Tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 bằng phương pháp thủy nhiệt và ứng dụng

Bài viết Tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 bằng phương pháp thủy nhiệt và ứng dụng nghiên cứu tổng hợp vật liệu perovskite LaFeO3 bằng phương pháp thủy nhiệt và ứng dụng làm chất xúc tác quang để xử lý dung dịch xanh metylen, cũng như làm chất hấp phụ để loại bỏ Cr(VI) có trong dung dịch nước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 bằng phương pháp thủy nhiệt và ứng dụng Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên pISSN 1859-1388 Tập 131, Số 1A, 85–93, 2022 eISSN 2615-9678 TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO LaFeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT VÀ ỨNG DỤNG Võ Văn Tân1*, Nguyễn Thị Liên2 1 Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế, 34 Lê Lợi, Huế, Việt Nam 2 Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế, 34 Lê Lợi, Huế, Việt Nam * Tác giả liên hệ Võ Văn Tân (Ngày nhận bài: 03-08-2021; Ngày chấp nhận đăng: 18-11-2021) Tóm tắt. Nguyên liệu ban đầu gồm La(NO3)3 và Fe(NO3)3 theo tỷ lệ mol 1:1, etanol và isopropanol được thủy nhiệt ở 150 °C trong 80 phút, rồi nung ở 800 °C trong 2 giờ. Sản phẩm được đặc trưng bằng các phương pháp: phân tích nhiệt (TGA), nhiễu xạ tia X (XRD), tán xạ năng lượng tia X (EDS), hồng ngoại (IR) và hiển vi điện tử quét (SEM). Vật liệu nano LaFeO3 thu được là đơn pha, dạng mảnh, kích thước trung bình 30–50 nm. Hoạt tính quang xúc tác xử lý xanh metylen dưới ánh sáng mặt trời bằng vật liệu nano LaFeO3 trong 75 phút cho hiệu suất 86,50%. Vật liệu nano LaFeO 3 hấp phụ Cr(VI) trong dung dịch ở pH 6,3 trong khoảng thời gian 75 phút cho hiệu suất 57,70%. Từ khóa: LaFeO3, vật liệu nano, phương pháp thủy nhiệt Synthesis of nano LaFeO3 material with hydrothermal method and applications Vo Van Tan1*, Nguyen Thi Lien2 1 Department of Chemistry, University of Education, Hue University, 34 Le Loi St., Hue, Vietnam 2 University of Education, Hue University, 34 Le Loi St., Hue, Vietnam * Correspondence to Vo Van Tan (Received: 03 August 2021; Accepted: 18 November 2021) Abstract. The starting chemicals La(NO3)3 and Fe(NO3)3 (1:1, mol/mol), ethanol, and isopropanol were hydrolyzed thermally at 150 °C for 80 minutes, followed by the calcination at 800 °C for two hours. The obtained nanomaterial was characterized by using TG analysis, X-ray diffraction, EDS spectra, IR spectra, and scanning electron microscopy (SEM). The nanomaterial exhibits a single phase LaFeO 3, piece type with an average size of 30–50 nm. The catalytic activity of the nanomaterial for methylene blue (MB) degradation under sunlight after 75 minutes is 86.5%. The material can adsorb Cr(VI) at pH 6.3 with an efficiency of 57.7%. Keywords: LaFeO3, nanomaterial, hydrolyzed thermally DOI: 10.26459/hueunijns.v131i1A.6450 85 Võ Văn Tân và Nguyễn Thị Liên 1 Đặt vấn đề Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp vật liệu perovskite LaFeO3 bằng phương Vật liệu perovskite LaFeO3 có nhiều ưu điểm pháp thủy nhiệt và ứng dụng làm chất xúc tác là không độc hại, ổn định về mặt hóa học, có khả quang để xử lý dung dịch xanh metylen, cũng như năng tái sử dụng và thân thiện với môi trường. Do làm chất hấp phụ để loại bỏ Cr(VI) có trong dung đó, LaFeO3 đã được sử dụng để làm vật liệu xúc tác dịch nước. quang trong vùng ánh sáng khả kiến do tính ổn định cấu trúc và vùng cấm hẹp 2,1 eV so với TiO2 2 Thực nghiệm là 3,2 eV. Các điện tử trên orbital d và f của Fe và La tạo ra các cặp lỗ trống – điện tử dưới tác dụng 2.1 Hoá chất của ánh sáng khả kiến để xúc tác cho phản ứng Các loại hóa chất sử dụng đều có độ sạch phân hủy các chất hữu cơ trong dung dịch nước phân tích: La(NO3)3 và xanh metylen C16H18N3SCl một cách hiệu quả; đồng thời, LaFeO3 còn có khả (MB) (Merck); etanol, Fe(NO3)3, isopropanol, năng hấp phụ các kim loại nặng như asen, sắt, và NH4OH, HNO3, HCl, H2SO4, NaOH, Na2S, K2Cr2O7, mangan trong dung dịch nước [1-3]. Các đặc tính NH4Cl, phenol dung dịch muối Mohr, và xúc tác quang của vật liệu perovskite còn phụ diphenylamine (TQ) thuộc vào thành phần phân cực và cấu trúc vi mô của nó. Những đặc tính này phụ thuộc vào các phương pháp tổng hợp [4-7]. Các phương pháp để 2.2 Thiết bị và phương pháp tổng hợp vật liệu perovskite chủ yếu là đồng kết Phổ UV-VIS được ghi trên máy tủa ở nhiệt độ phòng, sol-gel [3], đốt cháy, tạo phức SHIMADZU, model UV 1800, Nhật Bản và phổ axit xitric, v.v. [8-10]. hồng ngoại IR được đo trên máy PRESIRE Trong các công trình trước đây [1-3], chúng SHIMADZU. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) được ghi tôi đã nghiên cứu một số phương pháp để tổng hợp trên máy D8 ADVANCE, BRUKER (Đức) và phổ vật liệu perovskite LaFeO3 và nhận thấy mỗi tán xạ năng lượng tia X (EDS) ghi trên máy phương pháp có các ưu nhược điểm riêng: phương JEOLJMS-5410 SEM/EDS (Nhật Bản). Phân tích pháp sol-gel không tốn nhiều thời gian với các chất nhiệt TGA – DTA được thực hiện trên máy tạo gel như polyvinyl ancol, gelatin, polyvinyl SETARM LABSYS EVO (Pháp), ảnh SEM được ancol và axit xitric; phương pháp đốt cháy gel, chụp trên máy Hitachi S-4800 (Nhật Bản). phương pháp tạo phức có thể cho các loại kích ...