I HM HÀ NI 2 KHOA HÓA HC ====  ====  NHT H NGHIÊN CU CH TT LIU GRAPHEN OXIT, GRAPHEN T GRAPHIT T NHIÊN CA VIT NAM (LÀO CAI) VÀ NG DNG TRONG X LÝ MÔI NG KHÓA LUN TT NGHII HC Chuyên ngành: Hóa lý 4 I HM HÀ NI 2 KHOA HÓA HC ====  ====  NHT H NGHIÊN CU CH TT LIU GRAPHEN OXIT, GRAPHEN T GRAPHIT T NHIÊN CA VIT NAM (LÀO CAI) VÀ NG DNG TRONG X LÝ MÔI NG KHÓA LUN TT NGHII HC Chuyên ngành:Hóa lý ng dn khoa hc: n HÀ NI, 2014 Khương Thị Nhật Hạ 1 K36B – Hoá học LI C PGS.TS. nc N cho em Em cc Em                        Khương Thị Nhật Hạ Khương Thị Nhật Hạ 2 K36B – Hoá học DANH MC CÁC T VIT TT AC : Activated carbon (Than hot tính) BET : Brunauer-Emmett-Teller (Hp ph và kh hp ph  FE-SEM : Scanning Electron microscope (Kính hin t quét) FTIR : Fourier transform infrared spectroscopy (Ph hng ngoi chuyn dch Fourier) GO : Graphen oxit HPHH : Hp ph hoá hc HPVL : Hp ph vt lý HR-TEM : High-resolution Transmission Electron Microscopy (Hin vi n t truy phân gii cao) MB : Methylene Blue (Phm màu xanh methylen) MQTB : Mao qun trung bình UV-Vis : Ultraviolet visible spectroscopy (Ph t ngoi kh kin) XRD : X-Ray diffraction (Nhiu x tia X) Khương Thị Nhật Hạ 3 K36B – Hoá học DANH MC BNG Bng 1.1. Các ngun ch yc thi công nghip dt nhum [11] 24   30   35  49 Bng 3.2. S liu xây dng s ph thung hp ph xanh metylen theo thi gian  các n khác nhau (250 ppm, 300 ppm, 350 ppm) 51 Bng 3.3. Các giá tr Abs và n còn li Ce 53 Bng 3.4. Các giá trị C e , Qe, C e /Q e , logQ e và logC e theo các nồng độ khác nhau 53 Bng 3.5. Các thông s ng nhit hp ph Langmuir và Freundlich 54 Bng 3.6. S liu xây dng s ph thung hp ph xanh metylen theo thi gian  các n khác nhau (50 ppm, 100 ppm, 150 ppm) 55 Bng 3.7. Các giá tr Abs và n còn li Ce 56 Bng 3.8. Các giá tr C e , Qe, C e /Q e , logQ e và logC e theo các n khác nhau 56 Bng 3.9. Các thông s ng nhit hp ph Langmuir và Freundlich 8 Khương Thị Nhật Hạ 4 K36B – Hoá học DANH MC HÌNH Hình 1.1. Hình nh mô t graphen oxit 13 Hình 1.2. Hình nh mô t graphen 14 Hình 1.3. Hình nh mô t cu trúc graphit ca graphen 17 Hình 1.4.  18 Hình 1.5.  ca quá trình kh nhit 19 Hình 1.6.  ca quá trình kh Hydrazine và nhit 20 Hình 1.7. Công thc cu to ca metylen xanh (MB) 24 Hình 1.8.  [16] 28 Hình 1.9. -   32 Hình 1.10.  