Sưu tầm : Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn BÙI THỊ MAI LÂM Sưu tầm : Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn ii MỤC LỤC Hình 1.1 Cấu trúc SBA-15 Hình 1.2 Tinh thể Rutile Hình 1.3 Tinh thể anatase Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể brookite Bảng 1.1 Một số tính chất vật lý TiO2 dạng anatase rutile .8 Hình 1.5 Cơ chế trình xúc tác quang vật liệu bán dẫn 18 Hình 1.6 Giản đồ vùng lượng anatase rutile .19 Bảng 1.2 Thế oxi hóa số chất oxi hóa [10], [11], [28] .21 Bảng 1.3 Một số thông tin xanh metylen 35 Hình 2.1 Bộ autoclave .36 Bảng 2.1 Điều kiện tổng hợp vật liệu theo tỉ theo tỉ lệ khối lượng TiO2/SiO2 khác lệ khác 38 Bảng 2.2 Điều kiện tổng hợp vật liệu pha tạp bạc theo tỉ lệ khác 39 Hình 2.2 Nguyên tắc chung phương pháp hiển vi điện tử 40 Hình 2.3 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 42 Hình 2.4 Sự phụ thuộc vào P/P0 44 Hình 2.5 Các đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại IUPAC .46 Hình 2.6 Nguyên lý phép phân tích EDX 49 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý ghi nhận phổ EDS 49 Bảng 2.3 Điều kiện xử lý metylen xanh đèn tử ngoại 51 Hình 3.1 Ảnh SEM mẫu T11 (a) T23 (b) 54 Hình 3.2a Ảnh TEM mẫu T11 (tỉ lệ khối lượng TiO2/SiO2= 1:1, 55 nung 4500C) 55 Hình 3.2b Ảnh TEM mẫu T31 (tỉ lệ khối lượng TiO2/SiO2= 3:1, nung 5500C) .55 Bảng 3.1 Kết đo BET mẫu T11 56 Bảng 3.2 Kết đo BET mẫu T31 57 Hình 3.3 Đường cong hấp phụ/giải hấp phụ N2 77K T11 (a) T31 (b) 58 Hình 3.4 Đường phân bố kích thước mao quản mẫu T11 (a) T31 (b) 58 Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc lớn T13 (a), T23 (b), 59 T11 (c) T31 (d) .59 Hình 3.6 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc nhỏ mẫu T23 (a), .60 T11 (b) T31 (c) .60 Hình 3.7 Phổ UV-Vis rắn mẫu T11 T13 .61 Hình 3.8 Phổ hồng ngoại mẫu TiO2/SBA-15 tổng hợp .62 Hình 3.9 Phổ XPS mẫu TiO2/SBA-15 chứa 4%Ag 63 Hình 3.10 Phổ UV-Vis dung dịch xanh metylen mẫu xúc tác quang hóa TiO2/SBA-15 thời điểm khác ánh sáng đèn tử ngoại 64 Hình 3.11 Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam mẫu xúc tác quang hóa TiO2/SBA-15 thời điểm khác ánh sáng đèn tử ngoại 66 Sưu tầm : Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn iii Hình 3.12 Phổ UV-VIS dung dịch xanh metylen sau phân hủy mẫu xúc tác T13, T23, T11, T31 ánh sáng đèn tử ngoại 66 Hình 3.13 Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam sau phản ứng mẫu xúc tác T11 (với nhiệt độ nung khác nhau) ánh sáng đèn tử ngoại .67 Hình 3.14 Phổ UV-Vis dung dịch xanh metylen sau phản ứng mẫu T11 có hàm lượng Ag thay đổi ánh sáng đèn compact .68 Hình 3.15 Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam sau phân hủy mẫu T11 chứa 4%Ag nguồn sáng khác 69 CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN 73 ĐẾN LUẬN VĂN 73 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Sưu tầm : Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU C Nồng độ (mol/l) λ Bước sóng (nm) P Áp suất (atm) CHỮ VIẾT TẮT BET Brunauer – Emmett – Teller BOD Nhu cầu oxi sinh học COD Nhu cầu oxi hoá học EDX Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy IR infrared radiation MCM Mobil Composition of Matter P123 Poly(ethylene