Science & Technology Development Journal: NATURAL SCIENCES

An official journal of University of Science, Viet Nam National University Ho Chi Minh City, Viet Nam

Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer

 Original Research

HTML

538

Total

606

Share
Preparation of magnetic nanoparticles as photo‒Fenton catalysts by a hydrothermal‒assisted thermal treatment method






 Open Access  

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

The magnetic CoFe2O4 nanoparticles, prepared by hydrothermal method combining with the heat treatment at 600oC, were used to act as a photo‒Fenton catalyst in the methylene blue (MB) degradation reaction. The composition, structure, and surface morphology of the prepared materials were studied by X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy (FESEM), and energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy. The optical properties of CoFe2O4 before and after calcination, analyzed by UV-Vis diffuse reflectance (DRS) spectroscopy, demonstrated that after heating at 600oC, the structure and crystallinity of CoFe2O4 were increased. The calcination process also caused the CoFe2O4 sintering to grow to a larger size, thereby reducing the surface area of the CoFe2O4 after calcination compared to the original ones. This value was determined through nitrogen the adsorption‒desorption isotherms curve. The magnetism of CoFe2O4 before and after calcination was studied by vibrating sample magnetometer (VSM). After sintering at 600oC, the saturation magnetization (Ms) and residual magnetism (Mr) of CoFe2O4 were higher than those of the original. The Fenton photocatalytic performance was evaluated by MB degradation reaction under UVA radiation in the presence of oxalic acid as an active free radical generating agent. In the methylene blue degradation reaction at room temperature, the prepared CoFe2O4 catalyst showed the maximum degradation efficiency of 97% for MB and the reaction yields were almost unchanged after three consecutive reactions. This method promised in making ferrite materials for water treatment based on some advantages such as simple process, low cost, and environmentally friendly solvent usage.

MỞ ĐẦU

Hiện nay, ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước do các loại phẩm nhuộm hữu cơ đang là một vấn nạn cấp thiết. Đây là loại hóa chất được sử dụng phổ biến cho ngành dệt may cùng nhiều ngành công nghiệp khác như sản xuất da, nhựa, mỹ phẩm, thực phẩm, công nghiệp in và dược phẩm. Phẩm nhuộm hữu cơ có cấu tạo gồm các vòng benzene cùng các nhóm phức chất mang màu, khá bền và không bị phân hủy ở điều kiện thông thường. Đây là các hóa chất độc hại, tác động tiêu cực đến môi trường sống của con người và hệ sinh thái 1 . Khi nồng độ phẩm nhuộm trong nước quá cao sẽ gây cản trở sự hấp thụ oxi từ không khí vào nước. Điều này làm ảnh hưởng quá trình sinh trưởng của các động thực vật, gây ra hiện tượng xáo trộn hoạt động của vi sinh vật và ảnh hưởng đến quá trình tự làm sạch của nước.

Cho đến nay, đã có rất nhiều giải pháp được phát triển để giải quyết vấn đề này 2 , 3 , 4 , 5 , 6 . Trong số đó, phương pháp đang được nghiên cứu nhiều là sử dụng các chất xúc tác quang hóa để phân hủy phẩm nhuộm dưới sự kích thích của năng lượng ánh sáng. Trong phương pháp này, chất xúc tác hỗ trợ các gốc hydroxyl (•OH) hoạt tính cao, có nguồn gốc từ ozone hoặc peroxide (H 2 O 2 ), tác kích vào các phân tử phẩm nhuộm hữu cơ, từ đó trung hòa và phân hủy các hợp chất ô nhiễm này. Ưu điểm của phương pháp này là quy trình thực hiện đơn giản, hiệu quả cao và chi phí thấp. Nhiều loại xúc tác, thí dụ TiO 2 7 , Fe x Zn 1-x O 8 , SnO 2 9 , ZnO 10 , 11 , CeO 2 12 , Fe 3 O 4 13 , 14 , Fe 2 O 3 15 , MnFe 2 O 4 16 và MnO 2 17 , đã được sử dụng để đẩy nhanh quá trình tạo ra các gốc •OH hoạt tính. Tuy nhiên, khả năng thu hồi và tái sử dụng của các loại xúc tác này vẫn đang là một thách thức. Giải quyết được thách thức này không những mang lại giá trị về mặt kinh tế, mà còn ngăn chặn sự phát sinh của các nguồn ô nhiễm thứ cấp, được sinh ra do sự tồn dư của các chất xúc tác không được thu hồi sau các quá trình xử lý. Chính vì nguyên nhân này, mà hiện nay rất nhiều vật liệu xúc tác từ tính, có khả năng thu hồi bằng từ trường ngoài và có thể tái sử dụng đang rất được quan tâm nghiên cứu. Trong số đó thì vật liệu spinel ferrite với công thức MFe 2 O 4 , trong đó M là những ion kim loại hóa trị II (M = Zn, Cu, Co, Ni, Mn…), mà cụ thể là cobalt ferrite (CoFe 2 O 4 ) là một lựa chọn thích hợp. Đây là loại vật liệu từ cứng, với các tính chất như hằng số dị hướng cao, độ từ hóa bão hòa cao, từ tính cao, ổn định hóa học cùng quy trình tổng hợp đơn giản 18 , 19 . Theo một số nghiên cứu gần đây, hạt nano CoFe 2 O 4 cho thấy có hoạt tính xúc tác phân hủy phẩm nhuộm vượt trội hơn so với các oxide kim loại như Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 và MnO 2 20 , 21 .

Nhiều phương pháp đã được phát triển để tổng hợp vật liệu CoFe 2 O 4 như đồng kết tủa, vi nhũ tương, sol-gel, thủy nhiệt, phân hủy nhiệt, hóa siêu âm,… 22 . Phương pháp nào cũng có những ưu và nhược điểm nhất định và đều ảnh hưởng đến hình thái, kích thước cùng các tính chất hóa lý, từ tính và các đặc trưng bề mặt của vật liệu 23 . Trong số đó, thủy nhiệt là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp hạt nano CoFe 2 O 4 . Một số ưu điểm của thủy nhiệt có thể kể đến là dung môi sử dụng là nước thân thiện với môi trường, chi phí thấp, khả năng kiểm soát hình thái cùng hiệu suất tương đối cao 24 , 25 . Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là thường đòi hỏi áp suất và nhiệt độ cao cùng thời gian phản ứng dài. Riêng đối với CoFe 2 O 4 thì kích thước tinh thể và tính chất từ bị ảnh hưởng rất nhiều vào thời gian tổng hợp. Một số nghiên cứu đã cố gắng cải thiện tính chất từ của tinh thể nano CoFe 2 O 4 bằng cách nung ở nhiệt độ cao sau khi tổng hợp 26 , 27 . Ở nhiệt độ cao, diễn ra quá trình thiêu kết và tăng trưởng các hạt CoFe 2 O 4 ở kích thước lớn hơn, điều này dẫn đến tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích hạt giảm, từ đó làm tăng độ từ hóa bão hòa (M s ) của vật liệu 28 .

