BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠOĐẠIHỌCHUẾ
TRƯỜNGĐẠI HỌCKHOAHỌC

VÕTHỊTHANHCHÂU

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT
TÍNHCHẤTHẤPPHỤ,HOẠTTÍNHXÚCTÁCQUANG
CỦAVẬTLIỆUMIL-101(Cr)

Chun ngành: Hóa lý thuyết và hóa
lýMãsố:62.44.01.19

TĨMTẮT LUẬNÁNTIẾN SĨ HOÁHỌC

HUẾ,2015


Cơng trình được hồn thành tại Khoa Hóa, trường Đại học Khoa
học,ĐạihọcHuế.

Người hướngdẫn khoahọc:

1. TS.ĐinhQuangKhiếu
2.GS. TS. Trần TháiHòa

Phảnbiện1:
Phảnbiện2:
Phảnbiện3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Huế chấm

luậnán tiến sĩhọp tại. .. . .. . ... . . . .. . . .. . . . . .. . . . . ... .. . . . . . .. .
vàohồi

giờ

ngày

tháng

năm


MỞ ĐẦU
Vậtl i ệ u z e o l i t v ớ i c ấ u t r ú c t i n h t h ể v i m a o q u ả n đ ã đ
ư ợ c ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hấp phụ [20, 141], táchchất[124], traođổi
ion[53,130],đ ặ c b i ệ t
là
trong
x ú c t á c [ 3 7 , 158].Bêncạnhnhững ưu điểm không thểphủ
nhậnnhưhệt h ố n g mao quản đồng đều, diện tích bề mặt riêng lớn, có khả năng xúc
tácchonhiềuphảnứng thìloạivậtliệunày cịnbịh ạ n c h ế l à k í c h thước
maoquảnnhỏ,khơngthểhấpphụcũngnhưchuyểnhóađượccác phântửcó kích thước lớn.
Vìvậy,vậtl i ệ u
khung
hữu
c ơ k i m loại( m e t a l o r g a n i c f r a m e w o r k s , k í h i ệ u l à M O F s ) r a
đ ờ i đ ã m ở r a một bướctiến mới đầy triển vọngcho ngànhnghiên cứu vật liệu.MOFs có độ
xốp khổng lồ, lên đến 90% là khoảng trống [155],
vớidiệntíchbềmặtvàthểtíchmaoquảnrấtlớn(2000-6000m 2.g-1;12cm3.g-1),hệthống khungmạng ba chiều,c ấ u t r ú c h ì n h h ọ c
đ a dạng, có cấu trúc tinh thể và tâm hoạt động xúc tác tương tự

zeolit,đặc biệt,bằng cách thay đổi cầu nốihữuc ơ v à t â m k i m
l o ạ i c ó t h ể tạo ra hàng nghìn loại MOFs có tính chất và ứng
dụng như mongmuốn [42, 45, 68, 69, 114, 119]. Do đó, MOFs đã
thu
hút
được
sựpháttriểnnghiêncứumạnhmẽtrong
suốtmộtthậpkỉqua.S a u những cơng bố đầu tiên vào cuối những năm chín mươi[ 1 0 1 ,
1 7 1 ] , đã có hàng nghìn các nghiên cứu về các vật liệu MOFs khác
nhauđượcc ô n g b ố [ 3 1 , 1 4 2 ] . N h ờ n h ữ n g ư u đ i ể m vư ợt t r ộ i v ề c ấ
u t r úc xốp cũng nhưtính chấtbềmặt, MOFs trởthànhứng cửv i ê n
c h o nhiều ứng dụng quan trọng trong lĩnh vựch ấ p p h ụ v à x ú c
tác
n h ư lưut r ữ k h í [ 3 1 , 6 0 , 1 0 3 , 1 0 9 , 1 7 3 , 1 7 4 , 1 7 6 ] , p h â n t
áchkhí[86,
112],x ú c t á c [ 6 9 , 7 4 ] , d ẫ n t h u ố c [ 7 0 , 7 1 ] , c ả m b i ế n k h í [ 2 7 ] ,
l à m xúctácquang[64],vậtliệutừtính[72,115].
Ở Việt Nam, vật liệu MOFs cũng đang thu hút được sự chú
ýcủa nhiều nhóm nghiên cứu trong những năm gần đây. Theo tìm
hiểucủac h ú n g t ơ i , m ộ t s ố n g h i ê n c ứ u v ề l o ạ i v ậ t l i ệ u n à y đ ã v
à đ a n g đượctriểnkhaiởmộtsốnơinhưtrườngĐạihọcBáchKhoathànhphố Hồ Chí Minh,
Đại học Khoa Học Tự Nhiên thành phố Hồ ChíMinh, Viện Hoá Học
Việt Nam, Đại học Huế, Đại học Sư phạm HàNội. Trong đó, nhóm
nghiên
cứu
của
trường
Đại
học
Bách

