Đồ án tốt nghiệp - Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu Cu/CeO2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG
CỦA VẬT LIỆU Cu/CeO2

SVTH: Phan Tuấn Đạt
MSSV: 20128039
GVHD: TS. Võ Thị Thu Như

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ
KHẢO SÁT HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG
CỦA VẬT LIỆU Cu/CeO2

SVTH: Phan Tuấn Đạt
MSSV: 20128039
GVHD: TS. Võ Thị Thu Như

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2024

TÓM TẮT
Đề tài đã tổng hợp thành công vật liệu nano CeO2 và CeO2 pha tạp Cu với tỉ lệ pha tạp theo
phần trăm khối lượng Cu/CeO2: 1%, 2% và 3%. Các đặc trưng tính chất của vật liệu được
xác định bằng phương pháp: nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử phát xạ trường (FE
– SEM), diện tích bề mặt riêng (BET), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), phổ phản xạ
khuếch tán tử ngoại khả kiến (DRS). Vật liệu CeO2 và CeO2 pha tạp Cu điều chế được ứng
dụng làm vật liệu hấp phụ và quang xúc tác phân hủy chất màu azo Congo red (CR) dưới
ánh sáng khả kiến. Đề tài cũng khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang hóa như
nồng độ, hàm lượng chất xúc tác, pH của dung dịch và khả năng tái sử dụng của vật liệu
CeO2 pha tạp Cu.
Kết quả phân tích cấu trúc vật liệu cho thấy kích thước hạt CeO2 và CeO2 pha tạp Cu tương
đồng nhau khoảng 40-50 nm và năng lượng vùng cấm của các mẫu Cu/CeO2 đều thấp hơn
so với CeO2 ban đầu (3,18eV). Với hàm lượng pha tạp Cu càng tăng thì giá trị diện tích bề
mặt riêng BET và lỗ rỗng vật liệu càng tăng. Hiệu suất hấp phụ CR sau 2 giờ đạt bão hòa
của các vật liệu CeO2, 1Cu/CeO2, 2Cu/CeO2, 3Cu/CeO2 lần lượt là 50,59% 57,10%
59,87% 63,28%. Trong 5 giờ chiếu sáng, vật liệu CeO2 cho thấy hiệu suất phân hủy CR
đạt 60% trong khi vật liệu 2Cu/CeO2 đạt hiệu quả phân hủy CR đạt 89,26%. Như vậy, việc
pha tạp Cu vào CeO2 đã làm tăng hiệu suất hấp phụ và phân hủy CR dưới ánh sáng khả
kiến.

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Kỹ
thuật Hóa học, Trường Đại học Sư Phạm và Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện
thuận lợi nhất để tôi hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin đặc biệt gửi lời cám ơn đến cô TS Võ Thị Thu Như đã luôn theo dõi, quan tâm giúp
đỡ, tận tình hướng dẫn tôi giải đáp thắc mắc và góp ý để tôi hoàn thành khóa luận này một
cách tốt nhất.
Ngoài ra, tôi muốn gửi l
...

...
eweg+Teubner Verlag.
40. Mäntele W. and Deniz E. (2017). UV–VIS absorption spectroscopy:
Lambert-Beer reloaded. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc, 173, 965–968.
41. Makuła P., Pacia M., and Macyk W. (2018). How To Correctly Determine
the Band Gap Energy of Modified Semiconductor Photocatalysts Based on UV–Vis
Spectra. J Phys Chem Lett, 9(23), 6814–6817.
42. Hirbo Geremew Hirbo R.N.H. (2023). Biosorption of Fluoride from Water
Using Aluminum Hydroxide Modified Activated Carbon from Composte Coffee
Husk and Corn Cob. .
43. Leofanti G., Padovan M., Tozzola G., et al. (1998). Surface area and pore
texture of catalysts. Catal Today, 41(1), 207–219.
44. Channei D., Jannoey P., Nakaruk A., et al. (2017). Photocatalytic Activity of
Cu-Doped Cerium Dioxide Nanoparticles. Key Eng Mater, 751, 801–806.
45. Nguyen T.H.T., Dao T.T.U., Pham G.V., et al. (2020). Effect of pH on the
adsorption behaviour of Congo Red Dye on the Mg-Al layered double hydroxide.
IOP Conf Ser Mater Sci Eng, 736(2), 022077.
46. Ahmad R. and Kumar R. (2010). Adsorptive removal of congo red dye from
aqueous solution using bael shell carbon. Appl Surf Sci, 257(5), 1628–1633.

49

PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Các đặc trưng tính chất của vật liệu

Phụ lục 1.1. Phổ XRD của vật liệu CeO2.

Phụ lục 1.2. Phổ XRD của vật liệu 1Cu/CeO2.

50

Phụ lục 1.3. Phổ XRD của vật liệu 2Cu/CeO2.

Phụ lục 1.4. Phổ XRD của vật liệu 3Cu/CeO2.

Phụ lục 2.1 Kết quả dung lượng hấp phụ tại thời điểm t (qt) và thời điểm cân bằng (qe).

51

Vật liệu

30p

CeO2

60p

90p

120p

150p

206.8633 233.2667

245.232

255.9333

256.52

1Cu/CeO2

290.4533 256.52

282.1867

290.5067

292.1067

2Cu/CeO2

238.0133 260.64

286.52

304.4133

308.3333

3Cu/CeO2

248.2267 284.8667

293.5867

317.2133

319.12

Phụ lục 2.1. Hiệu suất hấp phụ CR của vật liệu CeO2 và CeO2 pha tạp Cu (C0=500ppm,
hàm lượng xúc tác 1g/L)
30p

60p

90p

120p

150p

CeO2

41.38

46.65

49.04

51.19

51.30

1Cu/CeO2

45.89

51.30

56.44

58.10

58.42

2Cu/CeO2

47.60

52.13

57.304

60.88

61.67

3Cu/CeO2

49.64

56.97

58.72

63.44

63.86

Phụ lục 2.2. Hiệu suất phân hủy CR (%) của vật liệu CeO2 và CeO2 pha tạp Cu
(C0=500ppm, hàm lượng xúc tác 1g/L)
Hấp phụ

60p

120p

180p

240p

300p

Không xúc tác

0.00

0.78

1.06

1.58

1.42

1.68

CeO2

51.19

57.10

57.30

58.79

58.98

60..71

1Cu/CeO2

58.10

65.6

69.29

75.11

77.60

79.64

2Cu/CeO2

60.88

76.13

81.24

83.88

87.82

89.26

52

3Cu/CeO2

63.44

70.00

73.96

53

77.59

82.03

84.32