Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano agins2 cho ứng dụng xử lý chất ô nhiễm trong môi trường nước thải dệt nhuộm

65 196 0
  • Loading ...
1/65 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 13/01/2017, 10:49

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN ĐÌNH CƢỜNG T NG H P NGHI N CỨU Đ C TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO AgInS2 CHO ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN ĐÌNH CƢỜNG T NG H P NGHI N CỨU Đ C TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO AgInS2 CHO ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM Chuyên ngành: Hóa vô Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS BÙI ĐỨC NGUY N THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Luận văn đƣợc hoàn thành phòng thí nghiệm môn Hóa học vô - Khoa Hóa - Trƣờng ĐHSP - ĐH Thái Nguyên Tôi xin cam đoan số liệu luận văn trung thực, chƣa công bố công trình tài liệu Thái Nguyên, ngày… tháng….năm 2015 Học viên cao học Nguyễn Đình Cƣờng i LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Bùi Đức Nguyên người tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm suốt trình em thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán nghiên cứu Viện đo lường, phòng hiển vi điện tử quét Viện Dịch Tễ Trung ương nhiệt tình giúp đỡ em thời gian thực nội dung đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo Khoa Hóa học, trường Đai Học Sư phạm Thái Nguyên nhiệt tình giúp đỡ em mặt kiến thức hỗ trợ số thiết bị thực nghiệm có liên quan đến đề tài luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo cán phòng đào tạo, phòng quản lý sau đại học, thầy cô giáo giảng viên giảng dạy môn, gia đình bạn bè luôn động viên, chia sẻ giúp đỡ em suốt thời gian học tập nghiên cứu Thái nguyên, tháng năm 2015 Học viên Nguyên Đình Cƣờng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC T VI T T T iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chƣơng T NG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu quang xúc tác 1.1.1 Vật liệu quang xúc tác 1.1.2 Cơ chế quang xúc tác vật liệu bán dẫn 1.1.3 Các ứng dụng vật liệu quang xúc tác 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu vật liệu quang xúc tác 1.3 Giới thiệu chất hữu độc hại môi trƣờng nƣớc 13 1.4 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy chất hữu 15 1.4.1 Ảnh hƣởng pH 15 1.4.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng chất xúc tác sử dụng phản ứng 17 1.4.3 Ảnh hƣởng nồng độ đầu chất hữu 17 1.4.4 Ảnh hƣởng ion lạ có dung dịch 17 1.4.5 Ảnh hƣởng nhiệt độ 18 1.5 Giới thiệu số phƣơng pháp điều chế vật liệu nano 18 1.6 Một số phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng luận văn 20 1.6.1 Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 20 1.6.2 Nhiễu xạ tia X (XRD) 20 iii 1.6.3 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 23 1.6.4 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 24 1.6.5 Phổ tán xạ lƣợng tia X 25 Chƣơng TH C NGHIỆM 27 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 27 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 27 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 27 2.2 Hóa chất thiết bị 27 2.2.1 Hóa chất 27 2.2.2 Dụng cụ thiết bị 28 2.3 Chế tạo vật liệu 28 2.3.1 Tổng hợp vật liệu nano AgInS2 theo phƣơng pháp kết tủa hóa học 28 2.3.2 Tổng hợp vật liệu nano AgInS theo phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng 29 2.4 Các k thuật đo khảo sát tính chất vật liệu 30 2.4.1 Nhiễu xạ tia X 30 2.4.2 Phổ tán xạ tia X (EDX) 31 2.4.3 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 31 2.4.4 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 31 2.5 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất metyl da cam vật liệu 31 2.5.1 Thí nghiệm khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 31 2.5.2 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác theo thời gian 32 2.5.