Luận án Nghiên cứu biến tính quặng laterit bằng La₂O₃ và CeO₂ để xử lý asen và photphat trong môi trường nước

nguyên tử ghép nối cảm ứng plasma (ICP – 
AES) là một phương pháp rất thuận lợi để xác định hàm lượng kim loại trong dung 
dịch. Phương pháp có nhiều t nh ưu việt như nhanh, có t nh chọn lọc cao, tự động 
trong phân tích. 
Mẫu ở dạng dung dịch được phun dưới dạng sương vào d ng plasma có dòng 
nhiệt độ từ 6000 K – 8000 K sẽ tạo thành dạng hơi nguyên tử. Ở đây c n xảy ra sự 
phân ly phức tạp của phân tử; làm giảm một cách đáng kể tương tác hóa học. Nhiệt 
độ cao plasma kích hoạt quá trình phát xạ nguyên tử một cách hữu hiệu. Quá trình 
ion hóa phần lớn các nguyên tử tạo nên ph phát xạ ion. Nguồn plasma giúp tạo nên 
tia bức xạ thật mạnh nên loại trừ được hiện tượng hấp thụ, trừ khi có nồng độ rất 
cao. Vì vậy, vùng nồng độ tuyến tính của các nguyên tố khá rộng. Sự kích hoạt hiệu 
quả của nguồn plasma ghép nối cảm ứng cho cực tiểu phát hiện rất thấp ở nhiều 
nguyên tố. Bởi vậy việc dùng ICP xác định các nguyên tố trong dung dịch được sử 
dụng, quá trình thực hiện tại phòng phân tích – Viện Địa lý – Viện Hàn lâm khoa 
học Việt Nam. 
40 
CHƢƠNG 3: T TH N 
3.1. Tổng hợp vật liệu nano La2O3 và đánh giá khả năng hấp phụ 
photphat và asen 
3.1.1. Tổng hợp vật liệu nano La2O3 
3.1.1.1. Lựa chọn nhiệt độ nung vật liệu đến sự hình thành pha La2O3. 
Để xác định nhiệt độ nung thích hợp, mẫu vật liệu được t ng hợp theo quy 
trình tại mục 2.2.1. Mẫu gel t ng hợp được đem phân t ch nhiệt (Hình 3.1). 
Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt DTA và TGA mẫu gel La(NO3)3/gelatin 
Kết quả giản đồ phân tích nhiệt DTA hình 3.1 cho thấy, trên đường TGA có 
3 hiệu ứng khối lượng. Hiệu ứng thứ nhất, ứng với độ mất khối lượng 15,39% trên 
đường TGA trong vùng nhiệt độ từ 100 - 250oC, ứng với hiệu ứng tỏa nhiệt ở 
226,73
o
C trên đường DTA, sự giảm khối lượng này là do sự cháy chất hữu cơ có 
trong gel. Hiệu ứng thứ hai mất khối lượng mẫu 15,9% trên đường TGA, trong 
khoảng nhiệt độ 226,73 – 321,24oC, ứng với hiệu ứng tỏa nhiệt ở 321,24oC (trên 
đường DTA , sự mất khối lượng này là do sự phân hủy mẫu gel La(NO3)3/gelatin và 
gốc muối nitrat. Cuối cùng là hiệu ứng mất khối lượng mẫu nhiều nhất tương ứng là 
23,43% trong khoảng nhiệt độ 330 – 500oC, ứng với hiệu ứng tỏa nhiệt ở 465,25oC, 
sự giảm khối lượng này là do sự phản ứng cháy của gelatin trong gel và sự cháy của 
các tiền chất còn lại trong mẫu hay các chất trung gian, ở khoảng nhiệt độ này bắt 
đầu h nh thành pha La2O3. 
