Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm Indigo Carmine bằng xúc tác quang ( SGr ) ZnBi2O4 – Bi2S3 dưới ánh sáng khả kiến :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯƠNG THÀNH TY

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ THUỐC NHUỘM INDIGO

CARMINE BẰNG XÚC TÁC QUANG (sGr)-

ZnBi2O4-Bi2S3 DƯỚI ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC

Mã chuyên ngành: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2020

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Quốc Thắng

PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Phượng

Người phản biện 1: .......................................................................................................

Người phản biện 2: .......................................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại

Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. ...................................................................................- Chủ tịch Hội đồng

2. ...................................................................................- Phản biện 1

3. ...................................................................................- Phản biện 2

4. ...................................................................................- Ủy viên

5. ...................................................................................- Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Văn Cường

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRƯƠNG THÀNH TY MSHV: 18000131

Ngày, tháng, năm sinh: 30/11/1993 Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã chuyên ngành: 8520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm indigo carmine bằng xúc tác quang (sGr)-ZnBi2O4-

Bi2S3 dưới ánh sáng khả kiến.

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tổng hợp vật liệu sGr-ZnBi2O4 -Bi2S3.

 Khảo sát hoạt tính xúc tác.

 Đánh giá độ bền của xúc tác.

 Cơ chế chuyển hóa Indigo carmine.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ số 235/QĐ-ĐHCN ngày 24/03/2020

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/09/2020

V. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Quốc Thắng

PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Phượng

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

NGƯỜI HƯỚNG DẪN 1 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Nguyễn Quốc Thắng

NGƯỜI HƯỚNG DẪN 2 TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Phượng PGS.TS. Nguyễn Văn Cường

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến TS. Nguyễn Quốc Thắng, khoa Công nghệ

Hóa học, trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh và PGS.TS. Nguyễn

Thị Kim Phượng, Viện Địa lý Tài nguyên TP.HCM, Viện Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Nam, đã hướng dẫn tận tình và truyền đạt những kiến thức bổ ích, những

kinh nghiệm thực tiễn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn.

Tôi cũng gửi lời cám ơn đến các quý Thầy/Cô thuộc Khoa Công Nghệ Hóa Học đã

tận tình giảng dạy những kiến thức chuyên môn và tạo nhiều điều kiện cần thiết để

tôi hoàn thành đề tài. Cám ơn các thầy cô đã sắp xếp thời gian, tạo điều kiện và hướng

dẫn cho tôi trong suốt thời gian qua để hoàn thành chương trình học.

Bên cạnh đó, tôi xin cảm ơn gia đình tôi đã luôn bên cạnh ủng hộ, tạo mọi điều kiện

thuận lợi và là chỗ dựa vững chắc để tôi vượt qua khó khăn, vững niềm tin hoàn thành

luận văn này. Và tôi cũng cảm ơn đến các anh chị, bạn bè đã hết lòng giúp đỡ tôi

trong quá trình học tập và làm nghiên cứu.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường ĐH Công Nghiệp Tp.HCM

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất, trang thiết bị để chúng tôi học tập

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

Học viên

Trương Thành Ty

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xử lý thuốc nhuộm indigo carmine bằng xúc tác quang

sGr-ZnBi2O4-Bi2S3 dưới ánh sáng khả kiến” được thực hiện tại Trung tâm Phân tích

Thí nghiệm và công nghệ Khoáng- Viện địa lý Tài nguyên TP.HCM thuộc Viện Hàn

lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Mục tiêu của nghiên cứu là chất xúc tác quang