Bài báo trình bày, vật liệu CoFe 2 O 4 dạng hạt, có kích thước nanometer, được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt, và tiếp đến được xử lý nhiệt ở nhiệt độ 600 o C. Quá trình thủy nhiệt được tiến hành tại áp suất khí quyển cùng nhiệt độ tương đối thấp và thời gian ngắn. Điều này giúp hạn chế những nhược điểm của phương pháp thủy nhiệt như đã đề cập đến ở trên. Sau khi thủy nhiệt, các mầm kết tinh của CoFe 2 O 4 được nung ở 600 o C trong 2 giờ để thiêu kết tạo thành hạt có kích thước lớn hơn, giúp cải thiện từ tính của vật liệu. CoFe 2 O 4 sau khi chế tạo được khảo sát hoạt tính xúc tác Fenton quang hóa phân hủy phẩm nhuộm methylene blue trong điều kiện có mặt tác chất oxalic acid (H 2 C 2 O 4 ) dưới bức xạ UVA.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Vật liệu

Phẩm nhuộm methylene blue (C 16 H 18 N 3 SCl), NaOH, H 2 C 2 O 4 (AO) cùng hai tiền chất của cobalt và sắt là cobalt (II) nitrate hexahydrate (Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O) và iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 .6H 2 O) đều là dạng thương mại có xuất xứ Trung Quốc. Ethanol (C 2 H 5 OH) là dung môi tinh khiết được cung cấp bởi hãng Chemsol, Việt Nam. Tất cả hóa chất được sử dụng trực tiếp, không cần phải tinh chế lại và nước khử ion (nước DI) được sử dụng để pha các dung dịch trong quá trình thực nghiệm.

Phương pháp phân tích

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) được phân tích trong vùng số sóng từ 4000–400 cm -1 , ở độ phân giải là 4 cm -1 trên thiết bị quang phổ Themo Fisher SCIENTIFIC (Mỹ). Một lượng nhỏ mẫu dạng bột (2–3 mg) được ép viên với KBr ở lực nén 250 kN. Tỷ lệ khối lượng mẫu và KBr là 1:100. Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) giúp xác định cấu trúc tinh thể và thành phần pha của các mẫu dạng bột được phân tích trên máy D2 PHARSER (Bruker, Đức), với góc quét 2θ từ 10° đến 80° và bước chuyển 0,02°/phút. Hình thái bề mặt vật liệu được phân tích bằng ảnh FESEM trên thiết bị S–4800 với thế gia tốc 10 kV. Hàm lượng cũng như sự phân bố các nguyên tố hiện diện trên bề mặt được xác định thông qua phổ EDX, sử dụng hệ EMAX ENERGY kết hợp trên thiết bị S-4800. Đặc tính quang học và giá trị năng lượng vùng cấm (E g ) của vật liệu được xác định bằng phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến UV-Vis (DRS), đo trên máy quang phổ Perkin–Elmer Lambda 850.

Các giá trị độ từ hóa bão hòa (M s ), độ từ dư (M r ), lực kháng từ (H c ) và đường cong từ trễ được phân tích bằng phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) trên thiết bị System ID: EV11, SN:2010062. Phép phân tích được thực hiện tại nhiệt độ phòng với giá trị từ trường ngoài -12000 đến +12000 Oe. Hoạt tính Fenton quang xúc tác của vật liệu được khảo sát dựa trên quá trình phân hủy phẩm nhuộm methylene blue. Hàm lượng MB còn lại được xác định bằng phương pháp trắc quang. Phân tích trắc quang được thực hiện trên máy quang phổ Helios Omega UV-Vis (Thermo Fisher Scientific, USA).

Tổng hợp CoFe2O4 bằng phương pháp thủy nhiệt kết hợp xử lý nhiệt

Quy trình tổng hợp CoFe 2 O 4 được thực hiện tuần tự theo các bước theo mô tả trên Figure 1 . Đầu tiên, cho lần lượt hai muối kim loại gồm 3,410 g Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O và 6,320 g FeCl 3 .6H 2 O vào 10,0 mL nước DI (tỉ lệ mol hai muối Co và Fe là 1:2). Hỗn hợp được đánh siêu âm đến khi các chất rắn tan hoàn toàn. Tiếp đến, 100 mL dung dịch NaOH 1M được thêm vào dung dịch trên và dung dịch tiếp tục được đánh siêu âm thêm 1 giờ. Sau quá trình này, trong dung dịch đã xuất hiện kết tủa. Kết tủa sau đó được để lắng và phần dung dịch phía trên được gạn bỏ. Quá trình lắng, gạn rửa kết tủa được tiến hành tiếp tục cho đến khi còn lại 60 mL hỗn hợp có pH 7. Sau đó, hỗn hợp được cho vào bình Teflon-thép không gỉ và được thủy nhiệt ở 150 o C trong 4 giờ. Kết thúc thời gian, hệ thủy nhiệt được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Chất rắn sau phản ứng được lọc, rửa nhiều lần bằng nước DI và ethanol; sau đó được sấy khô ở 90 o C, thu được mẫu bột màu đen (CFO). Sản phẩm tiếp tục được đem nung ở nhiệt độ 600 o C trong 2 giờ ở môi trường không khí với tốc độ gia nhiệt 10 o C/phút. Vật liệu sau giai đoạn này được ký hiệu là CFO-600.

Figure 1 . Quy trình tổng hợp CFO và CFO-600

Figure 1 Quy trình tổng hợp CFO và CFO-600

[Download figure]

Khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy MB

Hoạt tính Fenton quang xúc tác của vật liệu CoFe 2 O 4 được đánh giá bằng quá trình phân hủy MB với tác nhân tạo gốc tự do là H 2 C 2 O 4 (10 - 3 mol.L - 1 ). Phản ứng xảy ra dưới bức xạ kích thích UVA (320 < λ < 400 nm). Quá trình được thực hiện bằng cách cho 0,050 g chất xúc tác vào 250 mL dung dịch có chứa MB (5×10 -5 mol.L -1 ) và H 2 C 2 O 4 (10 -3 mol.L -1 ). Hỗn hợp phản ứng có giá trị pH ở khoảng 7 và được khuấy liên tục bằng máy khuấy trục IKA RW 20 digital. Nhiệt độ phản ứng luôn được duy trì ở 29‒31 o C bằng bể điều nhiệt Memmert (Đức) trong suốt quá trình khảo sát. Hỗn hợp được khuấy đều trong bóng tối suốt 25 phút để đảm bảo quá trình hấp phụ phẩm nhuộm lên bề mặt xúc tác đạt trạng thái cân bằng (thời gian cân bằng hấp phụ 25 phút được xác định thông qua các khảo sát sơ bộ trước đó, khi theo dõi nồng độ MB ban đầu gần như không thay đổi trong hệ xúc tác dưới điều kiện không chiếu sáng). Sau đó, hệ phản ứng được chiếu sáng bằng bóng đèn UVA (9 W Radium 78). Sau mỗi 5 phút, 10 mL dung dịch được rút ra khỏi hệ, xúc tác được tách ra khỏi dung dịch này bằng nam châm đất hiếm. Nồng độ MB còn lại trong dung dịch được xác định bằng phương pháp phổ hấp thu UV–VIS ở bước sóng 664 nm trên thiết bị Helios Omega UV–VIS (Thermo Fisher Scientific, USA). Từ giá trị độ hấp thu và dựa vào đường chuẩn của MB để xác định nồng độ MB còn lại trong dung dịch. Khả năng phân hủy MB được tính theo công thức (1) như sau:

Khả năng phân hủy = (1)

Trong đó C t và C o lần lượt là nồng độ tại thời điểm t và nồng độ ban đầu của MB.

Figure 2 . Giản đồ XRD của CFO và CFO-600

Figure 2 <b> </b>

[Download figure]

KẾT QUẢ THẢO LUẬN

Giản đồ XRD

Giản đồ XRD của mẫu CFO ở Figure 2 cho thấy các đỉnh nhiễu xạ tại vị trí góc 2θ = 18,3 o ; 30,1 o ; 35,5 o ; 37,1 o ; 43,1 o ; 53,5 o ; 57,0 o ; 62,6 o ;74,0 o và 79,0 o tương ứng với các mặt mạng (111), (220), (311), (222), (400), (422), (511), (440), (533) và (444), đặc trưng cho cấu trúc spinel ferrite của CoFe 2 O 4 (JCPDS no. 022-1086) 29 . Tuy nhiên, hình dạng các đỉnh nhiễu xạ của mẫu CFO không rõ ràng, cường độ yếu và bề rộng của đỉnh lớn. Sau quá trình thiêu kết ở 600 o C thì hình dạng các đỉnh trở nên sắc nét, cường độ đỉnh tăng trong khi đó bề rộng của đỉnh hẹp hơn so với mẫu CFO ban đầu. Điều này cho thấy sau quá trình thiêu kết, cấu trúc tinh thể của CFO được cải thiện. Tuy nhiên, giản đồ XRD của CFO-600 có xuất hiện một đỉnh nhiễu xạ mới ở vị trí 2θ = 33,2 o . Đây được cho là tín hiệu đặc trưng cho mặt mạng (104) trong cấu trúc tinh thể của pha hematite (α-Fe 2 O 3 ), được hình thành trong quá trình nung CFO ở nhiệt độ cao.

Kích thước tinh thể của CFO và CFO-600 được tính toán từ giản đồ XRD theo công thức Debye-Scherrer: . Trong đó D là kích thước tinh thể, λ là bước sóng của bức xạ tia X (1,5406 Å), β là độ bán rộng của đỉnh nhiễu xạ (FWHM) và θ là góc nhiễu xạ Bragg đo bằng radian. Kết quả xác định CFO có kích thước tinh thể là 12,25 nm, còn đối với CFO-600 là 22,50 nm. Kích thước tinh thể của CFO được chế tạo từ phương pháp thủy nhiệt này có giá trị xấp xỉ so với vật liệu cùng loại được chế tạo bằng phương pháp nhiệt dung môi 30 , lớn hơn so với khi chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa 31 , polyol 32 và nhỏ hơn so với khi được chế tạo bằng phương pháp phân hủy nhiệt 33 , 34 , 35 , sol-gel 36 .

Phổ FT-IR

Kết quả phổ FT-IR của CFO và CFO-600 được thể hiện trên Figure 3 . Mũi hấp thu dạng bầu, rộng trong vùng số sóng 3500–3400 cm -1 và mũi tại 1640 cm -1 là đặc trưng cho dao động kéo dãn và biến dạng của liên kết O-H trong nước được hấp phụ trong vật liệu. So với CFO, hai mũi hấp thu này của CFO-600 có cường độ yếu hơn nhiều. Điều này cho thấy sau quá trình nung ở nhiệt độ cao, lượng nước trong vật liệu đã được loại bỏ gần như hoàn toàn. Mũi hấp thu tại 1384 cm -1 trong CFO là dao động kéo dãn của nhóm CO 3 2- , xuất hiện do các oxide sắt (III) hoặc sắt (III) hydroxide bị carbon hóa bởi CO 2 trong không khí 37 . Mũi này xuất hiện trong CFO và gần như mất hẳn trong mẫu CFO-600. Điều này cho thấy hợp chất Fe 2 (CO 3 ) 3 đã bị phân hủy với O 2 trong không khí khi vật liệu được thiêu kết ở nhiệt độ cao. Các mũi hấp thu tại số sóng 1140 cm -1 và 1099 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo dãn của Fe-Co 38 trong CoFe 2 O 4 . Cả CFO và CFO-600 đều có các mũi hấp thu mạnh trong vùng 587–577 cm -1 , đặc trưng cho dao động kéo dãn của liên kết kim loại-oxy trong cấu trúc tứ diện (M td -O); trong khi đó dao động kéo dãn của liên kết kim loại-oxy trong cấu trúc bát diện (M bd -O) làm xuất hiện mũi hấp thu trong vùng 419–401 cm -1 . M td -O có số sóng cao hơn số sóng của M bd -O, do giá trị độ dài liên kết của M td -O nhỏ hơn của M bd -O 39 . Ngoài ra, phổ FT-IR của CFO-600 còn phát hiện một mũi vai có cường độ yếu tại 467 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo dãn liên kết Fe-O của pha hematite (α-Fe 2 O 3 ) tồn tại trong cấu trúc 40 . Kết quả này phù hợp với phân tích XRD ở trên, quá trình nung CFO ở 600 o C đã làm xuất hiện thêm pha hematite (α-Fe 2 O 3 ) trong cấu trúc tinh thể của CoFe 2 O 4 .