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu AgInS2 đến hoạt tính quang xúc tác 32 2.5.4 Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng pH đến hoạt tính quang xúc tác vật liệu 32 2.5.5 Thí nghiệm khảo sát khả tái sử dụng vật liệu AgInS 33 2.5.6 Hiệu suất quang xúc tác 33 iv Chƣơng K T QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Thành phần, đ c trƣng cấu trúc vật liệu 34 3.1.1 Kết nhiễu xạ tia X (XRD) 34 3.1.2 Kết chụp phổ tán s c lƣợng tia X (EDX) 35 3.1.3 Kết chụp TEM 37 3.1.4 Kết phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 39 3.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu 41 3.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 41 3.2.2 Hoạt tính quang xúc tác AgInS2 điều chế phƣơng pháp khác 42 3.2.3 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 theo thời gian 43 3.2.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng chất xúc tác thể tích dung dịch MO đến hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 44 3.2.5 Ảnh hƣởng pH dung dịch đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 46 3.2.6 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu CAIS-1 48 K T LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VI T TẮT STT Từ vi t tắt Từ g c VB Vanlence Band CB Conduction Band TEM Transsmision Electronic Microscopy MO Methyl Orange XRD X-ray diffraction TTA Thioacetamide SDS sodium dodecyl sulfate iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số tác nhân oxi hóa điện cực tiêu chuẩn Bảng 1.2 Các hợp chất hữu thƣờng đƣợc sử dụng nghiên cứu phản ứng quang xúc tác 13 Bảng 1.3 Ảnh hƣởng pH đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất hữu độc hại 16 Bảng 3.1 Giá trị bƣớc sóng bờ hấp thụ Eg tƣơng ứng vật liệu 41 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các trình diễn hạt bán dẫn bị chiếu xạ với bƣớc sóng thích hợp Hình 1.2 Cơ chế quang xúc tác TiO2 tách nƣớc cho sản xuất hiđro Hình 1.3 Vùng hấp thụ lƣợng số bán dẫn loại I-III-VI 10 Hình 1.4 Phổ phản xạ khuếch tán vật liệu (CuAg)xIn2xZn2(1-2x)S2 11 Hình 1.5 Công thức cấu tạo hình ảnh minh họa MO 14 Hình 1.6 Cƣờng độ tia sáng phƣơng pháp UV-Vis 20 Hình 1.7 Mô tả tƣợng nhiễu xạ tia X m t phẳng tinh thể chất r n 21 Hình 1.8 Sơ đồ mô tả hoạt động nhiễu xạ kế bột 22 Hình 1.9 Kính hiển vi điện tử truyền qua 23 Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp vật liệu AgInS2(CAIS-1) phƣơng pháp kết tủa hóa học 29 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp AgInS2 (CAIS-4) phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng 30 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X AgInS2 điều chế phƣơng pháp kết tủa hóa học (CAIS-1) 34 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X AgInS2 điều chế phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng (CAIS-4) 35 Hình 3.3 Phổ EDX mẫu CAIS-1 36 Hình 3.4 Phổ EDX mẫu AgInS2-4 36 Hình 3.5 Ảnh TEM vật liệu CAIS-1 lần chụp khác 37 Hình 3.6 Ảnh TEM vật liệu CAIS-4 lần chụp khác 38 Hình 3.7 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) vật liệu AgInS2 điều chế phƣơng pháp khác 39 vi Để làm bật tính chất quang học vật liệu AgInS 2, thực so sánh phổ DRS AgInS2 điều chế đƣợc với vật liệu TiO2 thƣơng mại Kết chụp phổ phản xạ khuếch tán AgInS2 so sánh với TiO2 thƣơng mại đƣợc trình hình 3.9 Từ hình 3.9, thấy