian chi u sáng. T k t qu l i trong dung d ch và t

c, có th

chuy n hóa Rh-B) =

Co: N

k t qu

kh o sát kh

100 (%)

u c a Rh-B. c a Rh-B

th

m kh o sát.

c kh o sát tu n t

i v i Rh-B.

c, chúng tôi s l a ch n ra các m u v t li u t c ti p theo:

Rh-B còn

nh theo công th c:

Hi u su t phân h y Rh-

8 m u v t li u s

nh n

u su t phân h y theo công th c sau:

Hi u su t phân h y Rh-

C: N

c a Rh-B sau m i

ng c

ng, n

c th i làng ngh d t chi u cói.

23

các

nghiên c u kh o Rh-B và s d

b.

-

-

3

ED 30 1

Cho 0,2 g m u xúc tác và 1,2 mL H2O2 30% vào trong c c ch a 250 mL Rh-B n

30

c ch

n giá tr pH c n kh

t , khu y v i t

i s chi u sáng b ng ngu n sáng c

công su t 30 c

cb

c. Sau m i kho ng th i gian

nh 30 phút, chúng tôi ti n hành l y m

dung d ch. T

nh n

nh hi u su t phân h

gian khi kh o sát

ng c

T k t qu kh

Rh-B còn l i trong

chuy n hóa) Rh-B theo th i

ng. c, chúng tôi có th l a ch n kho ng pH t

quá trình phân h y Rh-B và ng d 2.4.2.3. Kh o sát kh c th

t c c trên máy khu y

x

c th i d t chi u cói.

c th i làng ngh d t chi u cói c l y t b ch a c a làng ngh d t nhu m chi u cói thu c thôn

ng B ng, xã An L , huy n Qu nh Ph , t Chúng tôi ti n hành pha loãng 30 l

c th

kh o sát kh

m. y c a m u v t li u

t ng h p.

(A)

Hình 2.3.

L y 250 mL m ti n hành ch

c th i c th

(B)

c th i sau khi pha loãng 30 l n (B) c pha loãng 30 l n vào c c th y tinh 500mL,

ng v kho ng pH t

24

u v t li u

t

2O2

30% vào c c, b c c c b ng tú nhi

m

i ánh

phòng. Sau m i kho ng th i gian 30 phút, chúng tôi l y

nh kh

c th i c a m u v t li u t ng h p.

Hi u su t phân h y m

c th i

Hi u su t phân h y m

c th i (%) =

Abso

u sáng m

nh theo công th c:

h p th c a ch t màu

h p th c a ch t màu

Abso - Abs Abso

c sóng c

c sóng c

25

i

100 (%) i t i th

th

m kh o sát.

u.

K T QU VÀ TH O LU N 3.1. K t qu

u trúc v t li u XRD 3.1 và u trúc = 11,57, d006

003

= 23,45

và d110 [24, 25, 28] (a = 2.d110, c = 3/2.(d003 + 2.d006))

-

3,056Ao

- 23,53Ao [24

003

2.

- 7,859Ao

003 3

2-

o

2+

2+

Tu

2+

hydrotanxit d003 d110

d006

Hình 3.1. Gi

XRD c a các m u MgAl, CuMgAl0,5

26

CuMgAl3,5

ra

B ng 3.1. Các m u v t li u t ng h p hydrotanxit MgAl và hydrotanxit c y Cu2+ STT

KÍ HI U

T L MOL Cu : Mg : Al : CO3 (nMg + nCu = 0,7)

Công th c

Giá tr d003 (Ao)

1 2 3 4 5 6 7 8

MgAl CuMgAl0,5 CuMgAl1,0 CuMgAl1,5 CuMgAl2,0 CuMgAl2,5 CuMgAl3,0 CuMgAl3,5

0 : 7,0 : 3,0 : 1,5 0,5 : 6,5 : 3,0 : 1,5 1,0 : 6,0 : 3,0 : 1,5 1,5 : 5,5 : 3,0 : 1,5 2,0 : 5,0 : 3,0 : 1,5 2,5 : 4,5 : 3,0 : 1,5 3,0 : 4,0 : 3,0 : 1,5 3,5 : 3,5 : 3,0 : 1,5

Mg0,7Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,65Cu0,05Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,6Cu0,1Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,55Cu0,15Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,5Cu0,2Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,45Cu0,25Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,4Cu0,3Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O Mg0,35Cu0,35Al0,3(OH)2(CO3)0,15.mH2O

7,830 7,667 7,767 7,825 7,762 7,859 7,794 7,865

Giá tr d003: Kho ng cách gi a hai l p bên trong.

