Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá đặc trưng cấu trúc của vật liệu oxit hai kim loại CoMn2O4 trên cơ sở vật liệu khung kim loại-hữu cơ
16 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.104.2025.79-86Từ khóa:
CoMn2O4; Vật liệu khug kim loại-hữu cơ; XRD; EDX; FTIR; SEM; BET.Tóm tắt
Vật liệu oxit hai kim loại CoMn2O4 có cấu trúc spinel được chế tạo trên cơ sở vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOF) tổng hợp bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng và phương pháp thuỷ nhiệt. Thời gian tổng hợp vật liệu khung kim loại-hữu cơ bằng phương pháp thủy nhiệt dài hơn nhiều so với phương pháp vi sóng. Vật liệu tổng hợp được đặc trưng bằng nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (FTIR), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và diện tích bề mặt Brunauer-Emmett-Teller (BET). Kết qủa cho thấy oxit CoMn2O4 có độ tinh khiết cao, hình thái là các tinh thể hình cầu có kích thước nano với đường kích hạt trong khoảng từ 50 nm đến 60 nm. Đáng chú ý, diện tích bề mặt riêng của vật liệu thu được trên cơ sở MOF được tổng hợp bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng đạt 92,404 m²/g, cao hơn đáng kể so với vật liệu tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt 61,841 m²/g. Điều này cho thấy phương pháp hỗ trợ vi sóng không chỉ giúp giảm thời gian tổng hợp mà còn cải thiện diện tích bề mặt riêng của vật liệu, yếu tố quan trọng đối với các ứng dụng trong xúc tác, lưu trữ năng lượng và xử lý môi trường.
Tài liệu tham khảo
[1]. Gonçalves J. M. et al., “ Multifunctional spinel MnCo2O4 based materials for energy storage and conversion: A review on emerging trends, recent developments and future perspectives”, Journal of Materials Chemistry A, 9 (6), (2020). DOI: https://doi.org/10.1039/D0TA11129E
[2]. Suresh R. et al., “Recent advancements of spinel ferrite based binary nanocomposite photocatalysts in wastewater treatment”, Chemosphere, 274, 129734, (2021).
[3]. Gonçalves J. M. et al., “Feasible strategies to promote the sensing performances of spinel Mco2O4 (M = Ni, Fe, Mn, Cu and Zn) based electrochemical sensors: a review”, Journal of Materials Chemistry C., 9, pp. 7852 - 7887, (2021). DOI: https://doi.org/10.1039/D1TC01550H
[4]. Yadav et al., “Polypropylene Nanocomposite Filled with Spinel Ferrite NiFe2O4 Nanoparticles and In-Situ Thermally-Reduced Graphene Oxide for Electromagnetic Interference Shielding Application”, Nanomaterials, 9(4), 621, (2019). DOI: https://doi.org/10.3390/nano9040621
[5]. Q. Zhao et al., "Spinels: Controlled Preparation, Oxygen Reduction/Evolution Reaction Application, and Beyond", Chem. Rev., 117, pp. 10121 - 10211, (2017). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00051
[6]. J. Zhao et al., “Spinel ZnMn2O4 nanoplate assemblies fabricated via “escape-by-crafty-scheme” strategy”, Journal of Materials Chemistry, 22, pp. 13328-13333, (2012). DOI: https://doi.org/10.1039/c2jm32261g
[7]. Suresh R. et al., “Recent advancements of spinel ferrite based binary nanocomposite photocatalysts in wastewater treatment”, Chemosphere, 274, 129734, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129734
[8]. Lai Y.J. et al., "Solid mediator Z-scheme heterojunction photocatalysis for pollutant oxidation in water: Principles and synthesis perspectives", Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 125, pp. 88 - 114, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.05.049
[9]. Saha S. et al., "A review on the heterostructure nanomaterials for supercapacitor application", Journal of Energy Storage, 17, pp. 181 - 202, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2018.03.006
[10]. T. Zeng et al., "Spatial Confinement of a Co3O4 Catalyst in Hollow Metal-Organic Frameworks as a Nanoreactor for Improved Degradation of Organic Pollutants", Environmental Science & Technology, 49, pp. 2350 - 2357, (2015). DOI: https://doi.org/10.1021/es505014z