oxide)-Poly(propylene oxide)-Poly(ethylene oxide) P25 TiO2 hãng DEGUSSA (hỗn hợp 80% anatase 20% rutile) SBA Santa Barbara Amorphous SBA – 15 Vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc lục lăng SEM Scanning Electron Microscopy TEM Transmisson Electron Microscopy TEOS Tetraethoxylsilane TTIP Titanium tetraisopropoxide UV-Vis Ultraviolet – Visible XRD X-ray diffraction Sưu tầm : Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 1.1 Một số tính chất vật lý TiO dạng anatase 1.2 1.3 2.1 rutile Thế oxi hóa số chất oxi hóa Một số thơng tin xanh metylen Điều kiện tổng hợp vật liệu theo tỉ theo tỉ lệ 21 35 38 2.2 khối lượng TiO2/SiO2 khác lệ khác Điều kiện tổng hợp vật liệu pha tạp bạc theo tỉ lệ 2.3 3.1 3.2 khác Điều kiện xử lý metylen xanh đèn tử ngoại Kết đo BET mẫu T11 Kết đo BET mẫu T31 39 51 56 57 Sưu tầm : Thạc sĩ Ngơ Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn vi DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình 1.1 Tên hình Trang Cấu trúc SBA-15: (a) Mơ hình mao quản xếp theo dạng lục lăng; (b Sự kết nối kênh mao quản sơ cấp qua mao quản thứ cấp) 1.2 Tinh thể Rutile: (a) dạng tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể 1.3 Tinh thể anatat: (a) dạng tự nhiên; (b) cấu trúc tinh 1.4 1.5 1.6 2.1 2.2 thể Cấu trúc tinh thể Brookite Cơ chế trình xúc tác quang vật liệu bán dẫn Giản đồ vùng lượng anatase rutile Bộ autoclave Nguyên tắc chung phương pháp hiển vi điện tử Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 2.3 2.4 18 19 36 40 42 2.5 Sự phụ thuộc V  P/P − 1 vào P/P0 0) (  Các đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân 2.6 2.7 3.1 3.2a loại IUPAC Nguyên lý phép phân tích EDX Sơ đồ nguyên lý ghi nhận phổ EDS Ảnh SEM mẫu T11 (a) T23 (b) Ảnh TEM mẫu T11 (tỉ lệ khối lượng TiO2/SiO2= 1:1, 46 49 49 54 nung 4500C) 55 44 3.2b Ảnh TEM mẫu T31 (tỉ lệ khối lượng TiO2/SiO2=3:1, 55 3.3 nung 5500C) Đường cong hấp phụ/giải hấp phụ N2 77K T11 (a) 58 3.4 T31 (b) Đường phân bố kích thước mao quản mẫu T11 (a) T31 (b) 58 Sưu tầm : Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn vii 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc lớn T13 (a), T23 (b), T11 59 3.6 (c) T31 (d) Giản đồ nhiễu xạ tia X góc nhỏ mẫu T23 (a), T11 3.7 3.8 3.9 3.10 (b) T31 (c) Phổ UV-Vis rắn mẫu T11 T13 Phổ hồng ngoại mẫu TiO2/SBA-15 tổng hợp Phổ XPS mẫu TiO2/SBA-15 chứa 4%Ag Phổ UV-Vis dung dịch xanh metylen 60 61 62 63 mẫu xúc tác quang hóa TiO2/SBA-15 thời điểm 3.11 khác ánh sáng đèn tử ngoại Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam 64 mẫu xúc tác quang hóa TiO2/SBA-15 thời điểm 3.12 khác ánh sáng đèn tử ngoại Phổ UV-VIS dung dịch xanh metylen sau 66 phân hủy mẫu xúc tác T13, T23, T11, T31 3.13 ánh sáng đèn tử ngoại Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam sau 66 phản ứng mẫu xúc tác T11 (với nhiệt độ nung khác nhau) ánh sáng đèn tử ngoại 3.14 67 Phổ UV-Vis dung dịch xanh metylen sau phản ứng mẫu T11 có hàm lượng Ag thay đổi 3.15 ánh sáng đèn compact Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam sau 68 phân hủy mẫu T11 chứa 4%Ag nguồn sáng khác 69 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự bùng nổ dân số với tốc độ thị hóa, cơng nghiệp hóa nhanh chóng tạo sức ép lớn tới môi trường sống Việt Nam Công nghiệp dân số phát triển đòi hỏi nguồn cung cấp nước phong phú vững bền Bên cạnh thải vào mơi trường nguồn nhiễm Trong đó, vấn đề nhiễm bẩn hữu là vấn đề được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu Chất thải hữu chứa hàm lượng các chất hữu khó phân hủy các hợp chất vòng benzen, những chất có nguồn gốc từ chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, thuốc diệt cỏ, hóa chất cơng nghiệp…; chất có độc tính cao sinh vật (gồm lồi sinh vật có khả lây nhiễm đưa vào môi trường nước Ví dụ nước thải bệnh viện chưa xử lý xử lý không triệt để mầm bệnh) Hiện nay, để xử lý chúng không thể sử dụng chất oxi hóa thông thường, mà cần phải có một vật liệu mới có khả oxi cực mạnh Gần đây, việc sử dụng phản ứng xúc tác quang chất bán dẫn TiO2, ZnO, CdS Fe2O3 cấu trúc nano để tạo gốc có tính oxy hóa mạnh thu hút quan tâm lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng So với chất xúc tác quang khác, TiO2 thể ưu điểm vượt trội giá thành thấp, hiệu xúc tác quang cao, bền hóa học thân thiện với mơi trường Tuy nhiên, nhược điểm vật liệu TiO điều chế theo phương pháp thơng thường có diện tích bề mặt khơng lớn, hoạt tính xúc tác quang thể vùng ánh sáng tử ngoại độ phân tán xúc tác hệ phản ứng dị thể không tốt Nếu sử dụng TiO dạng hạt nano để làm chất xúc tác khó thu hồi sau phản ứng Trong lúc đó, chất mang xúc tác lý tưởng, vật liệu oxit silic mao quản trung bình, đặc biệt SBA-15, đáng quan tâm chúng có diện tích bề mặt lớn, kích thước mao quản điều chỉnh được, khung mao quản có độ trật tự cao đặc biệt suốt tia UV Vì vậy, tổ hợp hai loại vật liệu nano dạng mao quản SBA-15 dạng hạt (thanh, dây) TiO 2, hạn chế nêu cải thiện, đồng thời tăng cường ưu điểm chúng cải thiện độ bền, độ đồng cỡ hạt, khả điều khiển hình dạng kích cỡ nano mét hạt, khả hấp phụ, độ phân tán tâm xúc tác, khả tách, hoàn nguyên xúc tác, quan trọng cải thiện hiệu xúc tác Tuy vậy, việc kết hợp hai loại vật liệu vấn đề mẻ cần thiết phải nghiên cứu, lẽ hứa hẹn khả tăng cường ưu vật liệu ứng dụng chúng thực tiễn Tình hình cho thấy, hướng nghiên cứu điều chế khảo sát hoạt tính xúc tác quang vật liệu nano tổ hợp TiO2/SBA-15 nhằm ứng dụng lĩnh vực xử lý mơi trường cần thiết, có ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn Vì chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp theo phương pháp trực tiếp ứng dụng xử lý hợp chất hữu ô nhiễm vật liệu xúc tác quang TiO2/SBA-15” Mục tiêu nghiên cứu - Chế tạo vật liệu xúc tác quang nano tổ hợp TiO2/SBA-15 - Đề xuất quy trình chế tạo vật liệu nano TiO2 chất mang SBA-15 theo hướng tối ưu dễ triển khai thực tế - Thử nghiệm ứng dụng vật liệu nano tổ hợp TiO2/SBA-15 vào xử lý nước thải bị ô nhiễm Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vật liệu chứa TiO 2/SBA-15 điều chế dạng bột - Nghiên cứu biến tính (pha tạp) bạc vào vật liệu nano TiO 2/SBA-15, tính chất vật liệu trước sau biến tính - Nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang TiO 2/SBA-15 TiO2/SBA15 biến tính thí nghiệm xử lý chất hữu 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Chế tạo vật liệu xúc tác quang nano tổ hợp TiO 2/SBA-15 theo cách