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

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

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

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

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


Khương Thị Nhật Hạ 9 K36B – Hoá học
M U
1. Lý do ch tài
c thu hút ln bi tính chcn, nhit và quang
hc. Nó có th sn xut bi s tách lp micro-c ca graphit nhit phân
trt t cao [23], s ln dn epytaxy [11,31,20], lc (CVD)
[31,16,19], và s kh cu tiên có th
sn xut graphen vi mt ci và tính cht rt tt,
     c tính quan trng: (1) nó có th sn xut s dng
graphit r tiu thô bc này có hiu qu
kinh t vi mt li nhuc cao và có th hình thành

3. ng và phm vi nghiên cu
Các vt liu tng hc là graphen oxit, graphen.
Phm vi nghiên cu c  tài này là tng h c graphen oxit,
graphen bg pháp phù h t hiu sut cao nht và ng dng
ca cht tng hc vào x ng.
4. Ni dung nghiên cu
Ni dung 1: Nghiên cu, tng quan tài liu v ch to graphen oxit, graphen
và ng dng trong x ng.
Ni dung 2: Tin hành tng hp graphen oxit, graphen.
N a graphen oxit, graphen trong x ng.
5. u
- Thu thp tài liu trên mng, mt s sách.
- Tng hp, x lý, khái quát, phân tích tài lic.
- Nghiên cu lý thuy lý lun.
- Dch và nghiên cu tài liu ting Anh.
S d
-  tán x   nh thành
phn các nguyên t trong mu graphen oxit, graphen tng hc.
- u x Ronghen (X nh cu trúc pha ca
graphen oxit, graphen tng hc.
-  hng ngoi (FT- nh các nhóm chc b
mt ca graphen oxit, graphen tng hc.
Khương Thị Nhật Hạ 11 K36B – Hoá học
-  hp ph electron (UV-Vis) nhnh n
còn li ca dung dch cht màu xanh metylen (MB).
- Ph X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)   xen ph
ca các nguyên t.
6. c và thc tin c tài
- Ch to vt liu hp ph t ngun graphit ca Vit Nam
- Kho sát kh p ph ca vt liu mi

Compton và Nguyn [14]. Hiu ch hu h
c  ngh bc
hin oxi hoá graphit thành graphit oxit bi nhit vi mt hn hc t do
ca axit H
2
SO
4
c, NaNO
3
và KMnO
4
. Mc dù mt s c
 nght qu 
c gn tính.
Mc phát trit th k, cu trúc hoá hc chính
xác ca GO vn vào s phc tp ca GO do mt
phc tính không kt tinh toàn phn.
Bn bi Geim và Novoselov và các cng s là mt
 u ch graphen tm riêng r  xut trong các hot
ng khoa hc ln [23,17]. Graphen là mt tinh th 2 chiu (2D) bi
u kin xung quanh, nó có cn t c bii tính cht
n tuyt vng ca hiu ng t [22] và ngc
nhiên v tính chuyng ti s tp trung i cao và ti nhit
 phòng [23,9]t nguyên liu mi, vic s dng graphen rt thú v
bi nhiu tính cht thú vc [21], nhit [10]n [24] c báo
 xác nh   t ca graphen so vi nguyên liu truyn thng
[15]. Theo báo cáo này, graphit oxit
c [27]i t s nghiên cu thu hút mnh do vai trò
ct d c cho hiu qu kinh t và sng khng
ca vt li graphen.

1.3.1. Khái niệm.
Graphen hay graphene là tm phng dày bng mt lp nguyên t ca
các nguyên t cacbon vi liên kt sp
2
to thành dàn tinh th hình t ong.
u tm graphene ghép li.
Chiu dài liên kt CC trong graphene khong 0,142 nm. Graphen là
phn t c   n ca mt s thù hình bao gm than chì, ng nano
cacbon và  xét mt phân t n vô hn, mà trong
ng hp gii hn ca h các  phng gi là graphen.

Hình 1.2. Hình nh mô t graphen
1.3.2. Tính chất của graphen
u tính
n
 


Màu: Màu vàng trong .
Mùi: Không mùi.

0
C.
Khương Thị Nhật Hạ 15 K36B – Hoá học
.
.
.
 1.0g/cm
3
.

2
V
-1
s
-1


12
cm
-2
 


-6
W
-1
m
-1
cho graphen.
Gi
-6
W
-1
m
-1
.
1.3.2.5. Độ dẫn nhiệt
 

-1

t
            

  là 3,35Å (hình 1.3)
  acbon
raphit.
Khương Thị Nhật Hạ 17 K36B – Hoá học

Hình 1.3.  
1.3.3. Phân loại graphen
Graphen bao gm:
- Graphen p.
- Graphen vài lp.
1.3.4. Nguyên liệu tổng hợp graphen oxit, graphen
             
Graphit là           

các   
Khương Thị Nhật Hạ 18 K36B – Hoá học

Hình 1.4.   graphit
1.4.  oxit
n nay c s dng khá ph bin trong vic
u ch graphen oxit, graphen b
s dng các tác nhân gây phn ng có kh  kh m xen
các nguyên t oxi và mng tinh th cacbon trong graphit to ra các nhóm chc
epoxy, hydroxyl hay cacboxyl trên b mt ca các lp cacbon. Các tác nhân
oxi hoá và kh mnh s d
2
SO

