BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  22,644,866
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

61

Các vật liệu nano (sản xuất và các tính chất)

Phạm Thị Lan Hương(2)(1), Nguyễn Văn Quang

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

Synthesis of Fe3O4@SiO2 core-shell nanocomposite for fast removal of methylene blue f-rom water

Khoa học & công nghệ Việt Nam

2023

06B

67 - 72

1859-4794

Hạt nano Fe3O4, Hấp phụ, Vật liệu nano, Tổ hợp, Cấu trúc, Lõi vỏ Fe3O4@SiO2, Xanh methylen

Adsorption, Fe3O4 nanoparticles, Fe3O4@SiO2 nanocomposites, Methylene blue

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 rõ ràng 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 lý xanh 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.

In this work, Fe3O4@SiO2 core-shell nanocomposites were successfully synthesised via a simple co-precipitation method. X-ray diffraction pattern of Fe3O4@SiO2 clearly shows the existence of a main phase of Fe3O4, beside an amorphous structure of SiO2. The core-shell Fe3O4@SiO2 with an average particle size in the range of 10-20 nm is observed by SEM and TEM images. FTIR spectrum illustrates the Fe-O and Si-O-Si bonds in the sample, indicating the formed nanocomposite of Fe3O4@SiO2. The brunauer, emmett and teller surface area analysis of the Fe3O4@SiO2 sample is 4 times higher than that of Fe3O4. The vibrating sample magnetometer data indicated that the saturation of Fe3O4@SiO2 (23.1 emu/g) is strongly decreased in comparison with Fe3O4 nanoparticles (58.1 emu/g), explained by the shielding of the SiO2 nonmagnetic materials. The methylene blue adsorption efficiency in the saturation adsorption time of 60 min for Fe3O4@SiO2 nanocomposite is 88.8%, which is 3 times higher than that of Fe3O4 nanoparticles. A model explaining the enhanced mechanism in methylene blue adsorption efficiency of Fe3O4@SiO2 nanocomposite is proposed. The obtained results show that the synthesised Fe3O4@SiO2 nanocomposite has great potential in dye removal applications f-rom water.