KhoathànhphốHồChíMinhđãcónhiềucơngbốvềmộtsốvậtliệuMOFsnhư
MOF-5,IFMOF-8,IRMOF-3,MOF-199,Cu(BDC),Cu2(BDC)2,...
1


vàứngdụngcủacácvậtliệunàytrongphảnứngxúctácdịthểnhư

2


ankyl hóa Friedel–Crafts, axyl hóa Friedel–Crafts, phản ứng ngưng
tụPaal–Knorr,..[125-127,134-139,162].
Trong số các MOFs, MIL-101(Cr) (MIL: Material
InstituteLavoisier)đượctổnghợplầnđầutiênvàonăm2005,làmộttrongnhữn
gloạivậtliệumớivàcónhiềuưuđiểmnhất[151].MIL101(Cr)códiệntíchbềmặtrấtlớn(SBET=4100m2.g-1,Vmaoquản=2cm3.g1
)vàcóđộbềncaonhấttronghọMOFs[45,151].MặcdùMIL-101(Cr)đãthuhútđược sự phát
triển nghiên cứu rấtm ạ n h t r o n g n h ữ n g n ă m g ầ n
đ â y [25, 80], nhưng ở Việt Nam, các nghiên cứu về loại vật liệu
này cịnkhá hạn chế. Theo tìm hiểu của chúng tơi, cho đến nay chưa
có mộtnghiêncứuhồnchỉnh vàhệ thốngvề MIL-101(Cr)được cơngbố.
Giống như các MOFs khác, MIL-101(Cr) có độ xốp lớn
nênđãđ ư ợ c ứ n g d ụ n g r ộ n gr ã i t r o n g h ấ p p h ụ , l ư u t r ữ k h í [ 6 9 , 1 7
5 ] v à xúc tác [85, 146] nhưng nhiều tiềm năng ứng dụng khác của loại vậtliệu này vẫn chưa
được khai thác như hấp phụ phẩm nhuộm trongdungdịch nước[63],
phảnứngxúc tác quanghóa,...
Vì những lý do trên chúng tơi lựa chọn đề tài:“Nghiên
cứutổng hợp và khảo sát tính chất hấp phụ, hoạt tính xúc tác
quangcủavậtliệuMIL-101(Cr)”.
CHƯƠNG1:TỔNGQUANTÀI LIỆU
Phần tổng quan giới thiệu chung về vật liệu MOFs, vật liệu MIL101(Cr), các ứng dụng của vật liệu MOFs, MIL-101(Cr) trong

hấpphụ khí, hấp phụ phẩm nhuộm, xúc tác quang, các phương
phápnghiên cứuđộnghọc và đẳngnhiệthấp phụ.
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨUVÀTHỰCNGHIỆM
2.1. MỤCTIÊU
TổnghợpđượcvậtliệukhunghữucơkimloạiMIL101(Cr)cótínhchấtbềmặttốtvàứngdụngchúngtronglĩnhvựcxúctácvàhấpph
ụ.
2.2. NỘIDUNG
2.2.1. Nghiêncứutổnghợpvật liệuMIL-101(Cr).
2.2.2. ỨngdụngMIL-101(Cr) đểhấpphụkhí CO2và CH4.
2.2.3. Ứngdụngtronghấpphụ phẩmnhuộm.


2.3.4.ỨngdụngMIL101(Cr)làmchấtxúctácquanghóaphânhủyphẩmnhuộmRemazolBla
ckB(RDB).