Phổ EDX và ảnh FESEM

Thành phần và hàm lượng các nguyên tố trên bề mặt của CFO và CFO-600 được phân tích bằng phổ EDX ( Figure 4 ). Kết quả phổ EDX của vật liệu đã xác minh sự hiện diện của Co, Fe và O đồng thời không phát hiện các nguyên tố khác ngoài ba nguyên tố kể trên trong cấu trúc của CFO và CFO-600. Tỉ lệ giữa nguyên tố Co và Fe trong CFO và CFO-600 (khoảng 0,5) phù hợp với tỉ lệ mol của hai tiền chất muối Co và Fe sử dụng trong quá trình tổng hợp. Điều này cho thấy vật liệu sau quá trình thủy nhiệt có độ tinh khiết cao.

Figure 3 . Phổ FT-IR của CFO và CFO-600

Figure 3 Phổ FT-IR của CFO và CFO-600

[Download figure]

Figure 4 . Phổ EDX của của CFO và CFO-600

Figure 4 Phổ EDX của của CFO và CFO-600

[Download figure]

Figure 5 là ảnh FESEM thể hiện hình thái cấu trúc bề mặt cùng giản đồ phân bố kích thước của CFO và CFO-600. Vật liệu CFO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt có dạng hạt, đa phân tán với kích thước trung bình khoảng 31,69 nm. Các hạt có kích thước nhỏ, năng lượng tự do bề mặt cao nên có xu hướng kết tụ lại với nhau để hình thành nên các khối, cụm lớn hơn. Khi được thiêu kết ở 600 o C thì hạt CFO-600 tạo thành có kích thước lớn hơn với đường kính trung bình khoảng 39,77 nm. Kích thước của hạt tăng lên có thể được giải thích thông qua cơ chế hình thành của vật liệu CFO và CFO-600 trong quá trình chế tạo. Đầu tiên, hỗn hợp hai muối gồm các cation hòa tan là Co 2+ và Fe 3+ được trộn lẫn trong dung môi là nước dưới sự hỗ trợ của siêu âm. Tiếp đến, dung dịch NaOH được thêm vào và hỗn hợp tiếp tục được đánh siêu âm trong 1 giờ. Ở giai đoạn này, trong môi trường kiềm cùng sự hỗ trợ của sóng siêu âm sẽ hình thành của các hợp chất hydroxide của Co và Fe. Hỗn hợp sau đó được lắng, lọc rửa bằng nước DI đến pH 7 và được thủy nhiệt ở 150 o C trong 240 phút. Trong quá trình thủy nhiệt, các hợp chất hydroxide của Co và Fe sẽ khử nước, tạo các mầm kết tinh và phát triển thành các tinh thể CFO. Vật liệu CFO sau đó được nung ở 600 o C trong 2 giờ. Trong quá trình nung này đã diễn ra hiện tượng thiêu kết hạt, các hạt CFO nhận năng lượng nhiệt để kết dính lại với nhau và tạo thành hạt CFO-600 có kích thước lớn hơn.

Figure 5 . Ảnh FESEM và biểu đồ phân bố kích thước của CFO và CFO-600

Figure 5 Ảnh FESEM và biểu đồ phân bố kích thước của CFO và CFO-600

[Download figure]

Xác định diện tích bề mặt bằng phép đo hấp phụ N2 (BET)

Figure 6 . Đường cong hấp phụ‒giải hấp phụ nitrogen của CFO và CFO-600

Figure 6 Đường cong hấp phụ‒giải hấp phụ nitrogen của CFO và CFO-600

[Download figure]

Đường cong hấp phụ‒giải hấp phụ nitrogen của CFO và CFO-600 được thể hiện trên Figure 6 . Kết quả phân tích cho thấy, các đường hấp phụ và giải hấp phụ có hình dạng thuộc dạng IV, vòng lặp trễ H3 theo phân loại của IUPAC. Đây là tính chất đặc trưng của vật liệu mao quản trung bình, có sự xuất hiện vòng trễ gây ra bởi sự ngưng tụ mao quản. Ở đây, vòng trễ ở áp suất cao cho biết sự hiện diện của kích thước lỗ trống lớn với kích thước giới hạn 41 . Vật liệu CFO sau khi thủy nhiệt có diện tích bề mặt riêng tính toán theo BET (S BET ) là 99,21 m 2 .g -1 , lớn hơn so với khi được chế tạo bằng phương pháp phân hủy nhiệt từ dung dịch 42 và nhỏ hơn khi được chế tạo bằng polyol 32 . Khi nung ở 600 o C, các hạt CFO nhận năng lượng nhiệt đã thiêu kết lại với nhau, tạo thành hạt CFO-600 có kích thước lớn và từ đó làm diện tích bề mặt của vật liệu CFO-600 nhỏ hơn. S BET của CFO-600 là 35,24 m 2 .g -1 , nhỏ hơn khoảng ~2,8 lần so với S BET của CFO. Tuy nhiên, giá trị này vẫn lớn hơn khá nhiều so với các công bố gần đây, khi CFO được xử lý cùng ở 600 o C 39 , 43 , 44 . Kết quả BET này phù hợp với ảnh FESEM của CFO và CFO-600 đã phân tích ở trên. CFO với S BET lớn dự kiến rằng sẽ cung cấp nhiều tâm hoạt tính xúc tác hơn so với CFO-600.

Phổ DRS

Đặc tính quang học của CFO và CFO-600 được phân tích trên phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến UV-Vis (DRS). Các đường cong DRS của hai vật liệu trên được hiển thị trong Figure 7 . Kết quả cho thấy cả CFO và CFO-600 đều hấp thu tốt (> 80%) trong khoảng bước sóng 350–800 nm. Giá trị năng lượng vùng cấm (E g ) của vật liệu được xác định bằng phương pháp Tauc 45 theo công thức (2):

Trong đó h là hằng số Planck, ʋ là tần số của photon, E g là năng lượng vùng cấm, B là hằng số và hệ số γ = 2 đối với vật liệu CoFe 2 O 4 34 . Biểu đồ Tauc được xác định từ công thức (2) và được thể hiện trên hình chèn nhỏ trong Figure 7 . Từ biểu đồ này, các giá trị năng lượng vùng cấm (Eg) của CFO và CFO-600 được ngoại suy và có giá trị lần lượt là 1,09 eV và 1,14 eV. Kết quả cho thấy độ rộng vùng cấm của vật liệu bị ảnh hưởng rất ít bởi nhiệt độ nung.