Để làm r hơn nhiệt độ nung đến sự hình thành La2O3, tiến hành nung mẫu 
gel ở các nhiệt độ 180oC, 450oC, 550oC và 650oC trong 2 giờ. Các mẫu nung được 
41 
đem phân t ch thành phần pha trên máy D8-ADVANCE – Bruker (Đức . Kết quả 
phân t ch thể hiện ở Hình 3.2 
Hình 3.2. Giản đồ XRD của gel La(NO3)3-gelatin nung ở nhiệt độ khác nhau 
Từ kết quả Hình 3.2 cho thấy mẫu gel La(NO3)3-gelatin khi nung ở nhiệt độ 
180
oC chưa có các píc đặc trưng của pha La2O3, điều này hoàn toàn đúng với kết 
quả phân t ch nhiệt ở giản đồ phân t ch TGA. Khi nâng nhiệt độ lên 450oC ban đầu 
xuất hiện p c đặc trưng của La2O3 nhưng chưa r ràng. Khi nung nhiệt độ 550
oC và 
650
oC giản đồ đã h nh thành đơn pha đặc trưng tinh thể nano La2O3 ứng với góc 2θ 
là 26
o
; 29,5
o
; 39
o
; 46,5
o
; 52,5
o
; 55,5
o. Vậy nhiệt độ nung mẫu ở 550oC được lựa 
chọn để t ng hợp vật liệu nano La2O3 tiến hành các thí nghiệp tiếp theo. 
3.1.1.2. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành pha La2O3. 
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH tạo gel đến sự hình thành pha của vật liệu 
nano La2O3, thí nghiệm được tiến hành tương tự phần trên, pH tạo gel lần lượt được 
nghiên cứu ở các giá trị khác nhau là 2, 3, 4 và 5. Các kết quả phân tích nhiễu xạ tia 
X đến sự hình thành pha La2O3 ở các pH khác nhau được ghi lại ở hình 3.3. 
Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu vật liệu nano La2O3 được chế tạo ở các pH 
khác nhau 
42 
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X trên hình 3.3 cho thấy ở pH khác nhau mẫu 
vật liệu thu được đều là pha nano La2O3. Các píc nhiễu xạ đặc trưng cho nano La2O3 
có độ rộng chân và píc lớn, nền phẳng, t nh đối xứng cao. Do vậy, trong điều kiện 
khảo sát các giá trị pH từ 2 đến 5 thấy rằng pH không ảnh hưởng nhiều tới sự tạo 
thành vật liệu nano La2O3. Hiện tượng này là do phức của La2O3 tồn tại bền trong 
dung dịch gelatin. Trong các nghiên cứu tiếp theo được lựa chọn tại pH 5 để t ng 
hợp vật liệu. 
3.1.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel đến sự hình thành pha La2O3. 
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel ở các nhiệt độ 40, 60, 80 và 100oC 
đến sự h nh thành pha được tiến hành tương tự như phần trên. Kết quả phân tích 
XRD của các mẫu được ghi ở Hình 3.4. 
Hình 3.4. Giản đồ XRD của vật liệu nano La2O3 được chế tạo ở nhiệt độ tạo 
gel khác nhau 
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy ở các nhiệt độ tạo gel khác nhau, 
mẫu thu được đều xuất hiện các píc phản xạ đặc trưng cho sự h nh thành đơn pha 
tinh thể nano La2O3 (Hình 3.4). Điều này cho thấy nhiệt độ tạo gel trong điều kiện 
thí nghiệm gần như ít ảnh hưởng tới quá trình tạo pha tinh thể La2O3. Mặt khác, 
trong thực nghiệm nhận thấy sự khuếch tán các ion vào trong mạng gelatin ở nhiệt 
độ 40oC, 60oC kém, quá trình trình tạo gel diễn ra trong thời gian dài (7 đến 8 giờ). 
Khi tiến hành tạo gel ở nhiệt độ 80oC, 100oC nhận thấy thời gian tạo gel ngắn trong 
thời gian 2 – 3 giờ, gel có độ nhớt cao, khi xử lý nhiệt cho sản phẩm cố độ xốp hơn 
so với sảm phẩm tạo gel ở 40oC, 60oC. Vì vậy, để thuận lợi cho các thí nghiệm 
nghiên cứu tiếp theo nhiệt độ tạo gel ở 80oC đã được lựa chọn. 