TTKHCNQG, CVv 8

Xem toàn văn
  • [1] M. Zirak; A. Abdollahiyan; M. Saraei (2018), Carboxymethyl cellulose coated Fe3O4@SiO2 core-shell magnetic nanoparticles for methylene blue removal: Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies.,Cellulose, 25, pp.503-515.
  • [2] A. Alizadeh; M. Fakhari; Z. Safaei (2020), Ionic liquid-decorated Fe3O4@SiO2 nanocomposite coated on talc sheets: An efficient adsorbent for methylene blue in aqueous solution.,Inorg. Chem. Commun., 121, DOI: 10.1016/j.inoche.2020.108204.
  • [3] S. Yang; T. Zeng; Y. Li, (2015), Preparation of graphene oxide decorated Fe3O4@SiO2 nanocomposites with superior adsorption capacity and SERS detection for organic dyes.,J. Nanomater., 16(1), DOI: 10.1155/2015/817924.
  • [4] S.T. Yang; W. Zhang; J. Xie (2015), Fe3O4@SiO2 nanoparticles as a high-performance Fenton-like catalyst in a neutral environment.,RSC Adv., 5(7), pp.5458-5463.
  • [5] N. Selvi; S. Sankar; K. Dinakaran (2013), Surfactant assisted synthesis and multifunctional features of Fe3O4 @ZnO@SiO2 core-shell nanostructure.,J. Mater. Sci. Mater. Electron., 24, pp.4873-4880.
  • [6] Y. Wang; D. Sun; G. Liu; W. Jiang (2015), Synthesis of Fe3O4@SiO2@ZnO core-shell structured microspheres and microwave absorption properties.,Adv. Powder Technol., 26(6), pp.1537-1543.
  • [7] A. Farmany; S.S. Mortazavi; H. Mahdavi (2016), Ultrasond-assisted synthesis of Fe3 O4 /SiO2 core/shell with enhanced adsorption capacity for diazinon removal.,Journal of Magnetism and Magnetic Material, 416, pp.75- 80.
  • [8] G.S. An; J.S. Han; J.R. Shin (2018), In situ synthesis of Fe3O4@SiO2 core-shell nanoparticles via surface treatment.,Ceramics International, 44(11), pp.12233-12237.
  • [9] D.V. Quy; N.M. Hieu; P.T. Tra (2013), Synthesis of silica-coated magnetic nanoparticles and application in the detection of pathogenic viruses.,J. Nanomater., 2013, DOI: 10.1155/2013/603940.
  • [10] T.K.H. Ta; M.T. Trinh; N.V. Long (2016), Synthesis and surface functionalisation of Fe3O4 -SiO2 core-shell nanoparticles with 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 1,1′-carbonyldiimidazole for bio-applications.,Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 504(5), pp.376-383.
  • [11] A.G. Roca; D. Carmona; N.M. Sancho (2012), Surface functionalization for tailoring the aggregation and magnetic behaviour of silica-coated iron oxide nanostructures.,Nanotechnology, 23(15), DOI: 10.1088/0957- 4484/23/15/155603.
  • [12] S.K. Rastogi; H. Zhang; C.M. Gibson (2011), Antibody@ silica coated iron oxide nanoparticles: Synthesis, capture of E. coli and SERS titration of biomolecules with antibacterial silver colloid.,J. Nanomedicine Nanotechnol., 2(7), pp.2-9.
  • [13] C. Hui; C. Shen; J. Tian (2011), Core-shell Fe3O4@SiO2 nanoparticles synthesized with well-dispersed hyd-rophilic Fe3O4 seeds.,Nanoscale, 3(2), pp.701-705.
  • [14] M.H. Dindar; S.A.M. Fathi; M.R. Yaftian; N. Noushiranzadeh (2010), Solid phase extraction of copper(II) ions using C18-silica disks modified by oxime ligands.,J. Hazard. Mater., 179(1-3), pp.289-294.
  • [15] A. Palani; J.S. Lee; J. Huh (2008), Se-lective enrichment of cysteine-containing peptides using SPDP-functionalized superparamagnetic Fe3O4@SiO2 nanoparticles: Application to comprehensive proteomic profiling.,J. Proteome Res., 7(8), pp.3591-3596.
  • [16] G.V.S. Reddy; M. Chandrappa; V.N.P. Gowda (2017), Efficient bulk scale synthesis of popular pesticide synthon: tetrachlorothiophene.,Catalysis, Structure & Reactivity, 3(3), pp.138-145.
  • [17] D. Yimin; Z. Jiaqi; L. Danyang (2018), Preparation of Congo red functionalized Fe3O4@SiO2 nanoparticle and its application for the removal of methylene blue.,Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 550(5), pp.90-98.
  • [18] J. Xu; C. Ju; J. Sheng (2013), Synthesis and c-haracterization of magnetic nanoparticles and its application in lipase immobilization.,Bulletin of The Korean Chemical Society, 34(8), pp.2408-2412.
  • [19] S. Khashan; S. Dagher; S.A. Omari (2017), Photo-thermal c-haracteristics of water-based photo-thermal c-haracteristics of water-based Fe3O4@SiO2 nanofluid for solar-thermal applications.,Materials Research Express, 4(5), pp.1-11.
  • [20] N.K. Yetim; K.B. Fatma; K.M. Mehmet; D. Nartop (2020), C-haracterization of magnetic Fe3O4@SiO2 nanoparticles with fluorescent properties for potential multipurpose imaging and theranostic applications.,Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31(20), pp.18278-18288.
  • [21] R. Roto; Y. Yusran; A. Kuncaka (2016), Applied surface science magnetic adsorbent of Fe3O4@SiO2 core-shell nanoparticles modified with thiol group for chloroauric ion adsorption.,Appl. Surf. Sci., 377, pp.30-36.
  • [22] F. Subhan; S. Aslam; Z. Yan; M. Khan (2019), Effective adsorptive performance of Fe3O4@SiO2 core shell spheres for methylene blue: kinetics, isotherm and mechanism.,Journal of Porous Materials, 26(5), pp.1465-1474.