Tổng hợp và ứng dụng xúc tác quang của vật liệu bán dẫn oxit kim loại trên nền g-C3N4 và rGO

Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, nghiên cứu tổng hợp các hệ vật liệu mới với nhiều tính năng, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của khoa học công nghệ rất có ý nghĩa và nhận được sự quan tâm của cộng đồng các nhà khoa học. Bài viết nghiên cứu vật liệu xúc tác quang lai ghép liên hợp ZnO/gC3N4/rGO ứng dụng trong phản ứng phân hủy ciprofloxacin (CIP) trong môi trường nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và ứng dụng xúc tác quang của vật liệu bán dẫn oxit kim loại trên nền g-C3N4 và rGO Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 12 – issue 1 (2023) 111-118 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption Tạp chí xúc tác và hấp phụ Việt Nam https://chemeng.hust.edu.vn/jca/Tổng hợp và ứng dụng xúc tác quang của vật liệu bán dẫn oxit kim loại trên nền g-C3N4và rGOSynthesis and photocatalytic application of g-C3N4/rGO based metal oxidesemiconductorsTrần Phương Thi*, Võ Ngọc Tứ, Phạm Thị Lệ Trâm, Ngô Minh Hùng, Nguyễn Ngọc Minh, Lê Thu Hương,Nguyễn Thị Vương Hoàn*Trường Đại học Quy Nhơn, 170 An Dương Vương, Quy Nhơn, Bình Định* Email: tranthy.140598@gmail.com; nguyenthivuonghoan@qnu.edu.vnARTICLE INFO ABSTRACTReceived: 20/07/2022 Metal oxide semiconductor materials onto g-C3N4 and rGO asAccepted: 20/09/2022 photocatalysts have attracted considerably due to its potentialPublished: 25/09/2022 application in different fields, special in environmental treatment. InKeywword: this paper, we report the synthesís of ZnO/g-C3N4/rGO through hydrothermal method from ZnO/g-C3N4 and rGO. The effect of ratioZnO; g-C3N4, ZnO/g-C3N4/rGO; of the ZnO và g-C3N4 on the structural and morphology of thexúc tác quang synthesized nanoparticles were perfomed. The obtained results from characterization methods such as XRD, SEM, FT-IR, EDX,… showed that the materials have a high crystallinity, and ZnO particles were dispersed highly onto g-C3N4 sheets as well as layers of graphene oxide reduced. The photocatalytic activity of ZnO/g-C3N4/rGO was estimated through the degradation of Ciprofloxacin (CIP) in aqueous solution. CIP decomposition efficiency is up to 90% after 240 minutes exposuring to sun light irradiation.Giới thiệu chung kim loại như TiO2, ZnO, SnO2, WO2, và CeO2 được được sử dụng rộng rãi như một chất xúc tác quangTrong lĩnh vực khoa học vật liệu, nghiên cứu tổng hợp hóa, đặc biệt là chất xúc tác quang cho quá trình dịcác hệ vật liệu mới với nhiều tính năng, ứng dụng thể. Trong số đó, oxit ZnO – chất bán dẫn oxit kim loạitrong nhiều lĩnh vực của khoa học công nghệ rất có ý n được nghiên cứu khá phổ biến trong lĩnh vực quangnghĩa và nhận được sự quan tâm của cộng đồng các xúc tác. Tuy nhiên, hạn chế của vật liệu này là mật độnhà khoa học. Việc lựa chọn loại vật liệu cũng như tâm hoạt tính thấp và xúc tác chỉ hoạt động trongphương pháp tổng hợp vật liệu theo định hướng đơn vùng ánh sáng tử ngoại do năng lượng vùng cấmgiản, dễ thực hiện, an toàn và thân thiện với môi rộng. Vì thế vấn đề đặt ra cho các khoa học là nghiêntrường mà mang lại hiệu quả xử lý cao và kinh tế luôn cứu các hệ vật liệu xúc tác quang có nhiều tâm hoạtlà vấn đề được quan tâm hàng đầu. Thời gian qua động và hoạt động hiệu quả trong vùng ánh sáng khảtrong lĩnh vực xúc tác, các vật liệu nano bán dẫn oxit kiến. Nhiều kỹ thuật biến tính được áp dụng nhằm https://doi.org/10.51316/jca.2023.018 111 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 12 – issue 1 (2023) 111-118khắc phục các hạn chế trên, biến tính các chất bán dẫn Tổng hợp graphen oxit dạng khử (rGO) và ZnO/rGOoxit kim loại với các nguyên tố kim loại (V, Cu, Fe, Ag)/phi kim loại (C, N, S). Ngoài việc biến tính hóa học bề Graphen oxit dạng khử (rGO) được tổng hợp theomặt bằng cách đưa thêm các nguyên tố kim loại/ hoặc phương pháp Hummer biến tính, quy trình tổng hợpphi kim, các nhà nghiên cứu còn quan tâm ghép thêm theo tài liệu đã công bố [9].chất bán dẫn thứ hai thành tổ hợp hai chất bán dẫn Tổng hợp vật liệu ZnO/rGO: Trước hết phân tán ZnOnhư TiO2, ZnO, Co3O4 hoặc Bi2WO6, BiVO4, V2O5, g- (tổng hợp ở trên) trong ethanol nguyên chất, sau đóC3N4, CoFe2O4 ứng dụng trong xử lý nước rất hiệu quả rung siêu âm trong 30 phút, thu được dung dịch 1.[1-3]. rGO cũng được chuẩn bị tương tự như ZnO. Trộn lẫn 2Ngoài các vật liệu lai ghép hai thành phần, trong dung dịch trên vào với nhau theo tỷ lệ thể tích là 1:1,những năm gần đây có nhiều nhóm nghiên cứu đã rung siêu âm hỗn hợp dung dịch trong 10 phút. Đểcông bố về khả năng xúc tác quang hóa tuyệt vời của lắng, gạn chất rắn sau đó sấy khô nhẹ trong 12 giờ thuhệ vật liệu lai tổ hợp ba thành phần 2D/3D/2D, được vật liệu ZnO/ rGO.rGO/Fe2O3/g-C3N4 trong việc xử lý chất kháng sinhtetracycline và ciprofloxacin [4] hay các công bố gần Tổng hợp g-C3N4, ZnO/g-C3N4 và ZnO/g-C3N4 /rGOđây nghiên cứu vật liệu ...