ĐẶng thị quỳnh lan nghiên cứu tổng hợp và Ứng dụng của một số VẬt liệu khung kim loại-hữu cơ. Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý



tải về 8.99 Mb.
trang19/51
Chuyển đổi dữ liệu08.06.2018
Kích8.99 Mb.
#39698
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   51

Tổng hợp vật liệu MIL-88B


Quá trình tổng hợp MIL-88B được tiến hành theo quy trình: hoà tan FeCl3.6H2O vào dimetylformamid (DMF), sau đó cho từ từ axit terephtalic (H2BDC) vào dung dịch rồi tiếp tục khuấy cho tan thành hỗn hợp trong suốt màu vàng. Sau đó cho hỗn hợp vào bình teflon đặt trong autoclave rồi gia nhiệt ở 150oC trong 12 giờ. Lọc hỗn hợp bằng giấy lọc Whatman, sấy sản phẩm ta thu được vật liệu MIL-88B có màu vàng. Sản phẩm sau khi sấy được rửa lại bằng DMF trong 2 giờ ở 80oC với tỉ lệ 200ml DMF rửa 1g MIL-88B. Sau đó lọc, sấy và rửa sản phẩm bằng nước, rồi sấy qua đêm ở 100oC.
  1. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2BDC/FeCl3 trong quá trình tổng hợp MIL-88B


Các mẫu vật liệu MIL-88B được tổng hợp với tỷ lệ H2BDC/FeCl3 như sau:

Mẫu B1-2: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 0,5 : 1: 280

Mẫu B2-2: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 1 : 1: 280

Mẫu B4-2: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 2 : 1: 280

Bảng 2.7. Ký hiệu các mẫu MIL-88B tổng hợp có tỷ lệ H2BDC/FeCl3 khác nhau

STT

Ký hiệu mẫu

Thời gian gia nhiệt (giờ)

Tỷ lệ mol H2BDC/FeCl3

Lượng H2BDC (g)

Lượng FeCl3.6H2O (g)

1

B1-2

12

0,5:1

0,382

1,244

2

B2-2

12

1:1

0,764

1,244

3

B4-2

12

2:1

1,528

1,244

  1. Ảnh hưởng của lượng dung môi trong quá trình tổng hợp MIL-88B


Các mẫu vật liệu MIL-88B được tổng hợp theo tỷ lệ:

Mẫu L11-70: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 1 : 1: 70

Mẫu L11-140: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 1 : 1: 140

Mẫu L11-280: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 1 : 1: 280

Mẫu L11-350: H2BDC : FeCl3.6H2O : DMF = 1 : 1: 350

Bảng 2.8. Ký hiệu tên các mẫu MIL-88B tổng hợp có tỷ lệ DMF khác nhau



STT

Ký hiệu mẫu

Thời gian gia nhiệt (giờ)

Tỷ lệ mol H2BDC/FeCl3/DMF

Lượng DMF (ml)

1

L11-70

12

1:1:70

25

2

L11-140

12

1:1:140

50

3

L11-280

12

1:1:280

100

4

L11-350

12

1:1:350

125
  1. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh trong quá trình tổng hợp MIL-88B


Các mẫu vật liệu được tổng hợp ở nhiệt độ lần lượt là 100oC, 120oC, 150oC.

Bảng 2.9. Ký hiệu tên các mẫu MIL-88B tổng hợp có nhiệt độ kết tinh khác nhau



STT

Ký hiệu mẫu

Thời gian gia nhiệt (giờ)

Tỷ lệ mol H2BDC/FeCl3/DMF

Nhiệt độ kết tinh (oC)

1

T-100

12

1:1:280

100

2

T-120

12

1:1:280

120

3

T-150

12

1:1:280

150
  1. Tổng hợp vật liệu Fe-Cr-MIL-101


    1. Vật liệu Fe-Cr-MIL-101 thế đồng hình 25% Fe

Quá trình tổng hợp Fe-Cr-MIL-101 được tiến hành theo quy trình như sau: hòa tan 8ml HF 5M vào dung dịch chứa 192ml nước và 6,56g axit terephtalic (H2BDC), sau đó cho thêm 12g Cr(NO3)3·9H2O và 4g Fe(NO3)3·9H2O vào dung dịch và khuấy hỗn hợp trong 3 giờ. Sau đó cho hỗn hợp vào bình teflon đặt trong autoclave rồi gia nhiệt ở 220oC trong 9 giờ. Lọc hỗn hợp bằng giấy lọc Whatman rồi sấy khô sản phẩm ở 80oC trong 3 giờ. Tiếp tục rửa chất rắn thu được trong bình teflon có chứa etanol 95% trong vòng 22 giờ ở nhiệt độ 100oC. Tỷ lệ EtOH: Fe-Cr-MIL-101 = 200 ml: 1g. Sau đó lọc và rửa sản phẩm bằng EtOH nóng. Sấy sản phẩm trong 3 đến 4 giờ thu được vật liệu Fe-Cr-MIL-101 có màu vàng chanh.