[11]. P. Hu et al., "Cobalt-catalyzed sulfate radical-based advanced oxidation: A review on heterogeneous catalysts and applications", Applied Catalysis B-Environmental, 181, pp. 103 - 117, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2015.07.024
[12]. H. Liang et al., "Excellent performance of mesoporous Co3O4/MnO2 nanoparticles in heterogeneous activation of peroxymonosulfate for phenol degradation in aqueous solutions", Applied Catalysis B-Environmental, 127, pp. 330-335, (2012). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.09.001
[13]. Y. Yao et al., "Sulfate radicals induced from peroxymonosulfate by cobalt manganese oxides (CoxMn3-xO4) for Fenton-Like reaction in water". Journal of Hazardous Materials, 296, pp. 128-137, (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.04.014
[14]. Hosseini S. A. et al., "Chemical-physical properties of spinel CoMn2O4 nano-powders and catalytic activity in the 2-propanol and toluene combustion: Effect of the preparation method", Journal of Environmental Science and Health, Part A, 46(3), pp. 291 - 297, (2011). DOI: https://doi.org/10.1080/10934529.2011.539093
[15]. Lin C. et al., "CoMn2O4 Catalyst Prepared Using the Sol-Gel Method for the Activation of Peroxymonosulfate and Degradation of UV Filter 2-Phenylbenzimidazole-5-sulfonic Acid (PBSA)", Nanomaterials, 9(5), 774, (2019). DOI: https://doi.org/10.3390/nano9050774
[16]. Abel M. J. et al., "Investigation on structural, optical and photocatalytic activity of CoMn2O4 nanoparticles prepared via simple co-precipitation method”, Physica B Condensed Matter, 601(4), 412349, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412349
[17]. John Abel M. et al., “Facile synthesis of solar light active spinel nickel manganite (NiMn2O4) by co-precipitation route for photocatalytic application”, Research on Chemical Intermediates, 46 (27), (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/s11164-020-04159-y
[18]. Li Y. et al., “Novel hollow microspheres MnxCo3-xO4 (x = 1, 2) with remarkable performance for low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH3”, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 81(2), pp. 576 - 585, (2016). DOI: https://doi.org/10.1007/s10971-016-4208-8
[19]. Masoomi M. Y. et al., "Mixed‐Metal MOFs: Unique Opportunities in Metal–Organic Framework (MOF) Functionality and Design", Angewandte Chemie, 131(43), pp. 15330 - 15347, (2019). DOI: https://doi.org/10.1002/ange.201902229
[20]. Hessamaddin Sohrabi et al., "Metal-organic frameworks (MOF)-based sensors for detection of toxic gases: A review of current status and future prospects", Materials Chemistry and Physics, 299, 127512, (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.127512
[21]. Yuxia Xu et al., "Metal organic frameworks and their composites for supercapacitor application", Journal of Energy Storage, 56 (A), 105819, (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105819
[22]. Qian Su et al., "Research progress of MOF-based materials in the photocatalytic CO2 reduction", Carbon Resources Conversion, 7 (1), 100211, (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.crcon.2023.100211
[23]. Lin R. B. et al.,.. “Microporous Metal-Organic Framework Materials for Gas Separation”, Chem, 6 (2), pp. 337 - 363, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.10.012
[24]. Linyan Yang et al., "Bimetal-Organic Framework-Derived CoMn@C Catalysts for Fischer-Tropsch Synthesis", Catalysts, 13(3), 633, (2023). DOI: https://doi.org/10.3390/catal13030633
[25]. Li C. X. et al., "Metal organic framework-derived CoMn2O4 catalyst for heterogeneous activation of peroxymonosulfate and sulfanilamide degradation", Chemical Engineering Journal, 337, pp. 101 - 109, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.12.069
[26]. Zhao J. et al., "Gas-solid two-phase flow (GSF) mechanochemical synthesis of dual-metal–organic frameworks and research on electrochemical properties", Nanoscale Advances, 2(12), pp. 5682 - 5687, (2020). DOI: https://doi.org/10.1039/D0NA00749H
