Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá đặc trưng cấu trúc của vật liệu oxit kim loại cấu trúc spinel Co3O4 trên cơ sở vật liệu khung kim loại-hữu cơ
214 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.113.2026.81-87Từ khóa:
Cấu trúc spinel; Co3O4; Vật liệu khug kim loại-hữu cơ; XRD; EDX; FTIR; SEM; BET.Tóm tắt
Vật liệu Co3O4 spinel được tổng hợp thành công thông qua nhiệt phân khung cơ-kim Co-BTC điều chế bằng phương pháp thủy nhiệt và hỗ trợ vi sóng. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu được khảo sát bằng XRD, EDX, FTIR, SEM và hấp phụ-giải hấp phụ N₂. Kết quả XRD và FTIR xác nhận sự chuyển hóa hoàn toàn của Co-BTC sang pha Co3O4 tinh khiết có cấu trúc spinel và độ kết tinh cao, phân tích EDX cho thấy thành phần hữu cơ đã bị loại bỏ hoàn toàn sau nung. Ảnh SEM cho thấy Co-BTC có dạng tinh thể hình que, trong khi Co3O4 gồm các hạt nano gần cầu kích thước khoảng 50-60 nm tạo cấu trúc xốp. Các mẫu đều có hệ mao quản trung bình với đường đẳng nhiệt kiểu IV-H3. Co₃O₄ tổng hợp từ MOF bằng hỗ trợ vi sóng đạt diện tích bề mặt riêng cao nhất 80,1 m2/g, lớn hơn đáng kể so với mẫu thủy nhiệt. Phương pháp hỗ trợ vi sóng giúp rút ngắn thời gian tổng hợp xuống 60 phút, đồng thời cải thiện cấu trúc xốp và hiệu quả quy trình theo hướng hóa học xanh.
Tài liệu tham khảo
[1]. Fan Dang et al., "Advances in metal oxide catalysts for efficient VOCs oxidation: Synthesis strategy and catalytic mechanism", Chinese Journal of Catalysis, 8, pp. 97-123, (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/S1872-2067(25)64891-1
[2]. Xiao Song et al., "Facet-dependent catalytic mechanism of Co3O4 for VOCs oxidation: Role of tetra-coordinated co on (220) Planes", Volume 707, 139779, (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.139779
[3]. Jinze Lyu et al., "Comparative study on Co3+, Co2+, and oxygen vacancies in the photocatalytic ozonation of VOCs on Co3O4 crystal facets", Volume 363, Part 1, 132072, (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.132072
[4]. Amaya Gil-Barbarin et al., "Viability of strontium carbonate-modified Co3O4 catalysts for chlorinated VOCs oxidation", Journal of Environmental Chemical Engineering, Volume 12, Issue 6, 114402, (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.114402
[5]. J. Lei et al., “Mesoporous Co3O4 derived from facile calcination of octahedral Co-MOFs for toluene catalytic oxidation”, Industrial & Engineering Chemistry Research, 59, pp. 5583–5590, (2020).
[6]. Q. Ren et al., “1D-Co3O4, 2D-Co3O4, 3D-Co3O4 for catalytic oxidation of toluene”, Catalysis Today, 332, pp. 160 - 167, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.06.053
[7]. M. Zhang et al., “Macroscopic hexagonal Co3O4 tubes derived from controllable two-dimensional metal-organic layer single crystals: formation mechanism and catalytic activity”, Inorganic Chemistry, 59, pp. 3062 - 3071, (2020). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.9b03396
[8]. Do Thi Thuy et al., "Tổng hợp nanocomposite khung cơ kim Ce/graphen oxit biến tính octyl amin (Ce-Imi/GO-OA) ứng dụng chế tạo lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn kim loại", Journal of Military science and technology, no. FEE, pp. 231-236, (2024) (in Vietnamese). DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2024.231-236
[9]. X. Zhu et al., “Co3O4 nanoparticles with different morphologies for catalytic removal of ethyl acetate”, Catalysis Communications, 156, pp. 106320, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.catcom.2021.106320
[10]. Nguyen Quang Huy et al., "Synthesis of MIL-101(Cr) metal-organic framework material and research photocatalytic capability of material for nitrate removal in water", Journal of Military Science and Technology, 101, pp. 102-109, (2025). DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.101.2025.102-109
[11]. Yibo Wang et al., "Ligand-tailored Co-O bond strength in MOF-derived Co3O4 for boosting NO oxidation", Separation and Purification Technology, Volume 377, Part 3, 134482, (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.134482
[12]. Jiaqi Li et al., "Efficient dexamethasone photocatalytic mineralization via heterojunction construction of Co3O4 derived from MOF and ultrathin carbon nitride", Separation and Purification Technology, Volume 386, 136539, (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.136539
[13]. Li, S. et al., “Three-dimensional porous carbon/Co3O4 composites derived from graphene/Co-MOF for high-performance supercapacitor electrodes”, Applied Surface Science, 503, 144090, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144090
[14]. Zhao, J. et al., “Controlled porous hollow Co3O4 polyhedral nanocages derived from metal-organic frameworks (MOFs) for toluene catalytic oxidation”, Molecular Catalysis, 463, pp. 77-86, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.mcat.2018.10.020
[15]. Juan Lei et al., "Mesoporous Co3O4 Derived from Facile Calcination of Octahedral Co-MOFs for Toluene Catalytic Oxidation", Ind. Eng. Chem. Res., 59, pp. 5583-5590, (2020). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b06243
[16]. Jinwu Hua et al., "MOF-derived porous Co3O4 nanosheets array assembled on SnO2 nanofibers for humidity-resistant high efficiency acetone detection", Chinese Chemical Letters, 37, 110863, (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.110863
[17]. Guanghui Zhang et al., "Pore-size modulation of MOF-derived hollow porous Co3O4 toward high-performance for xylene gas sensors", Vacuum, 233, 114047, (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2025.114047
[18]. Amensisa Negasa Begia et al., "Low-concentration H2S gas sensors based on MOF-derived Co3O4 nanomaterials", Sensors & Actuators: A. Physical, 378, 115776, (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.115776
