Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXITNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt) gC3N4, OXIT KIM LOẠI (NTiO2, Fe2O3)gC3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXIT
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đinh Thị Thuý Hằng NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU KIM LOẠI (Au, Ag, Pt)/ g-C3N4, OXIT KIM LOẠI (N-TIO2-d, g-Fe2O3)/g-C3N4 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ OXYTETRACYCLINE VÀ CHUYỂN HOÁ CACBON DIOXIT Chuyên ngành: Hoá môi trường Mã số: 9440112.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Hà Nội – 2024 Công trình được hoàn thành tại Khoa Hoá học, trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thanh Bình PGS TS Nguyễn Đình Bảng Phản biện: GS.TS Vũ Thị Thu Hà Phản biện: PGS.TS Nguyễn Trung Dũng Phản biện: PGS.TS Tống Thị Thanh Hương Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ họp tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQGHN vào hồi …… giờ …… ngày ……… tháng ……… năm 2024 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam; - Trung tâm Thư viện và Tri thức số, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Phương pháp xúc tác quang hoá (photocatalysis) là một trong những công nghệ tiên tiến trong việc xử lý ô nhiễm môi trường với ưu điểm không cần thêm hóa chất và có thể hoạt động ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn Trong những năm gần đây, vật liệu quang xúc tác trên cơ sở polymer graphitic carbon nitride (g-C3N4) nổi lên như một xúc tác đầy tiềm năng do có năng lượng vùng cấm thấp, có thể bị kích hoạt trong vùng ánh sáng nhìn thấy Vật liệu có thể được cải thiện diện tích bề mặt riêng, tối ưu sự phân bố pha và tăng thời gian sống của cặp điện tử - lỗ trống quang sinh để tăng hiệu suất quá trình quang xúc tác xử lý chất ô nhiễm Bên cạnh đó, vật liệu có thể được biến tính để ứng dụng khả năng quang xúc tác kép cho cả quá trình oxy hoá và quá trình khử các chất ô nhiễm Trong số các tác nhân gây ô nhiễm môi trường, thuốc kháng sinh oxytetracycline và CO2 là hai đối tượng phù hợp để nghiên cứu đồng thời khả năng oxy hoá và khử của các hệ vật liệu trên cơ sở g-C3N4 Trong đó, dư lượng kháng sinh trong môi trường phát sinh chủ yếu từ nước thải bệnh, các trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm, các đầm nuôi thuỷ sản, có thể ảnh hưởng tới sức khỏe và sinh trưởng của các loài sinh vật sống trong môi trường nước và gây ra nguy cơ tăng cao về sự xuất hiện của các vi khuẩn kháng thuốc Bên cạnh đó, nồng độ CO2 trong không khí đã tăng liên tục và đạt mức trên 426 ppm vào tháng 3 năm 2024, tăng hơn 45% kể từ thời điểm cuộc cách mạng công nghiệp bắt đầu, chủ yếu do sự đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và phát thải từ các nguồn khác Xuất phát từ những thành tựu về vật liệu quang xúc tác đã được công bố và thực trạng ô nhiễm môi trường do oxytetracycline và cacbon dioxit, Luận án lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu kim loại (Au, Ag, Pt)/g-C3N4, oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3)/g-C3N4 và đánh giá hoạt tính quang