BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

- - - - -   - - - - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP
VẬT LIỆU NANO ZnO VÀ Cu/ZnO
ỨNG DỤNG PHÂN HỦY CHẤT MÀU
HỮU CƠ INDIGO CARMINE TRONG
NƢỚC
SVTH: Lê Văn Khánh
MSSV: 17128030
GVHD: TS. Võ Thị Thu Nhƣ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021

TÓM TẮT
Các vật liệu nano ZnO và ZnO pha tạp Cu với các tỉ lệ mol Cu/Zn là (1:5), (1:10),
(1:20) đã đƣợc tổng hợp thành công bằng phƣơng pháp Sol – Gel với nguyên liệu ban
đầu là colophan thông và các muối tan trong nƣớc nhƣ Zn(NO3)2 và CuSO4. Các tính
chất đặc trƣng của tất cả vật liệu đƣợc nghiên cứu bằng nhiễu xạ tia X (XRD), kính
hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng (FESEM), phổ tán xạ năng lƣợng tia X (EDS), phổ
phản xạ khuếch tán (UV – Vis) của vật liệu. Khả năng xúc tác quang hóa của các vật
liệu nano đƣợc nghiên cứu dựa trên sự phân hủy chất màu Indigo carmine (IC) dƣới
ánh sáng khả kiến trong 5 giờ, để đánh giá một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất
quang hóa ta dùng vật liệu Cu/ZnO (1:10) thực hiện xúc tác quang hóa tại các chỉ số
pH 4, 5, 6, 7, 8, 9 và các khối lƣợng mẫu 0,1 gam 0,2 gam 0,4 gam 0,8 gam và cuối
cùng là kiểm tra khả năng tái sử dụng của vật liệu.
Các kết quả phân tích cho thấy các nguyên tử Cu2+ đã xâm nhập vào mạng tinh thể
ZnO hình thành các liên kết ZnO – CuO, kích thƣớc các hạt nano tăng khi tỉ lệ mol
Cu/Zn pha tạp vào ZnO tăng lên, kích thƣớc của các hạt nano ZnO, Cu/ZnO (1:20),
Cu/ZnO (1:10), Cu/ZnO (1:5) lần lƣợt là 16 nm 17,5 nm 18,1 nm 19,4 nm. Việc pha
tạp Cu làm cho khả năng xúc tác quang hóa của nano ZnO dƣới ánh sáng khả kiến tăng
lên đáng kể. Các kết quả phân tích hoạt tính quang xúc tác cũng chỉ rõ pha tạp Cu vào
ZnO với tỉ lệ mol Cu/Zn là 1:10 thì hiệu suất quang hóa đạt mức cao nhất 97,7%, chỉ
số pH tối ƣu là 6, hàm lƣợng mẫu càng cao thì hiệu suất quang hóa càng tăng. Vật liệu
sau khi đƣợc tái sử dụng lần đầu tiên thì khả năng quang hóa giảm đi đáng kể, hiệu
suất từ 97,7% xuống còn 68,59%, sau lần tái sử dụng thứ hai thì hiệu suất quang hóa
không thay đổi nhiều so với lần tái sử dụng đầu tiên.

I

LỜI CẢM ƠN
Sau khi luận văn tốt nghiệp đƣợc hoàn thành đó cũng là lúc tôi kết thúc chặng đƣờng
Đại học, chuẩn bị bƣớc sang cánh cửa mới. Nhìn lại những gì đã trãi qua để thấy đƣợc
bản thân đã từng nhiệt huyết, say mê và nổ lực nhƣ thế nào nhƣng để có thể hoàn thành
luận văn này phần lớn là nhờ sự đồng hành, hỗ trợ, định hƣớng của gia đình, bạn bè,
thầy cô và nhà trƣờng. Đây
...

