BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI  NGUYỄN QUỐC ANH TỔNG HỢP CACBON ĐA MAO QUẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHUÔN MẪU CỨNG ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG XÚC TÁC VÀ HẤP PHỤ Chuyên ngành: Hóa lí thuyết hóa lí Mã số: 60.44.01.19 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Minh Cầm HÀ NỘI – 2017 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học kết nghiên cứu cá nhân Các số liệu tài liệu trích dẫn công trình trung thực Kết nghiên cứu không trùng với công trình công bố trước Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan Học viên Nguyễn Quốc Anh LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành phòng thí nghiệm Bộ Môn Hóa lí thuyết Hóa lí – Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Đầu tiên em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Minh Cầm – người giao đề tài, tận tình giúp đỡ khích lệ em từ ngày đầu dìu dắt em từ bước đến với thành hôm Và em xin chân thành cảm ơn thầy cô, anh chị em, bạn bè tổ môn Hóa Lí thuyết Hóa lí, thầy cô trường Đại học Sư phạm Hà Nội giúp đỡ nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới người thân, bạn bè bên cạnh động viên, ủng hộ giúp đỡ em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2017 Học Viên Nguyễn Quốc Anh DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa SEM Phương pháp hiển vi điện tử quét EDX Phương pháp phổ tán xạ lượng tia X BET Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 CMQTBTT Cacbon mao quản trung bình trật tự MQTB Mao quản trung bình HĐBM Hoạt động bề mặt OMCs Ordered mesoporous carbon (Cacbon mao quản trung bình trật tự) VC Vỏ chuối VLMQ Vật liệu mao quản DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại vật liệu xốp Error! Bookmark not defined Bảng 1.2 Hấp phụ vật lý hấp phụ hoá học Error! Bookmark not defined Bảng 1.3 Một số mô hiǹ h hấp phụ đẳng nhiệt phổ biến Error! Bookmark not defined Bảng 2.1 Số liệu xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ MBError! Bookmark not defined Bảng 3.1.Thông số đặc trưng cho cấu trúc vật liệu Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Thành phần khối lượng nguyên tố vật liệu Fe-OMCs (%) Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Giá tri ̣Ce/Qe ở các nồ ng đô ̣ dung dich ̣ MB khác Fe-OMCs3Error! Bookmark not defined Bảng 3.4 Giá tri ̣log Ce và log Qe ở các nồ ng đô ̣ dung dich ̣ MB khác Error! Bookmark not defined Bảng 3.5 Các thông số phương trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich vật liệu Fe-OMCs3 Error! Bookmark not defined Bảng 3.6 Các giá trị ln (Qe-Qt) theo thời gian nồng độ dung dịch MB khác vật liệu Fe-OMCs3 Error! Bookmark not defined Bảng 3.7 Một số tham số phương trình động học bậc biểu kiến Error! Bookmark not defined Fe-OMCs3 Error! Bookmark not defined Bảng 3.8 Một số tham số phương trình động học bậc hai biểu kiến Error! Bookmark not defined Fe-OMCs3 Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH No table of contents entries found MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề nóng toàn cầu Với đà phát triển kinh tế, xã hội, phát triển ngành công nghiệp quốc gia giới có tác động lớn môi trường Trong năm gần đây, phải đối mặt với nhiều vấn đề ô nhiễm môi trường không khí: biến đổi khí hậu, nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường vấn đề nan giải, đặc biệt đô thị lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, làng