2.3. CÁCPHƯƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU
Sửd ụ n g c á c p h ư ơ n g p h á p : X R D , F R - I R , T G D T A , T E M , XPS,BET, UV-Vis-DR, UV-Vis, EDX.
2.4. THỰCNGHIỆM
Tổng hợp vật liệu MIL-101(Cr) bằng phương pháp tổng
hợpthủy nhiệt. Thí nghiệm nghiên cứu động học hấp phụ, đẳng nhiệt
hấpphụvà khảo sáthoạttính quanghóa củavậtliệuMIL-101(Cr).
CHƯƠNG3.KẾTQUẢVÀTHẢOLUẬN
3.1. TỔNGHỢPMIL-101(Cr)
3.1.1. TinhchếMIL-101(Cr)
3.1.1.1. Tinh chế MIL-101(Cr) qua nhiều giai đoạn với các
dungmơikhác nhau
Hình 3.1a trình bày kết quả XRD của các mẫu MIL101(Cr)mới tổng hợp (AS-MIL-101), được xử lý với nước (W-MIL101),nước - cn (E-MIL-101), v Hỡnh 3.1b l gin XRD ca
axitH2BDC.

Cãờngđộộ(abr.)500

8000
7000

(a)

(b)

6000

Cãờngđộộ(cps.)

Axit H BDC

E-MIL-101

2

5000
4000
3000
2000

W-MIL-101 AS-MIL-101

1000
0
0


10

20

2/®éé

30

40

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2/®éé


Hình 3.1.(a) Giản đồ XRD của các mẫu được tinh chế theo
cáccáchkhác nhau,(b)Giản đồ XRDcủa H2BDC.
Ảnhhưởngcủaqtrìnhtinhchếđếnhìnhthái,kích thướch
ạtcủavậtliệu MIL-101(Cr) đượcthểhiện quaảnhTEM(Hình 3.2).

Hình3.2.Ả n h TEMcủa MIL-101(Cr)đượcxử lývớicácdungmơi


Tính chất xốp và diện tích bề mặt của các mẫu MIL101(Cr)được tinh chế trong các dung môik h á c n h a u đ ư ợ c
t r ì n h b à y t r ê n Bảng 3.1. Kết quả cho thấy rằng mẫu được xử
lý với nước-cồn códiệntích bề mặtlớn nhất(2884 m2.g-1).
Bảng 3.1.Tính chất xốp ca MIL-101(Cr) c tinh ch vi
cỏcdungmụikhỏc nhau
Mu

SBET
(m2.g-1)
2032
2217
2884

AS-MIL-101
W-MIL-101
E-MIL-101

SLangmuir
(m2.g-1)
3328
3439
4633


Vpore
(cm3.g-1)
1,11
1,13
1,55

Cãờngđộộ(abr.)

500

3.1.1.2. Chitsoxhlet

MIL-101-S1

MIL-101-S2
0

10

20

30

40

2/độộ

Hỡnh 3.3.Gin XRD của MIL-101(Cr) được chiết soxhlet theo
haicáchkhácnhau

Bảng 3.2.Tính chất xốp của MIL-101(Cr) được chiết soxhlet
theohaicáchkhácnhau
2

-1

2 -1
Mẫu
SBET(m .g ) SLangmuir(m .g )
MIL-101-S1
2946
4776
MIL-101-S2
2174
3160

3

-1

Vpore(cm .g )
1,53
1,03

Hình 3.3 và Bảng 3.2 trình bày kết XRD và tính chất xốp
củacácmẫuMIL101(Cr)đượctinhchếbằngphươngphápchiếtsoxhlettheohaicáchkhácnhau.M
ẫuđượcchiếtsoxhletliêntụcvớicồn(MIL-101-S1)códiệntíchbềmặt2946m2.g-1và thể
tích mao quản 1,53 cm3.g-1caohơnhẳnsovớimẫuMIL-101-S2vàcaohơncácmẫuđượcxử
lývới các dung mơi khác nhau. Vì vậy chúng tơi lựa chọn phương
phápchiết soxhletliêntục vớicồn đểtinhchế vậtliệu MIL-101(Cr).



