ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

MAI THỊ THANH

NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU ZIF-8
VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 62.44.01.19

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÝ THUYẾT VÀ
HÓA LÝ

HUẾ - NĂM 2017


Công trình này được hoàn thành tại khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học, Đại học
Huế.
Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Đinh Quang Khiếu
2. PGS.TS. Nguyễn Phi Hùng

Phản biện 1: .......................................................................................
Phản biện 2: .......................................................................................
Phản biện 3: ........................................................................................

Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng cấp: ...............................................................
vào lúc ....... giờ ........ ngày ........ năm .........................................................................


năng ứng dụng khác của ZIF-8 như biến tính điện cực, tổng hợp nano oxide kim loại, nano lưỡng oxide
loại p-n,... chưa được khai thác nhiều. Do vậy, việc nghiên cứu cải thiện bề mặt và mở rộng ứng dụng của
ZIF-8 trong hấp phụ phẩm nhuộm cũng như xúc tác quang có ý nghĩa rất lớn về mặt khoa học, thực tiễn và
mang tính thời sự.
Căn cứ vào những lí do trên và điều kiện nghiên cứu ở Việt Nam chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu
“Nghiên cứu biến tính vật liệu ZIF-8 và một số ứng dụng”.
Đóng góp mới của luận án:

1


Lần đầu tiên công bố sử dụng ZIF-8 biến tính điện cực than thủy tinh (BiF/NaF/ZIF-8/GCE) để
xác định Pb(II) trong nước bằng phương pháp volt - ampere hòa tan anode.
Lần đầu tiên biến tính trực tiếp ZIF-8 bằng sắt và niken được đưa vào dưới dạng Fe(II) và Ni(II).
Đã sử dụng phương trình Natarajan - Khalaf kết hợp với phương pháp phục hồi để nghiên cứu
động học quá trình hấp phụ thuận nghịch trên vật liệu ZIF-8 và Fe-ZIF-8. Quá trình hấp phụ RDB trên vật
liệu ZIF-8 và Fe-ZIF-8 bao gồm hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Dung lượng hấp phụ RDB trên vật
liệu được cải thiên rất tốt khi biến tính ZIF-8 bằng Fe.
Lần đầu tiên tổng hợp vật liệu nano lưỡng oxide kim loại p-NiO/n-ZnO với hoạt tính quang hóa
khá tốt từ Ni-ZIF-8.

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs)
1.2. Vật liệu khung hữu cơ kim loại ZIF-8
1.3. Phương pháp tổng hợp ZIF-8
1.4. Các hướng biến tính vật liệu ZIF-8
1.5. Ứng dụng vật liệu ZIF-8 làm điện cực
1.6. Ứng dụng vật liệu ZIF-8 làm chất hấp phụ khí
1.7. Hấp phụ các chất trong dung dịch bằng vật liệu ZIF-8 và một số vấn đề nghiên cứu quá trình hấp phụ
1.8. Phản ứng xúc tác quang hóa

(134)
(334)

(022)
(013)
(222)

(112)

(a) ZIF-8

(002)

Cöôøng ñoä(abr)

500 Cps

3.1.1. Đặc trƣng vật liệu ZIF-8

20

30

2(ñoä)

40

50

60


dXRD (nm)

dDLS (nm)

dDLS/ dTEM

dXRD/dTEM

70,7

2,3

1,6

49,5

Vật liệu ZIF-8 tổng hợp được bền nhiệt đến 400 oC, bền trong không khí, trong nước ở nhiệt độ
thường, trong dung môi phân cực và không phân cực ở nhiệt độ cao và bền trong môi trường pH từ 2,7
đến 12,0.
3.1.2. Nghiên cứu xác định Pb(II) bằng phƣơng pháp volt-ampere hòa tan sử dụng điện cực biến
tính với vật liệu ZIF-8
3.1.2.1. Khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực đối với ion Pb(II)
4.0