Figure 7 . Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến UV-Vis (DRS) và đường cong αhυ 2 theo năng lượng để xác định E g của CFO và CFO-600

Figure 7 của CFO và CFO-600

[Download figure]

Figure 8 . Đường cong VSM của CFO và CFO-600

Figure 8 Đường cong VSM của CFO và CFO-600

[Download figure]

Kết quả VSM

Kết quả đo từ tính của CFO và CFO-600 bằng phương pháp VSM được thể hiện qua đường cong từ trễ cùng các giá trị độ từ hóa bão hòa (M s ), độ từ dư (M r ) và lực kháng từ (H c ) được cho trong bảng trên Figure 8 . Giá trị Ms của CFO sau khi thủy nhiệt là 32,3 emu.g -1 , Giá trị này thấp hơn so với khi chế tạo CFO bằng phương pháp nhiệt truyền thống, phương pháp gia nhiệt bằng vi sóng 46 sol-gel 47 , polyol 32 hay là đồng kết tủa, sau đó mới xử lý nhiệt 48 . Nguyên nhân là các phương pháp trên tạo ra vật liệu CFO có kích thước tinh thể lớn hơn. Sau quá trình thiêu kết ở 600 o C thì kích thước tinh thể của CFO tăng nên CFO-600 có giá trị M s cao hơn so với CFO. Giá trị này cũng cao hơn so với các công bố gần đây, khi CFO được xử lý cùng ở 600 o C 43 , 49 . Kết quả FESEM cũng cho thấy các hạt CFO đã thiêu kết nhiệt để tạo thành hạt CFO-600 có kích thước lớn hơn. Kích thước hạt tăng dẫn đến kích thước của các domain từ cũng tăng và từ đó làm tăng từ tính của vật liệu 39 . Tuy nhiên, như đã đề cập đến trong kết quả XRD và FT-IR, trong cấu trúc tinh thể của CFO-600 có sự hiện diện của thành phần α-Fe 2 O 3 không có từ tính. Điều này có thể làm cho giá trị H c của CFO-600 lớn hơn so với CFO.

Hoạt tính xúc tác Fenton quang hóa

Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của mẫu CFO trong các điều kiện khác nhau được thể hiện trong Figure 9 a. Thông qua sự thay đổi nồng độ của MB, có thể thấy quá trình Fenton quang xúc tác chỉ xảy ra khi có mặt đầy đủ các yếu tố gồm CFO, dung dịch AO cùng sự kích thích của bức xạ UVA. Kết quả này chứng tỏ trong quá trình phản ứng, tâm Fe hoạt tính trên bề mặt của CFO đã tương tác với H 2 C 2 O 4 để tạo ra phức chất trung gian [≡Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- . Dưới sự kích thích của bức xạ UVA, các phức chất sẽ bị kích thích và sản sinh ra gốc tự do ●OH (phương trình 1-5 50 , 51 ), giúp phân hủy hiệu quả phẩm nhuộm MB.

Figure 9 . Đồ thị phân hủy MB theo thời gian khi (a) sử dụng CFO trong các điều kiện khác nhau, (b) của CFO và CFO-600

Figure 9 Đồ thị phân hủy MB theo thời gian khi (a) sử dụng CFO trong các điều kiện khác nhau, (b) của CFO và CFO-600

[Download figure]

[≡Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- + hʋ → Fe 2+ + 2C 2 O 4 2- + C 2 O 4 ●- (1)

C 2 O 4 ●- + O 2 → O 2 ●- + 2CO 2 (2)

O 2 ●- + H + → HO 2 ● (3)

HO 2 ● + HO 2 ● → H 2 O 2 + O 2 (4)

Fe 2+ + H 2 O 2 + 3C 2 O 4 2- → [≡Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- + OH - + ● OH (5)

Kết quả trên Figure 9 b cho thấy hiệu suất phân hủy MB của CFO dưới bức xạ UVA là 72%. Trong khi đó đối với CFO-600, hiệu suất tối đa đạt được là 97%. Quá trình nung đã giúp cho cấu trúc tinh thể của CFO được hoàn thiện, độ tinh thể hóa cao hơn dẫn đến hiệu suất Fenton quang hóa được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên tốc độ phân hủy MB trong 30 phút đầu tiên của CFO nhanh hơn so với CFO-600. Điều này có thể được giải thích là do CFO có diện tích bề mặt lớn hơn, dẫn đến diện tích tiếp xúc giữa ion sắt (III) và oxalic acid tăng. Điều này làm quá trình tạo phức ferioxalate [Fe 3+ (C 2 O 4 ) 3 ] 3- xảy ra nhanh. Các phức chất sau đó hấp thu bức xạ UVA, sản sinh các gốc tự do hoạt tính để phân hủy MB.

Khả năng tái sử dụng

Khả năng tái sử dụng của vật liệu trong quá trình Fenton quang xúc tác được đánh giá thông qua khả năng phân hủy MB ở ba lần sử dụng liên tiếp nhau. Vật liệu CFO-600 sau quá trình khảo sát đầu tiên đã được thu hồi bằng nam châm đất hiếm và rửa lại ba lần với ethanol. Tiếp đến, sản phẩm rắn được cô lập, sấy khô ở 90 o C trong 12 giờ và thực hiện lại quá trình xúc tác trong điều kiện tương tự như ban đầu. Hoạt tính xúc tác của vật liệu sau ba lần sử dụng được thể hiện trên Figure 10 . Kết quả cho thấy CFO-600 sau ba lần sử dụng đều có hoạt tính tốt, với hiệu suất lần lượt đạt 97%, 99% và 99% sau thời gian 75 phút chiếu xạ. Ngoài ra, thành phần và cấu trúc tinh thể của xúc tác CFO-600 sau khi thực hiện ba phản ứng liên tiếp nhau gần như không có sự thay đổi. Điều này được thể hiện thông qua kết quả của giản đồ XRD và phổ FT-IR của vật liệu trước và sau khi xúc tác như được trình bày tại Figure 11 .

Figure 10 . Khả năng phân hủy MB của CFO-600 ở ba lần sử dụng liên tiếp nhau

Figure 10 Khả năng phân hủy MB của CFO-600 ở ba lần sử dụng liên tiếp nhau

[Download figure]