 
  

 
 
 
.
Có 2 p    it thành graphen  
 graphen
oxit thành graphen 


1.5.1. Phương pháp khử bằng nhiệt
Qui trình hoàn nguyên GO thành graphen c trình bày thông qua các
c sau: Hoà tan GO vào dung môi, to màng graphen
oxit bn thông qua
 nhit.
Dung môi Ph màng

 nhit Hình 1.5.  ca quá trình kh nhit
1.5.2. Phương pháp khử bằng Hydrazin và nhiệt
Da trên nhng nghiên cu v n tích b mt ca lp graphen oxit,
cho thy Hydrazin monohydrat (N
2
H
4
.H

Ph màng
 nhit

Hình 1.6.  ca quá trình kh Hydrazine và nhit
Khi so s vi nhau ta th kt
hp Hdrazine+ nhit thì s nhóm ch c kh
nhi nhit. u này ha hn mu graphen to
thành t t hp s t   tài chúng tôi làm thc
nghit hp.
1.6. 
Ngành dt nhum là mt trong nhng ngành quan trng và có t lâu
i vì nó gn lin vi nhu cn ci là may mc. Sng
dt trên th gi chng sn ph
dng v mu mã, mu sc ca sn phm. Chng hn  n
xut khong 4000 triu mét vi vi lng ca ngành xp x 95
vi trong 670 xí nghip.  Vit Nam, ngành công nghip d
tr thành mt trong nhn trong các ngành công nghip, mc
tiêu cn xut 1 t mét vi [1].
Nguc thi phát sinh trong công ngh dt nhum là t các công
n h s, nu, ty, nhum và hoàn tc thi
ch yu do quá trình git sau mn. Nhu cu s dc trong nhà
máy dt nhum rt li theo mt hàng khác nhau. Nhu cu s dng
Graphit oxit+
Hydrazin
Graphit oxit
Graphen oxit
Màng graphen
oxit
Graphen
Khương Thị Nhật Hạ 21 K36B – Hoá học

c nhum azo: nhóm mang màu là nhóm azo (- N =N -) phân t thuc
nhum có mt nhóm azo (monoazo) hay nhiu nhóm azo (diazo, triazo, polyazo).
c nhum trc tip: là loi thuc nhum anion có dng tng quát Ar-
SO
3
c nó phân ly cho v dng anion thuc nhum và
bt màu vào si. Trong tng s thuc nhum trc tip thì có 92% thuc
nhum azo.
Khương Thị Nhật Hạ 22 K36B – Hoá học
c nhuác thuc nhu nhum, bông
cm màu bng tananh. Là các mui clorua, oxalat hoc mui kép c
h tan trong c cho cation mang màu. Trong các màu thuc
nhu   p hoá h c phân b: azo (43%), metin (17%),
triazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loi khác.
c nhum axit: là mui ca axit mnh chúng tan trong
c phân ly thành ion: Ar-SO
3
-SO
3
-
+ Na
+
, anion mang màu thuc
nhum to liên kt ion va vt liu. Thuc nhum
axit có kh  nhum, polyamit) trong
ng axit. Xét v cu to hoá hc có 79% thuc nhum axit azo, 10%
là antraquinon, 5% là triarylmetan và 6% là lp hoá hc khác.
1.6.2. Thuốc nhuộm azo
Thuc nhum azo cha nhóm azo (- N =N -) trong phân t và các
nhóm tr màu tu c tính ca nhóm tr màu. Nu nhóm tr màu mang

Khng phân t: 968.21
Khương Thị Nhật Hạ 23 K36B – Hoá học
1.6.3. Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm
Thuc nhum tng hp có t     c s dng nhiu
trong dt may, giy, cao su, nha, da, m phc phm và các ngành
công nghip thc phm. Vì thuc nhum: s dng d dàng, giá
thành r, ng so vi màu sc t nhiên. Tuy nhiên vic s dng
rng rãi thuc nhum và các sn phm ca chúng gây ra ô nhim nguc
ng t  c nh
sông, hi mt n rt nh ca thuc nhum giác v màu
sm cc thi cn tr s hp th oxy và ánh sáng mt tri, gây
bt li cho s hô hng ca các loi thu sinh vy nó tác
ng xn kh i ci vi các cht h
c thi vi cá và các loi thy sinh: các th nghim trên cá c
3000 thuc nhum nm trong tt c các nhóm t c va, rc
n cng 37% thuc nhuc cho cá và thy
sinh, ch 2% thuc nhum  m rc và cc cho cá và thy sinh
[13], [29].
i vi có th gây ra các bnh v ng hô hp, phi.
Ngoài ra, mt s thuc nhum hoc cht chuyn hoá ca chúng rc hi có
th c nhum Benzidin, Sudan). Các nhà sn xut châu
ng sn sut loc t chúng vc tìm thy
trên th ng do giá thành r và hiu qu nhum màu cao [13].
1.6.4. Nguồn phát sinh nước thải trong công nghiệp dệt nhuộm
Quá trình x lý hóa hc vt liu gm x t và x lý khô. X t
gm: x c, ty trng, làm bóng nhun x t s
dng nhi x lý hoàn tt 1kg hàng dt cn 50-300 lít