I (A)

3.0
2.5



30

(a) BiF/NafZIF-8/GCE
(b) BiF/Naf/GCE
(c) Naf/GCE
(d) NafZIF-8/GCE
(e) GCE
(f) BiF/GCE

A

-0.7

-0.6

-0.5

-1.2

-0.4

-0.8

-0.4

E (V)

E (V)


4


Giữa lnIp,Pb và lnν có quan hệ tuyến tính với phương trình hồi quy thể hiện trên Hình 3.4b với độ dốc là
0,8834 nằm giữa 0,5 và 1,0. Như vậy, có thể kết luận rằng quá trình điện cực được kiểm soát bởi quá trình
hấp phụ -khuếch tán.










(a)

I (A)

100

50

= 20 mV/s
= 40 mV/s
= 50 mV/s
= 75 mV/s
= 100 mV/s
= 200 mV/s


0.4

E (V)

4

ln

5

6

Hình 3.4. Các đường CV của Pb(II) với tốc độ quét thế tăng 20- 500 mV.s-1(a) và đồ thị lnIp,Pb và lnν (b)
Các nhóm imine của imidazole trong ZIF-8 liên kết với Pb(II) trên bề mặt phức chất do nhóm imine
có ái lực cao với ion Pb(II). Chì được làm giàu trên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử và hòa tan trong
dung dịch thông qua phản ứng oxy hóa. Phản ứng điện hóa có thể xảy ra cơ chế minh họa trên Hình 3.5.

Hình 3.5. Cơ chế xác định Pb(II) bằng phương pháp volt-ampere hòa tan của điện cực
BiF/Naf/ZIF-8/GCE
3.1.2.3. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp volt-ampere hòa tan anode dùng điện cực
BiF/Naf/ZIF-8/GCE xác định Pb(II)
Đỉnh dòng hòa tan (Ip) tuyến tính trong khoảng nồng độ từ 12 ppb đến 100 ppb (r = 0,999) như
thể hiện trong Hình 3.6a. Phương trình hồi quy của đường thẳng hiệu chuẩn ( Hình 3.6b).

5


30


-0.4

-0.3

0

-0.2

E (V)

20

40

60

80

100

CPb (ppb)

Hình 3.6. Các đường DP-ASV của Pb(II) ở nồng độ từ 12 ppb đến 100 ppb và đường hồi quy tuyến tính
biểu diễn mối tương quan gi a Ip,Pb và CPb
Độ nhạy được xác định từ độ dốc của đồ thị là 0,29 μA/ppb. Giới hạn phát hiện (LOD) được tính
dựa trên nồng độ từ 12 ppb đến 100 ppb. Giá trị LOD xác định được là 4,16 ppb. Giới hạn định lượng
(LOQ) tính từ 10Sy/b là 13,9 ppb.
3.2. Biến tính ZIF-8 bằng Fe và ứng dụng làm chất hấp phụ, xúc tác quang
3.2.1. Biến tính vật liệu ZIF-8 bằng sắt
Hình 3.7 trình bày kết quả XRD của các mẫu ZIF-8 và Fe-ZIF-8 tổng hợp với các tỉ lệ mol

70

(ñoâä)

Hình 3.7. Giản đồ XRD của các mẫu ZIF-8 và Fe-ZIF-8
Bảng 3.2 trình bày thành phần của các trạng thái oxy hóa, hàm lượng của kẽm và sắt được phân tích
bằng phương pháp XPS và AAS. Sắt trong Fe-ZIF-8(10%) tồn tại chủ yếu trạng thái oxy hóa Fe(II) nhưng
trong Fe-ZIF-8(20%) và Fe-ZIF-8(30%) tồn tại cả hai trạng thái oxy hóa Fe(III) và Fe(II)

6


Bảng 3.2. Thành phần hóa học của ZIF-8 và Fe-ZIF-8
AAS
Mẫu

XPS

Zn

Fe

Tỉ lệ mol

Tỉ lệ mol

Fe(II)