34 Hình 2.1  41 Hình 3.1. Hình nh XRD ca graphit Lào Cai 43 Hình 3.2. Hình nh XRD ca graphen oxit 52 Hình 3.3. Hình nh XRD ca graphen 44 Hình 3.4. Hình nh FTIR ca graphen oxit 45 Hình 3.5. Hình nh FTIR ca graphen 45 Hình 3.6. Hình nh ph XPS ca graphen oxit 46 Hình 3.7. Hình nh ph XPS ca graphen 47 Hình 3.8. HR-TEM ca graphen oxit 48 Hình 3.9. HR-TEM ca graphen 48 Hình 3.10. Ph UV-vis xanh metylen (MB) 49 Hình 3.11. ng chun ca xanh metylen (MB) 50 Hình 3.12. S ph thung hp ph xanh metylen theo thi gian  các n khác nhau (250ppm, 300ppm, 350ppm) 52 Hình 3.13. ng nhit Langmuir ca graphen oxit 53 Hình 3.14ng nhit Freundlich ca graphen oxit 54 Khương Thị Nhật Hạ 5 K36B – Hoá học Hình 3.15. S ph thung hp ph xanh metylen theo thi gian  các n khác nhau (50ppm,100ppm,150ppm) 55 Hình 3.16. ng nhit Langmuir ca graphen 57 Hình 3.17. ng nhit Freundlich ca graphen 57 Khương Thị Nhật Hạ 6 K36B – Hoá học MC LC M U 9 1.Lý do ch tài 9 2.M tài 9 3.ng và phm vi nghiên cu 10 4.Ni dung nghiên cu 10 5.iên cu 10 6.c và thc tin c tài 11  12 1.1.  12 1.2. Graphen oxit 13 1.2.1. Khái niệm. 13 1.2.2.Tính chất của graphen oxit 13 1.2.2.1.Tính phân tán trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực 13 1.2.2.2.Tính dẫn điện 14 1.3. Graphen 14 1.3.1. Khái niệm 14 1.3.2. Tính chất của graphen 14 1.3.2.1.Tỉ trọng của graphen 15 1.3.2.2.Tính trong suốt quang học của graphen 15 1.3.2.3.Sức bền của graphen 15 1.3.2.4.Độ dẫn điện của graphen 15 1.3.2.5.Độ dẫn nhiệt 16 1.3.2.6. Độ khít 16 1.3.2.7.Khả năng chế tạo, biến dạng 16 1.3.2.8. Hiệu ứng Hall lượng tử trong graphen 16 1.3.2.9. Chuyển động của lượng tử trong graphen 16 1.3.2.10. Cấu trúc của graphen 16 1.3.3. Phân loại graphen 17 1.3.4.Nguyên liệu tổng hợp graphen oxit, graphen 17 1.4. 18 Khương Thị Nhật Hạ 7 K36B – Hoá học 1.5. 18 1.5.1. Phương pháp khử bằng nhiệt 19 1.5.2. Phương pháp khử bằng Hydrazin và nhiệt 20 1.6. N 20 1.6.1. Sơ lược về thuốc nhuộm 21 1.6.2. Thuốc nhuộm azo 22 1.6.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm 23 1.6.4. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm 24 1.6.5. Chất màu xanh metylen (MB ) 25 1.7.  25 1.7.1. Hiện tượng hấp phụ 25 1.7.1.1. Phân loại các dạng hấp phụ 26 1.7.1.2. Sự hấp phụ trong môi trường nước 29 1.7.2. Sự hấp phụ trên mao quản 31 1.7.2.1. Sự hấp phụ trong mao quản nhỏ 31 1.7.2.2. Sự hấp phụ trong mao quản trung bình 32 1.7.3. Hấp phụ thuốc nhuộm 33 1.7.4. Một số mô hình đẳng nhiệt [8] 34  38 m 38 2.1.1. Hoá chất sử dụng 38 2.1.2. Dụng cụ 38 2.1.3. Tổng hợp vật liệu GO 38  39 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ Ronghen(XRD) 39 2.2.2. Phương pháp quang phổ hồng ngoại( Infrared Spectroscopy IR) 40 2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope SEM) 40 2.2.4. Phương pháp