bờ hấp thụ ánh sáng vật liệu có khác rõ rệt Đƣờng kéo dài bờ hấp thụ phổ vật liệu TiO2 thƣơng mại c t trục hoành giá trị λ = 390 nm tƣơng ứng với giá trị lƣợng vùng cấm Eg= 3,18 eV, nhƣng vật liệu CAIS-4 điều chế đƣợc có bờ hấp thụ kéo dài λ = 773 nm tƣơng ứng với giá trị lƣợng vùng cấm Eg= 1,6 eV CAIS-2 có bờ hấp thụ kéo dài λ = 910 nm tƣơng ứng với giá trị lƣợng vùng cấm E g= 1,36 eV Kết cho thấy, vật liệu AgInS2 không hấp thụ ánh sáng tử ngoại (λ = 200 - 400 nm) nhƣ vật liệu TiO2 mà hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến (λ = 400 - 800 nm) Hình 3.9 P ả k ế (DRS) A I S2 s s T O2 Từ kết nghiên cứu tính chất quang học cho phép dự đoán vật liệu AgInS2 mà điều chế đƣợc có hoạt tính tốt vùng ánh sáng khả kiến Đây loại vật liệu có triển vọng cho việc ứng dụng phƣơng pháp quang xúc tác điều kiện sử dụng nguồn ánh sáng m t trời cho ứng dụng thực tế 40 Bảng 3.1 Giá tr ƣớc sóng hấp thụ Eg tƣơng ứng vật liệu Mẫu CAIS-4 CAIS-1 Bƣớc sóng bờ hấp thụ (nm) 773 910 Eg (eV) 1,6 1,36 3.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu 3.2.1 K ả s â bằ ụ Các vật liệu đ c biệt vật liệu có diện tích bề m t riêng lớn có khả hấp phụ chất màu hữu Do đó, để xác định xác hiệu suất quang xúc tác mẫu vật liệu nghiên cứu, tiến hành khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ mẫu vật liệu đại diện CAIS-1 Kết trình bày hình 3.10: 0.7 MO 10 20 30 40 50 0.6 Abs 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 300 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) Hình 3.10 P ụ s â ữ d k ả dị MO bị k ụ bở CAIS1 Hình 3.10 cho thấy sau khoảng thời gian khác (từ 10 đến 50 phút) cƣờng độ hấp thụ pic bƣớc sóng 464 nm gần nhƣ không thay đổi khoảng Vậy vật liệu CAIS1có khả hấp phụ MO nhỏ 41 3.2.2 H A I S2 ề ế bằ khác Kết khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy MO hai mẫu vật liệu CAIS-1 CAIS-4 đƣợc trình bày hình 3.11 hình 3.12 0.9 0.8 0.7 0.6 MO CAIS-4 CAIS-1 Abs 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 300 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) Hình 3.11 P ụ â CAIS-1, CAIS-4 s s d dị d MO s dị MO b ý bằ mẫ ầ 25 H (%) 20 16,9% 15 12,3% 10 CAIS-1 CAIS-4 Samples Hình 3.12 B ể ồbể dễ s CAIS-1, CAIS-4 42 â y MO Kết từ hình 3.11 hình 3.12 cho thấy vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế phƣơng pháp khác có khả phân hủy MO Trong hai mẫu vật liệu đƣợc điều chế theo phƣơng pháp khác mẫu vật liệu CAIS-1có hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO (16,9%) cao so với vật liệu CAIS-4 (12,3%) Do đó, vật liệu CAIS-1 đƣợc lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu 3.2.3 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 theo thời gian Để khảo sát tính ổn định hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 thí nghiệm nghiên cứu hoạt tính vật liệu theo thời gian đƣợc nghiên cứu Kết đƣợc trình bày hình 3.13 3.14 Hì 3.13 P ụ â k ửd dị bằ MO s ýở ữ k ả CAIS-1 Hình 3.13 thấy giảm rõ rệt cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng bƣớc sóng cực đại 464 nm MO Sau m i 10 phút, ta thấy cƣờng độ đ c trƣng pic giảm cách cho đồng qua thời gian Điều đƣợc thể rõ xây dựng biểu đồ hình cột biểu diễn hiệu suất quang xúc tác AgInS2 (hình 3.16) 43 98,1% 100 H (%) 80 60 40 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Time (min) Hình 3.14 B ể ồbể dễ â s y MO (H%) CAIS-1 Hình 3.14 cho biết hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 qua mốc thời thời gian khác nhau, cụ thể hiệu suất quang xúc tác tăng dần theo thời gian chiếu sáng Hiệu suất xúc tác quang đạt 98,1% sau thời gian chiếu sáng 80 phút Kết nghiên cứu cho thấy, vật