Nghiên cứu chế tạo xúc tác quang WO₃ xử lý thuốc nhuộm Rhodamine B trong nước
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.IMBE.2025.95-101Từ khóa:
Vonfram trioxide (WO₃); Quang xúc tác; Phân hủy Rhodamine B; Kỹ thuật thủy nhiệt; Quy trình oxy hóa nâng cao; Xử lý nước thải.Tóm tắt
Nghiên cứu này báo cáo quá trình tổng hợp và đánh giá các cấu trúc nano oxit vonfram (WO₃) được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt có kiểm soát kết hợp với sấy thăng hoa để phân hủy Rhodamine B (RhB) hiệu quả. Các vật liệu được đặc trưng bằng XRD, SEM và UV-Vis DRS, xác nhận cấu trúc tinh thể lục giác và khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến mạnh. Hiệu suất quang xúc tác được kiểm tra dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng, cho thấy sự phân hủy RhB nhanh chóng với hơn 90% loại bỏ đạt được trong vòng 120 phút. Phân tích động học cho thấy hành vi giả bậc nhất, phù hợp với các quá trình quang xúc tác thông thường. Chất xúc tác cũng thể hiện khả năng tái sử dụng và độ ổn định tuyệt vời, duy trì hiệu suất hơn 90% sau ba chu kỳ và hơn 80% sau bảy chu kỳ. Những kết quả này chứng minh rằng sấy thăng hoa bảo quản hiệu quả các cấu trúc nano xốp và tăng cường hiệu suất quang xúc tác. Nhìn chung, các cấu trúc nano WO₃ tổng hợp đại diện cho chất xúc tác quang bền vững, tiết kiệm chi phí và có tiềm năng đáng kể trong xử lý nước thải, góp phần thúc đẩy các quy trình oxy hóa nâng cao sử dụng ánh sáng khả kiến để phục hồi môi trường.
Tài liệu tham khảo
[1]. Sharma, J., Sharma, S., and Soni, V. “Classification and impact of synthetic textile dyes on aquatic flora: A review.” Regional Studies in Marine Science, vol. 45, p. 101802, (2021).
[2]. Guan, Y., Wu, W., Su, J., and Zhang, L. “Synthesis of rhodamine B amine derivatives with improved light resistance and its application in thermochromic materials.” Dyes and Pigments, vol. 233, p. 112529, (2025).
[3]. Ismail, M., et al. “Pollution, toxicity and carcinogenicity of organic dyes and their catalytic bio-remediation.” Current Pharmaceutical Design, vol. 25, no. 34, pp. 3645–3663, (2019).
[4]. Al-Tohamy, R., et al. “A critical review on the treatment of dye-containing wastewater: Ecotoxicological and health concerns of textile dyes and possible remediation approaches for environmental safety.” Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 231, p. 113160, (2022).
[5]. Iqbal, M. A., et al. “Advanced photocatalysis as a viable and sustainable wastewater treatment process: A comprehensive review.” Environmental Research, vol. 253, p. 118947, (2024).
[6]. Suhaimi, N. H. S., et al. “Recent updates on TiO₂-based materials for various photocatalytic applications in environmental remediation and energy production.” Desalination and Water Treatment, vol. 321, p. 100976, (2025).
[7]. Huang, J., Yue, P., Wang, L., She, H., and Wang, Q. “A review on tungsten-trioxide-based photoanodes for water oxidation.” Chinese Journal of Catalysis, vol. 40, no. 10, pp. 1408–1420, (2019).
[8]. Raub, A. A. M., Bahru, R., Nashruddin, S. N. A. M., and Yunas, J. “Advances of nanostructured metal oxide as photoanode in PEC water splitting application.” Heliyon, vol. 10, no. 20, (2024).
[9]. Nguyen, H. S., et al. “Ag-decorated novel h’-WO₃ nanostructures for sustainable applications.” Journal of Materials Science, vol. 48, no. 13, pp. 18687–18698, (2022).
[10]. Pham, N. L. et al., “Temperature-mediated phase transformation and optical properties of tungsten oxide nanostructures prepared by hydrothermal method.” Materials Chemistry and Physics, vol. 32, no. 3, pp. 307–307, (2022).
[11]. Tahir, M. B., et al. “WO₃ nanostructures-based photocatalyst approach towards degradation of RhB dye.” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 28, no. 3, pp. 1107–1113, (2018).
[12]. Zhang, Y., et al. “Novel synthesis method of oxygen vacancy WO₃ and its photocatalytic performance for degradation of rhodamine B.” Ceramics International, vol. 98, no. 6, pp. 1542–1550, (2023).
[13]. Zhang, G., et al. “Effects of annealing temperature on optical band gap of sol–gel tungsten trioxide films.” Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 9, no. 8, p. 377, (2018).
[14]. Gorobtsov, P. Y., et al. “Synthesis of nanoscale WO₃ by chemical precipitation using oxalic acid.” Russian Journal of Inorganic Chemistry, vol. 66, no. 12, pp. 1811–1816, (2021).
[15]. Nakrela, A., et al. “Comprehensive investigation of WO₃-x thin films: Structural, optical, and electrical insights, with application in photodegradation of dyes.” Journal of Materials Research and Technology, (2025).
[16]. Jamali, M., Tehrani, F. S., and B. E. “Thermally stable WO₃ nanostructure synthesized by hydrothermal method without using surfactant.” Materials Science, vol. 270, p. 115221, (2021).
[17]. Ma, Y., et al. “Synthesis of superhydrophobic crack‐free monolithic silica aerogels via a vacuum freeze‐drying process.” Journal of the American Ceramic Society, vol. 108, no. 6, p. e20401, (2025).
[18]. Trenkenschuh, E. “Freeze-drying of nanoparticles: Impact of particle properties on formulation and process development.” LMU Dissertation, (2021).
[19]. L. T. L., et al. “Synthesized and characterization of WO₃ nanorod hybridization Gr application in environmental treatment.” Results in Engineering, vol. 90, (2021).
[20]. Zhu, Q., et al. “Efficient photocatalytic removal of RhB, MO and MB dyes by optimized Ni/NiO/TiO₂ composite thin films under solar light irradiation.” Materials Today: Proceedings, vol. 6, no. 2, pp. 2724–2732, (2018).
[21]. Nguyen, K. D., et al. “Facile one-step synthesis of in situ WO₃@Gr nanorods as an efficient material for antimicrobial and decoloration applications.” Nanotechnology, vol. 15, no. 2, p. 025009, (2024).
[22]. Pham, N. L., Luu, T. L. A., Nguyen, H. L., Nguyen, C. T. “Effects of acidity on the formation and adsorption activity of tungsten oxide nanostructures prepared via the acid precipitation method.” Materials Chemistry and Physics, vol. 272, p. 125014, (2021).
[23]. Duan, G., et al. “Robust antibacterial activity of tungsten oxide (WO₃-x) nanodots.” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 32, no. 7, pp. 1357–1366, (2019).
[24]. Luu, T. L. A., et al. “Graphene oxide-wrapped tungsten trioxide for adsorptive removal of methylene blue.” Materials Chemistry and Physics, vol. 316, p. 129033, (2024).