nghề, khu công nghiệp Ô nhiễm môi trường không làm ảnh hưởng đến sức khỏe người, mà tác động mạnh đến hệ sinh thái biến đổi khí hậu Theo số liệu thống kê Bộ Y tế, năm gần đây, bệnh nhân đường hô hấp có tỷ lệ mắc cao toàn quốc, nguyên nhân chủ yếu ô nhiễm không khí gây Để khắc phục tình trạng này, cần phải tìm nhiều giải pháp để làm giảm lượng khí thải phát sinh vào môi trường Một biện pháp sử dụng loại vật liệu để hấp phụ khí gây ô nhiễm số vật liệu cacbon lên ứng cử viên sáng giá đầy tiềm Vật liệu cacbon với cấu trúc đa thành đa mao quản thu hút quan tâm vô lớn có tính chất độc đáo tiềm ứng dụng to lớn bao gồm hấp phụ, xúc tác, phân tách khí lưu trữ lượng Diện tích bề mặt riêng cao với thể tích mao quản lớn đặc tính cần thiết cho ứng dụng kể có nhiều phương pháp tổng hợp khác áp dụng để nâng cao tính chất Gần vật liệu kim loại khung hữu (MOFs) với kích thước mao quản lớn, có khả chức hóa xem chất tạo cấu trúc lý tưởng cho việc tổng hợp vật liệu cacbon Tuy nhiên công trình công bố gần hạn chế chất tạo cấu trúc việc điều chỉnh mao quản cacbon, điều kiên chặt chẽ tác nhân tinh khiết tổng hợp MOFs Một vài công trình nghiên cứu xác nhận nguồn cacbon thêm vào không cần thiết trình tổng hợp cacbon, MOFs sử dụng chất tạo cấu trúc thân MOFs chứa nhiều cacbon Hơn tất phương pháp áp dụng cần đến tác nhân đắt tiền diện tích bề mặt riêng lớn MOFs giảm nhanh qui trình mở rộng phạm vi phòng thí nghiệm Bởi việc áp dụng phương pháp tổng hợp dùng MOFs chất tạo cấu trúc công nghiệp bị hạn chế nhiều Người ta chứng minh chức hóa vật liệu cacbon nhóm chứa nitơ làm tăng tính chất dẫn điện, tăng khả chống oxi hóa có tính chất bề mặt khác Điều dẫn đến làm tăng vượt bậc khả ứng dụng vật liệu cacbon Gần đây, hướng tổng hợp vật liệu nano sở cacbon từ sinh khối thay cho qui trình sử dụng chất hóa học quan tâm nguồn sinh khối sẵn có, kinh tế, không độc hại Vật liệu cacbon tổng hợp từ phế thải sinh khối có nhiều ứng dụng hấp phụ, xúc tác Các phế phẩm sinh khối sẵn có, có giá trị kinh tế, thân thiện môi trường xem nguồn vật liệu tiềm tàng để tổng hợp vật liệu cacbon Cho tới nay, số trình kỹ thuật cacbon hóa thủy nhiệt, nhiệt phân trực tiếp sử dụng để tổng hợp vật liệu cacbon Tuy nhiên chưa có qui trình chung hoàn thiện cho tổng hợp cacbon mao quản từ nguồn sinh khối thô Xuất phát từ phân tích trên, em chọn đề tài “Tổng hợp cacbon đa mao quản phương pháp khuôn mẫu cứng định hướng ứng dụng xúc tác hấp phụ" với mục đích chế tạo nên loại vật liệu sở cacbon có cấu trúc đa thành, đa mao quản có nhiều ứng dụng thực tiễn đặc biệt hấp phụ phân tách khí Để đạt mục đích này, nghiên cứu em, vật liệu cacbon tổng hợp sử dụng F127 tổ hợp sở Al chất tạo cấu trúc, vỏ chuối tiền chất Vỏ chuối phế thải nông nghiệp, nguồn xenlulozơ chứa nhiều nhóm chức hữu cơ, lignin, pectin protein Dựa tương tác nhóm chức bề mặt –COOH, -OH vỏ chuối ion Al3+, tổ hợp Al3+ hình thành nhờ trình hấp phụ tạo liên kết Tổ hợp Al3+ chất tạo cấu trúc cho vật liệu carbon mao quản Polime sở Al3+ chứng minh có cấu trúc 3D dùng làm tiền tố để tổng hợp vật liệu cacbon với bề mặt riêng cao, thể tích mao quản lớn II Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp vật liệu cacbon đa mao quản phương pháp khuôn mẫu cứng, nguồn cacbon tận dụng từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp vỏ chuối Xác định đặc trưng xốp vật liệu chế tạo - Khảo sát tính chất hấp phụ tính chất xúc