43 
3.1.1.4. Hình thái học và cấu trúc vật liệu nano La2O3 
Mẫu vật liệu nano La2O3 được t ng hợp với điều kiện pH 5, tỉ lệ mol 
La(NO3)3/gelatin là 1/1, nhiệt độ tạo gel 80
o
C, nhiệt độ nung vật liệu 550oC trong 2 
giờ. Vật liệu được xác định đặc t nh, h nh thái bằng TEM (h nh 3.5). Kết quả phân 
t ch vật liệu nano La2O3 bằng ảnh TEM có dạng h nh cầu với k ch thước < 50 nm và 
tương đối đồng đều. Diện tích bề mặt vật liệu xác định theo phương pháp BET thu 
được 37,8 m2/g. 
H nh 3.5. Ảnh TEM của mẫu vật liệu nano La2O3 
3.1.1.5. Điểm điện tích không vật liệu oxit nano La2O3 
 ác định điểm điện t ch không vật liệu, th nghiệm được tiến hành theo mục 
2.3.7 dung dịch được khuấy trộn đều trên máy khuấy trong khoảng thời gian 2 giờ. 
Kết quả được thể hiện trên hình 3.6, vật liệu nano La2O2 có giá trị pHpzc 7,1. 
Hình 3.6. Giá trị pHpzc của vật liệu nano La2O3 
44 
Bảng 3.1. Bảng t ng hợp thông số chế tạo và đặc trưng vật liệu La2O3 
STT Thông số đặc trưng vật liệu La2O3 Đơn vị 
Kết qủa tối ưu 
thu được 
1 Nhiệt độ nung oC 550 
2 Thời gian nung vật liệu Giờ 2 
3 Nhiệt độ sấy gel oC 110 
4 Thời gian sấy h 8 
5 pH tao gel - 5 
6 Nhiệt độ tạo gel 
o
C 80 
7 Hình thái học vật liệu nm < 50 
8 Diện tích bề mặt riêng m2/g 37,8 
9 pHpzc - 7,1 
3.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ photphat và asen vật liệu nano La2O3 
3.1.2.1. Kết quả hấp phụ photphat của vật liệu nano La2O3 
a. Thời gian cân bằng h p phụ photphat 
Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ photphat trên vật liệu nano La2O3 
được tiến hành như mô tả trong mục mục 2.4.1, nồng độ photphat ban đầu là 10 
mg/L, pH dung dịch bằng 7, thời gian khảo sát từ 30 đến 120 phút, Kết quả tính 
toán ảnh hưởng thời gian đến cân bằng hấp phụ được thể hiện trên hình 3.7. 
Hình 3.7. Thời gian cân bằng hấp phụ photphat bằng vật liệu nano La2O3 
45 
Kết quả Hình 3.7 thấy rằng dung lượng hấp phụ photphat của vật liệu nano 
La2O3 tăng theo thời gian, trong 60 phút đầu dung lượng hấp phụ tăng nhanh, từ 90 
đến 120 phút dung lượng hấp phụ photphat thay đ i không đáng kể và đạt trạng thái 
cân bằng. Do vậy thời gian cân bằng hấp phụ là 90 phút được lựa chọn để khảo sát 
các quá trình hấp phụ tiếp theo. 
b. Ản ởng của pH 
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ photphat trên vật liệu 
nano La2O3 được tiến hành như mô tả trong mục 2.4.1. Nồng độ photphat trong 
dung dịch là 50 mg/L, thời gian khuấy 90 phút, pH của các dung dịch nghiên cứu 
thay đ i từ 2 đến 9. Kết quả phân tích, tính toán ảnh hưởng pH được thể hiện trên 
hình 3.8. 
Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ photphat của vật liệu 
nano La2O3 
Từ kết quả phân t ch thu được trên hình 3.8 cho thấy quá trình hấp phụ 
photphat trên vật liệu nano La2O3 phụ thuộc vào pH, ở giá trị pH từ 2 đến 7 dung 
lượng hấp phụ photphat tăng dần, sau đó giảm dần khi tăng pH từ 7 lên 9. Điều này 
được lý giải là do vật liệu nano La2O3 có giá trị pHpzc 7,1, khi môi trường dung dịch 
ở giá trị pH < pHpzc bề mặt vật liệu mang điện t ch dương nên có khả năng hấp phụ 
mạnh các anion trong dung dịch. Trong dung dịch photphat tồn tại trong các dạng 
anion H2PO4
-
, HPO4
2-
, PO4
3- 
tùy
thuộc vào pH [8,75,76] Khi pH < pK1 thì axit 
photphoric tồn tại chủ yếu ở dạng H3PO4 nên hấp phụ yếu trên vật liệu. Trong 
khoảng pK1 < pH < pHpzc, photphat tồn tại chủ yếu ở dạng anion H2PO4
-
 và HPO4
2-
nên bị hấp phụ trên bề mặt vật liệu. Khi pH của dung dịch > pHpzc lúc này bề mặt 
vật liệu t ch điện âm (M – O- H + OH- ⇌ M-O- + H2O) nên khả năng hấp phụ 
photphat của vật liệu giảm xuống do lực đẩy điện tích cùng dấu. 
46 
c. Ản ởng của nồn ộ photphat b n ầu 
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ photphat ban đầu đến dung lượng hấp 
phụ trên vật liệu nano La2O3 được tiến hành như mô tả trong mục 2.4.1, nồng độ 
photphat trong các dung dịch thay đ i từ 5 đến 250 mg/L, pH dung dịch bằng 7, 
thời gian khảo sát là 90 phút. Sử dụng phần mềm t nh toán Table – curve tính toán 
hồi qui các kết quả thực nghiệm hấp phụ photphat trên vật liệu nano La2O3 cho thấy 
Qmax = 210,05 mg/g với hệ số hồi quy r
2
= 0,96. Kết quả phân tích, tính toán ảnh 
hưởng nồng độ đầu được thể hiện trên hình 3.9 cho thấy quá trình hấp phụ tuân theo 
phương tr nh hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Vật liệu nano La2O3 có dung lượng hấp 
phụ photphat rất cao khi so sánh với một số công trình nghiên cứu tương tự [69] 
[70], [71]. 
Hình 3.9. Đường đẳng nhiệt hấp phụ photphat của vật liệu nano La2O3 
d. Kết quả phân tích ph FT-IR của vật liệu oxit nano La2O3 ớc và sau h p phụ 
photphat. 
Để chứng mình sự có mặt của photphat trên vật liệu nano La2O3 sau khi hấp 
phụ, vật liệu nano La2O3 trước và sau hấp phụ photphat được tiến hành phân tích 
ph FT-IR. Kết quả phân t ch được thể hiện trên hình 3.10a và hình 3.10b 
47 
Hình 3.10. Ph FT-IR của vật liệu nano La2O3. a trước hấp phụ; b) sau hấp 
phụ photphat 
Bảng 3.2. Số sóng đặc trưng cho giao động nhóm chức 
TT Dao động nhóm chức Số sóng (cm-1) 
1 - OH 3608 
3 MOOH 1066, 1107 
5 M-O-PO4
3- 
1049 
Qua kết quả phân tích ph FT-IR trên hình 3.10 của vật liệu nano La2O3 
trước và sau hấp phụ photphat tại giá trị pH 7, trên ph FT – IR trước và sau hấp 
phụ photphat xuất hiện các píc số sóng 3608 cm-1 được đặc trưng cho giao động của 
nhóm – OH trên bề mặt vật liệu và các píc có số sóng 1066 cm-1, 1107 cm-1 đặc 
trưng cho giao động của nhóm – OH liên kết với vật liệu điều này được khảng định 
bởi nghiên cứu tác giả [65,68], khi có mặt PO4
3-
 píc mới đặc trưng cho PO4
3-
 thay 
thế nhóm - OH được hình thành là píc 1049 cm1- điều này tương tự như các công 
trình nghiên cứu của tác giả [65,70,75,76]. Kết quả trên cho thấy nano La2O3 hấp 
phụ photphat có thể theo cơ chế tạo phức trao đ i với nhóm – OH trên trên vật liệu. 