tổng hợp trực tiếp - Khảo sát hoạt tính xúc tác quang vật liệu nano tổ hợp TiO2/SBA15 phản ứng phân hủy xanh metylen, metyl da cam Từ làm sở cho việc thử nghiệm ứng dụng chúng xử lý hợp chất hữu tổng số nước thải Phương pháp nghiên cứu - Tổng hợp biến tính vật liệu nano TiO2/SBA-15 phương pháp sol-gel, thủy nhiệt theo cách phối trộn đồng thời nguồn nguyên liệu chứa Ti Si - Đặc trưng vật liệu phương pháp: nhiễu xạ tia X (XRD) nhằm phân tích cấu trúc tinh thể vi tinh thể; chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), truyền qua (TEM) nhằm khảo sát hình thái, kích thước, trạng thái xếp mao quản độ phân tán vật liệu; khảo sát độ xốp diện tích bề mặt riêng; quang phổ hồng ngoại nhằm xác định kiểu liên kết vật liệu; phổ tán xạ lượng tia X (EDX) nhằm xác định thành phần nguyên tố pha rắn; phổ tử ngoại- khả kiến (UV-Vis) nhằm khảo sát hấp thụ ánh sáng - Thử nghiệm hoạt tính xúc tác quang đánh giá theo phương pháp chuẩn - Sản phẩm phản ứng phân tích phương pháp quang UVVis Trong thí nghiệm khảo sát xử lý nước thải ô nhiễm, tiêu COD xác định theo phương pháp chuẩn hóa 65 664 nm, 610 nm đặc trưng cho nhóm mang màu liên hợp Kết nồng độ xanh metylen giảm dần theo thời gian phản ứng Nồng độ giảm mạnh thời gian đầu chậm lại thời gian sau Tốc độ phản ứng phân hủy xanh metylen tăng theo hàm lượng TiO2, nhiên sau giảm tỉ lệ TiO2/SiO2 cao So sánh với thời gian phản ứng, tốc độ màu tăng từ mẫu T13, đến T23 mẫu T11 đạt tốt nhất, sau giảm mẫu T31 Các pic lạ không xuất phổ UV-vis hệ phản ứng cho thấy khơng có hình thành sản phẩm trung gian mà sản phẩm phản ứng khống hóa hồn tồn, có nghĩa xanh metylen oxi hóa hồn tồn thành CO2 H2O b Quá trình phân hủy metyl da cam Từ phổ UV-Vis nhận thấy cường độ pic hấp thụ đặc trưng metyl da cam 460 nm giảm dần theo thời gian chiếu xạ Thời gian chiếu xạ lâu metyl da cam bị phân hủy nhiều Tương tự xanh metylen, độ chuyển hóa metyl da cam cao mẫu T11 66 Hình 3.11 Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam mẫu xúc tác quang hóa TiO2/SBA-15 thời điểm khác ánh sáng đèn tử ngoại Kết khẳng định vật liệu TiO 2/SBA-15 điều chế có hoạt tính xúc tác quang ánh sáng đèn tử ngoại, hứa hẹn khả ứng dụng xử lý hợp chất hữu ô nhiễm 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng TiO2/SiO2 Hình 3.12 Phổ UV-VIS dung dịch xanh metylen sau phân hủy mẫu xúc tác T13, T23, T11, T31 ánh sáng đèn tử ngoại 67 Phổ UV-VIS dung dịch xanh metylen sau thời gian phản ứng mẫu xúc tác quang T13, T23, T11, T31 ánh sáng đèn tử ngoại trình bày hình 3.12 nhằm khẳng định rõ ảnh hưởng tỉ lệ khối lượngTiO2/SiO2 đến hoạt tính xúc tác quang vật liệu Kết cho thấy, hoạt tính xúc tác quang vật liệu TiO 2/SBA-15 thể tốt tỉ lệ TiO2/SiO2 = 1/1 (mẫu T11) Vì vậy, tập trung khảo sát mẫu T11cho nghiên cứu 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung mẫu TiO2/SBA-15 Hoạt tính xúc tác quang mẫu TiO2/SBA-15 (tỉ lệ TiO2/SiO2 = 1/1) với nhiệt độ nung khác khảo sát phản ứng phân hủy metyl da cam Kết trình bày hình 3.13 Hình 3.13 Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam sau phản ứng mẫu xúc tác T11 (với nhiệt độ nung khác nhau) ánh sáng đèn tử ngoại Hoạt tính xúc tác quang mẫu nung 550 0C mạnh so với mẫu