TỔNG HỢP VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ KHUNG CƠ KIM Me-BTC ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ DƯ LƯỢNG TETRACYCLINE VÀ HẤP PHỤ KHÍ H2S, CO2
Hóa lý thuyết và hóa lý
Luận án tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng các vật liệu dựa trên khung cơ kim (MOF) để giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường, cụ thể là xử lý dư lượng tetracycline trong nước và hấp phụ khí acid (H2S, CO2). Công trình đã thành công trong việc tổng hợp nhiều loại vật liệu composite, bao gồm GCN/Me-BTC, GCN/FeNi-BTC/CQD, Ag3PO4/GCN/FeNi-BTC/CQD (AGF-CQD) và M-Cu-BTC-II (với M là Mg, Fe, Ni, Co, Zn, Mn, Zr) thông qua phương pháp thủy nhiệt hỗ trợ vi sóng. Phương pháp này nổi bật nhờ khả năng giảm thời gian tổng hợp xuống 30 phút và không sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại.
Trong ứng dụng xử lý nước, hoạt tính quang xúc tác của các vật liệu GCN/Me-BTC và các dẫn xuất của chúng đã được đánh giá đối với quá trình phân hủy tetracycline. Đặc biệt, vật liệu AGF-CQD cho thấy hiệu suất vượt trội, đạt 98,4% loại bỏ tetracycline chỉ trong 60 phút dưới tác động của ánh sáng nhìn thấy. Hiệu suất cao này được giải thích bởi diện tích bề mặt lớn, khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, khả năng phân tách điện tích hiệu quả, truyền electron được cải thiện và giảm tái tổ hợp electron-lỗ trống, hoạt động theo cơ chế sơ đồ Z với sự tham gia của các gốc phản ứng O2-, h+ và OH.
Đối với xử lý khí, luận án nghiên cứu khả năng hấp phụ của các vật liệu M-Cu-BTC-II đối với H2S và CO2. Vật liệu Ni-Cu-BTC-II thể hiện dung lượng hấp phụ cao đối với CO2 (5,91 mmol g⁻¹) và H2S (5,84 mmol g⁻¹) ở điều kiện môi trường (25 °C và 1 atm). Khả năng hấp phụ hiệu quả này là nhờ diện tích bề mặt lớn, thể tích mao quản tối ưu và kích thước kênh mao quản phù hợp (kênh tứ diện 5 Å và kênh vuông 9 Å). Vật liệu Ni-Cu-BTC-II cũng cho thấy độ ổn định tốt sau 10 chu kỳ hấp phụ-giải hấp. Cơ chế hấp phụ liên quan đến tương tác tĩnh điện và liên kết hóa học giữa các ion kim loại (Cu²⁺, Ni²⁺) với nguyên tử S trong H2S, góp phần nâng cao hiệu quả hấp phụ.