xúc tác trong quá trình phân huỷ Oxytetracycline và chuyển hoá Cacbon dioxit”, tập trung vào các nội dung chính như sau: 1 Nghiên cứu tổng hợp hệ xúc tác lai ghép giữa kim loại (Au, Ag, 1 Pt)/g-C3N4 với hiệu ứng “bẫy điện tử” và plasmon bề mặt và hệ vật liệu oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3)/g-C3N4 với cơ chế xúc tác dạng Z 2 Nghiên cứu đánh giá khả năng chuyển hoá Cacbon dioxit và phân huỷ Oxytetracycline (OTC) của các hệ vật liệu và đề xuất cơ chế quang xúc tác 2 Mục đích của đề tài Mục đích của đề tài là chế tạo ra hệ quang xúc tác trên cơ sở tận dụng hiệu ứng “bẫy điện tử” và hiệu ứng cộng hưởng plasmonic của các kim loại quý (Au, Ag, Pt) và cơ chế xúc tác dạng Z của các oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3) mang trên g-C3N4 trong quá trình phân huỷ thuốc kháng sinh Oxytetracycline và chuyển hoá Cacbon dioxit thành các sản phẩm hữu ích 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Hệ xúc tác kim loại (Au, Ag, Pt)/g-C3N4 và hệ xúc tác oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3)/g-C3N4 trên cơ sở so sánh với g-C3N4 tinh khiết - Thuốc kháng sinh Oxytetracycline và khí Cacbon dioxit Phạm vi nghiên cứu: - Các hệ vật liệu được tổng hợp trong phạm vi phòng thí nghiệm bằng phương pháp siêu âm kết hợp với thuỷ nhiệt - Đánh giá hoạt tính quang xúc tác của các hệ vật liệu thông qua quá trình phân huỷ OTC và chuyển hoá CO2 ở quy mô phòng thí nghiệm của Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQGHN 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: cung cấp bằng chứng về khả năng phân hủy OTC và chuyển hóa CO2 của hệ vật liệu xúc tác quang bán dẫn thế hệ mới trên cơ sở cải thiện hoạt tính quang xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến - Ý nghĩa thực tiễn: cung cấp các quy trình chế tạo hệ xúc tác kim loại (Au, Ag, Pt)/g-C3N4 và hệ xúc tác oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3)/g- C3N4 có thể ứng dụng cho quá trình quang oxy hoá và quang khử các chất ô nhiễm trong môi theo hướng xanh và bền vững 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG PHÁT THẢI CACBON DIOXIT VÀ Ô NHIỄM THUỐC KHÁNG SINH 1.1.1 Ô nhiễm thuốc kháng sinh Thuốc kháng sinh được sử dụng rộng rãi để kiểm soát nhiễm trùng do vi khuẩn trong các lĩnh vực y tế, nông nghiệp và thú y [1] Oxytetracycline hydrochloride (OTC) là một loại kháng sinh tetracycline thường được sử dụng OTC được sử dụng rộng rãi không chỉ trong chăn nuôi trên cạn mà còn trong nuôi trồng thủy sản vì tính khả dụng, sẵn có và hiệu quả của nó Để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại, thời gian gần đây người ta quan tâm đến quá trình xúc tác quang, giúp oxy hóa OTC thành các hợp chất không độc hại [2] và giảm CO2 thành các hợp chất hóa học hữu ích, chẳng hạn như CH4 và CH3OH [3] 1.1.2 Hiện trạng phát thải cacbon dioxit Cacbon dioxit (khí cacbonic) là một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng khí trong khí quyển Trái Đất CO2 là khí nhà kính quan trọng nhất đối với sự biến đổi khí hậu Với sự phát triển công nghiệp nhanh chóng trên toàn thế giới, một lượng lớn CO2 