Fe(III)



0,005

0,116

0,100

100

0,000

Fe-ZIF-8(20%)

0,033

0,012

0,267

0,200

17,940

82,060

Fe-ZIF-8(30%)

0,027

0,022

400
350

Fe-ZIF-8(20%)

300
250

Fe-ZIF-8(30%)

200
150
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Áp suất tương đối (P/Po)

Hình 3.8. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 của ZIF-8 và Fe- ZIF-8


400

500

Bước sóng (nm)

600

700

800

Hình 3.9. Phổ UV-Vis - DR và giản đồ Tauc của ZIF-8, Fe-ZIF-8

7


Bảng 3.3. Năng lượng vùng cấm (Eg) của ZIF-8 và Fe-ZIF-8
Mẫu

Eg1(eV)

Eg2(eV)

Eg3(eV)

Eg4(eV)

ZIF-8


/

/

2,1

/

14

3.2.2. Khảo sát khả năng hấp phụ CO2 và CH4
4

12

(b)- CH4

(a)-CO2

10

-1
Dung löôïng haáp phuï (mmol.g )

Dung löôïng haáp phu(mmol.g

-1

)


5

10

15

20

25

30

5

35

Áp suât (bar)

10

15
20
AÙp suaát (bar)

25

30

35


11,176

3,539

Fe-ZIF-8(10%)

1469

0,64

5,986

2,556

Fe-ZIF-8(20%)

1104

0,5

5,032

2,438

Fe-ZIF-8(30%)

735

0,38



0,19

0,987

Fe-ZIF-8(30%)

0,80

0,944

0,18

Mẫu

R2

8

CH4
Hằng số Henry
(mmol.(g.bar)-1)
0,38

R2
0,998

0,948



-1
40 mg.L
-1
50 mg.L

15
10
5
0
0

50

100

150

Thôøi gian(phuùt)

200

250

80

60
50

Fe-ZIF-8(20%)
-1

-1
40 mg.L
-1
50 mg.L

80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

90

30

Fe-ZIF-8(10%)

0

250

200

250

Fe- ZIF-8(30%)
-1

30 mg.L
-1
40 mg.L
-1
50 mg.L
0

250

100

Thôøi gian(phuùt)

50

100

150

Thôøi gian (phuùt)


qe(mg.g-1)

qe(mg.g-1)

Hai ủoaùn

Ba ủoaùn

0

2

4

6

8

10

t1/2(phuựt1/2)

12

14

16

Ba ủoaùn


Hai ủoaùn

-1
qe(mg.g )

-1
qe(mg.g )

Hai ủoaùn
Ba ủoaùn

2

4

6

8

1/2

t1/2(phuựt

10

12

14

16

Bng 3.6. So sỏnh AIC ca mụ hỡnh hi qui tuyn tớnh nhiu on cho mt, hai v ba on

30

Hi qui tuyn tớnh mt
on
SSE
R2
AIC
247,1
0,905
62,7

Hi qui tuyn tớnh hai
on
SSE
R2
AIC
82,9
0,968 39,3

Hi qui tuyn tớnh
ba on
SSE
R2
AIC
82,9
0,968
45,3


0,994

16,1

33,9

0,995

22,5

Fe-ZIF-8

30

835,1

0,650

94,4

54,1

0,977

28,5

54,1

0,977


98,7

23,7

0,996

6,8

21,3

0,997

10,0

Fe-ZIF-8

30

2487,1

0,028

119,2

114,8

0,955

47,3


782,1

0,823

92,7

39,4

0,991

20,0

60,6

0,999

37,2

Fe-ZIF-8

30

990,1

0,130

96,2

90,5


34,2

50

304,5

0,600

66,7

186,2

0,496

59,4

187,9

0,499

66,6

Cht hp
ph
ZIF-8

CRDB
mg.L-1

Kt qu hi qui tuyn tớnh hai on vi nng u khỏc nhau c th hin trờn Bng 3.7. Giỏ


góc 1

trục tung 2

góc 2

-2,83

4,68

19,16

0,75

(-5,11: -0,55)
40

(17,58: 20,74)

