Tải bản đầy đủ
3 Ứng dụng của CuO

3 Ứng dụng của CuO

Tải bản đầy đủ

Bơm

H2O2+ dung dịch
Vật liệu CuO
Hình 3.6: Sơ đồ phản ứng quang xúc tác

Hình 3.8 là sơ đồ của phản ứng quang xúc tác. Bơm tuần hoàn bơm dung
dịch MB chảy trên vật liệu CuO, sau thời gian đo phổ UV-Vis về độ hấp thụ của
MB ta được kết quả như trên hình 3.9

4.0

60

0

2

4

0

2

4

6

8

10

6

8

10

663

3.5

50

40

2.5
(C-Co)/C0 (%)

Absorbance (a.u.)

3.0

2.0
1.5
1.0

30

20

10

0.5
0

0.0
400

500

600

700

800

Wavelength (nm)

circle

Hình 3.7a: Độ chuyển hóa của phản ứng mất

Hình 3.7b: Sự phụ thuộc của độ

màu MB theo thời gian có sự xúc tác của CuO chuyển hóa phản ứng mất màu MB

Hình 3.9a là phổ hấp thụ UV-Vis của dung dịch MB được xử lí bằng vật liệu
CuO theo thời gian. Hình 3.9b là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ chuyển hóa
khi sử dụng xúc tác CuO. Các kết quả trên hình 3.8 cho ta thấy, sau thời gian dưới
sự xúc tác của CuO và ánh sáng kích thích thì độ hấp thụ của MB giảm dần.
Cơ chế giả thiết của quá trình mất màu dung dịch có thể giải thích như sau:
Về bàn chất, màu sắc là do liên kết (-N=N), vì vậy quá trình làm mất màu là quá
trinh phá hủy liên kết trên bằng các gốc tự do thành các sản phảm khác có khói
lượng phân tử nhỏ hơn. Trong qúa trình quang xúc tác, các gốc tự do OH• được tạo
thành theo phản ứng:
CuO + h ν —> CuO (e-) + CuO (h+) (7)
OH- + CuO (h+) —> OH• + CuO
26

(8)

Như vậy gốc OH• được tạo thành bởi phản ứng giữa một lỗ trống (h+) và
nhóm OH−. Các gốc này có tính oxi hoá mạnh, chúng tương tác và làm mất màu
dung dich . Tốc độ chuyển hóa khi có sự xúc tác của CuO nhanh hơn là vì kim loại
trong lõi của chất bán dẫn đóng vai trò chất cho điện tử, thúc đẩy quá trình phân li
điện tử - lỗ trống dưới sự kích thích của bức xạ khả kiến, vì vậy làm tăng hoạt tính
xúc tác quang hóa.

27

3.3.2 Khả năng hấp phụ kim loại nặng trong nước.

Hình 3.8a: Phổ EDS của mẫu CuO-Co

28

Hình 3.8b: Ảnh FESEM mẫu CuO-Co Hình 3.8c: Ảnh FESEM mẫu CuO
Trên hình 3.9a là phổ EDS của mẫu CuO-Co, các nguyên tố trong mẫu gồm:
Đồng, Oxi, lưu huỳnh, Coban. Hình 3.9b và 3.9c là ảnh FESEM thể hiện khả năng
hấp phụ Co của CuO.

29

Hình 3.9a: Phổ EDS của mẫu CuO-Pb

30

Hình 3.9b: Ảnh FESEM mẫu CuO-Pb Hình 3.9c: Ảnh FESEM mẫu CuO
Hình 3.10a là phổ EDS của mẫu CuO-Pb, các nguyên tố trong mẫu gồm:
Đồng, Oxi, chì. Hình 3.10b và 3.10c là ảnh FESEM thể hiện khả năng hấp phụ chì
của mẫu CuO-Pb.

31

KẾT LUẬN
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã chế tạo thành công dây nano đồng oxit
bằng phương pháp khử đế đồng rồi đem ủ ở nhiệt độ cao.
Các mẫu chế tạo có cấu trúc đơn tà,các kết quả tính hằng số mạng phù hợp
với kết quả chuẩn. Phổ tán xạ Raman của mẫu thu được thể hiện được các đỉnh đặc
trưng của CuO.
Hình thái học, kích thước, mật độ của dây nano đồng oxit phụ thuộc mạnh
vào nhiệt độ nung, thời gian nung
Các dây nano đồng oxit CuO được ứng dụng trong phản ứng quang xúc tác,
hấp phụ kim loại nặng. Khả năng quang xúc tác và cơ chế giải thích quá trình quang
xúc tác của vật liệu CuO cũng đã được giải thích.