tác vật liệu tổng hợp xử lí môi trường III Nhiệm vụ nghiên cứu - Sưu tầm, nghiên cứu báo, tạp chí, sách tài liệu chuyên ngành khác liên quan đến vấn đề nghiên cứu nhằm xây dựng tổng quan cho luận văn - Xây dựng quy trình tổng hợp hiệu vật liệu cacbon đa mao quản từ vỏ chuối chất tạo cấu trúc F127 - Bước đầu nghiên cứu khả hấp phụ chuyển hóa CO2 (hoặc CO) vật liệu cacbon tổng hợp IV Phương pháp tiến hành nghiên cứu Các phương pháp thực nghiệm: - Thực trình than hóa, hấp phụ xúc tác phòng thí nghiệm Các phương pháp đặc trưng vật liệu: - Phương pháp SEM, TEM: xác định hình thái học cấu trúc lớp vật liệu - Phương pháp BET: xác định bề mặt riêng đặc trưng mao quản Các phương pháp xác định thành phần nguyên liệu sản phẩm - Phương pháp EDX xác định có mặt nguyên tố hàm lượng nguyên tố có vật liệu - Phương pháp sắc kí để xác định hàm lượng chất khí CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu cacbon mao quản Vật liệu có mao quản thường đánh giá qua tính chất xốp Các thông số mô tả tính chất xốp gồm: - Thể tích lỗ xốp riêng: không gian rỗng tính cho đơn vị khối lượng (cm3/g) - Diện tích bề mặt riêng: diện tích bề mặt tính cho đơn vị khối lượng, bao gồm tổng diện tích bề mặt bên mao quản bên hạt (m2/g) - Hình dáng mao quản: thực tế khó xác định hình dáng mao quản, song có loại mao quản thừa nhận: mao quản hình trụ, hình cầu, hình que hình chai Phân bố kích thước mao quản phân bố lỗ xốp dựa giả thiết hình dáng mao quản, chúng xác định theo biến đổi thể tích diện tích mao quản với kích thước mao quản Theo IUPAC, vật liệu mao quản chia thành loại dựa đường kính mao quản chúng Trong : - Vật liệu mao quản nhỏ dmq < nm - Vật liệu mao quản trung bình 2nm < dmq< 50 nm - Vật liệu mao quản rộng dmq> 50 nm dmq đường kính mao quản Có nhiều định nghĩa, nhiên nói chung rằng, vật liệu cacbon mao quản dạng cacbon xử lý để mang lại cấu trúc xốp, có diện tích bề mặt lớn, khoảng từ 500-2500m2/g thường đặc trưng cấu trúc với mao quản phân tán, tạo nên từ mao quản với kích thước hình dạng khác cấu trúc mao quản phân bố rộng, cho thấy khả tích điện lớn Vật liệu cacbon mao quản chất hấp phụ quí linh hoạt, sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn tạp chất hữu cơ, vô nước thải công nghiệp sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm không khí, kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp khí thải động cơ, làm nhiều hóa chất, dược phẩm, sản phẩm thực phẩm nhiều ứng dụng pha khí Chúng biết đến nhiều ứng dụng y học, sử dụng để loại bỏ độc tố vi khuẩn số bệnh định Cacbon thành phần chủ yếu loại vật liệu với hàm lượng khoảng 85 –95% Tuy nhiên, vật liệu cacbon mao quản nhỏ có nhiều hạn chế : HPCMs-3,33-0,5-1073 HPCMs-2,5-0,5-1073 3.1.4 Ảnh hưởng phương pháp polime nhiệt Trong lần khảo sát này, em tổng hợp mẫu HPCMs-3,33-0,5-1073 theo phương pháp thủy nhiệt giai đoạn polime để so sánh với mẫu HPCMs-3,33-0,5-1073 theo phương pháp polymer nhiệt bình thường tổng hợp 3.1.4.1 Kết phân tích theo phương pháp BET Hình 3.6 bảng 3.5 cho thấy, với việc thay đổi chế độ thủy nhiệt, trình polime hóa xảy tốt Độ dốc đường hấp phụ cao đường trễ giải hấp rộng chứng tỏ trình polymer thủy nhiệt làm tăng diện tích bề mặt riêng diện tích bề mặt Mẫu thủy nhiệt có diện tích bề mặt riêng tăng gấp đôi, diện tích bề mặt tổng thể tích mao quản tăng, nhiên, đường kính mao quản trung bình lại giữ khoảng 6,6 nm Điều loại trừ khả cấu trúc mao quản bị sập