(B)

(A)

(C)

(D)

Hình 3.2. nh TEM c a 2 m u v t li u MgAl(A-B) và CuMgAl3,0(C-D)

2+

27

=

2+

2+ 2+

trong

và Mg2+

2.

.3

3.1

3 3+

-MS.

(MgAl)

(CuMgAl2,0)

(CuMgAl3,0)

Hình 3.3. Ph EDS c a các m u v t li u MgAl, CuMgAl2,0 và CuMgAl3,0 3.2.

MgAl

CuMgAl2,0

CuMgAl3,0

O

70,95

64,34

69,05

Mg

19,68

10,83

11,61

Al

9,37

10,46

8,68

14,38

10,66

Cu

28

(MgAl)

Hình 3.4.

(CuMgAl2,0)

(CuMgAl3,0)

ng nhi t h p ph /gi i h p ph N2 (BET) c a 3 m u v t li u t ng h p MgAl, CuMgAl2,0 và CuMgAl3,0 2

(BET) (hình

3.4) 22, 24 2

/g; 17,52; 15,22 và 12,35 nm.

-

Hình 3.5. Ph UV-Vis DRS c a các m u v t li u t ng h p

29

-

3.

.

240 nm và 260

320

2+

[4] 2+

, 2+

ánh sáng 2+

495 nm

2,51 eV). Do

g

2+

3.2. Kh o sát kh

y rhodamin-B trên các m u v t li u t ng h p -

-B (Hhp < 10%) 5, 22

-

Rh3.

MgAl

CuMgAl1,0

Hình 3.6. K t qu kh o sát kh

p ph Rh-B n

CuMgAl3,0

30 ppm trên các

m u v t li u t ng h p MgAl, CuMgAl1,0 và CuMgAl3,0

30

2+

a.

hình 3.

2+

hóa Rh-

(CuMgAl0,5 -

18,67% sau 240 -B

2+

Cu2+

lectron(e-

+

2O2

) tham -B [14, 15, 27]:

Cu2+-MgAl + H2O2

+

Cu+-MgAl + H2O2 Cu2+-MgAl +

-MgAl + H+ + HO2-

(3.1);

+ OH- + Cu2+-MgAl

(3.2);

2+

-MgAl (e-, h+)

(3.3);

h+ + Rh-

(3.4);

e- + Rh-

(3.5);

e- + H2 O2

+ OH-

(3.6);

h+ + OH-

(3.7)

B ng 3.3.

chuy n hóa Rh-B theo th i gian c a các v t li u t ng h p -

gian (phút) 0 30 60 90 120 150 180 210 240

MgAl (H)

0 4,05 6,39 8,54 10,32 12,85 16,58 22,09 18,67

CuMgAl CuMgAl CuMgAl CuMgAl CuMgAl CuMgAl 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

0 58,19 67,64 75,73 78,90 82,07 84,27 86,54 87,90

0 63,68 76,21 84,50 89,71 92,62 94,67 95,88 96,43

0 75,73 86,40 91,70 96,19 98,07 100 100 100

31

0 89,50 91,50 92,72 93,39 94,96 97,51 98,60 100

0 91,25 93,02 94,92 95,84 97,31 98,53 100 100

0 92,41 93,77 94,57 96,11 97,41 98,46 100 100

CuMgAl 3,5

0 61,90 72,31 82,96 87,40 92,51 95,98 96,71 97,50

Chú thích: 250 mL dung d ch Rh-B 30 ppm, 0,2 g v t li u, 1,2 mL H2O2 30%

Hình 3.7.

chuy n hóa Rh-B trên các m u v t li u t ng h p sau 240 phút chi u sáng b

(A)

(B)

(C)

(D)

Hình 3.8. Ph UV-Vis c a Rh-B sau 240 phút chi u sáng b các m u v t li u MgAl (A), CuMgAl0,5 (B), CuMgAl3,0 (C) và CuMgAl3,5 (D)