phổ hấp phụ electon (UV-Vis)…………………………….41 2.2.5. Phương pháp phổ XPS 41 Khương Thị Nhật Hạ 8 K36B – Hoá học T QU VÀ THO LUN 43 a vt liu tng hc 43 3.1.1. Phương pháp nhiễu xạ Ronghen (XRD) 43 3.1.2. Phổ hồng ngoại chuyển dịch Fourier (FTIR) 45 3.1.3. XPS của graphen oxit, graphen 46 3.1.4. Hình ảnh HR-TEM 48  p ph 49 3.2.1. Hấp phụ xanh metylen (MB) trên graphen oxit 51 3.2.2. Hấp phụ xanh metylen trên graphen 55 KT LUN 59 TÀI LIU THAM KHO 60 [...]... v Xu t phỏt t nh ng lý do trờn chỳng tụi ch c trng vt liu graphen oxit, graphen t graphit t nhiờn ca Vit Nam (Lo Cai) v ng dng trong x lý mụi trng 2 M ớ h a ti Nghiờn c u ch t graphit t nhiờn c a Vi t Nam (Lo Cai) v kh T ng dng trong x t o graphen t dung d ch t trung gian l graphen oxit (GO), ch graphit GO dng trong th c ti Khng Th Nht H ng c kh t c t o thnh bng cỏch oxi hoỏ t trong nh ng lo i v... nghiờn cu Cỏc v t li u tng h c l graphen oxit, graphen Ph m vi nghiờn c u c graphen b c a ch t tng h ti ny l tng h g phỏp phự h c graphen oxit, t hi u su t cao nh t v ng dng c vo x ng 4 Ni dung nghiờn cu N i dung 1: Nghiờn c u, tng quan ti li u v ch t o graphen oxit, graphen v ng dng trong x ng N i dung 2: Ti n hnh tng h p graphen oxit, graphen 3: N a graphen oxit, graphen trong x ng 5 Phng phỏp nghi n... t c ỏnh sỏng Electron trong graphen cú v n t c l n g p 100 l n electron trong silicon 1.3.2.10 Cu trỳc ca graphen ộ Graphen t l 3,35 (hỡnh 1.3) T acbon raphit Khng Th Nht H 16 K36B Hoỏ hc Hỡnh 1.3 1.3.3 Phõn loi graphen Graphen bao gm: - Graphen p - Graphen vi l p 1.3.4 Nguyờn liu tng hp graphen oxit, graphen Graphit l cỏc Khng Th Nht H 17 K36B Hoỏ hc Hỡnh 1.4 graphit 1.4 Phng phỏp... Thu th p ti li u trờn m ng, m t s sỏch - Tng h p, x lý, khỏi quỏt, phõn tớch ti li - Nghiờn c u lý thuy c lý lu n - D ch v nghiờn c u ti li u ti ng Anh : S d - P tỏn x X( X ) ph n cỏc nguyờn t trong m u graphen oxit, graphen tng h - P u x Ronghen (XR ) graphen oxit, graphen tng h - P c nh c u trỳc pha c a c hng ngo i (FT-IR) mt c a graphen oxit, graphen tng h Khng Th Nht H nh thnh 10 nh cỏc nhúm... Phng phỏp o graphen graphen oxit Quỏ trỡnh oxi hoỏ graphit GO S Khng Th Nht H trong 18 K36B Hoỏ hc : T Cú 2 p it thnh graphen T graphen ừ oxit thnh graphen ộ 1.5.1 Phng phỏp kh bng nhit Qui trỡnh hon nguyờn GO thnh graphen c trỡnh by thụng qua cỏc c sau: Ho tan GO vo dung mụi, t o mng graphen oxit b n thụng qua nhi t Graphit oxit Dung mụi Ph mng Graphen oxit Mng graphen oxit... h cỏc phng gi l graphen Hỡnh 1.2 Hỡnh