Hình 3.4 trình bày kết quả phân tích EDX mẫu MIL-101(Cr)S1.K ế t q u ả c h o t h ấ y C r l à m ộ t t r o n g n h ữ n g n g u y ê n t ố c h í n h c
ấ u trúcnênvậtliệuMIL-101(Cr).
4500

0 0 6

4000
3500

C

Counts

3000
2500

O

2000
1500

Cr
Fe Fe Cr
S Cl
S Cl

1000


Cr Fe Fe

500
0
0.00

1.002.00

3.004 . 0 0 5 . 0 0 6.00

7.008 . 0 0 9 . 0 0 1 0 . 0 0

keV

Hình3.4.Phổ EDXcủa mẫuMIL-101-S1
Hình 3.5a trình bày kếtquả FT-IR củam ẫ u M I L 1 0 1 ( C r ) mới tổng hợp (AS-MIL-101) và sau khi tinh chế liên tục
với cồn(MIL-101-S1). Kết quả cho thấy dao động ở 1684 cm -1đặc
trưng chodao động ν(C=O)t r o n g n h ó m a x i t ( C O O H )
c ủ a H 2BDC được quansátr ấ t r õ ở m ẫ u m ớ i t ổ n g h ợ p
n h ư n g k h ô n g x u ấ t h i ệ n ở m ẫ u s a u tinh chế chứng tỏ
H2BDC đã được loại bỏ khỏi hoàn toàn trong mẫuMIL-101-S1. Độ
bền nhiệt của vật liệu MIL-101-S1 được phản ánhtrênHình 3.5b.
Kếtquảchothấy vậtliệu MIL-101(Cr)bền nkhongnhit350
400C.
TG(%)

DTA(uV)
300

100


405,83 oC

250

(b)
80

200
150

60

100

-53,399%
40

50
0

20

-50

81,63 oC-33,790%

0
0


200

400

600

800

o

Nhiêt độộ( C)

Hỡnh 3.5.(a) Ph FT-IR ca mu MIL-101(Cr) mới tổng hợp và
saukhitinhchế,(b)giảnđồphântíchnhiệtTG-DTAcủamẫuMIL-101-S1
3.1.2.NghiêncứuảnhhưởngcủacácđiềukiệntổnghợpMIL-101(Cr)
3.1.2.1. Ảnhhưởngcủanhiệtđộ


Hình3 . 6 t h ể h i ệ n k ế t q u ả X R D c ủ a c á c m ẫ u M I L 1 0 1 ( C r ) đượctổnghợpởcácnhiệtđộkhácnhau:180C(M-180C),200C(M-


Cãờngđộộ(abr.)

500

200C) v 220C (M-220C). Nhit thớch hp tng hợp MIL101(Cr) là 200C và 220C.Chúng tôiđãchọn nhiệtđộ2 0 0 C
tnghpMIL-101(Cr).

M-180C


M-200C

0

10

20

30

M-220C40

2/độộ

Cãờngđộộ(abr.)

500

Hỡnh 3.6.Gin XRD ca cỏc mu MIL-101(Cr) c tng
hpcỏcnhitkhỏc nhau
3.1.2.2. ẢnhhưởngcủapH

0

10

20

30


40

M-pH2
2/®éé

Hình 3.7.Giản đồ XRD của MIL-101(Cr) được tổng hợp ở các
M-pH4 M-pH6
pHkhácnhau
Hình 3.7 trình bày kết quả XRD của các mẫu MIL101(Cr)tổng hợp ở các pH khác nhau. Giá trị pH thích hợp nhất để
tổng hợpMIL-101(Cr)làpH =2.
3.1.2.3. ẢnhhưởngcủatỷlệCr(III)/H2BDC
Hình 3.8, Hình 3.9 và Bảng 3.3 lần lượt trình bày kết
quảXRD, TEM và tính chất xốp của vật liệu MIL-101(Cr) được tổng
hợpvớicáctỷlệ Cr(III)/H2BDCkhác nhau.


500
Cãờngđộộ(abr.)

M-1.75

M-1.50

0

10

20

2/độộ


30

M-1.25
M-1.00
M-0.7540
M-0.50

Hỡnh 3.8.Gin XRD ca MIL-101(Cr) c tng hp vi các
tỷlệCr(III)/H2BDCkhácnhau

Hình3.9.Ảnh TEM của MIL-101(Cr)được tổng hợpvới cáctỷlệ
Cr(III)/H2BDCkhácnhau
Bảng3.3.Tính chất xốp của các mẫuđược tổng hợpvới tỷ lệ
Cr(III)/H2BDCkhácnhau.
Mẫu
MCr-0.75
MCr-1.00
MCr-1.25
MCr-1.50
MCr-1.75

SBET SLangmuir
(m2.g-1)
(m2.g-1)
1582
2426
2328
3833
2946

4776
2642
4354
2414
4057

1
0

Vpore
(cm3.g-1)
0,79
1,23
1,53
1,41
1,28

dTEM
(nm)
231
376
216
522
573


Cãờngđộộ(abr.)

