Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano tổ hợp cấu trúc lõi vỏ Fe3O4@SiO2 nhằm ứng dụng xử lý nhanh chất màu methylen xanh trong nước

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, vật liệu nano tổ hợp cấu trúc lõi vỏ Fe₃O₄@SiO₂ (vật liệu Fe₃O₄@SiO₂) được chế tạo thành công bằng phương pháp đồng kết tủa đơn giản. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của vật liệu Fe₃O₄@SiO₂ cho thấy tồn tại pha Fe₃O₄ rõràng bên cạnh lớp SiO₂ với cấu trúc vô định hình. Ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) và ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) chỉ ra vật liệu Fe₃O₄@SiO₂ có cấu trúc lõi vỏ với kích thước dạng hạt 10-20 nm. Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) cho thấy tồn tại các liên kết Fe-O, Si-O-Si đặc trưng cho vật liệu Fe₃O₄@SiO₂. Kết quả phân tích bề mặt riêng (BET) chứng tỏ diện tích bề mặt của mẫu Fe₃O₄@SiO₂ tăng lên khoảng 4 lần so với Fe₃O₄. Kết quả đo từ mẫu kế rung (VSM) cho thấy, từ độ bão hòa của vật liệu Fe₃O₄@SiO₂(23,1 emu/g) giảm mạnh so với mẫu Fe₃O₄(58,1 emu/g) được giải thích là do sự che chắn của lớp phi từ SiO₂ trong mẫu. Nghiên cứu khả năng xử lýxanh methylen (MB) của vật liệu Fe₃O₄@SiO₂ cho thấy hiệu suất hấp phụ MB lên đến 88,8% sau thời gian hấp phụ bão hòa 60 phút, cao gấp 3 lần so với mẫu Fe₃O₄. Mô hình giải thích cơ chế tăng cường hiệu suất hấp phụ MB của vật liệu Fe₃O₄@SiO₂ cũng được đề xuất. Kết quả thu được chứng minh rằng vật liệu Fe₃O₄@SiO₂ có tiềm năng lớn trong xử lý chất màu trong môi trường nước.