    1. Vật liệu Fe-Cr-MIL-101 thế đồng hình 30% Fe

Quá trình tổng hợp được tiến hành theo quy trình tương tự như trên. Tỷ lệ khối lượng Cr(NO3)3·9H2O : Fe(NO3)3·9H2O = 11,2g : 4,8g
  1. Xác định điểm đẳng điện của MIL-53(Fe)


Phương pháp xác định điểm đẳng điện của MIL-53(Fe) (điện tích không):  cho vào 6 bình tam giác dung tích 100 ml, mỗi bình 25 ml dung dịch NaCl 0,1M. Giá trị pH của dung dịch trước hấp phụ (pHi) được điều chỉnh từ 2 đến 12 bằng dung dịch HCl 0,1M hay NaOH 0,1M. Sau đó, cho khoảng 0,05 g vật liệu MIL-53(Fe) vào mỗi bình tam giác trên, đậy kín và khuấy bằng máy khuấy từ tốc độ 600 vòng/phút trong 48 giờ. Dung dịch thu được đem ly tâm lấy phần dung dịch rồi đo lại các giá trị pH gọi là pHf. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ chênh lệch giữa các giá trị pH ban đầu và sau cùng (pH = pHf – pHi) vào pHi là một đường cong. Giao của đường cong và trục hoành cho ta giá trị pH cần xác định.
  1. Đánh giá khả năng hấp phụ asen


Thực nghiệm: pha Arsenic có nồng độ 1g/L từ muối NaH2AsO47H2O rồi pha loãng thành các dung dịch 5mg/l, 10mg/l, 15mg/l,…,40mg/l vào các bình định mức 250ml, điều chỉnh pH của dung dịch bằng HCl 0,01M và NaOH 0,01M (sử dụng HCl vì tránh quá trình tạo phức của As5+ với ion Cl­- ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, vì một số ion như CO32-, SO42- có thể tạo phức với As5+). Quá trình hấp phụ As5+ trên MIL 53, MIL 88B được tiến hành đồng thời trên 6 bình nón 100 ml đặt song song tương tự giàn jartest.

Điều kiện chạy phản ứng: m/V= 1g/L, nhiệt độ (25 1)0C, tốc độ khuấy 150 vòng/phút, pH = 4,8-5, sau từng khoảng thời gian (t) lấy mẫu lọc tách chất rắn đem dung dịch thu được phân tích trên máy quang phổ AAS 6800 Shimadzo – Nhật Bản. Xây dựng đường chuẩn của dung dịch Asenic và tính nồng độ còn lại sau các khoảng thời gian nhất định.


  1. Phản ứng quang hóa Fenton


Thực nghiệm:

Phản ứng quang hóa thực hiện trong điều kiện dung dịch được khuấy liên tục (250 v/p), có hệ thống làm mát để duy trì nhiệt độ phản ứng 250C, thời gian phản ứng 100 phút dưới điều kiện sử dụng đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời (simulated sun-light) công suất 15W có 4-6% tia UV , bước sóng từ 340 nm đến 315 nm.



Lấy 100 ml dung dịch RR195 có nồng độ khảo sát từ 75 mg/L (75 ppm) đến 125 mg/L (125 ppm), nồng độ chất xúc tác cố định 0,3g/L. Thể tích H2O2 được khảo sát lần lượt 0,2; 0,4 và 0,6 ml với nồng độ là 30%. pH dung dịch được khảo sát trong khoảng từ 3-10 (điều chỉnh pH bằng HCl 0,01M; NaOH 0,01M). Sau từng khoảng thời gian xác định, lọc tách chất rắn, dung dịch thu được phân tích trên máy quang phổ UV-Vis (LAMBDA 35 UV/Vis) ở bước sóng λ=542 nm. Xác định nồng độ RR195 còn lại trong dung dịch bằng phương pháp đường chuẩn.
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN




  1. Tổng hợp vật liệu Cr-MIL-101

  1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu Cr-MIL-101.


  1. Ảnh hưởng của tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3

Giản đồ XRD ở Hình 3.1 cho thấy Cr-MIL-101 được tạo thành khi tỷ lệ nồng độ H2BDC/Cr(NO3)3 nằm trong khoảng 1 ÷ 4. Dữ liệu XRD cũng chỉ ra rằng, khi tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3 bằng 1/2 (M1-2) thì nồng độ H2BDC không đủ để tạo được cấu trúc Cr-MIL-101 mà chỉ thu được chất bột vô định hình. Giản đồ XRD của các mẫu có tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3 cao (M3-2, M4-2), cường độ của các pic đặc trưng cho MIL-101 thấp, đồng thời xuất hiện các pic ở vị trí 2 = 17,4o, 25,2o và 27,9o là những pic nhiễu xạ đặc trưng của axit H2BDC. Mẫu M2-2 có tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3=2/2, các pic đặc trưng của Cr-MIL-101 có cường độ cao và giống với mẫu Cr-MIL-101 chuẩn do Hwang và Férey [41], [113] và một số tác giả khác [115], [112], [58] đã nghiên cứu.

Hình 3. 1. Giản đồ XRD của Cr-MIL-101 khi thay đổi tỷ lệ H2BDC/Cr3+

Điều này hoàn toàn phù hợp với cấu trúc của vật liệu Cr-MIL-101 được tạo nên từ các tứ diện lai. Mỗi tứ diện hình thành từ các trime Cr liên kết với nhau thông qua cầu nối terephtalat cứng nhắc, 4 đỉnh của tứ diện là 4 trime Cr còn 6 cạnh là 6 nhóm terephtalat. Như vậy, để tạo cấu trúc rỗng xốp của vật liệu thì nồng độ H2BDC đóng vai trò quan trọng trong việc tạo bộ khung. Nếu hàm lượng H2BDC nhỏ so với hàm lượng trime Cr thì không thu được sản phẩm kết tinh hoặc sản phẩm thu được vô định hình.

Mặt khác, tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3 còn ảnh hưởng đến độ tinh khiết của vật liệu. Các số liệu đưa ra ở Bảng 3.1 cho thấy, bằng cách so sánh các pic đặc trưng của vật liệu Cr-MIL-101 [56], mẫu vật liệu có tỷ lệ H2BDC/Cr(NO3)3 = 1/1 (M2-2) có cường độ tinh thể tương đối lớn nhất.



tải về 8.99 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   51




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương