Hoang Van Duc * , Nguyen Ho Ngoc Thu , Nguyen Thi Anh Thu , Nguyen Le My Linh , Nguyen Dinh Luyen , Ha Thuy Trang and Pham Yen Khang

* Corresponding author: (hoangvanduc@dhsphue.edu.vn)

Abstract

In this paper, CuO/ZnO/C composite was synthesized by the pyrolysis method based on ZIF-7 material doping Cu(II). The effect of annealing temperature on the phase composition of the composite was also investigated. The structure and property of the synthesized materials were characterized by the X-ray diffraction (XRD) and X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX) methods. The results showed that the calcination temperature affects the phase composition of the composites. 500 °C is the optimal temperature for the synthesis of CuO/ZnO/C composite. Part of CuO in the composite will convert to Cu2O and Cu at higher calcination temperatures. The adsorption and photocatalytic capabilities of the CuO/ZnO/C composite were also evaluated. Experimental results show that composite materials improved rhodamine B adsorption activity compared to ZIF-7 (more than two times). Besides, CuO/ZnO/C materials also exhibited photocatalytic activity of rhodamine B degradation under visible light.
Keywords: CuO/ZnO/C, ZIF-7, adsorption, photocatalytic activity, rhodamine B

Tóm tắt

Trong bài báo này, composite CuO/ZnO/C được tổng hợp bằng phương pháp nhiệt phân trên cơ sở vật liệu ZIF-7 doping Cu(II). Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến thành phần pha của composite cũng đã được khảo sát. Vật liệu tổng hợp được đặc trưng cấu trúc và tính chất bằng các phương pháp: nhiễu xạ tia X (XRD) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX). Kết quả cho thấy nhiệt độ nung ảnh hưởng đến thành phần pha của vật liệu tổng hợp. Composite CuO/ZnO/C hình thành tối ưu ở 500 °C. Ở nhiệt độ nung cao hơn, một phần CuO sẽ chuyển thành Cu2O và Cu. Khả năng hấp phụ và quang xúc tác của composite CuO/ZnO/C tổng hợp cũng được đánh giá. Kết quả thực nghiệm cho thấy vật liệu composite cải thiện hoạt tính hấp phụ rhodamine B so với ZIF-7 (tăng hơn 2 lần). Bên cạnh đó, vật liệu CuO/ZnO/C cũng thể hiện được hoạt tính quang xúc tác phân huỷ rhodamine B dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy.
Từ khóa: CuO/ZnO/C, ZIF-7, hấp phụ, , quang xúc tác, rhodamine B

Article Details

References

Xu, L. Li, X. Chen, C. Fang and G. Xiao (2021). Mesoporous zeolitic imidazolate frameworks, CCS Chem. 3, 3514–3521.

A. Rahaman, B. Mousavi, F. Naz, and F. Verpoort (2022). Two-Dimensional zeolitic imidazolate framework ZIF-L: A promising catalyst for polymerization, Catalysts, 12, 521.

Shan, M. Y. Zhang, Y. B., M. Du, X. Guo, H. Pang (2022). Design and synthesis of transition metal oxide/zeolitic imidazolate framework-67 composites, Chem Eng J., 429, 132146.

Y. Yang, X. X. Yan, Y. M. Li, X. H. Zhang, and J. H. Chen (2017). Nitrogen-Doped porous carbon-ZnO nanopolyhedra derived from ZIF-8: New materials for photoelectrochemical biosensors, ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 42482-42491.

Xianyu, C. Yang, C. Qianlin, A. Xianquan and F. Yu, L. (2019). ZIF-8 derived hollow CuO/ZnO material for study of enhanced photocatalytic performance, Colloids and Surfaces A, 568, 1–10.

Yan, Z. Xichen, Z. Fuming, T. Tian, D. Yong, G. Hong (2017). Design and synthesis of Cu modified cobalt oxides with hollow polyhedral nanocages as efficient electrocatalytic and photocatalytic water oxidation catalysts, J Catal, 352, 246–255.

B. Vera, P. A. Vladimir, A. E. Elena, A. E. Sofia, A. S. Mikhail, L. T. Alexander, V. R. Yury, and V. S. Alexander (2020). Synthesis of ZnO nanoparticles doped with cobalt using bimetallic ZIFs as sacrificial agents, Nanomaterials, 10, 1275.

Ebrahimi, M. Mansournia (2018). Zeolitic imidazolate framework-7: Novel ammonia atmosphere-assisted synthesis, thermal and chemical durability, phase reversibility and potential as highly efficient nanophotocatalyst, Chem. Phys., 511, 33-45.

He, J. Yao, L. Li, K. Wang, F. Chen, H. Wang (2013). Synthesis of zeolitic imidazolate framework-7 in a water/ethanol mixture and its ethanol-induced reversible phase transition, ChemPlusChem, 78, 1222-1225.

Widiarti, J. K. Sae and S. Wahyuni (2017). Synthesis CuO-ZnO nanocomposite and its application as an antibacterial agent, Mater. Sci. Eng., 172, 012036.

Zehra, Z. K. Belma, and D. Ali (2019). Synthesis and characterization of graphene oxide/Zinc oxide (GO/ZnO) nanocomposite and its utilization for photocatalytic degradation of basic fuchsin dye, ChemistrySelect, 4, 271 –278.

Bouazizi1, R. Bargougui, A. Oueslati, R. Benslama (2015). Effect of synthesis time on structural, optical and electrical properties of CuO nanoparticles synthesized by reflux condensation method, Adv. Mater. Lett. 6(2), 158-164.

K. Ashish and S. Rajendra (2019). Selective synthesis of Cu-Cu2O/C and CuO-Cu2O/C catalysts for Pd free C-C, C-N coupling and oxidation reactions, Inorg. Chem. Front., DOI: 10.1039/C8QI01198B.

Hu, B. Pattengale, and Jier Huang (2021). Zeolitic imidazolate frameworks as intrinsic light harvesting and charge separation materials for photocatalysis. J Chem Phys., 154(24), 240901.