3.1.2.2. Kết quả hấp phụ Asen vật liệu nano La2O3 
a. Thời gian cân bằng h p phụ Asen 
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp phụ asen trên vật liệu 
nano La2O3 được tiến hành như mô tả trong mục mục 2.4.2, nồng độ asen ban đầu 
là 1 mg/L, pH dung dịch bằng 7, thời gian khảo sát từ 30 đến 150 phút, Kết quả tính 
toán ảnh hưởng thời gian cân bằng được thể hiện trên hình 3.11. 
48 
Hình 3.11. Nồng độ asen còn lại theo thời gian 
Kết trên hình 3.11 biểu diễn mối liên hệ thời gian phản ứng và nồng độ asen 
sau phản ứng cho thấy quá trình hấp phụ asen của vật liệu nano La2O3 xảy ra nhanh 
trong 60 phút đầu và đạt cân bằng ở 120 phút. Do vậy thời gian cân bằng hấp phụ là 
120 phút được lựa chọn để khảo sát các quá trình hấp phụ tiếp theo. 
b. Ản ởng của pH 
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen trên vật liệu nano 
La2O3 được tiến hành như mô tả trong mục 2.4.2. Nồng độ asen trong dung dịch là 
1 mg/L, thời gian khuấy 120 phút, pH của các dung dịch nghiên cứu thay đ i từ 2 
đến 9. Kết quả phân tích, tính toán ảnh hưởng pH được thể hiện trên hình 3.12. 
Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ asen 
Từ kết quả phân t ch thu được trên hình 3.12. Nhận thấy, quá trình hấp phụ 
asen trên vật liệu nano La2O3 phụ thuộc vào pH, ở giá trị pH từ 2 đến 7 dung lượng 
hấp phụ asen tăng dần, sau đó giảm dần khi tăng pH từ 7 lên 9. Điều này được lý 
giải là do vật liệu nano La2O3 có giá trị pHpzc 7,1, khi môi trường dung dịch ở giá trị 
49 
pH < pHpzc bề mặt vật liệu mang điện t ch dương nên có khả năng hấp phụ mạnh 
các anion trong dung dịch. Trong dung dịch asen tồn tại trong các dạng anion 
H2AsO4
-
, HAsO4
2-
, AsO4
3- 
tùy
thuộc vào pH [2]. Khi pH < pK1 thì asen tồn tại chủ 
yếu ở dạng H3AsO4
o
, H3AsO3
o
 nên bị hấp phụ yếu trên vật liệu. C n khi tăng pH 
lên đến các giá trị nằm trong khoảng pK1 < pH < pHpzc lúc này asen tồn tại chủ yếu 
ở dạng anion H2AsO4
-
 và HAsO4
2-
 nên bị hấp phụ tốt trên bề mặt vật liệu. Khả năng 
hấp phụ asen của vật liệu tăng lên, đên khi pH > pHpzc lúc này bề mặt vật liệu tích 
điện âm (M – O- H + OH- ⇌ M-O- + H2O) nên khả năng hấp phụ asen của vật liệu 
giảm xuống do lực đẩy điện tích cùng dấu như kết quả thí nghiệm thu được. 
c. Ản ởng của nồn ộ sen b n ầu 
Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ asen ban đầu đến dung lượng hấp phụ 
trên vật liệu nano La2O3 được tiến hành như mô tả trong mục 2.4.2, nồng độ asen 
trong các dung dịch thay đ i từ 1 đến 200 mg/L, pH dung dịch bằng 7, thời gian 
khảo sát là 120 phút. Sử dụng phần mềm t nh toán Table – curve tính toán hồi qui 
các kết quả thực nghiệm hấp phụ asen trên vật liệu nano La2O3 cho thấy Qmax = 
81,47 mg/g với hệ số hồi quy r2= 0,98. Kết quả phân tích, tính toán ảnh hưởng nồng 
độ đầu được thể hiện trên hình 3.13 cho thấy quá trình hấp phụ tuân theo phương 
tr nh hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Vật liệu nano La2O3 có dung lượng hấp phụ 
asen rất cao khi so sánh với một số công trình nghiên cứu tương tự [65], [67], [68]. 
