Nghiên cứu tổng hợp graphene từ graphite và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xanh metylen trong nước

Đ萎I H窺CăĐĨăN允NG

TR姶云NGăĐ萎I H窺CăS姶ăPH萎M

----------

TR姶愛NGăNG窺CăSANG

NGHIÊN C永U T蔚NG H営P GRAPHENE T洩

GRAPHITE VÀ 永NG D影NG LÀM V一T LI烏U

H遺P PH影 XANHăMETYLENăTRONGăN姶閏C

LU一NăV;NăTH萎CăS┃

HÓA H窺C

ĐĨăN允NG - N;Mă2020

Đ萎I H窺CăĐĨăN允NG

TR姶云NGăĐ萎I H窺CăS姶ăPH萎M

----------

TR姶愛NGăNG窺CăSANG

NGHIÊN C永U T蔚NG H営P GRAPHENE T洩

GRAPHITE VÀ 永NG D影NG LÀM V一T LI烏U

H遺P PH影 XANHăMETYLENăTRONGăN姶閏C

Chuyên ngành: Hóa lý thuy院t và hóa lý

Mã s嘘: 60 44 01 19

LU一NăV;NăTH萎CăS┃

HÓA H窺C

Ng逢運iăh逢噂ng d磯n khoa h丑c

PGS.TS.ăLểăMINHăĐ永C

ĐĨăN允NG ậ N;Mă2020

L云I C謂M 愛N

L運i đầu tiên, tôi xin đ逢嬰c bày tỏ lòng bi院t 挨n sâu sắc, s詠 c違m ph映c và kính trọng

t噂i PGS.TS. Lê Minh Đ泳c ậ ng逢運i thầy t壱n tâm đư tr詠c ti院p h逢噂ng d磯n khoa học, định

h逢噂ng nghiên c泳u, t壱n tình chỉ b違o, đ瓜ng viên khích l羽 và t衣o mọi đi隠u ki羽n thu壱n l嬰i

để tôi hoàn thành bài lu壱n v<nănày.

Tôi xin trân trọng gửi l運i c違m 挨n chân thành đ院n Ban giám hi羽u Tr逢運ng Đ衣i Học

S逢 ph衣m ĐƠ N印ng, đ員c bi羽t là các thầy cô trong khoa Hóa, nh英ng ng逢運i luôn ân cần,

nhi羽t huy院t chỉ b違o và hỗ tr嬰 tôi r医t nhi隠u trong quá trình học t壱p và th詠c hi羽n đ隠 tài

này.

Tôi xin chân thành gửi l運i c違m 挨n đ院n Ban giám hi羽u, các anh chị em đ欝ng

nghi羽p Tr逢運ng THPT Võ Chí Công-ĐƠ N印ng, đ員c bi羽t là các anh chị em trong t鰻 Lý￾Hóa-Sinh đư luôn 栄ng h瓜, giúp đ叡 và t衣o đi隠u ki羽n thu壱n l嬰i cho tôi trong suốt quá

trình học t壱p và nghiên c泳u.

Tôi cũng xin gửi l運i c違m 挨n gia đình, b衣n bè và ng逢運i thân đư luôn bên c衣nh c鰻

vũ, đ瓜ng viên và giúp đ叡 tôi hoàn thành lu壱n v<nănày.

Vì th運i gian và kh違 n<ng có h衣n nên trong bài khóa lu壱n này không tránh đ逢嬰c

nh英ng thi院u sót, tôi r医t mong nh壱n đ逢嬰c s詠 đóng góp chân thành c栄a quý thầy cô để

bài lu壱n v<nătr荏 nên hoàn chỉnh h挨n.

Cuối cùng, xin kính chúc t医t c違 các thầy cô giáo luôn d欝i dào s泳c khỏe, công tác

tốt và thành công trong công vi羽c.

Tôi xin chân thành c違m 挨n!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2019

Học viên

Trương Ngọc Sang

L云I CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đơy là k院t qu違 nghiên c泳u c栄a riêng tôi, là công trình nghiên

c泳u do chính tôi th詠c hi羽n và ch逢a đ逢嬰c công bố trong b医t kỳ công trình nào khác. Các

số li羽u k院t qu違 là hoàn toàn trung th詠c, m瓜t số k院t qu違 trong lu壱n v<n là k院t qu違 chung

c栄a nhóm nghiên c泳u d逢噂i s詠 h逢噂ng d磯n c栄a PGS.TS. Lê Minh Đ泳c ậ Phân vi羽n B違o

h瓜 lao đ瓜ng và b違o v羽 môi tr逢運ng Mi隠n Trung.