liệu CAIS-1 mà điều chế bền, ổn định có hoạt tính cao cho ứng dụng xử lý ô nhiễm môi trƣờng điều kiện chiếu ánh sáng khả kiến 3.2.4 Ả ỉ k ố ể ế d dị MO CAIS-1 Chúng tiến hành thí nghiệm quang xúc tác phân hủy hợp chất MO mẫu vật liệu CAIS-1 (m = 10; 15; 20; 25 mg) Kết khảo sát đƣợc trình bày hình 3.15 3.16 Hình 3.15 phổ hấp thụ phân tử dung dịch MO ban đầu dung dịch MO xử lý chất quang xúc tác nghiên cứu, dƣới chiếu sáng đèn halogen 500 W với thời gian chiếu sáng 10 phút Kết cho thấy, cƣờng độ hấp thụ (Abs) pic đ c trƣng MO bƣớc sóng hấp thụ cực đại 44 λmax = 464 nm, qua xử lý chất xúc tác quang thấp so với dung dịch MO ban đầu Hình 3.15 P bằ Hình 3.16 B ể ế ụ â d mẫ CAIS-1 dị k ố ồbể dễ ả â ỉ MO s k ý k ố y MO CAIS-1 Kết thực nghiệm biểu diễn qua hình 3.16 cho thấy, tăng khối lƣợng vật liệu hiệu xuất quang xúc tác phân hủy MO tăng Điều có nghĩa 45 khả phân hủy MO tỉ lệ thuận với khối lƣợng vật liệu Nguyên nhân, tăng khối lƣợng chất xúc tác quang số electron đƣợc kích thích từ vùng hóa trị lên vùng dẫn đơn vị thời gian tăng, dẫn đến số gốc OH• sinh electron kích thích tăng, dẫn đến hiệu suất phân hủy dung dịch MO tăng 3.2.5 Ả MO Hd dị ế â y CAIS-1 Trong yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất quang xúc tác pH yếu tố quan trọng đóng nhiều vai trò ảnh hƣởng suốt trình phản ứng quang hóa xảy Với mục đích ứng dụng thực tiễn, thí nghiệm nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác giá trị pH = 1; 3; 5; 7; 9; 11; 13 đƣợc thực Kết khảo sát đƣợc trình bày hình 3.17 hình 3.18 ụ Hình 3.17 P â ị Hk ửd bằ dị MO s ý CAIS-1 Phổ hấp thụ hình 3.17 cho thấy thay đổi pH làm cho hoạt tính quang xúc tác thay đổi Cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng môi trƣờng axit thấp nhiều so với cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng môi trƣờng bazơ Tại giá trị pH = 1; 3; cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng MO thấp Từ xác định 46 đƣợc giá trị pH tối ƣu vật liệu phân hủy MO Dựa vào giá trị phổ hấp thụ phân tử MO ta tính đƣợc hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO hình 3.18 100 H (%) 80 60 40 20 pH=1 pH=3 pH=5 pH=7 pH=9 pH=11 pH=13 pH Hình 3.18 B ể â ồbể dễ ả y MO CAIS-1 Hd ị dị Hk ế s Kết thực nghiệm biểu diễn qua hình 3.17 hình 3.18 cho thấy hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 môi trƣờng axit tốt nhiều so với môi trƣờng bazơ Hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 môi trƣờng có pH = - - tốt so với pH tự nhiên MO (pH = 7) Ngƣợc lại, môi trƣờng bazơ hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 giảm đáng kể, điều chứng tỏ môi trƣờng bazơ kìm hãm khả phân hủy MO vật liệu Theo chúng tôi, thay đổi giá trị pH dung dịch làm biến đổi tính chất điện bề m t chất xúc tác quang hóa Trong môi trƣờng axit, bề m t hạt bán dẫn AgInS mang điện tích dƣơng hấp thụ ion H+ Sự thay đổi tích chất điện bề m t chất xúc tác có 47 lẽ làm tăng khả hấp phụ MO bề m t hệ xúc tác nghiên cứu, gây thay đổi tốc độ phản ứng phân hủy MO dẫn đến hiệu suất phân hủy tăng Tác giả A Tadjarodi cộng [28] thực tổng hợp AgInS2 nghiên cứu ảnh hƣởng khoản pH từ đến 10 đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy 2,4-dichlorophenol vật liệu Kết cho thấy, giá trị pH = hiệu suất quang xúc tác đạt giá trị cao Hình 3.19 B ể â ồbể dễ ả y 4-d 3.2.6 K ả s k ả ă e Hd ị Hk AgInS2 sử dụ dị ế s [28] CAIS-1 Nghiên cứu tái sử dụng vật liệu có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu lẫn thực tiễn Việc thu hồi tái sử dụng vật liệu nhằm khảo sát tính bền, ổn định lẽ việc thu hồi tái sử dụng góp phần làm giảm chi phí ứng dụng thực tiễn Việc nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 tái sử dụng đƣợc thể hình 3.20 48 Hình 3.20 P ụ â ửd dị MO s ýở ữ k ả k bằ CAIS-1 sử dụ Hình 3.20 cho thấy thấy giảm rõ rệt cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng bƣớc sóng cực đại 464 nm MO Sau m i 10 phút ta thấy cƣờng độ đ c trƣng pic giảm cách đồng qua thời gian đ c biệt 50 phút đầu Hình 3.21 B ể ồbể dễ s â y MO CAIS-1 sử dụ Hình 3.21 cho biết hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 tái sử dụng qua mốc thời thời gian khác nhau, cụ thể hiệu suất quang xúc tác tăng dần theo thời gian chiếu sáng Kết nghiên cứu cho thấy, vật liệu CAIS-1 tái sử dụng có hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO mạnh 49 K T LUẬN Đã tổng hợp đƣợc vật liệu thành công vật liệu AgInS phƣơng phƣơng pháp kết tủa phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng Đã khảo sát đ c trƣng cấu trúc, thành phần hóa học, hình thái bề m t vật liệu đƣợc điều chế theo phƣơng pháp khác nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ lƣợng tia X (EDX), hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Các kết xác nhận có m t Ag, In, S vật liệu Kết thực nghiệm cho thấy, vật liệu AgInS hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến (λ = 400 - 800 nm) Đã khảo sát ảnh hƣởng vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế theo phƣơng pháp khác đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO Theo kết thực nghiệm, vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế theo phƣơng pháp kết tủa có hoạt tính quang xúc tác (16,9%) cao vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế theo phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng (12,3%) Đã khảo sát ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng vật liệu/ thể tích dung dịch MO đến hiệu suất quang xúc tác Trong khoảng thời gian chiếu sáng định, khối lƣợng chất xúc tác tăng khả phân hủy MO tăng Đã khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO Sau 80 phút chiếu ánh sáng khả kiến, dung dịch MO gần nhƣ bị phân hủy hoàn toàn (98,1%) Đã khảo sát ảnh hƣởng pH dung dịch đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO Kết cho thấy, pH giảm khả phân hủy MO gần nhƣ hoàn toàn (hiệu suất tăng) ngƣợc lại, pH tăng khả phân hủy MO vật liệu giảm dần (hiệu suất giảm) Đã khảo sát hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 tái sử theo thời gian Sau 80 phút chiếu sáng dung dịch MO bị phân hủy gần nhƣ hoàn toàn Điều cho thấy vật liệu tái sử dụng giữ nguyên tính chất quang xúc tác nhƣ vật liệu điều chế 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ti ng Việt Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002), “Khử amoni nƣớc nƣớc thải phƣơng pháp quang hóa với xúc tác TiO 2”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 40 (3), trang 20-29 Nguyễn Xuân Nguyên, Lê Thị Hoài Nam (2004), “Nghiên cứu xử lý nƣớc rác Nam Sơn màng xúc tác TiO2 lƣợng m t trời”, Tạp chí Hóa học ứng dụng (8) Ti ng Anh R Asahi, T Morikawa, T Ohwaki, K Aoki, Y Taga, (2001), “Visible-Light Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides”, Science ,293, 269-271 N Bao, Z.T Wei, Z.H Ma, F Liu, G.B Yin, (2010) , “Si-doped mesoporous TiO2 continuous fibers: Preparation by centrifugal spinning and photocatalytic properties”, Journal of Hazardous Materials, 174, 129-136 D N Bui, J Mu, L Wang, S.Z Kang, X.Q Li (2013), “Preparation of Cu-loaded SrTiO3 nanoparticles and their photocatalytic activity for hydrogen evolution from methanol aqueussolution”, Applied Surface Science, 274, 328-333 X.B Chen, S M Samuel (2007), “Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, properties, modifications, and applications”, Chemical Review, 107, 2891-2959 D Chen, J.H Ye, (2007), “Photocatalytic H2 evolution under visible light irradiation on AgIn5S8 photocatalyst”, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(2), 2317-232 J Choi, H.W Park , M.R Hoffmann , (2010), “Effects of Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photo-reactivity of TiO2 “Journal of Physical Chemistry C, 114(2), 783-792 Y.Cong, J.L Zhang, F.Chen, M Anpo, D.N He, (2009), “Preparation, Photocatalytic Activity, and Mechanism of Nano-TiO2 Co-Doped with Nitrogen and Iron (III)”, J Phys Chem C, 111, 10618-10623 51 10 Y C L Dennis, X.L Fu, C.F Wang, M Ni, K H L Michael , X.X Wang, X.Z Fu, (2010), “Hydrogen Production over Titania-Based Photocatalysts”, ChemSusChem, 3, 681 - 694 11 F Dong, W.R Zhao and Z.B.Wu, (2008), “Characterization and photocatalytic activities of C, N and S co-doped TiO2 with 1D nanostructure prepared by the nano-confinement effect”, Nanotechnology, 19, 365607 12 A Kudo, Y Miseki (2009), “Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting”, Chemical Society Reviews”, 38, 253-278 13 K Li, B Chai, T.Y Peng, J Mao, L Zan, (2013), “Preparation of AgIn5S8/TiO2 Heterojunction Nanocomposite and Its Enhanced Photocatalytic H2 Production Property under Visible Light”, ACS Catal”, 3(2), 170-177 14 S G Kumar and L Gomathi Devi (2011), “Review on Modified TiO2 Photocatalysis under UV/Visible Light: Selected Results and Related Mechanisms on Interfacial Charge Carrier Transfer Dynamics “, J Phys Chem A, 115(46), 13211-13241 15 X.Q.Li (2013), “One-pot synthesis and visible light photocatalytic activity of monodispersed AgIn5S8 microspheres”, Materials Research Bulletin, 48(2), 286-289 16 H.C Liang, X.Z Li, J Nowotny (2010), “Photocatalytical Properties of TiO2 Nanotubes”, Solid State Phenomena, 162, 295-328 17 A L Linsebigler, G G Lu and J T Yates (1995), “Photocatalysis on TiO surfaces: Principles, Mechanisms and Selected Results”, Chem Rev 95, 735-758 18 D.Y.C Leung, X.L Fu, C.F Wang, M Ni, M.K.H Leung, X.X Wang, X.Z Fu (2010), “Hydrogen production Over titania-based photocatalysts”, ChemSusChem, 3, 681-694 19 J.K Olesiak, H Weller (2013), “Synthesis and Application of Colloidal CuInS2 Semiconductor Nanocrystals”, Applied Materials & Interfaces, 5, 12221-12237 52 20 S.S Qian, C.S Wang, W.J Liu, Y.H Zhu, W.J Yao and X.H Lu (2011), An enhanced CdS/TiO2 photocatalyst with high stability and activity: Effect of mesoporous substrate and bifunctional linking molecule”, Journal of Materials Chemistry, 21, 4945-4952 21 Y.Sakatani, H Ando, K.Okusako, H Koike (2004), “Metal ion and N codoped TiO2 as a visible-light photocatalyst”, J Mater Res., 19(7), 2100-2108 22 T Torimoto, T.Kameyama, S.Kuwabata (2014), “Photofunctional Materials Fabricated with Chalcopyrite-Type Semiconductor Nanoparticles Composed of AgInS2 and Its Solid Solutions”, The Journal of Physical Chemistry Letters, 5, 336-347 23 L Wang, Z.P Yao, F.Z Jia, B Chen and Z.H Jiang (2013), “A facile synthesis of ZnxCd1-xS/CNTs nanocomposite photocatalyst for H2 production”, Dalton Trans., 42, 9976 - 9981 24 X.X Wang, M.C Liu, Q.Y Chen, K Zhang, J.Chen, M Wang, P.H Guo, L.J Guo (2013), “Synthesis of CdS/CNTs photocatalysts and study of hydrogen production by photocatalytic water splitting”, International journal of hydrogen energy, 38, 13091 - 13096 25 W.J Zhang (2010), “Microwave hydrothermal synthesis and photocatalytic activity of AgIn5S8 for the degradation of dye”, Journal of Solid State Chemistry, 183 (10), 2466-2474 