Tổng hợp vật liệu Cu-MOF định hướng xúc tác phân hủy chất thải ô nhiễm 4-nitrophenol

Abstract

Đề tài “Tổng hợp vật liệu Cu-MOF định hướng xúc tác phân hủy chất thải ô nhiễm 4-nitrophenol” đã tổng hợp thành công vật liệu Cu-MOF bằng phương pháp nhiệt dung môi từ nguồn muối CuCl22H2O kết hợp với linker terephthalic acid (H2BDC) trong hỗn hợp hệ dung môi H2O/DMF (1:1, v/v) ở 100 C trong 24 giờ. Cấu trúc của vật liệu được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột (PXRD). Hình thái của mẫu được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FE-SEM) và thành phần nguyên tố được phân tích bằng quang phổ tia X tán sắc năng lượng (EDS). Độ bền nhiệt của vật liệu được xác định qua phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Kết quả cho thấy vật liệu Cu-MOF được tổng hợp thành công với độ kết tinh cao, độ bền nhiệt lớn và thành phần nguyên tố như mong đợi. Quá trình than hóa vật liệu Cu-MOF ở 600 và 700 C sử dụng dòng khí argon trong 1 giờ đã tổng hợp thành công vật liệu Cu/C 600 và -700. Qua phân tích PXRD của vật liệu Cu/C-600 và -700 thể hiện các đỉnh nhiễu xạ hoàn toàn phù hợp với đỉnh nhiễu xạ của tinh thể Cu kim loại. Hình ảnh SEM của Cu-MOF minh họa các tinh thể hình kim kích thước micro. Sau khi than hóa, hình ảnh SEM của Cu/C-600 và -700 cho thấy có sự tạo thành các hạt nano Cu kim loại phân bố trên khung sườn carbon. Vật liệu Cu/C-600 và -700 tạo thành được khảo sát hoạt tính xúc tác phản ứng khử chất thải ô nhiễm 4-nitrophenol (4-NP) với tác nhân khử NaBH4. Kết quả được so sánh với các nghiên cứu trước đó dựa trên xúc tác nano kim loại quý và kim loại chuyển tiếp, chứng minh Cu/C-600 và -700 có hoạt tính xúc tác cao. Sau khi tái sử dụng cho ba (đối với Cu/C-600) và bốn (đối với Cu/C-700) lần phản ứng liên tiếp hoạt tính xúc tác giảm không đáng kể (3% đối với Cu/C-600 và 5% đối với Cu/C-700) chứng tỏ xúc tác có độ bền cao