32

Hình 3.8 là ph UV-Vis c a Rh-

i theo th i gian chi u sáng. Khi b

kích thích b i ánh sáng kh ki n, các v t li u hydrotanxit MgAl và hydrotanxit c y Cu2+ - CuMgAl có kh c a Rh-B

y Rh-B v i t

c sóng 553 nm gi

khác nhau.

nh pic h p th

i gian chi u sáng. Chi

nh pic

i v i m u MgAl gi m ch m sau 240 phút chi u sáng. Tuy nhiên, pic h p th c a Rh-B

c sóng 553 nm gi m m nh ch sau 30 phút chi

CuMgAl3,0, màu h ng c a dung d

u b bi n m t m t cách nhanh chóng,

dung d ch tr nên trong su t ch sau m t kho ng th i gian r t ng n. v t li u c y Cu2+ có kh

iv im u

y, các m u

y Rh-B khác nhau, ph thu c vào t l Cu2+ c y

ghép. V i k t qu thu

c, có th s p x p ho t tính xúc tác c a dãy v t li u t ng h p

theo th t sau: MgAl < CuMgAl0,5 < CuMgAl3,5 < CuMgAl1,0 < CuMgAl1,5 < u v t li u c y Cu2+ theo t l

CuMgAl2,0 ~ CuMgAl2,5 ~ CuMgAl3,0. mol Cu2+ = 2,0

3,0 là t l t

c các v t li u có ho t tính t t nh t.

Rh-

9 .

-B khác nhau -

%)

(phút)

30 ppm

50 ppm

75 ppm

100 ppm

0

0

0

0

0

30

89,5

81,47

70,45

73,21

60

91,5

84,27

76,97

77,81

90

92,72

87,13

82,30

82,30

120

93,39

86,89

86,87

85,30

150

94,96

88,44

90,11

86,86

180

97,51

89,51

93,09

89,31

210

98,6

90,70

93,73

91,59

240

100

91,18

94,29

92,75

33

Hình 3.9.

-B là 30, 50, 75 và 100 ppm

T k t qu

c trong b ng 3.3 và hình 3.9, chúng ta có th th y r ng, kh

y Rh-B c a m u v t li u CuMgAl2,0 gi m dung d ch t 30 -

chuy n hóa Rh-

kho ng 30 phút chi

tt

ch m l i sau kho ng 210 phút chi treena m u v t li

chuy n hóa Rh-B

u có th

t t i trên 90% sau 240 phút chi u sáng.

ng t r ng các m u v t li u t ng h p có t l Cu2+ t phân h y Rh-B

Rh-B trong

n

u có kh

khá cao. N u so sánh v i các m u v t li u FeTiH và

CuTiH [5, 6, 7

u ki n kh o sát thì các m u v t li u CuMgAl có ho t n. T k t qu này, chúng tôi s có nh

ng nghiên c u trong

các v t li u hydrotanxit hay hydroxit l p kép bi n tính b i các ion kim lo i chuy n ti p.

S d ng m u v t li

ti n hành kh o sát

ng c a các

n ho t tính xúc tác c a v t li u. Chúng tôi pha dung d ch Rh-B n ng

u ch nh

pH c a dung d ch Rh-

n các giá tr c n kh o sát 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 và 10,0. K t qu

c a quá trình kh

c th hi n

b

34

B ng 3.5.

chuy n hóa Rh-B 30 ppm trên m u v t li u CuMgAl2,0 các giá tr

ng khác nhau -

(phút)

pH = 2,0

pH = 4,0

pH = 6,0

pH = 8,0

pH = 10,0

0

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

30

24,87

67,46

76,13

75,81

48,80

60

30,84

76,32

82,77

79,92

57,70

90

37,69

80,87

87,25

84,03

64,90

120

46,92

85,24

86,92

86,73

67,42

150

54,65

91,85

89,15

89,76

70,14

180

62,50

90,82

89,74

90,97

72,16

210

69,28

94,93

91,26

91,44

70,52

240

80,15

93,58

91,72

94,47

73,61

Chú thích: 250 mL Rh-B n

Hình 3.10.