được chế tạo trên cơ sở sGr, Bi(NO3)3, Zn(NO3)2 và thiourea để phân hủy thuốc

nhuộm công nghiệp dưới ánh sáng khả kiến. Các chất xúc tác sGr-ZnBi2O4-Bi2S3

được tổng hợp thông qua phương pháp đồng kết tủa. Các chất xúc tác được kiểm tra

đặc trưng bởi các kỹ thuật XRD, UV-Vis DRS và SEM. Đánh giá hiệu quả của các

chất xúc tác sGr-ZnBi2O4-Bi2S3 qua phản ứng phân hủy Indigo carmine trong nước

dưới sự ánh sáng khả kiến. Tốc độ phân hủy của Indigo carmine trên sGr-ZnBi2O4 là

0,0044 phút-1

, cao hơn khoảng 2 lần so với xúc tác ZnBi2O4. Tốc độ phân hủy của

Indigo carmine trên sGr-ZnBi2O4-2.0%Bi2S3 là 0,0176 phút-1

, cao hơn khoảng 7 lần

so với ZnBi2O4. Xúc tác sGr-ZnBi2O4-2.0%Bi2S3 cho thấy hiệu quả tuyệt vời. Do sự

phân tách hiệu quả của electron (e-

) và lỗ trống (h+

), chất xúc tác đa thành phần sGr￾ZnBi2O4-2.0%Bi2S3 có hoạt tính xúc tác quang hóa vượt trội, dẫn đến phân hủy hơn

90% thuốc nhuộm công nghiệp Indigo carmine. Các thí nghiệm bẫy chỉ ra rằng các

gốc (O2

•-

) là các hoạt chất chính chịu trách nhiệm cho quá trình phân hủy quang, trong

khi các gốc h+ và OH• được quang hóa đóng vai trò là hổ trợ cho quá trình phân hủy

hoàn toàn Indigo carmine.

Từ khóa: Xúc tác quang sGr-ZnBi2O4–Bi2S3; Indigo Carmine; ánh sáng nhìn thấy.

iii

ABSTRACT

The research titled “Study solve of dye Indigo carmine by sGr-ZnBi2O4–Bi2S3

photocatalytic under visible light irraditation” was carried out at the Center for

Analysis, Experiment and Mineral Technology - Ho Chi Minh City Institute of

Resources Geography, Vietnam Academy of Science and Technology. The aim study

shown that the photocatalytic was synthesized based on sGr, Bi(NO3)3, Zn(NO3)2 and

thiourea to degradate of industrial dye under visible light. The sGr-ZnBi2O4-Bi2S3

catalysts were synthesized via co-precipitation. The characteristic of catalysts were

demonstrated by XRD, UV-Vis DRS and SEM techniques. The efficacy of the sGr￾ZnBi2O4-Bi2S3 catalysts were evaluated for the degradating reaction of Indigo

carmine in water under visible light irradiation. The photocatalytic degradation rate

of Indigo carmine on sGr-ZnBi2O4 was 0.0044 min–1

, which is approximately 2 times

higher than that of pristine ZnBi2O4. The photocatalytic degradation rate of Indigo

carmine on sGr-ZnBi2O4-2.0%Bi2S3 was 0.0176 min–1

, which is approximately 7

times higher than that of pristine ZnBi2O4. The excellent functionality result of the

sGr-ZnBi2O4-2.0%Bi2S3 catalyst as an efficient visible light. Due to the effective

separation of the photoinduced electron (e-

) and hole (h+

), sGr-ZnBi2O4-2.0%Bi2S3

multi-component catalyst has superior photocatalytic activity, resulting in more than

90% mineralization of toxic industrial dye Indigo carmine. The trapping experiments

indicated that the O2–

radicals was the main active species responsible, while the

photoinduced h+

and OH

radicals act as assistants for the complete Indigo carmine

mineralization.

Keywords: sGr-ZnBi2O4–Bi2S3 photocatalytic; Indigo Carmine; visible-light

irradiation.

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Trương Thành Ty là học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học, lớp

CHHO8A của trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.

Cam đoan rằng:

 Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, không

sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.

 Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác và các số liệu được sử dụng

trong luận văn đều có trích dẫn đầy đủ.

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

Học viên

Trương Thành Ty