Kết quả XRD cho thấy CoFe 2 O 4 sau quá trình xúc tác vẫn giữ được cấu trúc đặc trưng cho cấu trúc spinel ferrite. Đỉnh nhiễu xạ ở vị trí 2θ = 33,2 o , đặc trưng cho pha hematite (α-Fe 2 O 3 ) vẫn còn tồn tại trong vật liệu. Thành phần của CoFe 2 O 4 sau xúc tác cũng không có sự thay đổi. Phổ FT-IR của CFO-600 sau xúc tác vẫn giữ nguyên các mũi hấp thu mạnh trong vùng 587–577 cm -1 (M td -O) và vùng 419–401 cm -1 (M bd -O). Kết quả FT-IR của CFO-600 cũng cho thấy các mũi hấp thu đặc trưng cho nước hấp phụ trong vật liệu tại vùng 3500–3400 cm -1 và mũi tại 1640 cm -1 có cường độ giảm. Hiện tượng này có thể là do sau các lần phản ứng, xúc tác được cô lập, rửa bằng ethanol và sấy khô nhiều lần nên đã hạn chế lượng nước hấp phụ. Ngoài ra, mũi hấp thu tại số sóng 1140 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo dãn của Fe–Co 38 trong CoFe 2 O 4 bị dịch chuyển về vùng có số sóng nhỏ hơn. Nguyên nhân là trong quá trình phản ứng, tâm Fe hoạt tính trên bề mặt của CFO-600 đã tương tác với H 2 C 2 O 4 để tạo ra phức chất trung gian [≡Fe(C 2 O 4 ) 3 ] 3- . Điều này làm liên kết Fe–Co bị yếu, giúp cho liên kết này dễ dao động hơn, dẫn đến mũi hấp thu xuất hiện ở vùng có số sóng nhỏ hơn. Như vậy, các kết quả trên đã chứng tỏ rằng CFO-600 có khả năng thu hồi và tái sử dụng tốt. Ngoài ra, xúc tác được chế tạo bằng phương pháp này có độ ổn định cao trong điều kiện phản ứng. Điều này hứa hẹn mang lại hiệu quả về mặt kinh tế khi đưa vật liệu ứng dụng vào thực tế.

Figure 11 . Giản đồ XRD (a) và phổ FT-IR (b) của CFO-600 trước và sau khi xúc tác cho phản ứng phân hủy MB

Figure 11 Giản đồ XRD (a) và phổ FT-IR (b) của CFO-600 trước và sau khi xúc tác cho phản ứng phân hủy MB

[Download figure]

KẾT LUẬN

Vật liệu CoFe 2 O 4 từ tính dạng hạt, có kích thước nanometer, đã được điều chế thành công bằng quá trình thủy nhiệt kết hợp với xử lý nhiệt ở 600 o C trong 2 giờ. Kết quả thực nghiệm cho thấy ở giai đoạn thủy nhiệt các mầm kết tinh đã tạo ra và tăng trưởng để hình thành hạt CoFe 2 O 4 có kích thước nhỏ. Giai đoạn tiếp theo, khi nung ở 600 o C các hạt CoFe 2 O 4 được thiêu kết nhiệt để phát triển thành kích thước lớn hơn. Hoạt tính xúc tác Fenton quang hóa của vật liệu được đánh giá thông qua phản ứng phân hủy phẩm nhuộm methylene blue. Dưới sự kích thích của bức xạ UVA cùng sự hiện diện của oxalic acid (H 2 C 2 O 4 ) đóng vai trò tác nhân tạo gốc tự do, hiệu suất phân hủy MB của vật liệu đạt được là 97%, và hiệu suất hầu như không đổi qua ba lần sử dụng liên tiếp nhau. Quá trình nung sau khi thủy nhiệt không chỉ giúp cho cấu trúc và độ tinh thể hóa của CoFe 2 O 4 tăng lên mà từ tính của vật liệu cũng được cải thiện đáng kể. Điều này cho phép dễ dàng thu hồi xúc tác bằng nam châm sau quá trình xử lý. Như vậy, bằng phương pháp thủy nhiệt kết hợp với xử lý nhiệt, CoFe 2 O 4 tạo thành không chỉ có hoạt tính xúc tác được cải thiện mà từ tính của vật liệu cũng tốt hơn. Với những ưu điểm như quy trình đơn giản, chi phí thấp và chỉ sử dụng các dung môi thân thiện với môi trường, phương pháp này hứa hẹn mang lại hiệu quả trong việc chế tạo vật liệu ferrite nói chung và CoFe 2 O 4 nói riêng trong việc định hướng ứng dụng trong xử lý môi trường nước.

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (ĐHQG-HCM) trong khuôn khổ Đề tài mã số VL2022-18-04. Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn.

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DRS : Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến UV-Vis

EDX : Phổ tán sắc năng lượng tia X

FESEM : Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường

FT-IR : Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

MB : Methylene Blue

UV-Vis : Phổ tử ngoại-khả kiến

VSM : Phương pháp từ kế mẫu rung

XRD : Nhiễu xạ tia X

XUNG ĐỘT LỢI ÍCH

Nhóm tác giả cam kết không có xung đột lợi ích

ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC GIẢ

Lê Thị Ngọc Hoa, Nguyễn Ngọc Vi Khánh, Lê Đặng Thanh An , Đặng Tấn Phát, Đỗ Ngọc Hậu: thực nghiệm

Vũ Năng An, Lê Văn Hiếu: chuẩn bị bản thảo và chỉnh sửa/phản hồi phản biện, hoàn chỉnh bản thảo.