30 ppm, 0,2 g v t li u, 1,2 mL H2O2 30%

chuy n hóa Rh-B trên m u CuMgAl2,0

các giá tr pH

ng khác nhau T k t qu ng có

c qua b ng 3.4 và hình 3.10, chúng ta có th th y r ng pH ng rõ r

n ho t tính xúc tác c a m u v t li u CuMgAl2,0.

ng axit m nh (pH = 2,0), ho t tính xúc tác c a m u v t li u kh o sát gi m rõ r t, có th là do s phá h y c u trúc c a v t li

35

ng Cu2+ trong m u b

hòa tan, làm gi m s tâm xúc tác. Ho t tính xúc tác c a v t li 10,0 so v i kho ng pH t d

u này có th

pH cao, làm gi m kh

nh t c a dung

ch tán c a Rh-B và h p th ánh sáng c a

v t li u [4]. Do v y, kho ng pH t h pt

m t i pH =

phân h y Rh-B c a v t li u là 4,0

ng axit y

8,0, phù

u.

(A)

(B)

(C)

Hình 3.11. Ph UV-Vis c a Rh-B phân h y theo th i gian

các giá tr pH

ng khác nhau, pH = 2,0 (A), 8,0 (B) và 10,0 (C) K t qu quét d i ph c a Rh-B theo th i gian chi u sáng t i các giá tr pH kh o sát 2,0; 8,0 và 10,0 trên hình 3.11 cho th y, 553 nm gi

pic h p th t

c sóng

ch sau 30 phút chi u sáng t i pH = 8,0. Sau 240 phút chi u

sáng, dung d ch b m t màu hoàn toàn, y Rh-B

nh pic h p th

553 nm hoàn toàn bi n m t.

pH = 10,0 th

n so v i pH = 8,0

u so v i pH = 2,0. x

c th i c a làng ngh d t chi u cói

(Huy n Qu nh Ph - Thái Bình) S d ng m u v t li trong thành ph

kh o sát kh

y ch t màu

c th i d t nhu m chi u cói c a làng ngh d t chi u cói

thôn

ng B ng, xã An L , huy n Qu nh Ph , t nh Thái Bình.

Ti n hành pha loãng m pH c a dung d

c th i 30 l n b

cc

u ch nh

n 8,0 b ng dung d ch HCl 0,1N và NaOH 0,1N. Cho 0,2 g v t

li u CuMgAl2,0 và 1,2 mL H2O2 30% vào c c ch a 250 mL m

36

c th

loãng. Ti n hành thí nghi m kh o sát, sau m i kho ng 30 phút l y m u, ly tâm và quét d i ph trên máy UV-Vis 1700, chúng tôi thu

c k t qu th hi n

B ng 3.6. Hi u su t phân h y ch t màu trong thành ph gian (phút) 0

b ng 3.5

c th i chi u cói

2,498

t màu (Ct) 14,76

0,0

0,0

30

1,551

9,16

37,9

37,9

60

1,394

8,23

44,2

44,2

90

1,313

7,75

47,5

47,4

120

1,071

6,32

57,2

57,1

150

1,044

6,16

58,2

58,2

180

0,893

5,27

64,3

64,3

210

0,866

5,11

65,4

65,3

240

0,837

4,94

66,5

66,5

270

0,757

4,47

69,7

69,7

300

0,512

3,02

79,5

79,5

330

0,333

1,96

86,7

86,7

360

0,242

1,42

90,4

90,3

553 nm

(A)

Hình 3.12.

(B)

chuy n hóa ch t màu trên m u v t li u CuMgAl2,0 (A)

và ph UV-Vis c a ch t màu sau 360 phút chi u sáng (B)

37

T k t qu

c, có th th y r

n theo th i gian chi ch t màu

ng th i chi

c th i

nh pic h p th c a h n h p

c sóng 550 - 553 nm gi m d n. Sau 360 phút chi u sáng, dung d ch

m t màu h

chuy n hóa ch

kh t ng h

chuy n hóa ch

y kh x

t kho ng 90%. V i k t qu

ng d ng trong th c t c a các m u v t li u

c th i d t nhu m chi u cói.