500


Kt qu cho thy t lC r ( I I I ) / H 2BDC = 1,25 là thích
hợpnhấtđể tổng hợp MIL-101(Cr)và chúng tôil ự a c h ọ n t ỷ l ệ
n à y đ ể tổnghợp cho tấtcả các mẫu MIL-101(Cr)saunàytrongluận
án.
3.1.2.4. ẢnhhưởngcủatỷlệH2O/H2BDC

M350

M265
M200
M400
M500
M700
0

10

20

30

40

2/®éé

Hình 3.10.Giản đồ XRD của mẫu MIL-101(Cr) tổng hợp với tỷ
lệH2O/H2BDCkhác nhau

Hình3.11.Ảnh TEMcủacác mẫu MIL-101(Cr)đượctổng hợp với
cáctỷ lệH2O/H2BDCkhácnhau.

Bảng 3.4.Tính chất xốp của các mẫu mẫu MIL-101(Cr) tổng hợp
vớitỷlệ H2O/H2BDCkhác nhau
Mẫu
M200
M265
M350
M400

SBET(
m2.g-1)
1618
2946
3586
2274

SLangmuir
(m2.g-1)
2570
4776
5288
3664

1
1

Vpore(c
3 -1
m .g )
0.87
1,53

1,85
1,25

dTEM
298
216
364
111


M700

1708

2701

1
2

0,93

137


Cãờngđộộ(abr.)

500

Hỡnh 3.10, Hỡnh 3.11 v Bng 3.4 ln lt trỡnh bày kết
quảXRD, TEM và tính chất xốp của vật liệu MIL-101(Cr) được tổng

hợpvớicáctỷlệH2O/H2BDCkhácnhau.KếtquảchothấytỷlệH2O/H2BDCt
ốiưu để tổnghợp MIL-101(Cr)là 350.
3.1.2.5. ẢnhhưởngcủatỷlệHF
Hình 3.12, Hình 3.13 và Bảng 3.5 lần lượt trình bày kết
quảXRD, TEM và tính chất xốp của vật liệu MIL-101(Cr) được tổng
hợpvới các tỷ lệ HF/H2BDC khác nhau. Tỷ lệ HF/H2BDC = 0,25
thíchhợpnhấtđể tổnghợp MIL-101(Cr).

0

MHF0.25

10

20

30

40

2/®éé
MHF0.75 MHF0
Hình3.12.G i ả n đồXRDcủamẫuMIL-101(Cr)tổng
hợpvớitỷlệHF/
H2BDCkhác nhau

Hình 3.13.Ảnh TEM của mẫu MIL-101(Cr) tổng hợp với tỷ lệHF/
H2BDCkhác nhau
Bảng3.5.Tính chất xốpcủa cácmẫuMIL-101(Cr)tổnghợpvớitỷlệ
HF/H2BDCkhác nhau

Mẫu

SBET
(m2.g-1)

SLangmui
r

(m2.g-1)

13

Vpore
(cm3.g-1)

dTEM


M-HF0
M-HF0.25
M-HF0.75

2772
3586
2614

4652
5288
4381


14

1,45
1,85
1,43

234
364
612


500

500

3.1.2.6. nhhngcathi gian tnghp
H BDC

(b)

2

Cãờngđộộ(abr.)

Cãờngđộộ(abr.)

(a)

0


10

MHF-12h
20
2/độộ

30

40

MHF0-12h

MHF0-8h
MHF0-6h MHF0-2h

0

10

20

30

2/độộ

40

Hỡnh 3.14.Gin MHF-8h
XRD
MHF-6h ca MIL-101(Cr) được tổng hợp ở các

thờigiankhác nhau:(a)Tổng hợpvới HF, (b)tổnghợp khôngdùng HF
Hình 3.14 MHF-2h
trình bày kết quả XRD của các mẫu MIL101(Cr)được tổng hợp ở các thời gian khác nhau trong hai trường
hợp có HFvà khơng có HF. Kết quả cho thấy mẫu có HF có độ kết
tinh cao hơnvàthờigian tổnghợp tốiưulà 8 giờ.
Tóm lại, các điều kiện tối ưu để tổng hợp vật liệu MIL101(Cr)bằngphươngphápthủynhiệtđólà:Nhiệtđộtừ200– 220C, pH =
2, thời gian tổng hợp 8 giờ và thành phần mol hỗn hợpphảnứng:
H2BDC:Cr(NO3)3:HF:H2O=1:1,25:0,25:350 (Hỡnh3.15).
Cr(III)/HBDC
2