được thải vào khí quyển, gây hiệu ứng nhà kính và sự nóng lên toàn cầu [4] Bên cạnh những nỗ lực nhằm thu hồi và lưu trữ CO2 trong các “bể chứa” trên lục địa cũng như đáy đại dương, có rất nhiều nghiên cứu nhằm biến đổi CO2 thành các sản phẩm hữu ích trực tiếp ngay sau khi chúng được hình thành 1.2 CHUYỂN HOÁ CO2 VÀ PHÂN HUỶ THUỐC KHÁNG SINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC Trong các loại xúc tác đang được nghiên cứu và ứng dụng, graphitic cacbon nitride (g-C3N4) là vật liệu được quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây g-C3N4 có hoạt tính quang hoá cao hơn các chất xúc tác vô cơ thông thường do có mức năng lượng vùng cấm 2,7 eV, tương đương với một lượng tử ánh sáng có bước sóng 460nm Tuy nhiên, g-C3N4 có nhược điểm là diện tích bề mặt riêng nhỏ, thời gian sống của cặp điện tử - lỗ trống ngắn nên cần phải biến tính vật liệu g-C3N4 ban đầu để cải thiện 3 hoạt tính xúc tác quang của vật liệu Bảng 1.3 Một số hệ vật liệu quang xúc tác trên cơ sở g-C3N4 trong chuyển hoá CO2 Stt Hệ xúc tác Phương pháp tổng Sản Hiệu suất hợp phẩm 1 Au@g-C3N4/ Giải nhiệt và xử lý CO, CH4, 17,1; 3,8 và 5,3 SnS nhiệt CH3OH µmol.g-1 2 Co4@g-CN Hoá học CO 896 µmol.g-1 3 Fe/g-CN Nung DFT theo CO - 4 Ag2CrO4/g- thời gian CH4 và 0,85 và 1 µmol.g-1 Kết tủa CN/GO Thuỷ nhiệt CH3OH 43 µmol.g-1.h-1 5 g-C3N4/ CO BiFeWOx Siêu âm, hoá học CO 97,5 µmol.g-1.h-1 6 g-CN/CdS Ngưng tụ nhiệt, 7 C-TiO2@g- CO 12,3 µmol.g-1 C3N4 siêu âm và nung CH4 5,63 µmol.g-1.h-1 8 𝛼-Fe2O3/ g- Thuỷ nhiệt C3N4 Bảng 1.4 Một số phương pháp chuyển hoá Tetracycline bằng vật liệu quang xúc tác trên cơ sở g-C3N4 Stt Loại và liều Nguồn sáng Loại và nồng Hiệu quả lượng xúc tác độ chất kháng phân huỷ sinh 1 PtNP/g-C3N4 Đèn Xenon Tetracycline ~ 84% sau 0,5 g/L 300W (λ > hydrochloride 40 phút 400 nm) 20 mg/L 2 Au/PtNP/g- Đèn Xenon Tetracycline ~90% sau 3 C3N4 1 g/L 500-W (λ > hydrochloride giờ 400 nm) 20 g/L 4 Co3O4/g-C3N4 Ánh sáng mặt Tetracycline 48 ~97% sau 0,5 g/L trời mg/L 180 phút 5 Ag2O/g-C3N4 Đèn Xenon Tetracycline ~94% sau 3 4 Stt Loại và liều Nguồn sáng Loại và nồng Hiệu quả lượng xúc tác độ chất kháng phân huỷ 1 g/L 500-W (λ > giờ 400 nm) sinh 6 Ag-AgVO3/g- Đèn Xenon hydrochloride ~ 84% sau C3N4 0.2 g/L 300-W (λ > 20 mg/L 120 phút 410 nm) Tetracycline 30 7 WO3/Fe3O4/g- Đèn Xenon mg/L ~89% sau C3N4 1 g/L 300-W (λ > 120 phút 400 nm) Tetracycline 20 8 TiO2/g-C3N4 Đèn Xenon mg/L ~100% sau 0,5 g/L 10 phút Tetracycline 20 mg/L Các oxit kim loại được sử dụng rộng rãi để biến tính g-C3N4 nhằm cải thiện tính chất vật liệu Oxit kim loại có thể đóng vai trò như tác nhân nâng cao hoặc điều chỉnh khả năng quang học, hoạt tính quang điện, khả năng chịu nhiệt, tính chất từ tính, khả năng chống ăn mòn và nhiều tính chất khác của g-C3N4 Vật liệu g-C3N4 biến tính bằng nhiều loại oxit kim loại đã được nghiên cứu để quang khử CO2 trong vùng khả kiến Trong phạm vi Luận án này, lựa chọn biến tính vật liệu g-C3N4 bằng các oxit N- TiO2-d, g-Fe2O3 để đánh giá hoạt tính quang xúc tác trong phản ứng chuyển hoá CO2 và phân huỷ OTC Việc biến tính g-C3N4 truyền thống bằng các kim loại không giảm năng lượng vùng cấm của vật liệu nhưng các kim loại này sẽ đóng vai trò của một bẫy điện tử để tích tụ điện tử được tạo ra khi kích thích g-C3N4 bằng ánh sáng trong vùng khả kiến Trong phạm vi Luận án này, lựa chọn các kim loại Au, Ag, Pt để biến tính vật liệu g-C3N4 và ứng dụng để chuyển hoá CO2 trên cơ sở so sánh với khả năng phân huỷ oxytetracycline Từ đó, đánh giá khả năng áp dụng của các loại vật liệu này trong quá trình xử lý môi trường 1.