nung 4500C Điều giải thích mẫu bột nung 4500C số tinh thể TiO dạng vơ định hình chưa kịp chuyển thành dạng anatase Mặt khác, nhiệt độ nung 450 0C chưa loại hết chất định hướng cấu trúc mao quản SBA-15 Hình 3.13 cho thấy, 68 mẫu nung 6500C có hoạt tính xúc tác quang Điều nung nhiệt độ cao pha anatase chuyển hóa thành pha rutile dạng có hoạt tính xúc tác quang yếu làm giảm hoạt tính xúc tác vật liệu 3.2.4 Ảnh hưởng hàm lượng bạc Các mẫu T11 pha tạp với hàm lượng Ag khác (1-6% khối lượng Ag) khảo sát hoạt tính xúc tác quang phản ứng phân hủy xanh metylen ánh sáng đèn compact Kết trình bày hình 3.14 Khác với vật liệu TiO2/SBA-15 chưa biến tính, mẫu xúc tác TiO 2Ag/SBA-15 thể hoạt tính xúc tác quang tốt ánh sáng khả kiến Hình 3.14 cho thấy, độ chuyển hóa xanh metylen cao hàm lượng Ag pha tạp vào TiO2/SBA-15 khoảng 4% Hình 3.14 Phổ UV-Vis dung dịch xanh metylen sau phản ứng mẫu T11 có hàm lượng Ag thay đổi ánh sáng đèn compact Sự pha tạp kim loại chuyển tiếp có tác dụng chuyển dịch hoạt tính xúc tác quang TiO2 từ vùng tử ngoại sang vùng khả kiến số tác giả lý giải [15], [23] Kim loại chuyển tiếp (Ag, Fe, Cr, ) đưa vào TiO2 có tác dụng làm hẹp độ rộng vùng cấm lai hóa orbital d Ti với ngun tố chuyển tiếp Mặt khác, chúng đóng vai trị “bẫy” điện tử “bẫy” lỗ trống, tăng cường chia tách lỗ trống - điện tử 69 Các điện tử bị mắc kẹt “bẫy” điện tử bị tương tác O tạo phần tử hoạt động (O2-, •OH) Vì vậy, nồng độ pha tạp tăng khả xúc tác quang tăng lên Nhưng nồng độ pha tạp đạt đến giá trị “bẫy” điện tử lại đóng vai trị tâm tái hợp cặp điện tử - lỗ trống làm giảm khả xúc tác quang vật liệu Vì vậy, nguyên tố có nồng độ pha tạp tối ưu xác định vào TiO nano để hoạt tính xúc tác quang chúng tốt 3.2.5.Ảnh hưởng chất nguồn sáng Từ kết khảo sát ảnh hưởng hàm lượng Ag, nhận thấy mẫu chứa 4% Ag có hoạt tính xúc tác quang tốt nên mẫu T11 (4% Ag) chọn để khảo sát hoạt tính xúc tác quang phản ứng phân hủy metyl da cam sau nguồn sáng kích thích khác (ánh sáng đèn compact, mặt trời) Kết trình bày hình 3.15 Khả phân hủy metyl da cam mẫu thể tốt ánh sáng mặt trời đến đèn compact, cao nhiều so với mẫu khơng chiếu sáng Điều lý giải, đèn compact có nguồn ánh sáng túy khả kiến, ánh sáng mặt trời tự nhiên có khoảng 5% tia tử ngoại nên kích thích hỗ trợ thêm cho hoạt tính xúc tác quang vật liệu Hình 3.15 Phổ UV-Vis dung dịch metyl da cam sau phân hủy mẫu T11 chứa 4%Ag nguồn sáng khác 70 3.3 ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA VẬT LIỆU TiO2(4%Ag)/SBA-15 Mẫu nước thải nhà máy dệt chọn làm đối tượng nghiên cứu Nước thải trước xử lý sau xử lý mẫu T11 chứa 4%Ag (100 ml nước thải/0,4 g xúc tác) ánh sáng đèn compact đem đo COD để đánh giá hiệu xử lý Kết COD mẫu chưa xử lý 2272 mg/l cho thấy mẫu nước thải nhà máy dệt thuộc loại ô nhiễm, thải trực tiếp môi trường Chỉ số COD mẫu sau xử lý 368 mg/l, giảm đáng kể so với mẫu ban đầu Như xử lý mẫu nước thải ô nhiễm thành nước thải loại C (theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp-TCVN 5945:2005) Điều mở triển vọng việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano tổ hợp TiO2/SiO2 biến tính việc xử lý môi trường điều kiện nguồn sáng tự nhiên 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ♣ KẾT LUẬN Đã điều chế trực tiếp TiO chất SBA-15, tạo chất xúc tác có cấu trúc tốt Các kết thu từ XRD, TEM, SEM, đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitơ 77 K, IR cho thấy chất xúc tác tạo bảo toàn cấu trúc hexagonal hàm lượng TiO 2/SiO2 tăng từ 25:75 đến 40:60, 50:50 75:25 Sản phẩm trì cấu trúc SBA-15, hệ thống mao quản, diện tích bề mặt, đường kính mao quản giảm so với SBA-15 Đã pha tạp thành công bạc vào vật liệu nano tổ hợp TiO 2/SBA-15 Sau pha tạp bạc làm dịch chuyển phổ hấp thụ ánh sáng vật liệu sang vùng ánh sáng khả kiến, vật liệu thu có hoạt tính xúc tác quang tốt ánh sáng mặt trời Đã xác định lượng pha tạp bạc vào vật liệu tối ưu bạc chiếm 4% khối lượng vật liệu Vật liệu TiO2/SBA-15 điều chế theo phương pháp trực tiếp thu có khả hoạt động xúc tác quang phân hủy xanh metylen metyl da cam điều kiện ánh sáng tử ngoại Hoạt tính xúc tác tăng theo hàm lượng TiO2 mẫu xúc tác Tỉ lệ TiO 2/SiO2=1:1 cho hoạt tính xúc tác quang tốt Khi hàm lượng TiO2 tăng mức hiệu xúc tác quang quang giảm Đã tổng hợp vật liệu nano tổ hợp TiO2/SBA-15 với tỉ lệ TiO2/SiO2=1:1 nhiệt độ nung khác 450 0C, 5500C 6500C xác định mẫu nung 5500C có hoạt tính xúc tác quang tốt Khảo sát ảnh hưởng loại nguồn sáng kích thích lên hoạt tính xúc tác quang quang vật liệu Hoạt tính xúc tác quang mẫu T11 tăng dần theo thứ tự nguồn sáng kích thích: đèn compact < ánh sáng mặt trời 72 Ứng dụng khả xúc tác quang T11 chứa 4% bạc vào xử lý mẫu nước thải nhà máy dệt Xúc tác T11 xử lý chuyển nước nhà máy dệt ô nhiễm tiêu chuẩn nước thải loại C ♣ KIẾN NGHỊ Để tiếp tục phát triển kết nghiên cứu đạt luận văn này, đề xuất hướng nghiên cứu sau: Khảo sát hoạt tính xúc tác quang mẫu T11 chứa 4% bạc bước sóng ánh sáng kích thích cụ thể để tìm bước sóng tối ưu Thay đổi khối lượng xúc tác thể tích nước thải để chọn tỉ lệ thích hợp cho q trình xử lý đạt kết tốt Nghiên cứu sâu mở rộng mơ hình xử lý nước thải để áp dụng vào thực tế 73 CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Nguyen Phi Hung, Bui Thi Mai Lam, Mai Thi Tuong Vy and Nguyen Van Nghia, Synthesis and characterizations of photocatalytic material SBA15-TiO2, The 6th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology IWAMSN, Ha Long City, Vietnam, 2012 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Nhu Liễu, Nguyễn Hữu Trí, Trần Trí Luân (2003), "Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO từ sa khống illmenite Việt Nam", Kỷ yếu hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội [2] Nguyễn Văn Dũng, Hoàng Hải Phong, Phạm Thúy Loan, Cao Thế Hà, Đào Văn Lượng Bằng (2007), “Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khống illmenite”, Tạp chí phát triển khoa học cơng nghệ, 10(6), tr 25-31 [3] Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hóa học nano - Công nghệ vật liệu nguồn, NXB khoa học tự nhiên công nghệ Hà Nội [4] Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô mao quản, Nhà xuất Khoa học Kỷ thuật, Hà Nội [5] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2006), Các q trình oxy hố nâng cao xử lý nước nước thải- Cơ sở khoa học ứng dụng, NXB khoa học kĩ thuật, Hà Nội, III-4, tr 150-187 Tài liệu tiếng Anh [6] Aditi