32

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Trần Thị Nhung (2013): “Nghiên cứu tổng hợp oxit hỗn hợp CaO-CuO-CeO 2
kích thước nanomet bằng phương pháp tẩm và thăm dò khả năng xúc tác của nó
cho phản ứng oxi hóa hợp chất hữu cơ”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên,ĐHQGHN.
[2] Viện Khoa học Nông nghiệp (2013): “ Vật liệu nano và ứng dụng”.

Tiếng Anh
[3] Thi Ha Tran, Viet Tuyen Nguyen (2013), “ Copper Oxide Nanomaterial
prepared by solution method, Some Properties, anh Potential Applications: A Brief
Review” Published 17 December 2014 177.
[4] Y. Yecheskel, I. Dror, and B. Berkowitz (2013), “Catalytic degradation of
brominated flame retardants by copper oxide nanoparticles,” Chemosphere, vol.
93, no. 1, pp. 172–177.
[5] M. Yang, J. He, X. Hu, C. Yan, and Z. Cheng (2011), “CuO nanostructures as
quartz crystal microbalance sensing layers for detection of trace hydrogen cyanide
gas,” Environmental Science and Technology, vol. 45, no. 14, pp. 6088–6094.
[6] K. Han and M. Tao (2009), “Electrochemically deposited p-n homojunction
cuprous oxide solar cells,” Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 93, no. 1,
pp. 153–157.
[7] Z. Wang, F. Su, S. Madhavi, and X. W. Lou (2011), “CuO nanostructures
supported on Cu substrate as integrated electrodes for highly reversible lithium
storage,” Nanoscale, vol. 3, no. 4, pp. 1618–1623.
[8] A. K. Rai, L. T. Anh, J. Gim et al (2013), “Facile approach to synthesize
CuO/reduced graphene oxide nanocomposite as anode materials for lithium-ion
battery,” Journal of Power Sources, vol. 244, pp. 435–441.
[9] H. Kidowaki, T. Oku, T. Akiyama, A. Suzuki, B. Jeyadevan, and J. Cuya
(2012), “Fabrication and characterization of CuO-based solar cells,” Journal of
Materials Science Research, vol. 1, no. 1, pp. 138–143.

33

[10] S. Chandrasekaran (2013), “A novel single step synthesis, high efficiency and
cost effective photovoltaic applications of oxidized copper nano particles,” Solar
Energy Materials and Solar Cells, vol. 109, pp. 220–226.
[11] A. Y. Oral, E. Menşur, M. H. Aslan, and E. Başaran (2004), “The preparation
of copper(II) oxide thin films and the study of their microstructures and optical
properties,” Materials Chemistry and Physics, vol. 83, no. 1, pp. 140–144.
[12] W. Septina, S. Ikeda, M. A. Khan et al (2011), “Potentiostatic
electrodeposition
of
cuprous
oxide
thin
films
for
photovoltaic
applications,” Electrochimica Acta, vol. 56, no. 13, pp. 4882–4888.
[13] S. Anandan, X. Wen, and S. Yang (2005), “Room temperature growth of CuO
nanorod arrays on copper and their application as a cathode in dye-sensitized
solar cells,” Materials Chemistry and Physics, vol. 93, no. 1, pp. 35–40.
[14] Y. Liu, L. Liao, J. Li, and C. Pan (2007), “From copper nanocrystalline to
CuO nanoneedle array: synthesis, growth mechanism, and properties,” Journal of
Physical Chemistry C, vol. 111, no. 13, pp. 5050–5056.
[15] Y. Liu, L. Zhong, Z. Peng, Y. Song, and W. Chen (2010), “Field emission
properties of one-dimensional single CuO nanoneedle by in situ
microscopy,” Journal of Materials Science, vol. 45, no. 14, pp. 3791–3796.
[16] L. Hu, D. Zhang, H. Hu, and T.Guo (2014), “Field electron emission from
structure-controlled one-dimensional CuO arrays synthesized by wet chemical
process,” Journal of Semiconductors, vol. 35, no. 7, Article ID 073003, pp. 1–4.
[17] Y. W. Zhu, C. H. Sow, and J. T. L. Thong (2007), “Enhanced field emission
from CuO nanowire arrays by in situ laser irradiation,” Journal of Applied Physics,
vol. 102, Article ID 114302.
[18] R.-C. Wang and C.-H. Li (2009), “Improved morphologies and enhanced field
emissions of CuO nanoneedle arrays by heating zno coated copper foils,” Crystal
Growth and Design, vol. 9, no. 5, pp. 2229–2234.
[19] S. K. Maji, N. Mukherjee, A. Mondal, B. Adhikary, and B. Karmakar (2010),
“Chemical synthesis of mesoporous CuO from a single precursor: structural,
optical and electrical properties,” Journal of Solid State Chemistry, vol. 183, no. 8,
pp. 1900–1904.

34