2000

d

H O/HBDC
22

HF/HBDC
2

3500

(nm)

TEM

TEM

3000


2500

-1

BET

2

d(nm )

1500

(m2.g-1)

SBET
( m .g )

S

1000

1,25

350

0,25

2000


1500
500
1000

500

TăngCr(III)

TăngH O
2

TăngHF

Hỡnh 3.15.Gin mụ tả kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của
thànhphầncácchấtphảnứng đếntính chất của MIL-101(Cr)
3.1.3. ĐộbềnvàđiểmđẳngđiệncủaMIL-101(Cr)
3.1.3.1. Độbềncủa vậtliệu trongkhơng khí
Cấu trúc của vật liệu MIL-101(Cr) vẫn bền vững mặc dù
đểtrong khơng khí suốt một năm. Ngoài ra, do ảnh hưởng của hơi
ẩm,đỉnhởkhoảng1,7bịmất khikhơngsấymẫu trướckhiđo XRD.
3.1.3.2. ĐộbềncủaMIL-101(Cr)trongnướcở nhiệtđộ phịng
Vật liệu MIL-101(Cr) bền vững trong nước ở nhiệt độ
phòngcho đến14 ngày.


2000

(111)

3.1.3.3. ĐộbềncủaMIL-101(Cr)trongcácdungmôiởnhiệtđộsôi

Ngâm MIL-101(Cr) trong nước, benzen và etanol ở nhiệt
độsôitrong8 giờ,cấutrúc củavật liệu vẫn được bảo toàn.
3.1.3.4. ĐiểmđẳngđiệncủaMIL-101(Cr)
Vật liệu MIL-101(Cr) có điểm đẳng điện trong khoảng pH
từ5đến6trongnướccấtvàdungdịchđiệnlycủacationhóatrị1ởnồng độ thấp, khi tăng hóa
trị và nồng độ của ion dung dịch điện ly,điểm đẳng điện của MIL101(Cr) giảm xuống trong khoảng pH từ 4đến 5.
3.1.4. Phântíchkết quả XRDcủa MIL-101(Cr)
Hình 3.16 trình bày giản đồ XRD của MIL-101(Cr) và chỉ
sốMiller tương ứng với cỏc nh nhiu x c xỏc nh trong
nghiờncu ny.

MIL-101(Cr)

Cãờngđộộ(cps.)

1500

(822)

(753)

(1022)

(16
(1088)
10
(1610)
44)
(13 95)


0

(880)

500

(220)
(531) (400)
(511)
(311)

1000

01 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0

2/độộ

-1

Dunglãợnghấpphụ(mmol.g )

Hỡnh3.16.GinXRDcaMIL101(Cr)vcỏcchsMillertngng
3.1.5. Phõntớchkt quTEM caMIL-101(Cr)
Phõn tớch kt qu TEM cho thấy MIL-101(Cr) có hình
bátdiệnhồnhảo.
3.1.6. Phântíchkết quảBETcủa MIL-101(Cr)
Sau khi phân tích thống kê 15 mẫu BET của MIL101(Cr),kếtquả cho thấy diện tích bềm ặ t c ủ a v ậ t l i ệ u n à y
đ ư ợ c t í n h c h í n h xác khi sử dụng dữ liệu hấp phụ với khoảng
áp suất tương đối từ 0,05đến0,26theo phươngtrìnhBET.
3.2. HẤPPHỤCO2,CH4TRÊNMIL-101(Cr)

Vật liệu MIL-101(Cr) có khả năng hấp phụ rất lớn đối
vớiCO2vàhấpphụCH4kém
hơn.Dung
lượng
hấp
phụCO2t r o n g nghiêncứunàycao hơn nhiều so vớicáccôngbố
trướcđây.
45

40

(a) - CO 2

MHF0
MHF0.25 MHF0.75

35


30

3.2
3.0
-1

Dunglãợnghấpphụ(mmol.g )

