Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Bộ mã số B2015-TN03-01 do PGS.TS. Bùi Đức Nguyên - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên chủ nhiệm

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1.Thông tin chung

Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano sunfua đa thành phần kim loại và ứng dụng làm chất quang xúc tác có hoạt tính cao trong vùng ánh sáng khả kiến để xử lý chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm

- Mã số: B2015-TN03-01

- Chủ nhiệm đề tài: TS. Bùi Đức Nguyên

- Cơ quan chủ trì: Đại học Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: 24 tháng

2. Mục tiêu

Mục tiêu tổng quát

Chế tạo được vật liệu vật liệu nano sunfua đa thành phần kim loại có hoạt tính quang xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến ứng dụng cho xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm.

Mục tiêu cụ thể

(1) Chế tạo được vật liệu bán dẫn sunfua đa thành phần kim loại và các vật liệu composites có kích thước nanomet và có hoạt tính quang xúc tác cao trong vùng ánh sáng khả kiến ứng dụng cho xử lý các chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường nước.

(2) Nghiên cứu tìm được các điều kiện thích hợp để chế tạo vật liệu bán dẫn sunfua đa thành phần kim loại và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quang xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến của vật liệu.

3. Tính mới và sáng tạo

- Nghiên cứu chế tạo được 6 mẫu vật bao gồm AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgIn₅S₈, AgIn₅S₈-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ liệu bằng phương pháp thủy nhiệt và kết tủa hóa học.

- Lần đầu tiên hệ vật liệu nanocomposite CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ được điều chế và ứng dụng nghiên cứu để xử lý một số hợp chất hữu cơ ô nhiễm như: 2,4-diclophenol, metyl da cam, rhodamine B.

4. Kết quả nghiên cứu

- Đã nghiên cứu chế tạo vật liệu nano AgInS₂, AgIn₅S₈ và CuInS₂ từ muối CuCl, AgNO₃, In(NO₃)₃ là nguồn kim loại và thioacetamide là nguồn lưu huỳnh bằng phương pháp thủy nhiệt (hydrothermal) trong dung môi axit mercaptoacetic.

- Đã nghiên cứu chế tạo các vật liệu nanocomposites: CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ từ muối CuCl (được điều chế từ CuCl₂), In(NO₃)₃ là nguồn kim loại và thioacetamide là nguồn lưu huỳnh bằng phương pháp thủy nhiệt trong dung môi axit mercaptoacetic.

- Đã nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, kích thước tinh thể, thành phần hóa học, hình thái bề mặt, kích thước hạt, tính chất quang học của các vật liệu chế tạo được bằng các kỹ thuật: nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX), hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ phản xạ khuếch tán (DRS).

- Đã nghiên cứu khả năng quang xúc tác và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng quang xúc tác của vật liệu AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ để xử lý một số hợp chất hữu cơ ô nhiễm như: metyl da cam, rhodamine B.

- Đã nghiên cứu so sánh hoạt tính quang xúc tác của sáu loại vật liệu AgInS₂,AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgIn₅S₈, AgIn₅S₈-AgInS₂ để đánh giá hoạt tính quang xúc tác của các vật liệu.

- Đã nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgIn₅S₈, AgIn₅S₈-AgInS₂ đã qua sử dụng để đánh giá tính bền và chứng minh vai trò là chất xúc tác của vật liệu.

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học (các bài báo công bố)

1. Bùi Đức Nguyên, Nguyễn Đình Cường, Đặng Thị Thanh Lê (2015), “Ảnh hưởng của phương pháp điều chế đến đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác phân hủy metyl da cam của hạt nano AgInS₂”, Tạp chí hóa học, 53(3E12), tr. 433 – 436.
2. Bùi Đức Nguyên, Nguyễn Văn Ánh (2015), “Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và so sánh hoạt tính quang xúc tác phân hủy metyl da cam của vật liệu nano AgIn5S8”, Tạp chí hóa học, 53(3E12), tr. 437- 440.
3. Bùi Đức Nguyên (2016), “Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của ống nano TiO₂ biến tính bằng Ag₂O cho ứng dụng phân hủy metyl da cam”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, 151(6), tr. 3 – 7.
4. Bùi Đức Nguyên (2017), “Tăng cường hoạt tính quang xúc tác của hạt nano TiO₂ bằng AgIn₅S₈ cho phản ứng phân hủy 2,4- dicholorophenol”, Tạp chí hóa học, 55(3e12), tr.254- 257.
5. Bùi Đức Nguyên, Đặng Thị Thanh Lê (2017), “Tổng hợp, nghiên cứu tính chất và hoạt tính quang xúc tác phân hủy metyl da cam của vật liệu nano CuInS₂”, Tạp chí hóa học, 55(3e12), tr. 250- 253.

5.2. Sản phẩm đào tạo

1. Nguyễn Văn Ánh (2015), Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm của vật liệu nano AgIn₅S₈, Luận văn thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên.
2. Nguyễn Đình Cường (2015), Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano AgInS₂ cho ứng dụng xử lý chất ô nhiễm trong mộ trường nước thải dệt nhuộm, Luận văn thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên.
3. Nguyễn Khắc Đạt (2015), Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu cơ ô nhiễm củavật liệu nano CuInS₂, Luận văn thạc sĩ Hóa học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên.