Hình 3.13. Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen của vật liệu nano La2O3 
50 
3.2. Tổng hợp vật liệu nano CeO2 và đánh giá khả năng hấp phụ 
photphat, asen 
3.2.1. Tổng hợp vật liệu nano CeO2 
3.2.1.1. Lựa chọn nhiệt độ nung mẫu đến sự hình thành pha CeO2 
Để xác định nhiệt độ nung thích hợp, mẫu vật liệu được t ng hợp theo quy 
trình tại mục 2.2.1. Sau khi t ng hợp vật liệu mẫu gel được phân tích nhiệt TGA và 
phân tích nhiễu xạ tia X. Kết quả phân tích được ghi lại Hình 3.14 và 3.15. 
Hình 3.14. Giản đồ phân tích nhiệt DTA-TGA mẫu gel Ce(NO3)4 /gelatin 
Kết quả thu được trên giản đồ TGA-DTA hình 3.14 cho thấy, ở đường TGA 
có 2 hiệu ứng giảm khối lượng. Hiệu ứng giảm khối lượng 55,9% trong khoảng 
vùng nhiệt độ từ 50 đến 200oC, ứng với hiệu ứng tỏa nhiệt ở 185oC với mức hụt 
khối lượng này là do sự cháy của các chất hữu cơ có trong mẫu gel và phân hủy một 
phần chất hữu cơ của gelatin trong gel. Hiệu ứng giảm khối lượng tiếp theo trong 
khoảng nhiệt độ 400 đến 500oC trên đường DTA có pic tỏa nhiệt lớn ở nhiệt độ 
460
oC, đó là quá tr nh phản ứng oxi hóa các chất hữu cơ trong mẫu gel và sự cháy 
của các tiền chất c n lại trong mẫu hay các chất trung gian trong quá tr nh tạo CeO2, 
tương ứng với hiệu ứng giảm khối lượng là 34,45% trên đường TG. Ở nhiệt độ 
nung > 500
oC, khối lượng của mẫu hầu như không thay đ i và sản phẩm CeO2 có 
thể được tạo thành. 
Từ kết quả phân t ch nhiệt lựa chọn nhiệt độ nung mẫu gel ở các nhiệt độ 
180, 450, 550 và 650oC trong 2 giờ. Kết quả phân t ch sự hình thành pha tinh thể ở 
các nhiệt độ nung thể hiện trên hình 3.15. 
51 
Hình 3.15. Giản đồ XRD của mẫu gel Ce(NO3)4 nung ở nhiệt độ khác nhau. 
Trên giản đồ XRD hình 3.15 cho thấy mẫu nung ở nhiệt độ 180oC chưa có 
các píc đặc trưng của pha CeO2, điều này hoàn toàn đúng với kết quả phân t ch 
nhiệt ở phần trên. Khi mẫu được tăng nhiệt độ cao hơn ở 450oC đã thấy sự hình 
thành một số p c đặc trưng của pha tinh thể CeO2 ở góc 2θ là 28,6
o
; 33,1
o
; 47,5
o
; 
56,2
o
, 69,2
o
 và nhận thấy có một số p c đã h nh thành nhưng chưa r ràng, tiếp tục 
nâng nhiệt độ mẫu nung lên 550oC và 650oC kết quả giản đồ XRD hình 3.13 cho 
thấy các p c đặc trưng r ràng của pha tinh thể CeO2 ở góc 2θ là 28,6
o
; 33,1
o
; 47,5
o
; 
56,2
o
; 59,1
o
, 69,2
o
, 76,8
o
 và 79
o
. Kết quả thu được cho thấy, khi tăng nhiệt độ phân 
hủy mẫu gel Ce(NO3)4/gelatin đã tạo ra được các pha tinh thể, nhiệt độ nung ảnh 
hưởng tới quá tr nh h nh thành pha CeO2. Nhiệt độ nung mẫu ở 550
oC được lựa 
chọn cho các nghiên cứu tiếp theo. 
3.2.1.2. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành pha CeO2. 