-10,29

4,83

(-17,10: -3,47)
50

30

(10%)


(30%)

53,03

4,75

31,84

5,46

80,15

-0,15

103,84

-2,63

78,37

-0,69

94,25

0,09

73,11

-2,39


78,07

(78,58: 81,72)

(33,88: 40,43)
40

0,52

(93,99: 103,59)

(23,59: 27,16)
Fe-ZIF-8

34,85

(74,99: 81,15)

(2,64: 13,63)
50

0,67

(32,21: 37,49)

(20,16: 24,99)
40

27,06


11


Bảng 3.8. Hằng số hấp phụ và hằng số tốc độ quá trình hấp phụ quá trình giải hấp phụ
ở nồng độ RDB khác nhau của ZIF-8 và Fe-ZIF-8
Chất hấp
phụ

CRDB
(mg/L)

kads
(phút-1)

ka
(phút-1)

kb
(phút-1)

K0

R2

ZIF-8

30
40
50

0,0164
0,0168

0,0014
0,0016
0,0031
0,0038
0,0041
0,0071
0,0102
0,0097
0,0097
0,0135
0,0155

0.6751
0.5631
0.5043
1.9858
1.9787
1.5927
1.4803
1.8396
1.8424
1.2105
1.0822

0,995
0,998
0,990

hiện trên Hình 3.13. Kết quả cho thấy rằng dung lượng hấp phụ cân bằng, qeq của các chất hấp phụ đều
tăng khi nhiệt độ tăng, chứng tỏ rằng quá trình hấp phụ thu nhiệt. Dung lượng hấp phụ cân bằng của FeZIF-8 cao hơn của ZIF-8 ở mỗi nhiệt độ tương ứng.
60

110

55

318 K

50

308 K

40
35

298 K

30
25
20

ZIF-8

15

70

298 K


0

250

50

100

150

t (phuùt)

200

250

110

110
100

100

318 K
308 K

80
70


100
90

45

308 K

70
60
50

298 K

40
30

20

20

10

10

Fe-ZIF-8(30%)

0

0
0

nhanh hơn so với Kd của ZIF-8. Giá trị Ea của ZIF-8 cao hơn của Fe-ZIF-8 rất nhiều. Cơ chế hấp phụ RDB
trên ZIF-8 và Fe-ZIF-8 bao gồm cơ chế hấp phụ vật lý -hóa học và không phải vật lý hay hóa học thuần
nhất.

12


Bảng 3.9. Năng lượng hoạt hóa, hằng số cân bằng và hằng số hấp phụ, hằng số tốc độ quá trình hấp phụ
và giải hấp phụ của hấp phụ phẩm nhuộm RDB trên ZIF-8 và Fe-ZIF-8
Chất hấp
phụ

Nhiệt độ
(K)

Kd

qeq
(mg.g-1)

ka
(x103)
(min-1)

kb
(x103)
(min-1)

kads
(x103)


1,57

43,949

1,91

2,69

4,61

0,988

318

1,84

53,029

3,91

5,30

9,21

0,973

Fe-ZIF-8

298


0,994

318

5,86

87,64

17,76

7,57

25,33

0,991

Fe-ZIF-8

298

2,32

60,28

8,88

9,54

18,42


7,29

29,94

0,942

Fe-ZIF-8

298

1,48

46,39

5,98

10,14

16,12

0,986

14,11

0,955

(30%)

308

biết phản ứng hấp phụ tự xảy ra với ái lực cao. Cơ chế hấp phụ RDB trên vật liệu ZIF-8, Fe-ZIF-8 có thể
xảy ra theo minh họa trên Hình 3.14.
Bảng 3.10. Các tham số nhiệt động của quá trình hấp phụ RDB trên ZIF-8 và Fe-ZIF-8
ΔG0(kJ)

