Carbon hoá Co-ZIF ứng dụng xúc tác phân huỷ 4-nitrophenol

Abstract

Đề tài “Carbon hoá Co-ZIF ứng dụng xúc tác phân huỷ 4-NP” đã tổng hợp thành công vật liệu khung cơ kim cấu trúc zeolite dựa trên cluster tứ diện CoN4 trong dung môi nước, ở nhiệt độ phòng. Phản ứng được khảo sát với nguồn muối CoCl26H2O kết hợp với linker 2-methylimidazolate (2-HmIm) ở những điều kiện khác nhau về nồng độ của 2-HmIm và tỉ lệ mol 2-HmIm/Co. Cấu trúc của vật liệu được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (PXRD). Hình thái của mẫu được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (FESEM) và thành phần nguyên tố được phân tích bằng phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS). Độ bền nhiệt của vật liệu được xác định qua phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Kết quả cho thấy vật liệu Co-ZIF được tổng hợp thành công theo quy trình hóa học xanh với độ kết tinh cao và độ bền nhiệt lớn. Sản phẩm được tiếp tục sử dụng để tiến hành quá trình carbon hoá tạo ra chất xúc tác cho phản ứng khử 4-nitrophenol với chất khử NaBH4. Vật liệu Co-ZIF được tiến hành carbon hoá ở 700 °C trong dòng khí argon với thời gian 1 giờ thu được vật liệu C@Co-700. Qua phân tích PXRD của vật liệu C@Co-700 cho thấy các đỉnh nhiễu xạ hoàn toàn phù hợp với đỉnh nhiễu xạ của tinh thể cobalt. Hình ảnh SEM của vật liệu sau carbon hoá cho thấy sự hình thành của các nano kim loại phân bố trên khung sườn carbon. Vật liệu C@Co-700 đã chứng minh hoạt tính xúc tác mạnh mẽ khi tham gia khử thành công 4-nitrophenol thành (4-NP) thành 4-aminophenol (4-AP) với tác nhân khử NaBH4. Kết quả được so sánh với các nghiên cứu trước đó dựa trên chất xúc tác được tổng hợp từ các kim loại quý cho thấy C@Co-700 có hoạt tính xúc tác cao. Vật liệu sau khi được tái sử dụng 4 lần hoạt tính giảm không đáng kể chứng tỏ chất xúc tác C@-Co-700 có độ bền cao