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỆ VẬT LIỆU g-C3N4 BIẾN TÍNH Những kết quả nghiên cứu về g-C3N4 cho thấy vật liệu có thể được 5 tổng hợp từ nhiều tiền chất khác nhau bằng phương pháp nhiệt đơn giản ở 550oC Hơn nữa sử dụng tiền chất melamin là hóa chất cơ bản, phổ biến, có giá thành thấp, hiệu quả chuyển hoá thành g-C3N4 tốt Bảng 1.1 Một số điều kiện tổng hợp vật liệu g-C3N4 Tiền chất Điều kiện tổng Năng lượng Diện tích hợp vùng cấm bề mặt (eV) (m2/g) Cyanamide 550oC, 4 giờ, N2 2,62 10 40,5 Dicyandiamide 550oC, 3 giờ, kk 2,64 28,2 67,1 Melamine 550oC, 3 giờ, kk 2,66 18 7,2 Ure 550oC, 3 giờ, kk 2,72 46 16,08 Thioure 550oC, 2 giờ, kk 2,58 39,06 3-amino-1, 2, 4-triazole 550oC, 4 giờ, CO2 2,05 Ammonium thiocyanate 550oC, 2 giờ, NH3 2,87 Guanidine hydrochlorides 550oC, 3 giờ, kk 2,70 Ure melamine 520oC, 4 giờ, kk 2,47 Trong các hướng biến tính vật liệu g-C3N4 để cải thiện hoạt tính quang xúc tác ứng dụng cho cả quá trình oxy hoá và quá trình khử, có hai hướng lớn là tổ hợp với các kim loại quí và các oxit kim loại Qua đó có thể cải thiện các vấn đề về hiệu suất quang tử, về sự tái tổ hợp điện tử - lỗ trống quang sinh và tạo lập các vị trí thế oxy hóa, thế khử mới cho hệ vật liệu 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Luận án sẽ tập trung nghiên cứu các nội dung sau đây: (i) Tổng hợp vật liệu g-C3N4 và các vật liệu g-C3N4 biến tính bằng kim loại (Au, Pt, Ag)/g-C3N4 và oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3)/g-C3N4; và tiến hành đặc trưng cấu trúc vật liệu bằng phương pháp XRD, TEM, UV DRS, FTIR, XPS, PL; (ii) Đánh giá hoạt tính quang xúc tác trong phản ứng oxy hoá oxytetracycline (OTC) và khử CO2, và đề xuất cơ chế quang xúc tác của một số vật liệu đã tổng hợp trên đối tượng OTC và CO2; (iii) So sánh và đánh giá khả năng quang xúc tác của hai hệ vật liệu để từ đó đề xuất các ứng dụng trong xử lý môi trường 6 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2.1 HOÁ CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ Đề tài sử dụng các hoá chất của các hãng Merck, Sigma Aldrich, Fisher đảm bảo độ tinh khiết phân tích Luận án sử dụng các thiết bị tổng hợp vật liệu, đo đạc sản phẩm phản ứng của phòng thí nghiệm khoa Hoá, trường ĐHKHTN Quá trình đặc trưng cấu trúc vật liệu sử dụng một số thiết bị tại các cơ sở nghiên cứu trong nước và ở nước ngoài khác 2.2 TỔNG HỢP CÁC VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Vật liệu được tổng hợp theo quy trình đã được công bố trên các tạp chí uy tín, phù hợp với điều kiện hiện có của phòng thí nghiệm khoa Hoá 2.3 NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Các vật liệu đã tổng hợp