25
20
15

10
5
0
02 4 6 8 101214161820222426283032

psuất(bar)

(b) - CH 4

2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4

MHF0
MHF0.25
MHF0.75

1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2

24 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2


ÁpsuÊt(bar)

Hình 3.17.Đẳng nhiệt hấp phụ CO2(a) và CH4(b) trên các
mẫuMIL-101(Cr)có kíchthướchạtkhác nhauở 298K
3.3. NGHIÊNCỨU
KHẢNĂNGHẤPPHỤPHẨMNHUỘMCỦAVẬTLIỆUMIL101(Cr)TRONGDUNGDỊCHNƯỚC
3.3.1. Ảnhhưởngtốcđộkhuấy
140

120

q/t m g . g

-1

100

80

60

40

20

0
0204060801 0 0 120 140 160 180 200 220

t(phót)


Hình 3.18.Ảnh hưởng của tốc độ 200
khuấy
đến khả năng hấp phụ
rpm
300
rpm
phẩmnhuộmRDB400trên
MIL-101(Cr)
rpm
Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến khả năng hấp phụ của
RDBlênM I L 1 0 1 ( C r ) đ ư ợ c t r ì n h b à y ở H ì n h 3 . 1 8 . T ừ H ì n h 3 . 1 8 n h ậ n th
ấyrằngtốcđộkhuấytăngtừ200rpmđến300rpm,dunglượnghấpphụcũngtăngtheonhưngdunglượnghấp
phụhầunhưkhôngthayđổikhitiếptụctăngtốc độkhuấyđến 400 rpm.
3.3.2. Ảnhhưởngcủanồng độđầu
Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch phẩm nhuộm ban đầu
đếndunglượnghấpphụRDBtrênMIL-101(Cr)trongkhoảngtừ25đến600 ppm được mơ tả ở
Hình 3.19. Dung lượng hấp phụ tăng khi nồngđộtăng,nhưngkhităngđến500
ppm,qtrìnhhấpphụkhơngtheoqui luật do sự hình thành dung dịch keo của
dung dịch phẩm nhuộmkhi ởnồngđộ cao.
400

350

300


-1

q(mg

.g )
t

250
200
150

25ppm
50ppm
100ppm
200ppm
300ppm
400ppm
500ppm
600ppm

100
50
0

0

50

100

150

200


250

t(phót)

Hình 3.19.Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến khả năng hấp
phụphẩmnhuộmRDB trênMIL-101(Cr)
SựphântíchđộnghọckhuếchtántheomơhìnhkhuếchtánmaoquảnW
ebberchothấyqtrìnhhấpphụtheobagiaiđoạn(Hình3.20).Giaiđoạnđầutiênđư
ợcquyếtđịnhbởicơchếkhuếchtánmaoquản,haigiaiđoạnsaucósựthamgiaquyếtđịnh
tốc
độ
của
cơ
chế
khuếch
tánmàng.Điềunàyhồntồnphùhợpvớikếtquảphântíchđộnghọchấpphụ(Hìn
h3.21),dữliệuthựcnghiệmhấp
phụđượcmơtảtốtnhấtbởimơhìnhbậcmộtphituyếntínhbagiaiđoạn.
320
300
280
260

-1

q(mg.g
)
t

240

220

50 ppm
100 ppm
200 ppm
300 ppm
400 ppm

200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0

3

6

9

t

12


15

1/2

Hình 3.20.Giản đồ Webber đối với hồi qui ba giai đoạn của sự
hấpphụRDBtrênMIL-101(Cr)
350

350

(a)

(b)

300

300

250

50 ppm
100 ppm
200 ppm
300 ppm
400 ppm

150

-1


200

q(mg.g
)
t

-1

q(mg.g
)
t

250

150

100

100

50

50

0

50 ppm
100 ppm
200 ppm

300 ppm
400 ppm

200

0
0

50

100

150

200

t(phút)
Mô hình bậc 1 phi tuyến tính
Mô hình bậc 2 phi tun tÝnh

250

0

50

100

150


200

250

t(phót)

Hình 3.21.So sánh dữ liệu thực nghiệm với mơ hình động học bậc
1và bậc 2 phi tuyến tính (a) và mơ hình bậc 1 ba giai đoạn phi
tuyếntínhcủasự hp ph RDB trờn MIL-101(Cr)
Mô hình bậc một phi tuyến tính ba giai đoạn