Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo tiểu luận quang xúc tác nano titan oxide
Báo cáo tiểu luận CBGD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH HVTH: NGUYỄN THANH THẢO UYÊN MSHV: 11054193 THÁNG 11/2012 QUANG XÚC TÁC NANO TITAN OXIDE 2 NỘI DUNG BÁO CÁO 1. TỔNG QUAN • Vật liệu titan oxide (TiO 2 ) • Phản ứng quang xúc tác 2. ỨNG DỤNG • Oxy hóa các hợp chất hữu cơ • Oxy hóa chất khí 3. KẾT LUẬN 3 1. TỔNG QUAN Đặc điểm vật liệu TiO 2 • Không đắt tiền; • Chất oxy hóa mạnh; • Không độc hại; • Bền quang. 4 a) Anatase b) Rutile c) Brookite Hình 1. Cấu trúc tinh thể TiO 2 1. TỔNG QUAN Cấu trúc vật liệu TiO 2 5 Rutile Anatase Hình 2: Góc bát diện trong cấu trúc tinh thể TiO 2 1. TỔNG QUAN Cấu trúc vật liệu TiO 2 6 1. TỔNG QUAN Cấu trúc vật liệu TiO 2 Bảng 1: Tỉ khối và năng lượng vùng cấm TiO 2 Rutile Anatase Tỉ khối ρ (g/cm 3 ) 4,250 3,894 E bangap (eV) 3,1 3,2 7 • Quá trình quang xúc tác là một trong những quá trình oxy hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Advanced Oxidation Process (AOP) 8 • Quá trình oxy hóa nâng cao được định nghĩa là những quá trình phân hủy oxy hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH được tạo ra in situ ngay trong các quá trình xử l ý. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác 9 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Zhou, H. and Smith, D.H., 2001 10 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác US EPA, 1998; US EPA. 2001 [...]... nước thải 19 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa các chất màu Phương pháp cổ điển: Hấp phụ trên than hoạt tính; Siêu lọc; Thẩm thấu ngược; Keo tụ bởi tác nhân hóa học; Trao đổi ion; …… 20 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa thuốc nhuộm H Lachheb và các cộng sự, năm 2002 đã khảo sát xúc tác quang hóa TiO2 dạng dung dịch huyền phù khi chiếu xạ UV phân hủy 3 loại thuốc nhuộm: Congo Red (CR), Crocein Orange (OG), và Methyl Red (MR)... phenol bằng xúc tác quang hóa TiO2 có sự hiện diện UV 27 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa phenol Rahmani AR PhD et al., 2008 28 Rahmani AR PhD et al., 2008 29 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa phenol Kết quả chỉ ra rằng ở pH = 11 kết hợp với UV thì đạt kết quả tốt nhất Sau 9 giờ phản ứng, lượng phenol phân hủy đạt hơn 80% Điều này có thể giải thích, khi phenol ở trong môi trường kiềm (pH=11) sẽ chuyển thành dạng ion phenoxide dễ...1 TỔNG QUAN Quang xúc tác 11 1 TỔNG QUAN Cơ chế hình thành gốc tự do hydroxyl *OH Vùng dẫn (CB) e-CB + O2 → *O2- (Gốc ion superoxit) 2*O2- + 2H2O → H2O2 + 2OH- + O2 e- H2O2 + e-CB → *OH + OH- hυ - electron + hole e- e-... Appl Catal B: Environ 39, 75 (2002) 21 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa thuốc nhuộm H Lachhed et al., Appl Catal B: Environ 39, 75 (2002) 22 2 ỨNG DỤNG trên Oxy hóa thuốc nhuộm Acid Orange 7 (AO 7) khi sử dụng xúc tác quang hóa TiO2 W.Z Tang, H An, Chemosphere 31 (1995) 4157 V Meshko, L Markovska, M Mincheva, A.E Rodrigues, Wat Res 35 (2001) 3357 W.S Kuo, P.H Ho, Chemosphere 45 (2001) 77 C Galindo, P Jacques, A... ứng của *OH Gốc hydroxyl *OH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây: i) Phản ứng cộng với các hợp chất không no dây thẳng hoặc vòng thơm, tạo ra gốc mới hydroxylat hoạt động: *OH + CH2=CH2 → *CH2-CH2(OH) 13 1 TỔNG QUAN Cơ chế và phương thức phản ứng của *OH Gốc hydroxyl *OH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây: ii) Phản ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc... trong môi trường kiềm (pH=11) sẽ chuyển thành dạng ion phenoxide dễ phân hủy hơn phenol Rahmani AR PhD et al., 2008 30 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa chất khí 31 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa các chất khí Nitric oxide (NO và NO2) Sulfur dioxide (SO2) Cacbon monoxid (CO) Các hợp chất dễ bay hơi (VOCs) Ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe như gây buồn ngủ, đau đầu, đau họng và tinh thần mệt mỏi… 32 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa khí... Lee, 2003 33 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa khí NO • TiO2 (Degussa) dạng thương mại • Sử dụng màng lọc đặc biệt hiệu quả cao (HEPA) và cacbon hoạt tính (AC) • Quạt ly tâm sử dụng để hướng không khí đi vào chất xúc tác • Tại bề mặt màng TiO2 được chiếu UVA, UVC • Nồng độ NO được đo bằng hệ thống phân tích NO Chemiluminescence (Thermo Environmental Instrument Inc Model 42c) C.H Ao, S.C Lee, 2003 34 2 ỨNG DỤNG Oxy... ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước và gốc mới hoạt động: *OH + CH3-CO-CH3 → *CH2COCH3 + H2O 14 1 TỔNG QUAN Cơ chế và phương thức phản ứng của *OH Gốc hydroxyl *OH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây: iii) Phản ứng trao đổi điện tử tạo ra gốc ion mới hoạt động: *OH + CH3-S-C6H5 → [CH3-S-C6H5]+* + OH- 15 1 TỔNG QUAN Cơ chế và phương thức phản ứng của . Báo cáo tiểu luận CBGD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH HVTH: NGUYỄN THANH THẢO UYÊN MSHV: 11054193 THÁNG 11/2012 QUANG XÚC TÁC NANO TITAN OXIDE 2 NỘI DUNG BÁO CÁO 1. TỔNG QUAN • Vật liệu titan oxide. xử l ý. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác 9 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Zhou, H. and Smith, D.H., 2001 10 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác US EPA, 1998; US EPA. 2001 11 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác 12 1. TỔNG QUAN Cơ. 3,894 E bangap (eV) 3,1 3,2 7 • Quá trình quang xúc tác là một trong những quá trình oxy hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Advanced Oxidation Process (AOP) 8 •