Chất hấp phụ
298 K

308 K

ΔH0(kJ)

ΔS0(J)

R2

318 K

ZIF-8

-0,6

-1,4

-1,6

16,0

55,8


Fe-ZIF-8(30%)

-1,0

-3,2

-4,7

54,7

187,2

0,986

Hình 3.14. Cơ chế đề nghị của hấp phụ RDB trên ZIF-8 hay Fe-ZIF-8 trong khoảng pH < pHZPC

13


3.2.3.3. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ
Dữ liệu thực nghiệm được phân tích theo dạng phi tuyến tính của mơ hình đẳng nhiệt Langmuir và
đẳng nhiệt Freundlich. Kết quả được thể hiện trên Bảng 3.11. Hệ số xác định cao chứng tỏ dữ liệu hấp phụ
đẳng nhiệt của ZIF-8 tương thích tốt với mơ hình Langmuir. Đối với Fe-ZIF-8 cả hai mơ hình có hệ số xác
định (R2) và thơng số đặc trưng thích hợp rất gần nhau. Giá trị của RL (0 < RL = 0,034 < 1) và giá trị của n
= 4,43 trong khoảng 2-10, chứng tỏ dữ liệu cân bằng của hấp phụ RDB trên Fe-ZIF-8 có thể phù hợp tốt
với hai mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt. Trong các vật liệu Fe-ZIF-8 thì dung lượng hấp phụ của Fe-ZIF8(20%) cao hơn so với của Fe-ZIF-8(10%) và Fe-ZIF-8(30%).
Bảng 3.11. Tham số của mơ hình Langmuir và mơ hình Freundlich
Mơ hình Langmuir

Chất hấp phụ

0,25

Fe-ZIF-8(30%)

0,58

R2

KF

qm

(mg.g-1.mg.L-1)n

(mg.g-1)

7,80

82,34

127,35

0,878

0,958

4,43

92,02



1.0

Fe-ZIF-8(20%)

Fe-ZIF-8(10%)
Chỉ chiế u á nh sá ng mặ t trờ i
Xú c tá c + chiế u á nh sá ng mặ t trờ i
Tá ch xú c tá c sau khi chiế u á nh sá ng
mặ t trời 60 phút

0.6

0.4

0.2

Chỉ chiế u á nh sá ng mặ t trờ i
Xú c tá c + chiế u á nh sá ng mặ t trờ i
Tá ch xú c tá c sau 60 phú t chiế u á nh
sá ng mặ t trờ i

0.8

Ct /C0

Ct /C0

0.8



150

200

250

300

t ( phút)

1.1
1.0

Fe-ZIF-8(30%)
Chỉ chiế u á nh sá ng mặ t trờ i
Xú c tá c + chiế u á nh sá ng mặ t trờ i
Tá ch bỏ xú c tá c sau 60 phú t sau khi
chiế u á nh sá ng mặ t trờ i

0.9
0.8

Ct / C0

0.7
0.6
0.5
0.4
0.3

sáng ngoài trời. Điều này chứng tỏ đây là xúc tác dị thể.
45

Fe-ZIF-8(10%)
-1
10 mg.L
-1
20 mg.L
-1
30 mg .L
-1
40 mg.L

Ct (mg.L-1 )

35
30
25
20
15

-0.3
-0.4

Fe-ZIF-8 (10%)

y = 0.412x -1.882 R2 = 0.991

-0.5



2.2

2.4

2.6

2.8

10

30

20

25

30

20

40

15

-0.4

3.6

3.8


Fe-ZIF-8(30%)
-1
10 mg.L
-1
20 mg.L
-1
30 mg.L
-1
40 mg.L

40
35

C t (mg.L-1 )