R Gandhe, Julio B Fernandes (2005), “A simple method to synthesize N- doped rutile titania with enhanced photocatalytic activity in sunlight”, Journal of Solid State Chemisty, 178, pp 29532957 [7] Al-Sayyed G., D’Oliveira J.C., Pichat P (1991), " Semiconductorsensitised photodegaradation of 4-chlorophenol J.Photochem Photobiol.A: Chem, 58, pp 99-114 in water", 75 [8] Ani K John, S Savithri, K R Prasad and G D Surender (2005), Characterisstics of TiO2 nanoparticler synthesifed through low temperature acrsol process, India [9] An EPRI Community Environmental Center Publ (1996), "Advanced Oxidation Processes for Treatment of Industrial Wastewater", Techcommentary, (1) [10] Benitez J., Beltran-Heredia J., Acero J.L., Rubio F.J (2001), “Oxidation of several chlorophenolic derivatives by UV irradiation and hydroxyl radicals”, Chem Technol Biotechnol, 76(3), pp 312-320 [11] Carey J.H (1992), "An introduction to APO for destruction of organics in wastewater", Water Pollut.Res.J.Can, 27, pp 1-21 [12] C.G Sonwane, Peter J Ludovice (2005), "A note on micro- and mesopores in the walls of SBA-15 and hysteresis of adsorption isotherms", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, Volume 238 (1-2), pp 135-137 [13] Chen X., Mao S S (2007), “Titanium dioxide nanomaterials: suythesis, properties, modifications, and application”, Chem Rev, 107, pp 2891-2959 [14] Chung_ Kyung Jung, I.–S Bae, Y.–H Song, J.-H.Boo (2005), "Plasma sunface modification of TiO2 photocatalysts for improvement of catalytis efficieney", Surface & Coatings Technology 200, pp 1320-1324 [15] Cong Y., Zhang J., Chen F., Anpo M., and He D (2007), Preparation, Photocatalytic Activity, and Mechanism of Nano-TiO Co-Doped with Nitrogen and Iron (III), J Phys Chem C, 111 (28), pp 10618-10623 [16] Daneshvar N., Rabanni M., Mordirshahla N., Behnajady M.A (2004), "Kinetic modeling of photocatalytic degradation of Acid Red 27 in UV/TiO2 proccess", J.Photochem Photobiol A: Chem, 168, pp 39-45 76 [17] Fox M.A., Dulay M.T (1993), "Heterogeneous photocatalysis", Chem Rev, 93, pp 341-357 [18] Herrmann J.M (1999), "Heterogeneous photocatalysis: fundamentals and applications to the removal of various types of aqueous pollutants", Catalysis Today, 53, pp 115-129 [19] Herrmann J.M., Guillard C.,m Pichat (1993), "Heterogeneous photocatalysis: an emerging technology for water treatment", Catalysic Today, 17, pp 7-20 [20] Hoffman M R., Martin, S T., Choi, W., and Bahnemann, P W.(1995), "Environmental application at semicondutor photocatalysis", Chem, Rer.95, pp 69-96 [21] Hyunwong park, Jaesang Lee, Wonyoung Choi (2006), "Study of Special cases where the enhanced photocatalytic activities of Pt/TiO vanish under low light intensity", Catalysis today 111, pp 259-265 [22] Jaturong Jitputti, Sarapong Pavasupuree, Yochikazu Suzuki, Susumu Yoshikawa (2007) “ Synthesis anh photocatalytic activity for waterspliting reactin of nanocrystalline mesoporous titania prepared by hydrothermal methol”, Journal of Soild State Chemistry, 180, pp 1743-1749 [23] Kapoora P.N., Umaab S., Rodriguezb S., Klabundeb K.J (2005), "Aerogel processing of MTi2O5 (M= Mg, Mn, Fe, Co, Zn, Sn) compositions