NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ THUỐC NHUỘM CỦA NANOCOMPOSITES ZrO2@GO PHA TẠP Bi3+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THUỶ NHIỆT HỖ TRỢ SIÊU ÂM

Chu Mạnh Nhương; Nguyễn Thị Ánh Tuyết; Lê Thu Huyền

doi:10.34238/tnu-jst.11618

NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ THUỐC NHUỘM CỦA NANOCOMPOSITES ZrO2@GO PHA TẠP Bi3+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THUỶ NHIỆT HỖ TRỢ SIÊU ÂM

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 27/11/24 Ngày hoàn thiện: 03/01/25 Ngày đăng: 04/01/25

Các tác giả

1. Chu Mạnh Nhương , Trường Đại học Sư phạm – ĐH Thái Nguyên
2. Nguyễn Thị Ánh Tuyết, Trường Đại học Y Dược – ĐH Thái Nguyên
3. Lê Thu Huyền, Trường TH&THCS Hà Trung, Hạ Long, Quảng Ninh

Tóm tắt

Công bố này tiếp tục đi sâu nghiên cứu thành phần hóa học, tính chất phản xạ/ khuếch tán năng lượng và điện tích bề mặt của nanocomposite ZrO₂@GO pha tạp Bi³⁺ (ZrO₂@GO:Bi³⁺) tổng hợp bằng thuỷ nhiệt hỗ trợ siêu âm, nhằm khai thác ứng dụng quang xúc tác. Phương pháp phổ EDX xác nhận các nano ZrO₂@GO:Bi³⁺ có độ sạch cao với các thành phần hóa học chính (Zr, Bi, C, O) được phân tán đồng đều trong nền mẫu. Phổ phân bố thế zeta chứng minh điện tích bề mặt của các vật liệu ZrO₂@GO:Bi³⁺ mang giá trị âm cao từ -2,77 mV đến -16,03 mV. Phổ phản xạ khuếch tán cho thấy sự pha tạp ion Bi³⁺ đã làm giảm độ rộng vùng cấm của ZrO₂@GO từ 2,50 eV xuống khoảng 2,13 – 2,00 eV trong các nanocomposites ZrO₂@GO:Bi³⁺. Các nanocomposites ZrO₂@GO:Bi³⁺ có bề mặt mang điện tích âm, thích hợp xử lý các thuốc nhuộm mang điện tích dương như Rhodamin B. Hiệu suất hấp phụ Rhodamin B trên bề mặt các nano ZrO₂@GO:Bi³⁺ đạt 35,97% - 39,70%. Ion Bi³⁺ đã cải thiện khả năng quang xúc tác của vật liệu ZrO₂@GO:Bi³⁺, phản ứng phân huỷ Rhodamin B đạt hiệu suất 91,84% và tuân theo phương trình động học bậc 1, khi chiếu sáng đèn xenon trong 180 phút. Vật liệu ZrO₂@GO:Bi³⁺ có những tính chất ưu việt, tiềm năng lớn trong xử lý nước thải ô nhiễm thuốc nhuộm và các chất hữu cơ khó phân huỷ.

Từ khóa

ZrO2@GO; Bi3+; Hoạt tính; Quang xúc tác; Rhodamin B

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] P. Nuengmatcha, P. Porrawatkul, S. Chanthai, P. Sricharoen, and N. Limchoowong, “Enhanced photocatalytic degradation of methylene blue using Fe₂O₃/graphene/CuO nanocomposites under visible light,” J. Environ. Chem. Eng., vol. 7, no. 6, 2019, Art. no. 103438, doi: 10.1016/j.jece.2019.103438.

[2] Z. Jing, Y. Li, Y. Zhang, M. Wang, Y. Sun, K. Chen, B. Chen, S. Zhao, Y. Jin, Q. Du, X. Pi, and Y. Wang, “Enhanced methylene blue adsorption using zirconate alginate/graphene oxide/UiO-67 aerogel spheres: Synthesis, characterization, kinetic studies, and adsorption mechanisms,” Int. J. Biol. Macromol., vol. 238, 2023, Art. no. 124044, doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.124044.

[3] J. Xie, Y. He, B. Liu, and H. Wang, “A novel insight of photodegradation of dye mixture by surface analysis,” Catal. Commun., vol. 120, pp. 101-105, Feb. 2019, doi: 10.1016/j.catcom.2018.09.008.

[4] C. Diaz-Uribe, J. Florez, W. Vallejo, F. Duran, E. Puello, V. Roa, E. Schott, and X. Zarate, “Removal and photocatalytic degradation of methylene blue on ZrO₂ thin films modified with Anderson-Polioxometalates (Cr³⁺, Co³⁺, Cu²⁺): An experimental and theoretical study,” J. Photochem. Photobiol. A Chem., vol. 454, Sep. 2024, doi: 10.1016/j.jphotochem.2024.115689.

[5] M. A. Arayesh, A. H. Kianfar, and G. Mohammadnezhad, “Synthesis of Fe₃O₄/ZrO₂/ZnO nanoparticle for enhancing visible light photocatalytic and antibacterial activity,” J. Taiwan Inst. Chem. Eng., vol. 153, Dec. 2023, doi: 10.1016/j.jtice.2023.105213.