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2019

Học viên

Trương Ngọc Sang

TRANG THONG TIN LU�N V AN TH�C Si

Tend€ t ai: "Nghien CU t6ng hqp graphene tu graphite va ung d\lng lam v�t li�u h�p

ph\l xanh metylen trong nu&c"

Nganh: H6a ly thuy�t va h6a ly

H9 va tenh9c vien: TRVONG NGOC SANG

Ngucri hung d�n khoa h9c: PGS. TS. LE MINH 0JC

Casa dao tio: Tmoog DHSP Da N�ng

* T6m t�t:

Trong nghien cuu nay, graphene kich thu&c nano da du'c t6ng h'p b�ng phuong phap

Hummers cai ti�n tfr ngu6n graphite. V ?t li�u sau khi t6ng h'p du'c khao sat cac tfnh ch§t d?c trung

nhu FfIR, BET, XRD, TOA, TEM. Cac k�t qua cho th§y graphene c6 du true lap nano vai d> day

0,5- lnm. Di�n tfch b@ m?t rieng d-t du9·c hon 424 m

2

/g. Ph6 h6ng ngo?i FTIR cho th§y sau khi oxi h6a

trong moi tmcmg axit m,mh, cac nh6m chu:c CO, COOH, -0- da du'c g�n tren cac lap cua graphene

oxit (GO). Ph6 XRD cung cho th§y c6 sv tach lap cua GO, the hi�n qua sv djch chuyen pie d?c tmng

v@ phfa g6c 20 nho hon. V?t li�u graphene cung du'c d?c trung tfnh ch§t nhi�t b�ng TOA. V?t li�u

graphene oxide (GO), graphene d,mg khu· (rGO) m§t mat khoang 20% kh6i luOg a nhi�t d> 200°C.

San ph�m rGO du'c dung lam V?t li�u h§p ph1 xanh metylen va qua rlnh h&p ph1 tuan theo mo hlnh d�ng

nhi�t Langmuir. Dung lu9ng h§p ph1 d-t 232,56 mg/g.

* Y nghfa khoa h9c va thvc ti6n cua d@ tai

Nghien cuu nay nh�m t-0 ra ngu6n v�t li�u nano graphene ph\lc Y1 cho cong tac lam s-ch moi

trucrng, nh�m X' ly CaC h'p ch§t huu ' CO mau gay O nhi6m moi trucmg: O"n gian, chi phf th§p, hi�u

qua cao.

* Huong nghien cuu ti�p theo cua d@ tai

Ti�p t\}C nghien cuu '.mg d\}ng V?t li�u h§p ph1 nano graphene de X' ly 6 nhi6m ion kim lo-i

n?ng trong nuac.

* Tfr kh6a: GRAPHENE, HAP PH}, XANH METYLEN, HUMMERS, NANO.

Xac nh�n cia giao vien hmmg d,n Ngri th'C hi�n d� tai

Le Minh Drc Trrong NgQc Sang

M影C L影C

M雲 Đ井U ......................................................................................................................... 1

1. Lý do chọnăđ隠 tài ................................................................................................ 1

2. M映c tiêu nghiên c泳u ........................................................................................... 2

3. Đốiăt逢嬰ng và ph衣m vi nghiên c泳u ...................................................................... 2

4.ăPh逢挨ngăphápănghiênăc泳u .................................................................................... 2

5.ăụănghĩaăkhoaăhọc,ăỦănghĩaăth詠c ti宇n ................................................................... 2

6. C医u trúc lu壱năv<n ................................................................................................ 2

CH姶愛NGă1. T蔚NG QUAN ......................................................................................... 4

1.1. V一T LI烏U GRAPHENE VÀ GRAPHEN OXIT .................................................... 4

1.1.1. T鰻ng quan v隠 graphene và graphen oxit. ...................................................... 4

1.1.2. C医u trúc c栄a graphene và graphen oxit......................................................... 6

1.1.3. Tính ch医t c栄a graphene và graphen oxit. ...................................................... 8

1.1.4. Cácăph逢挨ngăphápăt鰻ng h嬰p graphene và graphen oxit ................................. 9

1.2. T蔚NG QUAN V陰 XANH METYLEN ................................................................ 14

1.2.1. Khái quát v隠 xanh metylen ......................................................................... 14

1.2.2. M瓜t số h逢噂ng nghiên c泳u h医p ph映 xanh metylen ...................................... 15

1.3. 永NG D影NG V一T LI烏U GRAPHEN LÀM CH遺T H遺P PH影 ........................... 16

1.3.1. 永ng d映ng c栄a v壱t li羽u graphene trong h医p ph映 kim lo衣i n員ng ................... 16

