Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng xúc tác MoS2/rGO biến tính với Mn và ứng dụng cho quá trình quang phân hủy rhodamine B trong vùng ánh sáng khả kiến
Không được đề cập cụ thể trong tài liệu.
Luận án tập trung giải quyết vấn đề cấp thiết về xử lý nước thải công nghiệp chứa chất màu hữu cơ độc hại bằng phương pháp quang xúc tác. Đề tài nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng vật liệu compozit MoS2/rGO biến tính với Mangan (Mn) cho quá trình quang phân hủy rhodamine B (RhB) dưới ánh sáng khả kiến.
Mục tiêu chính là tổng hợp được tổ hợp xúc tác quang hoạt động hiệu quả trong vùng ánh sáng khả kiến, có khả năng ứng dụng tốt cho quá trình phân hủy chất màu hữu cơ RhB nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước. Đối tượng nghiên cứu bao gồm các vật liệu rGO, MoS2, compozit MoS2/rGO, Mn-MoS2/rGO và quá trình quang xúc tác phân hủy chất màu hữu cơ RhB. Luận án thực hiện tổng hợp vật liệu bằng các phương pháp Hummers, khử nhiệt, nung và thủy nhiệt, đồng thời đặc trưng cấu trúc bằng các kỹ thuật hóa lý hiện đại như XRD, SEM, TEM, XPS, UV-Vis DRS, BET. Hoạt tính quang xúc tác được đánh giá thông qua khả năng phân hủy RhB dưới ánh sáng khả kiến, có khảo sát ảnh hưởng của nồng độ RhB, pH, cường độ chiếu sáng và khả năng tái sử dụng.
Các điểm mới của luận án bao gồm việc sử dụng phương pháp nung trong môi trường khí trơ để tổng hợp MoS2 và Mn-MoS2 từ tiền chất cụ thể, xác định điều kiện tối ưu để tổng hợp các vật liệu compozit MoS2/rGO và Mn-MoS2/rGO hoạt động dưới ánh sáng khả kiến. Đặc biệt, tổ hợp Mn-MoS2/rGO đã đạt hiệu quả phân hủy RhB lên đến 90% sau 4 giờ phản ứng dưới ánh sáng nhìn thấy, và 96% dưới ánh sáng mặt trời, cao hơn đáng kể so với các hệ xúc tác khác.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, rGO được tổng hợp tối ưu ở 600°C với cấu trúc 10-12 lớp. MoS2 đơn chất có diện tích bề mặt 14,8 m²/g, phân hủy RhB 25,9%. Compozit MoS2/rGO tối ưu ở nhiệt độ thủy nhiệt 180°C, tỷ lệ MoS2/rGO là 4/1, với diện tích bề mặt 88,2 m²/g, cải thiện hiệu suất phân hủy RhB lên 80%. Biến tính với 3%Mn-MoS2/rGO cho cấu trúc ưu việt, diện tích bề mặt 79,2 m²/g, năng lượng vùng cấm 1,71 eV, cải thiện tính chất từ và dẫn điện, giúp đạt hiệu suất phân hủy RhB cao nhất. Luận án cũng xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình phân hủy (đèn compact 60W, pH 4-7, nồng độ RhB 20 mg/L) và cơ chế phản ứng theo mô hình Langmuir-Hinshelwood. Vật liệu Mn-MoS2/rGO thể hiện độ bền hoạt tính cao, chỉ giảm 5% sau 5 lần phản ứng, cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong xử lý ô nhiễm nước.