-0.3

3.4

30
25
20

-1.0
2.2

-0.5
-0.6


-1
mg.L
-1
mg.L
-1
mg.L
-1
mg.L

3.2

lnr0

Fe-ZIF-8(20%)

40

3.0

lnC0

t (phuùt)

-0.9

15
10

-1.0


3.0

lnC0

3.2

3.4

3.6

3.8

Hình 3.16. Phản ứng xúc tác quang phân hủy RDB với nồng độ đầu khác nhau
Ảnh hưởng của nồng độ đầu đến tỉ lệ phân hủy quang hóa của RDB có nồng độ đầu khác nhau thể
hiện trên Hình 3.16. Hoạt tính xúc tác quang của Fe-ZIF-8(10%) cao hơn của Fe-ZIF-8(20%) và Fe-ZIF8(30%).
Đồ thị hồi qui tuyến tính của lnr0 đối với lnC0 là một đường thẳng với độ dốc là n và điểm cắt trục
tung cho lnki (thể hiện trên Hình 3.16). Giá trị của n và k tính toán được thể hiện trên Bảng 3.12. Đồ thị
hồi qui tuyến tính cho sự tương thích tốt với hệ số xác định rất cao (R2 = 0,99). Trong nghiên cứu này, giá
trị của n là 0,412 - 0,456 có thể do sự tham gia của cả quá trình hấp phụ và phản ứng xúc tác quang.
Bảng 3.12. Bậc phản ứng và hằng số tốc độ
Mẫu

Bậc phản ứng (n)

ki

R2

Fe-ZIF-8(10%)


Hình 3.17. Cơ chế phân hủy màu quang hóa trên xúc tác Fe-ZIF-8 dùng ánh sáng mặt trời
3.3. Tổng hợp Ni-ZIF-8 và ứng dụng tổng hợp nano p-ZnO/n-NiO

233
134
334

114

222

013

112
022

Cöôøng ñoä(abr)

002

500

011

3.3.1. Tổng hợp Ni-ZIF-8

ZIF-8
Ni-ZIF-8(10%)
Ni-ZIF-8(20%)
Ni-ZIF-8(30%)


500 Cps

500 Cps

3.3.2. Tổng hợp vật liệu nano lƣỡng oxide loại p-NiO/n-ZnO
Ni-ZIF-8 (50%)

Cöôøng ñoä(abr)

Cöôøng ñoä(abr)

Ni-ZIF-8(10%)

p-NiO/n-ZnO(50%)

p-NiO/n-ZnO(10%)
Ni-ZIF-8(50%)

Ni-ZIF-8(10%)
10

15

20
2(ñoä)

25

30


5

10

15

20

2 (ñoä)

25

30

35

Hình 3.19. Giản đồ XRD của các mẫu Ni-ZIF-8 và nano oxide p-NiO/n-ZnO
Giản đồ XRD của các mẫu Ni-ZIF-8 và p-NiO/n-ZnO tổng hợp được từ tiền chất Ni-ZIF-8 thể
hiện trên Hình 3.19. Kết quả cho thấy, khi nung vật liệu ở 500 0C thì các peak của Ni-ZIF-8 bị biến mất và
không xuất hiện peak đặc trưng, gần như thu được vật liệu vô định hình.
Hình 3.20 trình bày ảnh TEM của vật liệu Ni-ZIF-8(80%) và nano lưỡng oxide p-NiO/nZnO(80%). Các hạt Ni-ZIF-8 có hình thái bao gồm các hạt cầu kích thước hạt khoảng 40-50 nm. Sau khi
nung tạo thành các hạt lưỡng oxide p-NiO/n-ZnO tồn tại ở hai kích thước khoảng 10-15 nm và 40-50 nm
xen kẽ nhau. Kết quả này một lần nữa khẳng định các oxide này đã trộn lẫn ở cấp độ nm tạo ra nhiều vùng
tiếp giáp dị thể.
Bảng 3.13 trình bày kết quả phân tích các nguyên tố bằng phương pháp phân tích nguyên tố và
phương pháp AAS. Hàm lượng Ni trong các mẫu Ni-ZIF-8 tăng khi hàm lượng Ni(II) trong hỗn hợp ban
đầu tăng và thành phần Ni trong các lưỡng oxide cũng tăng theo lượng Ni trong tiền chất. Các nguyên tố
C, H, N tồn tại một lượng nhỏ trong mẫu p-NiO/n-ZnO(80%) nhưng gần như không tồn tại trong các mẫu
lưỡng oxide p-NiO/n-ZnO(10%), p-NiO/n-ZnO(50%).