bao gồm g-C3N4, composit kim loại (Au, Ag, Pt)/g-C3N4 và oxit kim loại (N-TiO2-d, g-Fe2O3)/g-C3N4 được nghiên cứu đặc trưng bằng các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD); phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FTIR); Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Vis DRS); Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM); Phương pháp phổ huỳnh quang (PL); Phương pháp quang phổ quang điện tử tia X (XPS) 2.4 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TRONG PHẢN ỨNG PHÂN HUỶ OTC Các mẫu vật liệu do đề tài tổng hợp được được khảo sát hoạt tính quang xúc tác trong phản ứng phân huỷ OTC và chuyển hoá CO2 Trên cơ sở kết quả thu được, so sánh và biện luận khả năng ứng dụng của từng loại vật liệu và đề xuất cơ chế quang xúc tác trong hai loại phản ứng 7 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA MeNP/g- C3N4 3.1.1 Đặc trưng cấu trúc vật liệu MeNP/g-C3N4 Kết quả đặc trưng cấu trúc vật liệu cho thấy các vật liệu do đề tài tổng hợp có cấu trúc nano, các hạt kim loại và oxit kim loại phân tán tương đối đồng đều trong khối vật liệu composite và không làm thay đổi tính chất và cấu trúc của vật liệu 3.1.2 Hoạt tính xúc tác quang của MeNP/g-C3N4 trong phản ứng phân huỷ OTC Các vật liệu được khảo sát hoạt tính quang xúc tác trong quá trình phân huỷ OTC của các vật liệu x%AuCN (với x = 0,5%, 1%, 2% và 3%), x%PtCN (với x = 0,5%, 1% và 1,5%) và x%AgCN (với x = 1%, 3% và 5%) cho kết quả như sau: Hình 3.20-22 Hiệu suất quang phân huỷ OTC của vật liệu AuCN, AgCN và PtCN theo thời gian Từ kết quả thực nghiệm ta thấy, các mẫu vật liệu đều cho thấy hoạt tính quang xúc tác trong phản ứng phân hủy OTC theo thời gian Sau khi khuấy vật liệu trong bóng tối, nồng độ OTC đã giảm nhẹ do hiện tượng hấp phụ OTC lên vật liệu đạt tới trạng thái cân bằng Đối với các mẫu x%AuCN thì mẫu 0,5AuCN cho hiệu suất cao nhất, đạt 93% sau 5 giờ chiếu sáng Tương tự, các mẫu PtCN đều có khả năng phân hủy OTC khá cao, riêng mẫu 1PtCN có hoạt tính xúc tác cao nhất, đạt 96% sau 5 giờ chiếu sáng Hiệu suất phân hủy OTC của các vật liệu 0,5AuCN và 1PtCN là tốt nhất, vì các hạt Au và hạt Pt tạo thành có kích thước nhỏ, phân tán đều, gần như không bị co cụm dẫn đến diện tích tiếp xúc tối ưu giữa các hạt Au, hạt Pt và pha nền g-C3N4, giúp làm tăng hiệu suất phân huỷ OTC trong 8 hưởng của khối lượng vật liệu và hàm lượng kim loại trong vật liệu composite đã trình bày ở các mục trên Động học phản ứng phân huỷ OTC của các vật liệu tại pH tối ưu được thể hiện trong Hình 3.31 Kết quả cho thấy quá trình quang phân huỷ OTC trong các thí nghiệm nói trên tuân theo phương trình giả bậc nhất Hình 3.31 Động học phản ứng phân huỷ OTC của các chất xúc tác AuCN, PtCN và AgCN tại các giá trị pH khảo sát Kết quả khảo sát khả năng bắt các gốc h+, •O2¯ và •OH của EDTA, BQ và IPA tới hiệu suất phản ứng phân hủy OTC bằng các vật liệu xúc tác MeNP/g-C3N4 cho thấy sự có mặt của các chất bắt gốc h+, •O2¯ và •OH đều làm giảm hiệu suất quang phân huỷ OTC so với khi không sử dụng các chất bắt gốc Hình 3.32 Ảnh hưởng của chất bắt gốc (EDTA, BQ, IPA) tới