Hoạt tính quang xúc tác phân hủy methyl orange của vật liệu cấu trúc xốp MoS2 dưới chiếu xạ ánh sáng mặt trời mô phỏng
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.IMBE.2025.88-94Từ khóa:
MoS₂ hoa nano; Quang xúc tác; Methyl orange; Gốc oxy hoạt tính; Chiếu xạ mặt trời.Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, vật liệu MoS₂ dạng cấu trúc “hoa nano” xốp (NFs) đã được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản và khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy phẩm nhuộm Methyl Orange (MO) dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng. Cấu trúc MoS₂ NFs được hình thành từ các nanosheet siêu mỏng, cung cấp diện tích bề mặt lớn và nhiều vị trí hoạt tính, giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và thúc đẩy tách tải điện hiệu quả. Thí nghiệm quang xúc tác cho thấy hiệu suất phân hủy MO vượt 60% sau 120 phút phản ứng, với hằng số tốc độ phân hủy đạt 2,51 × 10⁻² phút⁻¹. Hiệu quả phân hủy MO của vật liệu được lý giải bởi độ kết tinh cao, tỷ lệ bề mặt/thể tích lớn và động học truyền tải điện tích tối ưu của cấu trúc hoa nano xốp. Những kết quả này cho thấy các cấu trúc nano MoS₂ là vật liệu quang xúc tác tiềm năng ứng dụng hiệu quả và ổn định trong xử lý nước thải dưới ánh sáng mặt trời, góp phần vào các giải pháp xử lý môi trường bền vững.
Tài liệu tham khảo
[1]. Forgacs, E., Cserháti, T., Oros, G., "Removal of synthetic dyes from wastewaters: a review", Environmental International, 30(7), 953–971 (2004).
[2]. Robinson, T. et al., "Remediation of dyes in textile effluent: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative", Bioresource Technology, 77(3), 247–255 (2001).
[3]. Fujishima, A., Honda, K., "Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode", Nature, 238, 37–38 (1972).
[4]. Ahmed, M. A., Mahmoud, S. A., Mohamed, A. A., "Interfacially engineered metal oxide nanocomposites for enhanced photocatalytic degradation of pollutants and energy applications", RSC Advances. DOI: https://doi.org/10.1039/D4RA08780A
[5]. Sivaranjani, P. R., Janani, B., Thomas, A. M., Raju, L. L., Khan, S. S., "Recent development in MoS2-based nano-photocatalyst for the degradation of pharmaceutically active compounds", Journal of Cleaner Production, 352, 131506 (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131506
[6]. Yan, X. et al., "3D layered nano-flower MoSx anchored with CoP nanoparticles form double proton adsorption site for enhanced photocatalytic hydrogen evolution under visible light driven", International Journal of Hydrogen Energy, 45, 2578–2592 (2020).
[7]. Yan, Y., Xia, B., Ge, X., Liu, Z., Wang, J.-Y., Wang, X., "Ultrathin MoS2 Nanoplates with Rich Active Sites as Highly Efficient Catalyst for Hydrogen Evolution", ACS Applied Materials & Interfaces, 5, 12794–12798 (2013). DOI: https://doi.org/10.1021/am404843b
[8]. Wang, Q. H., Kalantar-Zadeh, K., Kis, A., Coleman, J. N., Strano, M. S., "Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides", Nature Nanotechnology, 7, 699–712 (2012).
[9]. Sun, Y., Zhang, Y., Zheng, S., Wang, C., "Facile synthesis of flower-like MoS₂ nanostructures and their application in photocatalytic degradation of methylene blue", Journal of Materials Science, 51, 10362–10371 (2016).
[10]. Yu, X., Zhang, H., Cui, H., Yang, Y., "Hydrothermal synthesis of porous MoS₂ nanoflowers for enhanced visible-light photocatalytic activity", Materials Letters, 142, 276–279 (2015).
[11]. Xiao, X., Wang, Y., Cui, B., Zhang, X., Zhang, D., Xu, X., "Preparation of MoS2 nanoflowers with rich active sites as an efficient adsorbent for aqueous organic dyes", New Journal of Chemistry, (n.d.). DOI: https://doi.org/10.1039/D0NJ00129E
[12]. Ghamarpoor, R., Fallah, A., Jamshidi, M., "A Review of Synthesis Methods, Modifications, and Mechanisms of ZnO/TiO2-Based Photocatalysts for Photodegradation of Contaminants", ACS Omega, 9, 25457–25492 (2024). DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.3c08717
[13]. Zhang, X., et al., "Photocatalytic degradation of methyl orange by MoS₂ nanosheets under visible light irradiation", Applied Catalysis B: Environmental, 147, 229–235 (2014). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.09.031
[14]. Zhang, H., et al., "Visible-light-driven photocatalytic degradation of organic pollutants by few-layer MoS₂ nanosheets", Nanotechnology, 24(28), 285706 (2013).
[15]. Liu, S., et al., "Morphology-dependent photocatalytic activity of MoS₂ nanostructures", Materials Letters, 276, 128192 (2020).
[16]. Wang, C., et al., "Charge separation in 2D MoS₂-based composites for photocatalysis", Chemical Engineering Journal, 420, 129702 (2021).
[17]. Yang, X., Wen, L., et al., "Hydrothermal synthesis of MoS2 nanoflowers and its rapid adsorption of tetracycline", Solid State Sciences, 133, 107014 (2022).
[18]. Tien, T.-M., Chao-Hsiang, et al., "Photocatalytic Degradation of Methyl Orange Dyes Using Green Synthesized MoS2/Co3O4 Nanohybrids", Catalysts, 12(11), 1474 (2022). DOI: https://doi.org/10.3390/catal12111474
[19]. Zhang, H., Cong, L., et al., "Impact of CTAB on morphology and electrochemical performance of MoS2 nanoflowers with improved lithium storage properties", Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29, 3631–3639 (2018). DOI: https://doi.org/10.1007/s10854-017-8293-4