trình thủy nhiệt Bảng 3.5 Bề mặt riêng đặc trưng mao quản mẫu vật liệu với phương pháp polime nhiệt khác Mẫu SBET Smi Sex (m2/g) (m2/g) (m2/g) Sex/SBET (%) Vmi Vex Vtot (cm3/g) (cm3/g) (cm3/g) Vex/Vtot (%) D (nm) HPCMs-3,330,5-1073-thủy 424 360 64 15,15 0,181 0,106 0,287 36,93 6,612 272 238 35 12,86 0,113 0,112 0,225 49,78 12,7 nhiệt HPCMs-3,330,5-1073 Hình 3.6 Các đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 77K mẫu vật liệu chế tạo điều kiện khác phương pháp polymer nhiệt 3.1.4.2 Kết phân tích theo phương pháp SEM Hình 3.7 mô tả ảnh SEM mẫu theo phương pháp thủy nhiệtở thang 1μm Dễ thấy mẫu than tạo nên từ hạt có dạng gần cầu với kích thước đồng Ở thang 10μm ( hình 3.8a) quan sát thấy hình thái ba chiều bề mặt vật liệu Điềm ưu việt so với phương pháp polime hóa nhiệt thông thường (Hình 3.8b) Hình 3.7 Ảnh SEM mẫu HPCMs-3,33-0,5-1073-thủy nhiệt thang 1μm (a) HPCMs-3,33-0,5-1073-thủy nhiệt (b) HPCMs-3,33-0,5-1073-bình thường Hình 3.8 Ảnh SEM hai mẫu HPCMs-3,33-0,5-1073-thủy nhiệt (a) HPCMs3,33-0,5-1073-bình thường (b) thang 10 μm 3.1.4.3 Kết phân tích theo phương pháp IR Hình 3.9 Phổ IR mẫu HPCMs-3,33-0,5-1073-bình thường Hình 3.10 Phổ IR mẫu HPCMs-3,33-0,5-1073-thủy nhiệt Hình 3.9 hình 3.10 giới thiệu phổ IR haimẫu cacbon nghiên cứu.Có thể thấy phổ FT-IR mẫu cacbon tương tự nhau.Trong khoảng số sóng từ 500 đến 4000 cm-1, mẫu cacbon có vân phổ đặc trưng gán cho nhóm chức có bề mặt cacbon: vân phổ ~3437,15 cm-1 gán cho dao động kéo dài nhóm OH; vân phổ 2920 2924 cm-1 gán cho dao động kéo dài liên kết CH no; vân phổ 1631 1624cm-1 gán cho dao động nhóm C=C vòng thơm; vân phổ 601,79 cm-1đặc trưng cho dao động kéo dãn liên kết CC Như việc nghiên cứu phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR xác nhận vắng mặt nhóm chức chứa oxi bề mặt mẫu vật liệu cacbon chế tạo Điều khẳng định thành công phương pháp tổng hợp vật liệu cacbon đa mao quản nhóm chức chứa oxi bề mặt 3.2 Tổng hợp vật liệu than hoạt tính Để so sánh để nghiên cứu khả sử dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp góc độ khác, mẫu than hoạt tính tổng hợp từ vỏ chuối, theo quy trình tổng hợp nhóm tiến sĩ Lê Văn Khu nghiên cứu môn Hóa lý thuyết Hóa lý Trường ĐH SPHN 3.2.1 Kết phân tích theo phương pháp đo BET Bảng 3.6 Bề mặt riêng đặc trưng mao quản than hoạt tính Vex/Vto SBET Smi Sex Sex/SBET Vmi Vex Vtot D Mẫu t 2 3 (m /g) (m /g) (m /g) (%) (cm /g) (cm /g) (cm /g) (nm) (%) AC 3282 2609 672 20,48 1,45 0,63 2,08 30,28 3,77 Hình 3.11 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 77K mẫu than hoạt tính Qua hình 3.11, ta thấy vùng áp suất tương đối thấp (p/po< 0,1), đường đẳng nhiệt có dạng I theo phân loại IPUAC Điều chứng tỏmẫu than thuộc loại vật liệu mao quản nhỏ Tuy nhiên hình,ta thấy xuất vòng trễ nhỏ giải hấp phụ N2 Điều chứng tỏ bên cạnh mao quản nhỏ, mẫu than chứa lượng đáng kể mao quản trung bình (mesopore, nm < dmao quản< 50 nm) Từ bảng 3.6 nhận thấy mẫu than chế tạo có bề mặt riêng phát triển với diện tích lớn 3282 m2/g, chứa nhiều mao quản nhỏ: diện tích mao quản nhỏ 2609 m2/g Tuy nhiên bên cạnh mao quản nhỏ, mẫu than chứa lượng lớn mao quản trung bình: diện tích mao quản trung bình 672 m2/g; phần trăm thể tích mao quản trung bình 30,28%, điều dẫn đến độ rộng trung bình mao quản mẫu than lớn nm Kết phù hợp với nhận xét rút quan sát đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 trình bày Kết bất ngờ lý thú so sánh với mẫu