using single source precursors : Synthesis characterization and photocatalytic behavior", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 229, pp 145-150 [24] Mario Schiavello (1997), Heterogeneres Photocatalysis, Vol 3, pp.33 [25] Ollis D.F., Al-Ekabi H (1993), Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air, Elsevier, Amsterdam 77 [26] Padmanabhan P V A., Sreekumara , K P.Thiyagarajana K.,Satputea R U., Bhanumurthy K., Sengupta P., Dey G.K.,Varier K.G.K (2006), Vacuum 80, pp 1252-1255 [27] Rengaraj S., Li X Z (2006), "Enhanced photocatalytic activity of TiO by doping with Ag for degradation of 2,4,6-trichlorphenol in aqueous suspension", Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 243, pp 66-67 [28] Schindler K.M., Kunst M (1990), “Charge-carrier dynamics in TiO powders”, Journal of Physical Chemistry, 94, pp 8222-8226 [29] Somiya S., Roy R (2000), “Hydrothermal synthesis of fine oxide powders”, Bull Mater Sci., 23(6), pp 453 – 460 [30] Teruhisa Ohno, Toshiki Tsubota, Yousuke Nakamura, Kazuhiro Sayama (2005), "Preparation of S, C cation-codoped SrTiO and Its photocatalytic activity under visible light", Applied catalysis A: General 288, pp 74-79 [31] Xiaobo Chen, Samuel S Mao (2007), “Titanium dioxide nanomaterials: synthetis, properties, modifications, anh application”, chem Rev, 107, pp 2891-2959 [32] Yong Cheol Hong, Chan UK Bang, Dong Hun Shin, Han Sup Uhm (2005), "Band gap narrowing of TiO2 by nitrogen doping in atmospheric microwave plasma", Chemical Physics Letters 413, pp 454-457 [33] Wen-Ting Qiao “Preparation and photocatalytic activity of highly ordered mesoporous TiO2–SBA-15”, Materials Science and Engineering: C [34] Zhang T., Oyama T., Aoshima A., Hidaka H., Zhao J., Serpone N (2001), "Photooxidative N-demethylation of methylene blue in aqueous TiO2 dispersions under UV irradiation", Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, pp 163-172 78 [35] Zhang Yukun, C hufu, HE and CHEN Bingzhen (2008), “Simulation and Optimization in the Process of Toluene Liquid-phase Catalytic Oxidation”, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16(1), pp 36-38 [36] Zhijie Li, Bo Hou, Yao Xu, Dong Wu, Yuhan Sun, Wei Hu, Feng Deng (2005), “Compartive study Of sot-gel-hidrothermal and sol-gel synthesis of titania nanotubes”, Materials Research Society, vol 19( No 2), pp 417-422 [37] Zhong Lin Wang (2000), "Characterization of nanophase materials", School of Materials Science and Engineering, Georgia Intistitude of Technology, USA ... tài: ? ?Nghiên cứu tổng hợp theo phương pháp trực tiếp ứng dụng xử lý hợp chất hữu ô nhiễm vật liệu xúc tác quang TiO2/SBA -15? ?? Mục tiêu nghiên cứu - Chế tạo vật liệu xúc tác quang nano tổ hợp TiO2/SBA -15. .. vật liệu trước sau biến tính - Nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang TiO 2/SBA -15 TiO2/SBA15 biến tính thí nghiệm xử lý chất hữu 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Chế tạo vật liệu xúc tác quang nano tổ hợp. .. ứng chất phản ứng, … Nói chung sử dụng thích hợp TiO2 có khả xử lý triệt để chất nhiễm hữu hồn tồn thành chất vơ không độc hại CO2, H2O, N2, H2SO4,… Phương pháp xử lý nước bị ô nhiễm xúc tác quang