hiệu suất phân huỷ OTC của các vật liệu MeNP/g-C3N4 Kết quả khảo sát cho thấy đối với vật liệu AuCN và AgCN, gốc •O2¯ đóng vai trò quyết định trong phản ứng oxy hoá OTC, trong khi việc bổ sung các chất bắt gốc EDTA và IPA chỉ làm giảm khoảng 50% và 40% hiệu suất phân huỷ OTC khi sử dụng cùng loại và liều lượng xúc tác Như vậy, các chất bắt gốc h+, •O2¯ và •OH có mức độ ảnh hưởng khác nhau đến hiệu suất phân huỷ OTC khi sử dụng các vật liệu MeNP/g-C3N4 Sự khác 12 biệt này có thể do cơ chế quá trình oxy hoá các chất hữu cơ trên các hệ vật liệu là khác nhau giữa PtCN và AgCN, AuCN 3.1.3 Hoạt tính xúc tác quang của MeNP/g-C3N4 trong phản ứng chuyển hoá CO2 Các vật liệu MeNP/g-C3N4 được thử nghiệm khả năng quang xúc tác trong phản ứng khử CO2 bằng H2O trong pha khí, sản phẩm duy nhất của quá trình khử CO2 là CH4 được xác định bằng thiết bị GC-FID Vật liệu 1PtCN cho hiệu suất khử CO2 cao nhất trong hệ vật liệu PtCN với hàm lượng CH4 tạo thành ở mức 0,38 µmol.g-1.h-1 Như vậy, vật liệu 1PtCN vừa thể hiện khả năng oxy hoá OTC, vừa khử CO2 đạt hiệu suất cao nhất Hình 3.33 Kết quả khảo sát khả năng khử CO2 bằng các loại vật liệu AuCN, AgCN và PtCN Vật liệu AuCN và AgCN thể hiện khả năng khử CO2 tăng dần khi tăng hàm lượng nano kim loại trong composit lên 3%, sau đó có xu hướng giảm hiệu suất khi hàm lượng nano kim loại tiếp tục tăng Nghiên cứu của Sungju và Prashant (2019) và nghiên cứu của Wei Zhao và cộng sự (2021) đã chỉ ra vai trò của hiện tượng plasmonic bề mặt trên hạt nano Au tạo ra một môi trường giàu điện tích ở giao diện kim loại và chất bán dẫn, làm tăng khả năng phân ly cặp điện tử - lỗ trống quang sinh, từ đó tăng khả năng khử CO2 thành một số sản phẩm điển hình như CH4, C2H2, C2H4, C3H6, C3H8, trong đó CH4 là sản phẩm chính của quá trình khử [13], [14] 3.2 ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA MeOX/g- C3N4 3.2.1 Đặc trưng cấu trúc của vật liệu xúc tác MeOx/g-C3N4 Vật liệu g-C3N4 và các vật liệu MeOx/g-C3N4 (MeOx: N-TiO2-d, g- Fe2O3) được chế tạo ở các mức hàm lượng khác nhau Kết quả đặc trưng 13 cấu trúc vật liệu bằng phương pháp XRD, phổ hồng ngoại FTIR, UV-Vis DRS cho thấy vật liệu đã được tổng hợp thành công, các hình ảnh phổ của thành phần đặc trưng, các liên kết đặc trưng của vật liệu được thể hiện rõ nét Hình ảnh TEM của các loại vật liệu cho thấy một số hạt N-TiO2-d được lắng đọng trên lớp g-C3N4, trong khi các hạt khác được bao phủ bởi nhiều tấm g-C3N4, tạo thành cấu trúc vỏ lõi Các hạt g-Fe2O3 có dạng khối với kích thước trung bình 10nm Ngoài các hạt g-Fe2O3 phân tán trên bề mặt g- C3N4, một số hạt này được bao phủ bởi lớp g-C3N4 để tạo thành cấu trúc vỏ lõi g-Fe2O3@g-C3N4 3.2.2 Hoạt tính xúc tác quang phân hủy OTC của vật liệu MeOx/g- C3N4 Hiệu suất phân huỷ quang hoá hợp chất OTC 10 ppm khi khảo sát sơ bộ bằng các loại vật liệu 5%MeOx/g-C3N4 được thể hiện trong Hình Kết quả khảo sát cho thấy tất cả các vật liệu tổng hợp đạt đến trạng thái cân bằng hấp phụ nhanh chóng chỉ sau khoảng 15 phút Tính toán chỉ ra rằng khả năng hấp phụ OTC bão hoà của các vật liệu ở 60 phút lần lượt là 8%, 15%, 21% đối với