nh mụ t graphen 1.3.2 Tớnh cht ca graphen u tớnh n Mu: Mu vng trong Mựi: Khụng mựi :X Khng Th Nht H 36 0 C 14 K36B Hoỏ hc : : : 1.0g/cm3 : : (Dispersion) 1.3.2.1 T trng ca graphen ễ tớch 0,052nm2 77 / 2 1.3.2.2 Tớnh trong sut quang hc ca graphen Graphen 3% 1.3.2.3 Sc bn ca graphen / Graphen 2 T ộ -1200 MPa = 0,25-1,2.109N/m2 graphen ( 3,35... phỏp huyn hoỏ graphi hnh graphen oxit P n nay c s dng khỏ ph bi n trong vi c u ch graphen oxit, graphen b s dng cỏc tỏc nhõn gõy ph n ng cú kh kh m xen cỏc nguyờn t oxi v m ng tinh th cacbon trong graphit t o ra cỏc nhúm ch c epoxy, hydroxyl hay cacboxyl trờn b mt c a cỏc l p cacbon Cỏc tỏc nhõn oxi hoỏ v kh m nh s d 2SO4 KMnO4, H2O2 (30%) Hi ts (98%), u ch graphen t oxit, graphen t O3 hoc H3PO4 v... dng Graphen cú c u trỳc m m d t do v cú th b cong, g p hay cu n l i 1.3.2.8 Hiu ng Hall lng t trong graphen c th y nhi r t th p trong i xu t hi n trong graphen nhi Hi u phũng Theo ng t cỏc bỏn d ng ch nguyờn t c v t lý, v t li u m i ny khụng th tn t i , s ho i bi nhi khụng tr nh v r t d b h y i mng ny cú th tn t i nh l do chỳng ng nh theo d ng súng 1.3.2.9 Chuyn ng ca lng t trong graphen Graphen... i, vi c s dng graphen r t thỳ v c [21], nhi t [10] bi nhi u tớnh ch t thỳ v xỏc nh n [24] c bỏo t c a graphen so v i nguyờn li u truy n th ng [15] Theo bỏo cỏo ny, graphit oxit i c [27] c c a v t li td t s nghiờn c u thu hỳt m nh do vai trũ c cho hi u qu kinh t v s ng kh ng graphen Khng Th Nht H 12 K36B Hoỏ hc 1.2 Graphen oxit 1.2.1 Khỏi nim Graphit oxit, i l oxit graphitic hoc axit graphitic, l m... carbon, oxy, v hydro trong t l c bng cỏch x lý graphit v i ch t oxy húa m nh Cỏc s n phm oxy húa l m hn h p mu vng r n v i t l C : O trong kho ng t c c u trỳc l p c ng l n 2.1 v 2.9, m v n gi i kho ng cỏch l khụng liờn tc Sau khi oxi hoỏ graphit u v tỏch l p graphit t o ra cỏc v y graphen oxit Trờn b mt c a graphen oxit cú ch a cỏc nhúm G ch c ho c mụ t bng hỡnh sau: Hỡnh 1.1 Hỡnh nh mụ t graphen oxit T . phát t nhng lý do trên chúng tôi ch  Nghiên cứu chế tạo và đặc trưng vật liệu graphen oxit, graphen từ graphit tự nhiên của Việt Nam (Lào Cai) và ứng dụng trong xử lý môi trường. 2 ====  NHT H NGHIÊN CU CH TT LIU GRAPHEN OXIT, GRAPHEN T GRAPHIT T NHIÊN CA VIT NAM (LÀO CAI) VÀ NG DNG TRONG X LÝ MÔI NG KHÓA LUN TT. 1.3.2.7.Khả năng chế tạo, biến dạng 16 1.3.2.8. Hiệu ứng Hall lượng tử trong graphen 16 1.3.2.9. Chuyển động của lượng tử trong graphen 16 1.3.2.10. Cấu trúc của graphen 16 1.3.3. Phân loại graphen