than hoạt tính tổng hợp từ nguồn phụ phẩm nông nghiệp khác Mẫu than có diện tích bề mặt riêng lớn, nói lớn hẳn mẫu than hoạt tính từ lõi ngô, vỏ hạt phê, rơm rạ…và cà than hoạt tính thương mại Trà bắc Điểm ưu việt vật liệu tổng hợp bề mặt riêng lớn diện tích bề mặt lớn, lên tới 672 m2/g, chiếm tới 20,5% tổng diện tích bề mặt Đồng thời, thể tích tính theo BJH, tức thể tích mao quản trung bình chiếm tới 30% tổng thể tích Điều nảy tuyệt vời so với chưa đến 3% diện tích bề mặt chưa đến 6% thể tích mao quản trung bình than Trà bắc Và bề mặt chứa nhiều mao quản nhỏ kích thước mao quản lại tập trung chủ yếu nm, điều không xảy với mẫu than hoạt tính khác công bố.Kết đóng góp có tiềm cho việc chế tạo siêu tụ điện 3.2.2.Kết phân tích phương pháp SEM Hình 3.12.Ảnh SEM mẫu than hoạt tính Có thể thấy hình 3.12, mẫu than tổng hợp cấu trúc bề mặt xốp, chứa đựng hang hốc với nhiều kích cỡ khác nhau.Chính mà mẫu than tổng hợp có diện tích bề mặt riêng thể tích mao quản lớn Điều phù hợp với kết đo BET 3.2.3.Kết phân tích phương pháp IR Hình 3.13 Phồ FT-IR mẫu than hoạt tính Qua hình 3.13, ta thấy phổ IR mẫu than hoạt tínhngoài số pic tương tự phổ IR vật liệu nano carbon đa mao quản xuất nhiều pic Những pic đặc trưng cho nhóm chức chứa oxi bề mặt than hoạt tính.Trong khoảng số sóng từ 500 đến 4000 cm-1, mẫu than hoạt tính có vân phổ đặc trưng gán cho nhóm chức có bề mặt than: vân phổ ~ 3417,8 cm-1 gán cho dao động kéo dài nhóm OH; vân phổ 2924,09 cm-1 gán cho dao động kéo dài liên kết C-H no; vân phổ 1627,92 cm-1 gán cho dao động nhóm C=C vòng thơm; vân phổ khoảng 1469,76 cm-1 gán cho dao động uốn C-H bất đối xứng; vân phổ khoảng ~ 1388,75 cm-1 đặc trưng cho dao động uốn C-H đối xứng bất đối xứng ; vân phổ khoảng 1037,70 cm-1 gán cho dao động kéo dài C-O axitcacboxylic, ancol, phenol, ete este; vân phổ 682,8 470,63 cm-1là dao động kéo dãn nhóm C-C Như việc nghiên cứu phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi IR xác nhận có mặt nhóm chức chứa oxi bề mặt mẫu than chế tạo 3.3 Bước đầu khảo sát khả hấp phụ vật liệu Để khảo sát khả hấp phụ vật liệu, mẫu HPCMS-3.3-0.5-1073-thủy nhiệt tiến hành hấp phụ động hệ vi dòng với chất bị hấp phụ m-xylen Kết xây dựng đường cong thoát m-xylen sau qua vật liệu hai nhiệt độ 35oC 50oC hình 3.11 Nồng độ m-xylene (ppm) 2500 2000 1500 1000 50oC 35oC 500 Co 0 50 100 150 200 250 Thời gian (phút) Hình 3.11.Đường cong thoát m-xylen qua mẫu HPCMS-3.3-0.5-1073-thủy nhiệt Từ kết thu hình 3.11 nhận thấy, thời gian để m-xylen thoát 500C ngắn so với nhiệt độ 350C, chứng tỏ lượng m-xylen bị hấp phụ vật liệu tổng hợp giảm nhiệt độ tăng Cụ thể, 350C, sau 80 phút m-xylen bắt đầu thoát nồng độ m-xylen thoát đạt giá trị cực đại C0 sau 180 phút, 500C sau 60 phút quan sát thấy tồn m-xylen dòng khí thoát lượng mxylen đạt cực đại sau 160 phút Dung lượng hấp phụ m-xylen vật liệu xác định diện tích hình giới hạn đường cong thoát, đường C0 (đường mô tả lượng m-xilen thoát không qua chất hấp phụ) trục tung Các giá trị dung lượng hấp phụ m-xylen HPCMS-3,33-0,5-1073-thủy nhiệt nhiệt độ 350C 500C 1,6 mmol/g 1,3 mmol/g Kết dung lượng hấp phụ giảm theo nhiệt độ cho phép dự đoán trình hấp phụ m-xylen vật liệu cacbon đa mao quản HPCMs-3,33-0,5-1073-thủy nhiệt trình hấp phụ vật lý Kết thu dung lượng hấp phụ m-xylen vật liệu cho thấy khả hấp phụ m-xylen vật liệu tương đối tốt Điều chứng tỏ vật liệu cacbon đa mao quản hứa hẹn vật liệu có