Nguyen Dang Giang Chau * , Nguyen Thi Anh Tram , Huynh Thi Tuy Ngoc , Trinh Ngoc Bang Thanh , Nguyen Thi Cam Dieu , Duong Tuan Quang and Truong The Nhat Anh

* Corresponding author: (chaundg@hueuni.edu.vn)

Abstract

Nickel oxide (NiO) is a p-type semiconductor with numerous applications in catalysis, sensing, and environmental treatment. In this study, copper-modified NiO (Cu–NiO) was synthesized hydrothermally using Ni(NO₃)₂.6H₂O, Cu(NO₃)₂.3H₂O, and urea as precursors, followed by calcination at 500 °C. The structure and properties of the material were characterized using XRD, SEM, TEM, FTIR, EDS, and BET analyses. The results showed that the Cu–NiO material exhibited a face-centered cubic structure of NiO with a uniform distribution of copper, a porous spherical morphology composed of small nanoparticles, a large surface area, and a pore size distribution favorable for catalytic applications. FTIR spectroscopy confirmed the characteristic Ni–O bonding and the presence of hydroxyl groups on the surface. The photocatalytic performance of the material was evaluated for pesticide degradation in soil using a QuEChERS-based sample preparation procedure combined with GC–MS analysis. Preliminary results indicate that Cu–NiO exhibits high degradation efficiency, suggesting its potential as a promising material for the treatment of pesticide-contaminated soil.
Keywords: Cu-NiO, Photocatlytic, Cypermethrin, Propiconazole, Soil decontamination

Tóm tắt

Niken oxit (NiO) là một chất bán dẫn loại p có nhiều ứng dụng trong xúc tác, cảm biến và xử lý môi trường. Trong nghiên cứu này, vật liệu NiO biến tính Copper (Cu–NiO) đã được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt, sử dụng tiền chất Ni(NO₃)₂·6H₂O, Cu(NO₃)₂·3H₂O và Urea, sau đó nung ở 500 °C. Cấu trúc và đặc trưng vật liệu được khảo sát bằng XRD, SEM, TEM, FTIR, EDS. Kết quả cho thấy vật liệu Cu–NiO có cấu trúc lập phương tâm mặt của NiO với sự hiện diện đồng đều của nguyên tố Cu, hình thái cầu xốp được tạo thành từ các hạt nano kích thước nhỏ, thuận lợi cho quá trình xúc tác. Phổ FTIR xác nhận liên kết Ni–O đặc trưng và sự hiện diện của nhóm hydroxyl trên bề mặt. Vật liệu được thử nghiệm khả năng xúc tác quang phân hủy thuốc bảo vệ thực vật (HCBVTV) trong đất, thông qua quy trình xử lý mẫu theo QuEChERS kết hợp phân tích GC–MS. Kết quả bước đầu cho thấy Cu–NiO có hiệu quả phân hủy cao, hứa hẹn là vật liệu tiềm năng trong xử lý đất ô nhiễm HCBVTV.
Từ khóa: Cu-NiO, Xúc tác quang, Cypermethrin, Propiconazole, Xử lý đất

Article Details

References

Abdollahzadeh, H., Pazhang, Y., Zamani, A., & Sharafi, Y. (2024). Green synthesis of copper oxide nanoparticles using walnut shell and their size-dependent anticancer effects on breast and colorectal cancer cell lines. Scientific Reports, 14(1), Article 20323. https://doi.org/10.1038/s41598-024-71234-4

Dang, T. K., et al. (2023). Hexagonal annular-NiO nanoarchitecture with local p–n homojunctions: Novel formation mechanism and H₂S gas sensing properties. Journal of Alloys and Compounds, 933, Article 167782. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167782

Kim, H. J., Yoon, J. W., Choi, K. I., Jang, H. W., Umar, A., & Lee, J. H. (2013). Ultraselective and sensitive detection of xylene and toluene for monitoring indoor air pollution using Cr-doped NiO hierarchical nanostructures. Nanoscale, 5(15), 7066–7073. https://doi.org/10.1039/c3nr01281f

Lehotay, S. J., et al. (2007). Determination of pesticide residues in foods by acetonitrile extraction and partitioning with magnesium sulfate: Collaborative study. Journal of AOAC International, 90(2), 485–520. https://doi.org/10.1093/jaoac/90.2.485

Mandvi, N., et al. (2024). Construction of a 3D flower-like NiO/Mn₃O₄ heterojunction using Tulsi leaf extract for enhanced photodegradation of thiamethoxam pesticide and organic dyes under direct sunlight. Materials Advances, 5(20), 8097–8110. https://doi.org/10.1039/d4ma00708e

Patil, S. J. (2023). Synthesis approaches and applications of nickel oxide nanoparticles. International Journal of Innovative Research in Engineering, Multidisciplinary Physical Sciences, 11.

Wen, X., Liu, Y., Zhang, W., You, L., Cai, N., & Li, J. (2025). Recyclable NiO/g-C₃N₄/Ag hybrid substrates for sensitive SERS detection and photo-degradation of residual pesticides in beverages. Food Chemistry, 464, Article 141935. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141935

Yadav, J., Rani, M., Zhang, T. C., & Shanker, U. (2023). Efficient photo-adsorptive eradication of endocrine disrupting pesticides by chitosan co-decorated metal oxide bio-nanocomposite. Environmental Science and Pollution Research, 30(28), 72523–72538. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27376-5

Yasmeen, S., Burratti, L., Duranti, L., Sgreccia, E., & Prosposito, P. (2024). Photocatalytic degradation of organic pollutants—Nile blue, methylene blue, and bentazon herbicide—using NiO–ZnO nanocomposite. Nanomaterials, 14(5), Article 470. https://doi.org/10.3390/nano14050470

Yuan, C., Zhang, X., Su, L., Gao, B., & Shen, L. (2009). Facile synthesis and self-assembly of hierarchical porous NiO nano/micro spherical superstructures for high performance supercapacitors. Journal of Materials Chemistry, 19(32), 5772–5777. https://doi.org/10.1039/b902221j

Zeeshan, M., Jan, F. A., Ali, W., Shah, S., & Ullah, N. (2024). Investigating the photocatalytic potential of nickel oxide (NiO) nanoparticles for the degradation of thiamethoxam insecticide and process optimization using response surface methodology (RSM) desirability factor. Chemistry Africa, 7(9), 4931–4945. https://doi.org/10.1007/s42250-024-01042-w