 

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1.General information

• Project title: Study on fabrication of the multi-component metal sulfide nanoparticles and application as a highly active photocatalyst for the treatment of polluted organic matter in textile wastewater under visible light irradiation.
• Code number: B2015-TN03-01
• Coordinator: Dr. Bui Duc Nguyen
• Implementing institution: Thai Nguyen University
• Duration: 24 months

2. Objectives

2.1. General objective

Fabrication successfully multi-component metal sulfide nanoparticles which have highly active photocatalyst for the treatment of organic pollutants under visible light irradiation.

2.2. Specific objectives

(1) To fabricate successfully multi-component metal sulfide nanoparticles and nano-composites of multi-component metal sulfide which have highly active photocatalyst for the treatment of organic pollutants under visible light irradiation.

(2) To find out suitable conditions for fabrication multi-component metal sulfide nanoparticles and to find out the factors which affect on photocatalytic efficiency under visible light irradiation.

3. Creativeties and innovativeness

- Fabrication 6 samples including AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgIn₅S₈, AgIn₅S₈-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ by hydrothermal and chemical precipitation.

- It is the first time CuInS₂-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ have been made up and applied for the treatment of some organic pollutants such as 2,4-dichlorophenol, methylmethane, rhodamine B.

4. Research results

- AgInS₂, AgIn₅S₈ and CuInS₂ nanoparticles were successfully synthesized by a microwave hydrothermal method using AgNO₃, In(NO₃)₃, CuCl as a metal sources and thioacetamide as sulfur source.

- CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ nanocomposite systems were successfully synthesized from AgNO₃, In(NO₃)₃, CuCl as a metal sources and thioacetamide as sulfur source by a microwave hydrothermal method in axit mercaptoacetic liquid.

- The specific characteristics of structures, crystalline size, chemical compositions, surface morphology, particle size, optical properties of materials manufactured by XRD techniques, X-ray energy (EDX), scanning electron microscope (SEM), TEM electron microscope (TEM), diffuse reflectance spectroscopy (DRS) are studied.

- The photocatalytic capabilities and factors afecting the photocatalytic capabilities of AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ for the degradation of some model pollutants such as 2,4- dichlorophenol, rhodamine B, methyl orange are studied.

- Comparation the active photocatalytist of the six AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgIn₅S₈, AgIn₅S₈-AgInS₂, AgIn₅S₈-AgInS₂ materials was evaluated.

- The reusability of AgInS₂, AgIn₅S₈, CuInS₂, CuInS₂-AgInS₂, CuInS₂-AgIn₅S₈, AgIn₅S₈-AgInS₂ materials has been studied to assess the durability and the role of catalysts in materials.

5. Product

5.1. Scientific products (Journal papers)

1. Bui Duc Nguyen, Nguyen Dinh Cuong, Dang Thi Thanh Le (2015), "Effects of preparation methods on structural properties and photocatalytic activity for degradation of methyl orange of AgInS₂ nanoparticles", Journal of Chemistry, 53 (3E12), pp. 433 - 436.
2. Bui Duc Nguyen, Nguyen Van Anh (2015), "Preparation, characteration and comparison photocatalytic activity of AgIn₅S₈ nanomaterials for degradation of methyl orange", Journal of Chemistry, 53 (3E12) , pp. 437-440.
3. Bui Duc Nguyen (2016), "Synthesis and study of structural properties and photocatalytic activity of TiO₂ modified with Ag₂O for degradation of methyl orange" Journal of Science and Technology – Thai Nguyen University, 151(6), pp. 3 - 7.
4. Bui Duc Nguyen (2017), "Enhanced photocatalytic activity of tio₂ nanoparticles by AgIn₅S₈ cocatalyst for degradation of 2,4-dicholorophenol", Journal of Chemistry, 55 (3e12), pp. 254-257.
5. Bui Duc Nguyen, Dang Thi Thanh Le (2017), "Preparation, characteration and photocatalytic activity of CuInS₂ nanomaterials for degradation of methyl orange", Journal of Chemistry, 55 (3e12), pp. 250- 253.

5.2. Education

- Master education

1. Nguyen Van Anh (2015), Synthesis and study of structural characteristics and photocatalytic activity of AgIn₅S₈ nanomaterials for degradation polluted organic pollutants, The Chemistry master thesis, University of education – Thai Nguyen University.
2. Nguyen Dinh Cuong (2015), Synthesis and study of structural characteristics and photocatalytic activity of AgInS₂ nanoparticles for treatment of pollutants in textile wastewater, The Chemistry master thesis, University of education – Thai Nguyen University.
3. Nguyen Khac Dat (2015), Synthesis and study of structural characteristics and photocatalytic activity CuInS₂ nanoparticles for decomposing organic compound, The Chemistry master thesis, University of education – Thai Nguyen University.