(g.kg-1)

Ni(II)/ (Zn(II)+
Ni(II))

40,81

4,12

24,18

233,80

1,26

0,1

Ni-ZIF-8(50%)

40,22

3,57

23,99

229,30

7,93

0,5


0,00

0,00

0,00

724,00

26,56

0,5

p-NiO/n-ZnO(80%)

0,10

0,17

0,06

718,00

82,70

0,8

1.6
1.5
1.4

500

600

Bửụực soựng(nm)

700

180

800

160
140
120

Ni-ZIF-8(80%)
Ni-ZIF-8(50%)
Ni-ZIF-8(10%)

100
80
60
40
20
0
-20

900


140

1.0

p-NiO/n-ZnO(80%)

0.8
0.6
0.4

p-NiO/n-ZnO(50%)
p-NiO/n-ZnO(10%)
ZnO

0.2
0.0
200

300

400

500

600

700

Bửụực soựng(nm)


40
20

p-NiO/n-ZnO(80%)

0
0

1

2

3

4

Eg(eV)

5

6

7

8

Hỡnh 3.21. Ph DR-UV-Vis v gin Tauc ca cỏc mu Ni-ZIF-8 v p-NiO/n- ZnO
Ph DR-UV-Vis ca Ni-ZIF-8 v nano lng oxide p-NiO/n-ZnO c th hin trờn Hỡnh 3.21.
Trờn ph ca cỏc mu Ni-ZIF-8 xut hin di hp th cú dng ng tng t trờn ZIF-8 nhng cng
hp th cao hn rt nhiu. Cỏc lng oxide p-NiO/n-ZnO cú dng ng tng t ZnO nhng cng


3,10

4,36

4,84

Ni-ZIF-8(80%)

1,68

2,98

3,92

4,04

p-NiO/n-ZnO(10%)

1,6

3,08

/

/

p-NiO/n-ZnO(50%)

1,6

3.3.3. Khảo sát khả năng hấp phụ và hoạt tính xúc tác quang hóa của Ni-ZIF-8, p-NiO/n-ZnO, ZnO
và NiO
Hình 3.23 trình bày sự phân hủy phẩm nhuộm RDB, Fuchsin kiềm, MB trong tối và dưới ánh sáng
mặt trời với các chất xúc tác ZIF-8, Ni-ZIF-8(80%), NiO, ZnO và p-NiO/n-ZnO (p-NiO/n-ZnO(80%)). pNiO/n-ZnO khơng làm thay đổi tỉ phần (Ct/Co) của RDB, fuchsin kiềm và MB trong tối nhưng dưới ánh
sáng mặt trời giảm 98 % với RDB, 90% với fuchsin kiềm và 40% với MB. Kết quả trên cho thấy, hoạt
tính xúc tác quang của bán dẫn lưỡng oxide p-NiO/n-ZnO cải thiện rất nhiều so với các đơn oxide NiO
và ZnO.
Chiếu ánh sáng mặt trời

Bóng tối

NiO
ZnO

0.6

ZIF-8

0.4

0.2

0.0

(A1)

Ni- ZIF-8

- RDB


0.1

(b1)

2.5

0.8

Ni-ZIF-8
(B1)