g-C3N4, 5TiCN, 5FeCN Hình 3.43 Biểu đồ thể hiện hiệu suất phân huỷ quang xúc tác hợp chất OTC bằng vật liệu 5% MeOx/g-C3N4 theo thời gian Hình 3.43 cũng cho thấy hiệu quả phân hủy OTC của tất cả các chất xúc tác quang đều rất cao, lần lượt là 77%, 79% và 93% đối với g- C3N4, 5FeCN và 5TiCN Dựa vào các khảo sát sơ bộ về hoạt tính quang xúc tác của vật liệu MeOx/g-C3N4, lựa chọn các vật liệu TiCN có hoạt tính quang xúc tác tốt hơn để nghiên cứu về mặt cơ chế Các vật liệu TiCN được khuấy trong bóng tối đến khi đạt cân bằng 14 hấp phụ Kết quả cho thấy tất cả các vật liệu tổng hợp đạt được trạng thái cân bằng hấp phụ nhanh chóng chỉ sau khoảng 15 phút, riêng N-TiO2-d cần 60 phút để đạt trạng thái cân bằng Tính toán chỉ ra rằng trạng thái cân bằng hấp phụ OTC sau 60 phút lần lượt là 11%, 14%, 17%, 12%, 88% đối với các vật liệu g-C3N4, 5TiCN, 10TiCN, 15TiCN, N-TiO2 Kết quả cho thấy OTC đã bị hấp phụ mạnh trên vật liệu N-TiO2 Thời gian chiếu sáng (giờ) Thời gian chiếu sáng (giờ) Hình 3.45 (a) Hiệu suất và (b) động học của phản ứng quang phân hủy OTC bằng vật liệu TiCN theo thời gian Hình 3.45 thể hiện hiệu suất và động học quá trình quang phân hủy OTC bằng vật liệu TiCN Tất cả các chất xúc tác quang TiCN đều thể hiện hoạt tính quang xúc tác phân huỷ OTC với hiệu suất lần lượt là 93%, 97% và 92% đối với 5TiCN, 10TiCN và 15TiCN Đối với N-TiO2-d, hiện tượng hấp phụ chiếm ưu thế, 90% OTC đã bị hấp phụ sau 1 giờ và hiệu quả loại bỏ OTC chỉ tăng ~ 4% khi bật đèn liên tục trong 5 giờ Do đó, phản ứng quang xúc tác trên N-TiO2-d là không đáng kể Nhìn chung, cấu trúc dị hợp N-TiO2-d/g-C3N4 cải thiện đáng kể khả năng quang hoá so với TiO2 và g-C3N4 tinh khiết Hiệu suất quang phân hủy OTC đạt tới 97% khi sử dụng vật liệu 10TiCN, cao hơn 1,7 lần so với g-C3N4 Ảnh hưởng của pH đến hoạt tính quang xúc tác được nghiên cứu trên vật liệu 5TiCN (Hình 3.46) Sau 5 giờ chiếu sáng, hoạt tính quang ở pH 11 và 3 đã được cải thiện một chút so với pH 7 Các thử nghiệm độ ổn định của xúc tác được thực hiện cho hỗn hợp 5TiCN Hiệu suất phân huỷ OTC giảm từ 93,4% xuống 89,4% sau 5 chu kỳ, cho thấy khả năng ứng 15 dụng của vật liệu khá tốt 100% 93,2% 91,8% 90,6% 89,9% 89,4% 80% Hiệu suất phân huỷ OTC 60% 40% 20% 0% 1 2 3 4 5 Số lần lặp lại Hình 3.46 (a) Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất quang phân huỷ OTC của vật liệu 5TiCN; (b) Độ ổn định của vật liệu 5TiCN 3.2.3 Hoạt tính xúc tác quang phân huỷ CO2 của MeOx/g-C3N4 Kết quả khảo sát khả năng khử CO2 của vật liệu TiCN (Hình 3.47- 48) cho thấy, nồng độ của sản phẩm CH4 sau quá trình chuyển hoá CO2 bằng vật liệu 5TiCN đạt 3,5.10-2 µmol.g-1.h-1, tiếp theo là vật liệu 10TiCN đạt 2,6.10-2 µmol.g-1.h-1, vật liệu 15TiCN đạt 1,7.10-2 µmol.g-1.h-1 và với vật liệu g-C3N4 chỉ đạt 0,4.10-2 µmol.g-1.h-1 Đối với vật liệu N-TiO2-d, không có sản phẩm nào được phát hiện Hình 3.47-48 Kết quả khảo sát khả năng khử CO2 bằng TiCN và FeCN Các sản phẩm chính của quá trình chuyển hoá CO2 bằng vật liệu FeCN được ghi nhận là CH4, sản phẩm CO không đáng kể, kết quả này phù hợp với các công bố trước đó về khả năng chuyển hoá CO2 của