References

  1. Karim Z.. Nanoporous membranes with cellulose nanocrystals as functional entity in chitosan: Removal of dyes from water. Carbohydrate Polymers. 2014;112:668-76. . ;:. PubMed Google Scholar
  2. Sun M, Han X, Chen S. Synthesis and photocatalytic activity of nano-cobalt ferrite catalyst for the photo-degradation various dyes under simulated sunlight irradiation. Materials Science in Semiconductor Processing. 2019;91:367-76. . ;:. Google Scholar
  3. Guo X, Wang D. Photo-Fenton degradation of methylene blue by synergistic action of oxalic acid and hydrogen peroxide with NiFe2O4 hollow nanospheres catalyst. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2019;7(1):102814. . ;:. Google Scholar
  4. Balcha A, Yadav OP, Dey T. Photocatalytic degradation of methylene blue dye by zinc oxide nanoparticles obtained from precipitation and sol-gel methods. Environmental Science and Pollution Research. 2016;23(24):25485-93. . ;:. PubMed Google Scholar
  5. Elfeky AS, Salem SS, Elzaref AS, Owda ME, Eladawy HA, Saeed AM. Multifunctional cellulose nanocrystal /metal oxide hybrid, photo-degradation, antibacterial and larvicidal activities. Carbohydrate Polymers. 2020;230:115711. . ;:. PubMed Google Scholar
  6. Torlopov MA, Martakov IS, Mikhaylov VI, Golubev YA, Sitnikov PA, Udoratina EV. A Fenton-like system (Cu(II)/H2O2) for the preparation of cellulose nanocrystals with a slightly modified surface. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2019;58(44):20282-90. . ;:. Google Scholar
  7. Zhang X, Sun H, Tan S, Gao J, Fu Y, Liu Z. Hydrothermal synthesis of Ag nanoparticles on the nanocellulose and their antibacterial study. Inorganic Chemistry Communications. 2019;100:44-50. . ;:. Google Scholar
  8. Dhiman P, Naushad M, Batoo KM, Kumar A, Sharma G, Ghfar AA. Nano FexZn1−xO as a tuneable and efficient photocatalyst for solar powered degradation of bisphenol A from aqueous environment. Journal of Cleaner Production. 2017;165:1542-56. . ;:. Google Scholar
  9. Gupta VK, Saravanan R, Agarwal S, Gracia F, Khan MM, Qin J, Degradation of azo dyes under different wavelengths of UV light with chitosan-SnO2 nanocomposites. Journal of Molecular Liquids. 2017;232:423-30. . ;:. Google Scholar
  10. Li X, Zhang L, Wang Z, Wu S, Ma J. Cellulose controlled zinc oxide nanoparticles with adjustable morphology and their photocatalytic performances. Carbohydrate Polymers. 2021;259:117752. . ;:. PubMed Google Scholar
  11. Hou X, Liu Z, Wei Y, Zhao Q, Dong J, Liu B. Proton conducting nanocomposite membranes of nanocellulose reinforced poly (arylene ether ketone) s containing sulfonic/carboxylic groups. Solid State Ionics. 2017;311:31-40. . ;:. Google Scholar
  12. Saravanan R, Agarwal S, Gupta VK, Khan MM, Gracia F, Mosquera E. Line defect Ce3+ induced Ag/CeO2/ZnO nanostructure for visible-light photocatalytic activity. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2018;353:499-506. . ;:. Google Scholar
  13. Yang Y, Jiang K, Guo J, Li J, Peng X, Hong B. Facile fabrication of Au/Fe3O4 nanocomposites as excellent nanocatalyst for ultrafast recyclable reduction of 4-nitropheol. Chemical Engineering Journal. 2020;381:122596. . ;:. Google Scholar
  14. Wang G, Li F, Li L, Zhao J, Ruan X, Ding W, et al. In Situ Synthesis of Ag-Fe3O4 Nanoparticles Immobilized on pure cellulose microspheres as recyclable and biodegradable catalysts. ACS Omega. 2020;5(15):8839-46. . ;:. PubMed Google Scholar
  15. Liu J, Wang B, Li Z, Wu Z, Zhu K, Zhuang J. Photo-Fenton reaction and H2O2 enhanced photocatalytic activity of α-Fe2O3 nanoparticles obtained by a simple decomposition route. Journal of Alloys and Compounds. 2019;771:398-405. . ;:. Google Scholar
  16. Zhan Y, Meng Y, Li W, Chen Z, Yan N, Li Y. Magnetic recoverable MnFe2O4/cellulose nanocrystal composites as an efficient catalyst for decomposition of methylene blue. Industrial Crops and Products. 2018;122:422-9. . ;:. Google Scholar
  17. Shayesteh H, Ashrafi A, Rahbar-Kelishami A. Evaluation of Fe3O4@MnO2 core-shell magnetic nanoparticles as an adsorbent for decolorization of methylene blue dye in contaminated water: Synthesis and characterization, kinetic, equilibrium, and thermodynamic studies. Journal of Molecular Structure. 2017;1149:199-205. . ;:. Google Scholar
  18. Amiri S, Shokrollahi H. The role of cobalt ferrite magnetic nanoparticles in medical science. Materials Science and Engineering: C. 2013;33:1-8. . ;:. PubMed Google Scholar
  19. Houshiar M, Zebhi F, Jafari Z, Alidoust A, Askari Z. Synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles using combustion, coprecipitation, and precipitation methods: A comparison study of size, structural, and magnetic properties. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2014;371:43-8. . ;:. Google Scholar
  20. Xiong P, Chen Q, He M, Sun X, Wang X. Cobalt ferrite-polyaniline heteroarchitecture: a magnetically recyclable photocatalyst with highly enhanced performances. Journal of Materials Chemistry. 2012;22(34):17485-93. . ;:. Google Scholar
  21. Chen L, He F, Zhao N, Guo R. Fabrication of 3D quasi-hierarchical Z-scheme RGO-Fe2O3-MoS2 nanoheterostructures for highly enhanced visible-light-driven photocatalytic degradation. Applied Surface Science. 2017;420:669-80. . ;:. Google Scholar
  22. Tatarchuk T, Bououdina M, Vijaya J, Kennedy L. Spinel Ferrite Nanoparticles: Synthesis, Crystal Structure, Properties, and Perspective Applications. Springer Proceedings in Physics. 1952017. p. 305-25. . ;:. Google Scholar
  23. Vinosha PA, Manikandan A, Preetha AC, Dinesh A, Slimani Y, Almessiere MA. Review on recent advances of synthesis, magnetic properties, and water treatment applications of cobalt ferrite nanoparticles and nanocomposites. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 2021;34(4):995-1018. . ;:. Google Scholar
  24. Allaedini G, Tasirin SM, Aminayi P. Magnetic properties of cobalt ferrite synthesized by hydrothermal method. International Nano Letters. 2015;5(4):183-6. . ;:. Google Scholar
  25. Byrappa K, Adschiri T. Hydrothermal technology for nanotechnology. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. 2007;53(2):117-66. . ;:. Google Scholar
  26. Moosavi S, Zakaria S, Chia CH, Gan S, Azahari NA, Kaco H. Hydrothermal synthesis, magnetic properties and characterization of CoFe2O4 nanocrystals. Ceramics International. 2017;43(10):7889-94. . ;:. Google Scholar
  27. Ngo Tuong, Le Tien Khoa. Polyethylene glycol-assisted sol-gel synthesis of magnetic CoFe2O4 powder as photo-Fenton catalysts in the presence of oxalic acid. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2018;88. . ;:. Google Scholar
  28. Laokul P, Arthan S, Maensiri S, Swatsitang E. Magnetic and optical properties of CoFe2O4 nanoparticles synthesized by reverse micelle microemulsion method. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 2015;28(8):2483-9. . ;:. Google Scholar