nhiều triển vọng ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý khí thải có chứa hợp chất hữu 3.4 Bước đầu khảo sát khả làm chất mang xúc tác Khả làm chất mang xúc tác tiến hành biến tính mẫu vật liệu HPCMs3,33-0,5-1073 Ti CdS thu hai mẫu vật liệu xúc tác quang 5% Ti/HPCMs3,33-0,5-1073 3% CdS/5% Ti/HPCMs-3,33-0,5-1073 để thực trình chuyển hóa CO2 Sản phẩm thu được phân tích phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao (HPLC) hình 3.12 3.13 /264508 mV 25.0 Detector A:192nm /252836 mV Detector A:192nm 22.5 17.5 /1627 15.0 12.5 -1 10.0 7.5 -2 5.0 -3 /153314 /55359 /24533 /62931 /11758 /13047 20.0 2.5 -4 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 0.0 2.5 3.12a H2O 25 7.5 10.0 12.5 10.0 12.5 3.12b H2O + CO2 mV Detector A:192nm /252473 mV Detector A:192nm 5.0 22.5 /249068 0.0 20.0 20 17.5 15.0 15 /63083 /59794 7.5 /36621 10.0 /34017 10 /169705 12.5 5.0 2.5 0.0 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 0.0 2.5 5.0 3.12c 7.5 3.12d /73871 20 /45508 /20566 /88204 10 10 0 0.0 /247971 30 15 /426958 40 20 /2071611 25 /824966 50 RT3.731/2656062 30 mV Detector A:192nm /316995 mV Detector A:192nm /642907 H2O + 3% CdS/5% Ti/HPCMs-3,33-0,5-1073 H2O +5% Ti/HPCMa-3,33-0,5-1073 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 3.12e.H2O + CO2 + 3% CdS/5% Ti/HPCMs-3,33-0,5-1073 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 3.12f H2O + CO2 5% Ti/HPCMs-3,33-0,5-1073 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn, đã: Đề xuất qui trình tổng hợp thành công vật liệu nano cacbon đa mao quản sở sử dụng tổ hợp Al F127 chất tạo cấu trúc Vật liệu minh chứng phương pháp phân tích Hóa lý thích hợp hấp phụ khử hấp phụ N2, ảnh SEM phổ IR Qua việc khảo sát nồng độ dung dịch Al3+ tỉ lệ (AlC)/F127 phương thức polyme hóa nhiệt, đưa điều kiện tổng hợp sau: nồng độ Al3+ =0,5M, tỉ lệ (AlC)/F127= polyme hóa thủy nhiệt Đã tổng hợp thành công mẫu than hoạt tính theo phương pháp nhiệt phân hoạt hóa hóa học NaOH KOH Cac kết đặc trưng cho thấy vật liệu có tính chất bề mặt vượt hẳn mẫu than hoạt tính tổng hợp từ nguồn khác công bố Vật liệu khảo sát khả hấp phụ m-xylen kết cho thấy dung lượng hấp phụ m-xylen vật liệu tương đối cao, đạt 1,6 mmol/g dung lượng hấp phụ giảm tăng nhiệt độ theo xu hướng trình hấp phụ vật lý Vật liệu khảo sát khả chuyển hóa CO2 xúc tác quang Các kết thu từ nghiên cứu hoàn toàn Việt Nam Tuy kết bước đầu, song có ý nghĩa việc nghiên cứu tổng hợp định hướng ứng dụng vật liệu tương lai Hơn nữa, nghiên cứu góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ Lê Văn Khu, Nguyễn Quốc Anh, Nguyễn Ngọc Hà, Lê Minh Cầm; “Tổng hợp, đặc trưng khảo sát khả hấp phụ CO2 Fe-MIL-88B”, Tạp chí xúc tác hấp phụ, T4 (N01), Tr.52-58, 2015 Nguyễn Quốc Anh, Lê Văn Khu, Nguyễn Thị Thu Hà, Nguyễn Ngọc Hà, Lê Minh Cầm, “Tổng hợp nghiên cứu khả hấp phụ CO2 FeCo-MIL-88B”, Tạp chí hội nghị khoa học lần thứ Trường Đại học Khoa học tự nhiên Nguyễn Quốc Anh, Lý Văn Nam, Nguyễn Thị Mơ, Lê Minh Cầm; “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu cacbon đa mao quản từ phế phẩm nông nghiệp ứng dụng hấp phụ khí thải hữu cơ” (Đã gửi đăng) TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Văn Hùng, Trần Thị Kim Hoa, Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Hữu Phú (2009), Hoàn nguyên than hoạt tính phương pháp oxy hóa xúc tác dị thể lỏng - rắn, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 25, 75-80, Hà