hệ vật liệu này [18] Kết quả khảo sát cho thấy g-Fe2O3 không có khả năng xúc tác quang hoá khi không tạo ra sản phẩm CH4 trong mô hình thử nghiệm Điều này được giải thích bởi giá trị dương hơn của thế năng vùng dẫn của nó so với thế khử CO2/CH4 (-0,24V) [19] Tuy nhiên, sự có mặt của g-Fe2O3 trong hệ quang xúc tác đã ảnh hưởng đáng kể đến sự chuyển hoá CO2 thành 16 CH4 So với vật liệu tổng hợp g-C3N4, lượng CH4 được hình thành do vật liệu 10FeCN và 15FeCN đã tăng xấp xỉ 7 lần Tuy nhiên, ở hàm lượng g- Fe2O3 cao hơn (20% Fe2O3), nồng độ CH4 giảm nhanh xuống 1,0.10-2 µmol.g-1.h-1 Kết quả này thể hiện sự kết hợp tốt của hai pha g-Fe2O3 và g- C3N4, để tạo ra hệ xúc tác quang mới Vật liệu composite g-Fe2O3/g-C3N4 so với g-C3N4 có khả năng quang xúc tác vượt trội so với vật liệu một pha g-Fe2O3 hoặc g-C3N4 là do khả năng thu nhận ánh sáng và truyền điện tích tốt hơn theo câu trúc dạng Z của hệ vật liệu Ngoài ra, các hạt g-Fe2O3 với kích thước khá nhỏ (khoảng 10nm) như quan sát trong hình ảnh TEM đã cải thiện tương tác giao diện của hỗn hợp g-Fe2O3/g-C3N4 Tuy nhiên, khi tăng lượng g-Fe2O3 hơn 15% (wt) đã dẫn đến giảm hoạt tính quang học, có thể do sự co cụm của các hạt nano g-Fe2O3, làm giảm diện tích tiếp xúc với chất ô nhiễm của vật liệu Bên cạnh đó, sự tích tụ của các hạt nano g-Fe2O3 có thể bao phủ bề mặt của các lớp g-C3N4 và ức chế khả năng tiếp nhận ánh sáng của pha này Do đó có thể kết luận lượng g-Fe2O3 được pha tạp ở hàm lượng 10% (wt) cho hiệu ứng quang xúc tác cao nhất 3.3 CƠ CHẾ ĐỀ XUẤT CHO QUÁ TRÌNH QUANG XÚC TÁC VÀ VÀ SO SÁNH HOẠT TÍNH CỦA CÁC HỆ VẬT LIỆU 3.3.1 Cơ chế đề xuất cho phản ứng quang khử CO2 và oxy hoá OTC trên hệ xúc tác MeNP/g-C3N4 Trên cơ sở kết quả phân tách thành phần pha và kết quả đánh giá hoạt tính của các vật liệu MeNP/g-C3N4, cơ chế phản ứng trên từng hệ xúc tác được đề xuất trong Hình 3.49 và Hình 3.50 AuCN và PtCN là hệ xúc tác hai cấu tử gồm pha g-C3N4 và các hạt nano kim loại Sơ đồ cơ chế được đề xuất trên Hình và được tóm tắt theo dạng phản ứng dưới đây Hệ xúc tác nhận năng lượng kích hoạt: g-C3N4 + hn® e-(g-C3N4(CB)) + h+(g-C3N4(VB)) e-(g-C3N4(CB)) + Au/Pt ® (e-)Au/Pt Sau đó quá trình khử diễn ra: 8(e-)Ag/Pt + CO2 + 8H+® CH4 + 2H2O 17 Hay: (e-)Au/Pt + O2 ® O2 Và quá trình oxy hóa : 8h+(g-C3N4(VB))+ 8H2O ® 8H+ + 8.OH 8.OH ® 4H2O + 2O2 Hay: OTC + h+(g-C3N4(VB)) ® CO2 + H2O + Sản phẩm phụ Hình 3.49 Cơ chế đề xuất quang khử CO2 (a) và oxy hóa OTC (b) trên xúc tác AuCN và PtCN Hình 3.50 Cơ chế đề xuất quang khử CO2 (a) và oxy hóa OTC (b) trên xúc tác AgCN Khác với hệ AuCN và PtCN, hệ AgCN sau khi tổng hợp đã xác định được thành phần 3 cấu tử gồm Ag, AgCl và g-C3N4 như minh hoạ trong Hình 3.50 Theo cơ chế này, cả AgCl và g-C3N4 đều được kích hoạt dưới sự chiếu xạ của đèn xenon để tạo thành các cặp lỗ trống - electron quang sinh (e-/h+) trên dải dẫn (CB) và dải hóa trị (VB) Sau đó, e- trên AgCl(CB) được chuyển sang g-C3N4(VB) thông qua các hạt nano Ag, đóng vai trò như “bẫy thu hút điện tử” nhờ tính dẫn điện của chúng O2/CO2 bị khử thành O2./CH4 trên g-C3N4(CB) và trên AgCl(VB), H2O bị oxy hóa thành gốc 18