38

K T LU N Sau quá trình nghiên c u, kh o sát, chúng tôi có th rút ra m t s k t lu 1. Các m u v t li

c t ng h

ng k t

c c y Cu2+ theo nh ng t l t 0,5 - 3,5 v s mol.

t a. 7 m u v t li 2. K t qu nghiên c nh r ng chúng

u trúc c a 8 m u v t li u t ng h p

ng

u trúc l p kép gi ng hydrotanxit, có c u trúc mao

qu n trung bình thu c lo i H3 theo cách phân lo i c a IUPAC

u có b h p th

d ch chuy n m nh sang vùng ánh sáng kh ki n.

3. Nhìn chung, các m u v t li u t ng h th

i chúng có kh

sáng c

ng h p ph Rh-B

y Rh-

c kích thích b i ánh

i s góp m t c a H2O2 30%.

chuy n hóa Rh-B

cao nh t trên 3 m u v t li u CuMgAl2,0 - CuMgAl2,5 và CuMgAl3,0 (trên 90% ch sau 30 phút chi u sáng). Kho ng pH t li u có kh

t li u là khá r ng, t 4,0 - 8,0 và v t

y Rh-B t t nh t t i pH = 8,0.

4. Các m u v t li u t ng h p có t l Cu2+ t d ng trong th c t thành ph

x

c th i d t chi

c th i d t nhu

ó kh

chuy n hóa ch t màu trong

t kho ng 90% sau 360 phút chi u sáng),

39

ng

DANH M C CÔNG TRÌNH KHOA H C C A TÁC GI N LU

1. Syamone 2+

, 225 (09), Tr. 3 - 10.

40

TÀI LI U THAM KH O I. Ti ng Vi t [1]. Nguy n Khánh Di u H ng, Hoàng Ng

u t ng h p và

xúc tác hydrotalcite hai thành ph n Mg-Al cho ph n ng decacboxyl hóa d u d

T p chí Khoa h c và Công ngh , 52(6), Tr.755-764.

[2]. Tr n Th

T ng h

a m t s

hydroxide c u trúc l p kép ng d ng trong x khoa h c -

i h c KHTN -

ng, Lu

cs

i.

[3]. Nguy n Th Khanh (2016), Nghiên c u x lý rhodamine B b hóa s d ng qu ng pyrolusite làm xúc tác Lu

c-

[4

nhi

ng và áp su

i h c KHTN -

ng,

i.

ng (2016), T ng h p và nghiên c

t li u TiO2/SBA-15,

Fe2O3-TiO2/SBA-15, CuO-TiO2/SBA-15, ng d ng làm xúc tác x lý phenol và c, Lu n án ti KHTN [5

ng -

ih c

i. ng, Nguy n Công Toàn và c ng s

ng h

u

trúc c a các v t li u Ti-Cu/hydrotanxit và ng d ng làm xúc tác x lý rhodamin, T p chí Hóa h c, 57 (2e1,2), Tr. 210-215.

[6

ng h p, nghiên c li u FeTi/hydrotanxit và ng d ng làm

u trúc c a các v t x lý rhodamin-B trong môi

T p chí Khoa h c và Công ngh

i h c Thái Nguyên, S 225,

T p 6, Tr. 109 - 114.

[7]. Nguy n Công Toàn (2019), T

Cu-Ti-hydrotanxit và ng damin-B

c s Hóa h c -

-

, Lu n

i h c Thái Nguyên.

[8]. Nguy n Hoàng Thanh Trúc, Tr

n Qu c Chính (2016),

-Al: T ng h p và kh o sát kh alkyl hóa indole s d

n ng T p chí phát tri n KH & CN,

T19(6), Tr.95-102.

[9]. Cao H

ng (2002), Hóa h c thu c nhu m, NXB Khoa h c và K thu t Hà N i.

41

II. Ti ng Anh alytic

[10]. Amor1 F., Diouri A., Ellouzi I., et. al. activity of Zn-Alof Conferences 149, 01087.

[11].

-type anionic clays: Catalysis Today, 11, pp. 173-301.

Chem. Soc. Rev., 43, pp. 7040

7066.

[13]. Kulamani Parida, Lagnamayee Mohapatra, and Niranjan Baliarsingh (2012), 2+

Substitution in the Framework of Carbonate Intercalated Cu/Cr J. Phys.

Chem., -TiO2

[14]. Liany D. L., Miranda, Carlos R, Bellato, et. al.

magnetic iron oxide intercalated with the anionic surfactant dodecylsulfate in Journal Environmental Management, 156, pp. 225

of

235.