Nội, Việt Nam [2] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2007), Hoá Lý, Nhà xuất Giáo dục [3] Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, Nxb KHKT, Hà Nội [4] Nguyễn Hữu Phú (2003), Hoá lý hoá keo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội [5] Nguyễn Hữu Phú (1998), Giáo trình hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội [6] Hồ Văn Thành (2009), Nghiên cứu tổng hợp ứng dụng vật liệu rây phân tử ưa hữu để loại bỏ chất độc hại nước, Luận án tiến sỹ, Hà Nội Tiếng Anh [7] Antonio B Fuertes (2014), “Synthesis of ordered nanoporous carbons of tunable mesopore size by templating SBA-15 silica materials”, Microporous and Mesoporous Materials 67, 273-281 [8] Binbin Chang, Jie Fu, Tian Yanlong, and Dong Xiaoping (2013), “Multifunctionalized Ordered Mesoporous Carbon as an Efficient and Stable Solid Acid Catalyst for Biodiesel Preparation”, The Journal of Physical Chemistry 117, 6252-6258 [9] C T Kresge, M E Leonowicz, W J Roth, J C Vartuli and J S Beck (1992), “A new family of mesoporous molecular sieves prepared with liquid crystal templates”, J Am Chem 114, 10834-10843 [10] Chi-Yeong Ahn, Jae-Yeong Cheon, Sang-Hoon Joob, Junbom Kim (2013), “Effects of ionomer content on Pt catalyst/ordered mesoporous carbon support in polymer electrolyte membrane fuel cells”, Journal of Power Sources222, 477 – 482 [11] Chen-Chia Huang, Yi-Hua Li, Yen-Wen Wang, Chien-Hung Chen (2013), “Hydrogen storage in ordered mesoporous cobalt-embedded carbon”, International journal of hydrogen energy38, 3994-4002 [12] D Zhao, J Feng, Q Huo, N Melosh, G.H Fredirckson, B.F Chemlka, G.D Stucky (1998), “Triblock Copolymer Syntheses of Mesoporous Silica with Periodic 50 to 300 Angstrom Pores”, Science 279, 548-552 [13] Davis M.E Saldarriaga, C Montes, C Garces, J Crowder (1988), “A molecular sieve with eighteen-membered rings ”, Nature 331, 698-699 [14] Fu Ruo-wen, Li Zheng-hui, Liang Ye-ru, Li Feng, Xu Fei, Wu Ding-cai (2011), “Hierarchical Porous carbons: design, preparation, and performance in energy storage”, New Carbon Materials 26, 171-179 [15] Farzin Nejad N, E Shams, M.K Amini, J.C Bennett (2013), “Ordered mesoporous carbon CMK-5 as a potential sorbent for fuel desulfurization: Application to the removal of dibenzothiophene and comparison with CMK-3”, Microporous and Mesoporous Materials 168, 239- 246 [16] Feng-Sheng Zheng, Shou-Heng Liu, Chung-Wen Kuo (2016), “Ultralow Pt amount of Pt-Fe alloys supported on ordered mesoporous carbons with excellent methanol tolerance during oxygen reduction reaction”, International journal of hydrogenergy 41, 2487-2497 [17] Nicholas D Petkovich and Andreas Stein (2013), “Controlling macro- and mesostructures with hierarchical porosity through combined hard and soft templating”, Chem Soc Rev 42, 3721-3739 [18] Hameed B.H., Din, A.T.M., Ahmad, A.L (2007), “Adsorption of methylene blue onto bamboo-based activated carbon: Kinetics and equilibrium studies”, Journal of Hazardous Materials 141, 819–825 [19] Jeong Kwon Kim, Jong Kwon Lee, Ki Hyuk Kang, Jae Chun Song, In Kyu Song (2015), “Selective cleavage of C - O bond in benzyl phenyl ether to aromatics over Pd–Fe bimetallic catalyst supported on ordered mesoporous carbon”, Applied Catalysis A: General 498, 142–149 [20] Juqin Zeng, Carlotta Francia, Mihaela A Dumitrescu, Alessandro Monteverde Videla HA, Ijeri S Vijaykumar, Stefania