[6] A. Varghese, K. R. S. Devi, D. Pinheiro, and J. Jomy, “Electrochemical investigations of chitosan/ZrO₂-Bi₂O₃ composite for advanced energy and environmental applications,” J. Environ. Chem. Eng., vol. 12, no. 5, 2024, Art. no. 113824, doi: 10.1016/j.jece.2024.113824.

[7] I. M. Sharaf, J. Laifi, S. Alraddadi, M. Saad, M. S. I. Koubesy, N. N. Elewa, H. Almohiy, and Y. M. Ismail, “Unraveling the effect of Cu doping on the structural and morphological properties and photocatalytic activity of ZrO₂,” Heliyon, vol. 10, no. 1, 2024, Art. no. e23848, doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e23848.

[8] P. Manikanta, N. S. Naik, A. M. Isloor, M. Padaki, B. M. Nagaraja, and S. Déon, “The efficacy of Fe-doped ZrO₂ nanoparticles as a supplement in polysulfone membranes for toxic dye removal,” Process Saf. Environ. Prot., vol. 186, pp. 1460-1470, 2024, doi: 10.1016/j.psep.2024.04.083.

[9] S. P. Keerthana, R. Yuvakkumar, P. S. Kumar, G. Ravi, and D. Velauthapillai, “Nd doped ZrO₂ photocatalyst for organic pollutants degradation in wastewater,” Environ. Technol. Innov., vol. 28, 2022, Art. no. 102851, doi: 10.1016/j.eti.2022.102851.

[10] C. Gionco, S. Hernandez, M. Castellino, T. A. Gadhi, J. A. Munoz-Tabares, E. Cerrato, A. Tagliaferro, N. Russo, and M. C. Paganini, “Synthesis and characterization of Ce and Er doped ZrO₂ nanoparticles as solar light driven photocatalysts,” J. Alloys Compd., vol. 775, pp. 896-904, Feb. 2019, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.10.046.

[11] E. S. Agorku, A. T. Kuvarega, B. B. Mamba, A. C. Pandey, and A. K. Mishra, “Enhanced visible-light photocatalytic activity of multi-elements-doped ZrO₂ for degradation of indigo carmine,” J. Rare Earths, vol. 33, no. 5, pp. 498-506, May 2015, doi: 10.1016/S1002-0721(14)60447-6.

[12] J. Xie, L. Huang, R. Wang, S. Ye, and X. Song, “Novel visible light-responsive graphene oxide/Bi₂WO₆/starch composite membrane for efficient degradation of ethylene,” Carbohydr. Polym., vol. 246, 2020, Art. no. 116640, doi: 10.1016/j.carbpol.2020.116640.

[13] K. Sharma, V. Dutta, S. Sharma, P. Raizada, A. Hosseini-Bandegharaei, P. Thakur, and P. Singh, “Recent advances in enhanced photocatalytic activity of bismuth oxyhalides for efficient photocatalysis of organic pollutants in water: A review,” J. Ind. Eng. Chem., vol. 78, pp. 1-20, 2019, doi: 10.1016/j.jiec.2019.06.022.

[14] J. H. Lee, P. Velmurugan, A. V. Ravi, and B. T. Oh, “Green and hydrothermal assembly of reduced graphene oxide (rGO)-coated ZnO and Fe hybrid nanocomposite for the removal of nitrate and phosphate,” Environ. Chem. Ecotoxicol., vol. 2, pp. 141-149, 2020, doi: 10.1016/j.enceco.2020.08.001.

[15] K. Kaviyarasu, L. Kotsedi, A. Simo, X. Fuku, G. T. Mola, J. Kennedy, and M. Maaza, “Photocatalytic activity of ZrO₂ doped lead dioxide nanocomposites: Investigation of structural and optical microscopy of RhB organic dye,” Appl. Surf. Sci., vol. 421, pp. 234-239, 2017, doi: 10.1016/j.apsusc.2016.11.149.

[16] P. Halder, I. Mondal, A. Mukherjee, S. Biswas, S. Sau, S. Mitra, B. K. Paul, D. Mondal, B. Chattopadhyay, and S. Das, “Te⁴⁺ and Er³⁺ doped ZrO₂ nanoparticles with enhanced photocatalytic, antibacterial activity and dielectric properties: A next generation of multifunctional material,” J. Environ. Manage., vol. 359, 2024, Art. no. 120985, doi: 10.1016/j.jenvman.2024.120985.

[17] N. C. Manh, A. D. T. Tu, T. M. Xuan, L. N. T. Hien, N. B. Duc, L. N. T. To, D. H. T. Bach, L. T. Ha, and H. P. Van, “Enhanced Visible-Light Photocatalytic Degradation Efficiency of Ce⁴⁺ -Doped ZrO₂/ZnO Nanocomposites Fabricated by a Simple Hydrothermal Method,” J. Electron. Mater., vol. 53, pp. 7655-7671, 2024, doi: 10.1007/s11664-024-11460-8.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11618

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