- Fuchsin kiềm

400

500

600

700

800

Bước sóng (nm)

NiO

0.9

RDB/ p-NiO/n-ZnO

0.00
-0.05

120

Độ hấp thụ (Abs)

Ct/Co

0.8

Độ hấp thụ (Abs)

1.0

p-NiO/n-ZnO

2.0

-Fuchsin kiềm/ p-NiO/n-ZnO
Dung dòch ban đầu
Dung dòch sau 60 phút
Dung dòch sau 120 phút

1.5
1.0
0.5
0.0

0.0

3.0

Độ hấp thụ( Abs)

0

0.7

Ct/Co

0.6

p-NiO/n-ZnO

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

(c1)

- MB

2.5

400

(C2)-



40

60

t (phút)

80

100

400

120

450

500

550

600

650

Bước sóng(nm)

700

750


với diện tích bề mặt BET là 1484 m2.g-1, bền trong không khí qua nhiều tháng (12 tháng), bền trong nước
(14 ngày) và bền trong dung dịch có pH từ 2,7 đến 12, bền trong nước và các dung môi hữu cơ ở nhiệt độ
sôi qua nhiều giờ (8 h).
2.

Đã nghiên cứu sử dụng điện cực biến tính BiF/Naf/ZIF-8/GCE để xác định Pb(II) bằng phương

pháp volt-ampere hòa tan. Bản chất quá trình phản ứng trên bề mặt điện cực như sau: số điện tử trao
đổi của Pb(II) gấp 2 lần số proton trao đổi trên bề mặt điện cực, hệ số chuyển điện tử trên bề mặt điện
cực là α = 0,458 và hằng số chuyển điện tử Ks = 248,3 s -1. Quá trình xảy ra trên điện cực biến tính là
quá trình bất thuận nghịch. Tuyến tính trong khoảng từ 12 đến 100 ppb; độ nhạy là 0,290 μA/ppb;
giới hạn phát hiện 4,16 ppb và giới hạn định lượng là 12,5 ppb. Theo sự hiểu biết của chúng tôi, Đây
là lần đầu tiên được công bố kết quả xác định Pb(II) trong nước bằng điện cực biến tính BiF/Naf/ZIF8/GCE theo phương pháp volt -ampere hòa tan anode.
3.

Vật liệu ZIF-8 được biến tính trực tiếp bằng sắt, được đưa vào dưới dạng Fe(II) với giới hạn tỉ lệ mol

ban đầu tối đa là 30 %. Ở tỉ lệ 10 % mol Fe(II) ban đầu trong hỗn hợp ban đầu, vật liệu Fe-ZIF-8 có diện
tích bề mặt cao và sắt chủ yếu tồn tại ở dạng Fe(II) được xem thay thế đồng hình với Zn(II) trong cấu trúc
ZIF-8. Với tỉ lệ mol Fe(II) cao hơn, hỗn hợp Fe(II) và Fe(III) cùng tồn tại trong Fe-ZIF-8. Vật liệu ZIF-8
và Fe-ZIF-8 tổng hợp được có khả năng hấp phụ tốt khí CH4 và CO2. Dung lượng hấp phụ CO2 trên ZIF-8
cao hơn so với CH4. Khả năng hấp phụ khí CO2, CH4 của ZIF-8 lớn hơn nhiều so với Fe-ZIF-8 giảm dần
khi hàm lương sắt trong các mẫu Fe-ZIF-8 tăng lên.
4.

Nghiên cứu ứng dụng vật liệu ZIF-8 và Fe-ZIF-8 để hấp phụ phẩm nhuộm RDB trong dung dịch.

Chúng tôi đã sử dụng phương trình Natarajan- Khalaf kết hợp với phương pháp phục hồi để nghiên cứu
động học quá trình hấp phụ thuận nghịch trên vật liệu ZIF-8 và Fe-ZIF-8. Quá trình hấp phụ RDB trên vật

23