Hình 3.16. Giản đồ XRD của mẫu vật liệu CeO2 ở giá trị pH khác nhau 
52 
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH tạo gel đến sự hình thành pha của vật liệu 
nano CeO2, thí nghiệm được tiến hành tương tự như mục 2.2.1, pH tạo gel lần lượt 
được nghiên cứu ở các giá trị khác nhau là 1, 2, 3 và 4. Kết quả phân tích nhiễu xạ 
tia X trên hình 3.16 cho thấy ở pH khác nhau pha CeO2 kết tinh thu được rõ ràng 
với cường độ lớn. Các píc phản xạ đặc trưng cho pha CeO2 có độ rộng chân và píc 
lớn, nền phẳng, t nh đối xứng cao. Do vậy, trong điều kiện pH được khảo sát các giá 
trị, pH gần như không ảnh hưởng đến sự h nh thành vật liệu nano CeO2. Các nghiên 
cứu tiếp theo pH 3 được lựa chọn. 
3.2.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel đến sự hình thành pha CeO2 
 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel ở các nhiệt độ 40, 60, 80, 100 và 
120
oC đến sự hình thành pha CeO2 được tiến hành theo mục 2.2.1. Kết quả phân 
tích XRD của các mẫu được ghi lại ở Hình 3.17 
Hình 3.17. Giản đồ XRD mẫu tạo gel của vật liệu nano CeO2 ở nhiệt độ khác 
nhau 
Trên giản đồ nhiễm xạ tia X, kết quả cho thấy ở nhiệt độ khác nhau mẫu đều 
xuất hiện các píc phản xạ đặc trưng cho sự h nh thành đơn pha tinh thể CeO2 Hình 
3.17. Điều này cho thấy nhiệt độ tạo gel trong điều kiện thí nghiệm gần như không 
ảnh hưởng tới quá trình tạo pha tinh thể CeO2 kết quả này tương tự như các nghiên 
cứu [70]. Các thí nghiệm nghiên cứu tiếp theo, nhiệt độ tạo gel 80oC được lựa chọn 
để chế tạo vật liệu hấp phụ. 
3.2.1.4. Hình thái học và cấu trúc vật liệu CeO2 
 Mẫu vật liệu được t ng hợp ở điều kiện pH 3, tỉ lệ mol Ce(NO3)4/ gelatin là 
1/1, nhiệt độ tạo gel 80oC, nhiệt độ nung 550oC trong 2 giờ. Vật liệu sau khi t ng 
53 
hợp ở các điều kiện tối ưu, được xác định đặc tính hình thái học thể hiện trên ở hình 
3.18. Kết quả phân tích vật liệu CeO2 bằng ảnh TEM cho thấy mẫu vật liệu có kích 
thước tương đối đồng đều, có dạng tựa cầu với k ch thước < 30 nm và có nhiều khe 
rỗng. Diện tích bề mặt riêng vật liệu được xác định theo phương pháp BET thu 
được 56,1 m2/g. 
H nh 3.18. Ảnh TEM của mẫu vật liệu nano CeO2 
3.2.1.5. Điểm điện tích không vật liệu oxit nano CeO2 
Giá trị pH tại điểm điện t ch bằng không của vật liệu được xác định theo mục 
2.3.7. Kết quả được thể hiện trên hình 3.19 vật liệu nano CeO2 có giá trị pHpzc 6,7 
Hình 3.19. Giá trị pHpzc của vật liệu nano CeO2 
54 
Bảng 3.3. Bảng t ng hợp thông số chế tạo và đặc trưng vật liệu CeO2 
STT Thông số chế tạo vật liệu CeO2 Đơn vị 
Kết quả tối ưu 
thu được 
1 Nhiệt độ nung oC 550 
2 Thời gian nung vật liệu Giờ 2 
3 Nhiệt độ sấy gel oC 110 
4 Thời gian sấy h 8 
5 pH tạo gel - 3 
6 Nhiệt độ tạo gel oC 80 
7 Hình thái học vật liệu nm < 30 
8 Diện tích bề mặt riêng m2/g 56,1 
3.2.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ photphat và asen vật liệu nano CeO2 
3.2.2.1. Kết quả hấp phụ photphat vật liệu nano CeO2 
a. Thời gian cân bằng h p phụ photphat 
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đạt cân bằng hấp