[15]. Lingping Wang, Ai of Cu-SBA-15 and its high catalytic activity in hydroxylation of phenol by H2O2 , Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 230, pp. 143

150.

al.

(Cu, Mn) Mg Al metal oxide systems doped with palladium as catalysts for low-

Applied Clay Science, Volume 114, pp.

273-282.

[17]. Nalawade P., Aware B., Kadam V. J., Hirlekar R. S. (2009), Journal of Scientific and Industrial Research, Vol. 68, pp. 267

272.

[18]. Palacio L. A., Velásquez J, Echavarría A, et. al. (2009), Total oxidation of Journal of Hazardous Materials, 177(1-3), pp. 407-413.

42

hydroxide/oxide gels in divalent metal salt solutions: Mechanism of formation of Bull. Mater. Sci., Vol, 26 (7), pp. 661 666.

[20]. Richetta M., Medaglia P. G., Mattoccia A, Varone A and Pizzoferrato R (2017),

J. Material Sci. Eng., 6: 360. doi: 10.4172/2169-0022.1000360.

[21].

Cu Ti hydrotalcite-

J. Chem. Sci., Vol, 126, No. 4, pp. 981 988.

[22]. Shengjie Xia, Lianyang Zhang, et. al. methylene blue with a nanocomposite system: synthesis, photocatalysis and Phys. Chem. Chem. Phys., DOI: 10,1039/c4cp03877k.

[23]. Tengfei Li, Haralampos N, Miras, et. al.

-

Layered Double Hydroxides (LDH) Composite Materials: Design and Catalytic Catalysts, 7, 260, doi:10.3390/catal7090260.

[24].

Cu-

Chemical Engineering Journal, 279, pp. 840 850.

[25]. Xiaobo Wang, Zhimin Bai, et. al.

Al CO3 Materials Research Bulletin, 48,

pp.1228-1232.

[26]. Yanping Zhu, Runliang Zhu, et. al. (2018) excelle

-LDH with

Applied Surface Science, 433, pp. 458 467.

[27]. YAO Mao-hai, TANG You-gen, et. al. (2010) towards HER in catalyst from oxalic acid solution under simulated sunlight Trans, Nonferrous Met, Soc, China, 20, pp. 1944

1949.

[28]. Zhitova E. S., S. V. Krivovichev, I. V. Pekov, et. al. (2016), between the d-value and the M2+:M3+ cation ratio in Mg Al CO3 layered double Applied Clay Science, 130, pp. 2-11.

III. WEB THAM KH O

[29]. http://csv.net.vn/X

c th i ngành d t nhu m.

[30]. http://xulymoitruong.com/ X

c th i d t nhu m công ngh m i.

43

[31]. https://megalab.com.vn/ X

c th i ngành d t nhu m-2.

[32]. http://www1.rfi.fr/actuvi/articles/123/article-7098.asp/V

an toàn th c

ph m t i Vi t Nam n i c m tr l i v i v b t gia v nhi m ph

c h i.

[33]. https://soyte.hanoi.gov.vn/phong-chong-dich-benh/ S d ng Rhodamine-B trong t o màu cho th c ph m- hóa ch

c h i v i s c kh e

[34]. https://www.ivivu.com/blog/2018/07/Bên trong làng d t chi Phú Yên.

44

i.

PH L C

Ph l c 1. Gi

Ph l c 2. Gi

XRD c a m u MgAl

XRD c a m u CuMgAl0,5

PL1

Ph l c 3. Gi

XRD c a m u CuMgAl1,0

Ph l c 4. Gi

XRD c a m u CuMgAl1,5

PL2

Ph l c 5. Gi

XRD c a m u CuMgAl2,0

Ph l c 6. Gi

XRD c a m u CuMgAl2,0

PL3

Ph l c 7. Gi

Ph l c 8. Gi

XRD c a m u CuMgAl3,0

XRD c a m u CuMgAl3,5

PL4

Ph l c 9. K t qu phân tích BET c a m u MgAl

PL5

Ph l c 10. K t qu phân tích BET c a m u CuMgAl2,0

PL6

Ph l c 11. K t qu phân tích BET c a m u CuMgAl3,0

PL7