...
809

0.278

0.006

23,1

(002)

34,435

0.3

0.007

19,81

(101)

36,274

0.316

0.008

17,33

(102)

47,592

0.415

0.008

17,33

Phụ lục 1.5 Kích thƣớc tinh thể một số mặt phẳng đặc trƣng củaCu/ZnO (1:10) đƣợc
tính theo Scherrer

68

(a)

(b)

(c)

(d)

Phụ lục 1.6 Ảnh FESEM của cấu trúc nano ZnO và ZnO pha tạp Cu (a) Nano ZnO
(b) Nano Cu/ZnO (1:5) (c) Nano Cu/ZnO (1:10) (d) Nano Cu/ZnO (1:20)

69

Phụ lục 1.7 Kết quả phân tích EDS của mẫu nano Cu/ZnO (1:5)
Phụ lục 2: Hoạt tính quang xúc tác của các vật liệu
Thời
gian
(phút)

ZnO

Cu/ZnO (1:20)

Cu/ZnO (1:10)

Cu/ZnO (1:5)

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

60

5

0

3,51

29,8

3,05

39

2,63

47,4

120

4,67

6,6

2,02

59,6

1,53

69,4

1,74

65,2

180

4,23

15,4

1,07

78,6

0,78

84,4

0,99

80,2

240

3,77

24,6

0,55

89

0,37

92,6

0,5

90

300

3,24

35,2

0,44

91,2

0,11

97,8

0,373

92,5

Phụ lục 2.1 Hiệu suất quang hóa của các vật liệu nano ZnO và ZnO pha tạp Cu

70

Thời
pH 4
gian
(phút) C
H%
(ppm)

pH 5

pH 6

pH 7

pH 8

pH 9

C
H%
(ppm)

C
H%
(ppm)

C
H%
(ppm)

C
H%
(ppm)

C
H%
(ppm)

30

3,03

60,6 4,29

14,2 3,54

29,2 4,55

9

3,14

37,2 3,38

32,4

60

2,51

50,2 3,64

27,2 2,13

57,4 3,99

20,2 2,46

50,8 3,07

38,6

90

2,3

46

2,98

40,4 1,29

74,2 3,45

31

1,92

61,6 2,46

50,8

120 1,97

39,4 2,44

51,2 0,91

81,6 2,98

40,4 1,43

71,4 1,76

64,8

150 1,76

35,2 1,71

65,8 0,61

87,8 2,6

48

1,01

79,8 1,27

74,6

180 1,53

69,4 1,48

70,4 0,4

92

52,4 0,58

88,4 0,84

83,2

2,38

Phụ lục 2.2 Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất quang hóa của vật liệu Cu/ZnO (1:10)
Thời
gian
(phút)

0,1 gam

0,2 gam

0,4 gam

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

30

4

19,95

3,25

34,98

2,5

49,53

0,69

86,15

60

3,84

23,24

2,71

45,77

1,9

76,29

0,25

95,07

90

3,72

25,59

2,19

56,10

0,43

91,31

0,11

97,89

120

3,72

25,59

1,98

60,33

0,25

95,07

0,08

98,36

150

3,63

27,46

1,49

70,19

0,15

96,95

0,08

98,36

180

3,54

29,2

1,41

71,8

0,77

84,6

0,08

98,36

71

0,6 gam

Phụ luc 2.3 Hiệu suất xúc tác quang hóa của vật liệu Cu/ZnO (1:10) với các hàm lƣợng
mẫu khác nhau
Ban đầu

Thời
gian
(phút)

Lần 1

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

C (ppm)

H%

30

2,5

49,53

3,18

36,38

2,66

46,71

60

1,9

76,29

2,92

41,55

2,43

51,41

90

0,43

91,31

2,55

49,06

2,19

56,10

120

0,25

95,07

1,94

61,27

1,91

61,74

150

0,15

96,95

1,84

63,15

1,65

66,90

180

0,77

84,6

1,56

68,78

1,51

69,72

72

Lần 2