Specchia, and Paolo Spinelli (2012), “Electrochemical Performance of Pt-Based Catalysts Supported on Different Ordered Mesoporous carbons (Pt/OMCs) for Oxygen Reduction Reaction”, Ind Eng Chem Res 51, 7500-7509 [21] Li Y, Yang RT (2006), “Significantly enhanced hydrogen storage in metalorganic frameworks via spillover”, J Am Chem Soc 128, 726-727 [22] Maria Ignatand Evelini Popovici (2011), “Synthesis of mesoporous carbon materias via nanocasting route–comparative study of glycerol and sucrose as carbon sources”, Rev Roum.Chim 56 (10-11), 947-952 [23] M Jaroniec, J Choma, and M Kruk (2000), “On the applicability of the HorwathKawazoe method for pore size analysis of MCM-41 and related mesoporous materials”, Studies in Surface Science and Catalysis 128, 225-234 [24] M Kruk and M Jaroniec, R Ryoo and S H Joo (2000), “Characterization of Ordered Mesoporous Carbons Synthesized Using MCM-48 Silicas as Templates”, Journal of Physical Chemistry 104, 7960-7970 [25] N Farzin Nejad, E Shams, M.K Amini (2015), “Synthesis of magnetic ordered mesoporous carbon (Fe-OMC) adsorbent and its evaluation for fuel desulfurization”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 390, 1–7 [26] O Macias, J Largo, C Pesquera, C Blanco, F Gonzalez (2006), “Characterization and catalytic properties of montmorillonite pillared with aluminum/lanthanum”, Appl Catal A 314, 23 - 31 [27] R Ryoo, et al (2001), “Ordered mesoporous carbon molecular sieves by templated synthesis: structural varieties”, Stud Surf Sci Catal 135, 150 - 157 [28] Ryong Ryoo, Sang Hoon Joo, Shinae Jun (1999), “Synthesis of Highly Ordered carbon Molecular Sieves via Template-Mediated Structural Tranformation”, J Phys Chem B 103, 7743-7749 [29] S Guo, L Wang, H Wu (2015), “Facile synthesis and enhanced electromagnetic wave absorption of thorny-like Fe–Ni alloy/ordered mesoporous carbon composite”, Advanced Powder Technology 26, 1250–1255 [30] S B Yoon, J Y Kim and J S Yu (2012), “A direct template synthesis of nanoporous carbons with high mechanical stability using as-synthesized MCM-48 hosts”, Chemical Communications 14, 1536 – 1537 [31] Valix M Cheung, W.H Mc Kay (2004), “Preparation of activated carbon using low temperature carbonization and physical activation of high ash raw bagasse for acid dye adsorption”, Carbon Chemosphere 56, 493-501 [32] Y Dai, Y Hu, B Jiang, J Zou, G Tian, H Fu (2016), “Carbothermal synthesis of ordered mesoporous carbon-supported nano zero-valent iron with enhanced stability and activity for hexavalent chromium reduction”, Journal of Hazardous Materials 309, 249–258 [33] X Ling, J Li, W Zhu, Y Zhu, X Sun, J Shen, W Han, L Wang (2012), “Synthesis of nanoscale zero-valent iron/ordered mesoporous carbon for adsorption and synergistic reduction of nitrobenzene”, Chemosphere 87, 655–660 ... Tổng hợp cacbon đa mao quản phương pháp khuôn mẫu cứng định hướng ứng dụng xúc tác hấp phụ" với mục đích chế tạo nên loại vật liệu sở cacbon có cấu trúc đa thành, đa mao quản có nhiều ứng dụng. .. tổng hợp vật liệu cacbon với bề mặt riêng cao, thể tích mao quản lớn II Mục đích nghiên cứu - Tổng hợp vật liệu cacbon đa mao quản phương pháp khuôn mẫu cứng, nguồn cacbon tận dụng từ nguồn phụ. .. trật tự cao phương pháp khác phương pháp khuôn mẫu cứng khắc phục hạn chế Ưu điểm phương pháp khuôn mẫu cứng: - Tiền chất cacbon xâm nhập dễ dàng vào mao quản trung bình silic, trình cacbon hóa