1.3.2. 永ng d映ng c栄a v壱t li羽u graphene trong h医p ph映 ch医t màu h英uăc挨. ............. 17

CH姶愛NGă2. PH姶愛NGăPHÁPăNGHIểNăC永U VÀ TH衛C NGHI烏M ................. 19

2.1. TH衛C NGHI烏M .................................................................................................... 19

2.1.1. Hóa ch医t sử d映ng ........................................................................................ 19

2.1.2. T鰻ng h嬰p v壱t li羽u graphite oxide ................................................................ 20

2.2.ăPH姶愛NGăPHÁPăNGHIÊNăC永UăĐ咽CăTR姶NGăV一T LI烏U. ............................. 21

2.2.1.ăPh逢挨ngăphápănhi宇u x衣 tia X ( X-ray diffraction, XRD) ............................. 21

2.2.2.ăPh逢挨ngăphápăph鰻ăh欝ngăngo衣iăbi院năđ鰻iăFourieră(FTIR)ă ............................. 23

2.2.3.ăPh逢挨ngăphápăkínhăhiểnăviăđi羽n tử truy隠n qua ( TEM) ............................... 23

2.2.4.ăPh逢挨ngăphápăđẳng nhi羽t h医p ph映 - khử h医p ph映 N2 (BET) ........................ 24

2.2.5.ăPh逢挨ngăphápăphơnătíchănhi羽t trọngăl逢嬰ng TGA ......................................... 25

2.2.6.ăPh逢挨ngăphápăph鰻 h医p th映 tử ngo衣i và kh違 ki院n UV-VIS ........................... 26

2.3.ăĐÁNHăGIÁăKH謂 N;NGăH遺P PH影 CH遺T MÀU METYLEN BLUE TRONG

N姶閏C C曳A RGO ......................................................................................................... 28

2.3.1. Kh違o sát 違nhăh逢荏ng c栄aăpHăđ院n quá trình h医p ph映 c栄a v壱t li羽u ................ 28

2.3.2. Kh違o sát kh違 n<ngăh医p ph映 ch医t màu h英uăc挨ăc栄a v壱t li羽u theo th運i gian. .. 28

2.3.3. Kh違o sát 違nhăh逢荏ng c栄a n欝ngăđ瓜 ch医t màu h英uăc挨ăđ院n kh違 n<ngăh医p ph映

c栄a v壱t li羽u ..................................................................................................................... 28

2.4. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH H遺P PH影 ................................................................. 29

2.4.1. Tính toán hi羽u su医t quá trình h医p ph映 ........................................................ 29

2.4.2. M瓜t số môăhìnhăđẳng nhi羽t h医p ph映 .......................................................... 29

CH姶愛NGă3. K蔭T QU謂 VÀ TH謂O LU一N.............................................................. 32

3.1. T蔚NG H営P V一T LI烏U GRAPHENE. ................................................................. 32

3.1.1. Quy trình t鰻ng h嬰p GO ............................................................................... 32

3.1.2. Quy trình khử GO v隠 rGO bằng axit ascorbic ............................................ 34

3.2. K蔭T QU謂 Đ咽Că TR姶NGăTệNHăCH遺T V一T LI烏U GRAPHENE T蔚NG H営P

Đ姶営C. ........................................................................................................................... 34

3.2.1. Ph逢挨ngăphápănhi宇u x衣 R挨nghenă(XRD) ..................................................... 34

3.2.2.ăPh逢挨ngăphápăph鰻 h欝ng ngo衣i chuyển hóa Fourier-FTIR. .......................... 35

3.2.3.ăPh逢挨ngăphápăđẳng nhi羽t h医p ph映-khử h医p ph映 N2 (BET) .......................... 37

3.2.4.ăPh逢挨ngăphápăhiểnăviăđi羽n tử truy隠n qua (TEM) ......................................... 38

3.2.5.ăPh逢挨ngăphápănhi羽t trọngăl逢嬰ng TGA ......................................................... 40

3.3. KH謂 N;NG H遺P PH影 CH遺T MÀU XANH METHYLENE C曳A rGO .............. 43

3.3.1. 謂nhăh逢荏ng c栄a pH ...................................................................................... 43

3.3.2. 謂nhăh逢荏ng c栄a th運iăgianăđ院n kh違 n<ngăh医p ph映 MB trên rGO .................. 44

3.3.3. Nghiên c泳uăđẳng nhi羽t h医p ph映 .................................................................. 45

K蔭T LU一N VÀ KI蔭N NGH卯 ..................................................................................... 50

TÀI LI烏U THAM KH謂O

PH影 L影C