  29. Feng X, Huang Y, Chen X, Wei C, Zhang X, Chen M. Hierarchical CoFe2O4/NiFe2O4 nanocomposites with enhanced electrochemical capacitive properties. Journal of Materials Science. 2018;53(4):2648-57. . ;:. Google Scholar
  30. Kalam A, Al-Sehemi AG, Assiri M, Du G, Ahmad T, Ahmad I. Modified solvothermal synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4) magnetic nanoparticles photocatalysts for degradation of methylene blue with H2O2/visible light. Results in Physics. 2018;8:1046-53. . ;:. Google Scholar
  31. Prabhakaran T, Mangalaraja RV, Denardin JC, Jiménez JA. The effect of calcination temperature on the structural and magnetic properties of co-precipitated CoFe2O4 nanoparticles. Journal of Alloys and Compounds. 2017;716:171-83. . ;:. Google Scholar
  32. Mmelesi O, Kuvarega A, Nkambule T, Mamba B, Ammar-Merah S, Kefeni K. Synthesis of cobalt ferrite in one-pot-polyol method, characterization, and application to methylparaben photodegradation in the presence of peroxydisulfate. Materials Today Chemistry. 2022;26:101029. . ;:. Google Scholar
  33. Sharma RP, Raut SD, Mulani RM, Kadam AS, Mane RS. Sol-gel auto-combustion mediated cobalt ferrite nanoparticles: a potential material for antimicrobial applications. International Nano Letters. 2019;9(2):141-7. . ;:. Google Scholar
  34. Parhizkar J, Habibi MH, Mosavian SY. Synthesis and characterization of nano CoFe2O4 prepared by sol-gel auto-combustion with ultrasonic irradiation and evaluation of photocatalytic Removal and degradation kinetic of reactive red 195. Silicon. 2019;11(2):1119-29. . ;:. Google Scholar
  35. Al Maashani MS, Khalaf KA, Gismelseed AM, Al-Omari IA. The structural and magnetic properties of the nano-CoFe2O4 ferrite prepared by sol-gel auto-combustion technique. Journal of Alloys and Compounds. 2020;817:152786. . ;:. Google Scholar
  36. Ferreira LS, Silva TR, Silva VD, Raimundo RA, Simões TA, Loureiro FJA. Spinel ferrite MFe2O4 (M = Ni, Co, or Cu) nanoparticles prepared by a proteic sol-gel route for oxygen evolution reaction. Advanced Powder Technology. 2022;33(1):103391. . ;:. Google Scholar
  37. Oulego P, Villa-García MA, Laca A, Diaz M. The effect of the synthetic route on the structural, textural, morphological and catalytic properties of iron (III) oxides and oxyhydroxides. Dalton Transactions. 2016;45(23):9446-59. . ;:. PubMed Google Scholar
  38. Rana S, Philip J, Raj B. Micelle based synthesis of cobalt ferrite nanoparticles and its characterization using Fourier transform infrared transmission spectrometry and thermogravimetry. Materials Chemistry and Physics. 2010;124(1):264-9. . ;:. Google Scholar
  39. Ngo TPH, Le TK. Polyethylene glycol-assisted sol-gel synthesis of magnetic CoFe2O4 powder as photo-Fenton catalysts in the presence of oxalic acid. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2018;88(1):211-9. . ;:. Google Scholar
  40. Liang H, Liu K, Ni Y. Synthesis of mesoporous α-Fe2O3 using cellulose nanocrystals as template and its use for the removal of phosphate from wastewater. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2017;71:474-9. . ;:. Google Scholar
  41. Liang H, Liu K, Ni Y. Synthesis of mesoporous α-Fe2O3via sol-gel methods using cellulose nano-crystals (CNC) as template and its photo-catalytic properties. Materials Letters. 2015;159:218-20. . ;:. Google Scholar
  42. Mazrouei A, Saidi A. Microstructure and magnetic properties of cobalt ferrite nano powder prepared by solution combustion synthesis. Materials Chemistry and Physics. 2018;209:152-8. . ;:. Google Scholar
  43. To Loan NT, Hien Lan NT, Thuy Hang NT, Quang Hai N, Tu Anh DT, Thi Hau V, et al. CoFe2O4 Nanomaterials: Effect of annealing temperature on characterization, magnetic, photocatalytic, and photo-Fenton properties. Processes. 2019;7(12):885. . ;:. Google Scholar
  44. Swathi S, Yuvakkumar R, Kumar PS, Ravi G, Velauthapillai D. Annealing temperature effect on cobalt ferrite nanoparticles for photocatalytic degradation. Chemosphere. 2021;281:130903. . ;:. PubMed Google Scholar
  45. Makuła P, Pacia M, Macyk W. How To Correctly Determine the Band Gap Energy of Modified Semiconductor Photocatalysts Based on UV-Vis Spectra. The Journal of Physical Chemistry Letters. 2018;9(23):6814-7. . ;:. PubMed Google Scholar
  46. Kombaiah K, Vijaya JJ, Kennedy LJ, Bououdina M, Ramalingam RJ, Al-Lohedan HA. Comparative investigation on the structural, morphological, optical, and magnetic properties of CoFe2O4 nanoparticles. Ceramics International. 2017;43(10):7682-9. . ;:. Google Scholar
  47. Erhardt CS, Caldeira LE, Venturini J, Bragança SR, Bergmann CP. Sucrose as a sol-gel synthesis additive for tuning spinel inversion and improving the magnetic properties of CoFe2O4 nanoparticles. Ceramics International. 2020;46(8, Part B):12759-66. . ;:. Google Scholar
  48. Hussain A, Naeem A, Bai G, Yan M. Structural, dielectric and magnetic studies of cobalt ferrite nanoparticles for selected annealing temperatures. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2018;29(24):20783-9. . ;:. Google Scholar
  49. Senthil VP, Gajendiran J, Raj SG, Shanmugavel T, Ramesh Kumar G, Parthasaradhi Reddy C. Study of structural and magnetic properties of cobalt ferrite (CoFe2O4) nanostructures. Chemical Physics Letters. 2018;695:19-23. . ;:. Google Scholar
  50. Mulazzani QG, D'Angelantonio M, Venturi M, Hoffman MZ, Rodgers MA. Interaction of formate and oxalate ions with radiation-generated radicals in aqueous solution. Methylviologen as a mechanistic probe. The Journal of Physical Chemistry. 1986;90(21):5347-52. . ;:. Google Scholar
  51. Liu S-Q, Feng L-R, Xu N, Chen Z-G, Wang X-M. Magnetic nickel ferrite as a heterogeneous photo-Fenton catalyst for the degradation of rhodamine B in the presence of oxalic acid. Chemical Engineering Journal. 2012;203:432-9. . ;:. Google Scholar


Author's Affiliation
Article Details

Issue: Vol 7 No 2 (2023)
Page No.: 2623-2634
Published: Jun 30, 2023
Section: Original Research
DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v7i2.1188

 Copyright Info

Creative Commons License

Copyright: The Authors. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

 How to Cite
Vu, A., Le, N. H., Nguyen, V. K., Le, T. A., Dang, P., Do, H., & Le, H. (2023). Preparation of magnetic nanoparticles as photo‒Fenton catalysts by a hydrothermal‒assisted thermal treatment method. Science & Technology Development Journal: Natural Sciences, 7(2), 2623-2634. https://doi.org/https://doi.org/10.32508/stdjns.v7i2.1188


 Download Citation
 Cited by

Article level Metrics by Paperbuzz/Impactstory
Article level Metrics by Altmetrics

 Article Statistics
HTML = 538 times
PDF   = 606 times
XML   = 0 times
Total   = 606 times

Most read articles by the same author(s)