26 W.J Zhang, D.Z Li, Z.X Chen, M Sun, W.J Li, Q Lin, X.Z Fu (2011) “Microwave hydrothermal synthesis of AgInS2 with visible light photocatalytic activity”, Materials Research Bulletin , 46(7), 975-982 27 Y.H Zhang, F.Z Lv, T Wu, L.Yu , R.Zhang , B Shen, X.H Meng, Z.F Ye, Paul K Chu, (2011), “F and Fe co-doped TiO2 with enhanced visible light photocatalytic activity”, J Sol-Gel Sci Technol, 59, 387-391 28 B Zhou, M Schulz, H.Y Lin, S I Shah, J.H Qu, C.P Huang (2009), “Photoeletrochemical generation of hydrogen over carbon-doped TiO2 photoanode”, Applied Catalysis B: Environmental, 92, 41-49 29 J.F Zhu, Michael Zäch (2009), “Nanostructured materials for photocatalytic hydrogen production”, Current Opinion in Colloid & Interface Science, 14, 260-269 53 PHỤ LỤC Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample CAIS1 d=3.130 400 d=3.342 d=2.042 200 d=1.560 d=1.382 d=1.741 d=1.709 d=2.695 d=2.642 100 d=1.958 d=2.432 d=1.888 d=2.933 Lin (Cps) d=3.539 300 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: Cuong TN mau CAIS1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 03-065-5163 (C) - Silver Indium Sulfide - InAgS2 - Y: 50.82 % - d x by: - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 5.87600 - b 5.87600 - c 11.19800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I-42d 00-025-1328 (*) - Silver Indium Sulfide - AgInS2 - Y: 54.84 % - d x by: - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 7.00100 - b 8.27800 - c 6.69800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pna21 (33 Hình P.1 G ả ễ X kế A I S2 ó ề ế bằ ọ (CAIS-1) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample CAIS4 300 290 280 270 260 d=3.311 250 240 230 220 210 200 190 170 160 150 d=2.019 140 40 d=1.730 d=1.695 d=1.875 50 d=1.821 d=2.423 d=1.756 d=2.065 d=2.641 60 d=2.722 70 d=2.586 80 d=2.916 90 d=2.815 100 d=3.241 110 d=3.526 d=3.461 120 d=3.118 130 d=3.854 Lin (Cps) 180 30 20 10 20 30 40 50 60 70 2-Theta - Scale File: Cuong TN mau CAIS4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 17 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 01-075-0117 (C) - Silver Indium Sulfide - AgInS2 - Y: 47.27 % - d x by: - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 5.81600 - b 5.81600 - c 11.17000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I-42d 00-025-0036 (I) - Ammonium Indium Sulfate - NH4In(SO4)2 - Y: 31.49 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.90200 - b 4.90200 - c 24.69000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Pri 01-073-1576 (C) - Indium Hydroxide Sulfate Hydrate - InOHSO4(H2O)2 - Y: 64.41 % - d x by: - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 6.05800 - b 7.89400 - c 12.66500 - alpha 90.000 - beta 107.500 - gamma 90.000 Hình P.2 G ả bằ ễ X y A I S2 só ề (CAIS-4) ế [...]... pháp tổng hợp vật liệu AgInS2 nhằm nâng cao hiệu suất quang xúc tác của vật liệu AgInS2 trong vùng ánh sáng khả kiến ứng dụng cho phản ứng phân hủy chất hữu cơ tiêu biểu Metyl da cam (methyl orange) 1 Chƣơng 1 T NG QUAN 1.1 Giới thiệu về vật liệu quang xúc tác 1.1.1 V quang xúc tác Trong những năm gần đây, việc sử dụng các chất bán dẫn xúc tác quang để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ đã đƣợc nghiên cứu. .. cƣờng hoạt tính quang xúc tác của các hệ xúc tác trên cơ sở TiO2, ZnO trong vùng ánh sáng khả kiến cho các ứng dụng quang xúc tác phân tách nƣớc điều chế hiđro 9 ho c xử lý ion kim loại, hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm [16] Nhiều nghiên cứu chế tạo vật liệu CdS trên nền ống cacbon cho phản ứng phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm đã đƣợc thực hiện [17], các kết quả nghiên cứu cho thấy hệ xúc tác CdS/CNTs có hoạt tính. .. loại vật liệu này cho ứng dụng quang xúc tác Tác giả Z Luo và các cộng sự [24] đã thực hiện tổng hợp AgInS2 và ZnS -AgInS2 bằng phƣơng pháp hóa học và nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác của chúng Kết quả cho thấy, cả 2 loại vật liệu đều thể hiện hoạt tính cao cho phản ứng phân hủy rhodamine B trong điều kiện chiếu ánh sáng khả kiến Trong một nghiên cứu khác, W.J Zhang và cộng sự [25] đã tổng hợp AgInS2. .. nhau nhƣ xúc tác quang xử lý môi trƣờng, chế tạo các loại sơn quang xúc tác, xử lý ion kim loại độc hại ô nhiễm nguồn nƣớc, điều chế hiđro từ phân hủy nƣớc Tuy nhiên, cho đến nay chỉ có vài nghiên cứu ứng dụng các hợp chất này cho mục đích quang xúc tác xử lý môi trƣờng Trên cơ sở đó, em lựa chọn đề tài T AgInS2 dụ ử ý ô ễm mô ờ ớ ả d ộm Trong khuôn khổ luận văn này, chúng em lựa chọn nghiên cứu các... tác với chất cho 3 1.1.3 C dụ 1.1.3.1 úc tác quang xử lý môi trường TiO2 đƣợc đánh giá là chất xúc tác quang hóa thân thiện với môi trƣờng và hiệu quả nhất, nó đƣợc sử dụng rộng rãi nhất cho quá trình quang phân hủy các chất ô nhiễm khác nhau Gần đây, các nhà khoa họa đã nghiên cứu và chế tạo ra những vật liệu sunfua đa thành phần kim loại dùng để xử lý các chất ô nhiễm môi trƣờng, đ c biệt là môi trƣờng... thủy nhiệt và nghiên cứu so sánh hoạt tính quang xúc tác với vật liệu TiO2 pha tạp N Kết quả cho thấy, trong vùng ánh sáng khả kiến vật liệu AgInS2 thể hiện hoạt tính vƣợt trội so với TiO2 pha tạp N Vật liệu ZnSAgInS2 cũng đã đƣợc điều chế và nghiên cứu cho phản ứng quang xúc tác tách hiđro từ nƣớc [26] Mới đây nhất, E.S Aazam [27] đã tổng hợp AgInS2 bằng phƣơng pháp sử dụng vi sóng và ứng dụng để oxi... hữu cơ đã đƣợc nghiên cứu rộng rãi Trong những thập kỷ qua, khoa học đã có những tiến bộ lớn trong việc thực hiện tổng hợp, nghiên cứu các loại vật liệu quang xúc tác, bao gồm các hạt nano, thanh nano, dây nano, ống nano và đã nghiên cứu đƣợc chính xác thành phần, cấu trúc tinh thể, kích thƣớc, hình dạng của các vật liệu nano và có thể điều chỉnh tính chất vật lý và hóa học nhƣ mong muốn Đến nay, đã... các nghiên cứu chủ yếu tập trung chế tạo vật liệu bán dẫn loại I-III-VI cho các ứng dụng vật liệu phát huỳnh quang, có rất ít các nghiên cứu về chế tạo và sử dụng các hợp chất này cho mục đích quang xúc tác Trên thế giới, đã có vài công trình công bố việc chế tạo sử dụng bán dẫn sunfua đa thành phần kim loại cho sự phân hủy chất hữu cơ tiêu biểu [23] Trong thực tế, đã có vài công trình nghiên cứu chế... dẫn bền, hoạt tính cao, không độc hại đƣợc tập trung nghiên cứu [19] Lei Wang và các cộng sự [20] đã chế tạo vật liệu ZnxCd1-xS trên nền ống nano cacbon (CNTs) Kết quả nghiên cứu của các tác giả cho thấy hệ xúc tác ZnxCd1xS/CNTs thể hiện hoạt tính cao trong vùng ánh sáng khả kiến cho phản ứng tách H2 từ H2O Các kết quả phân tích cho biết nguyên nhân dẫn đến hệ xúc tác trên có hoạt tính cao trong vùng... SnO2, WO3, Fe2O3, SrTiO3, FeTiO3, LiTaO3 … .Trong số các oxit bán dẫn đó thì TiO2 là chất quang xúc tác đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhất do có ƣu điểm là có hoạt tính quang xúc tác tƣơng đối cao, giá thành rẻ, ổn định, bền hóa học, không độc hại nên là một triển vọng cho sự áp dụng quang xúc tác trong lĩnh vực xử lý môi trƣờng Tuy nhiên, vấn đề hạn chế của vật liệu này là do năng lƣợng vùng cấm tƣơng đối ... NG H P NGHI N CỨU Đ C TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO AgInS2 CHO ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC THẢI DỆT NHUỘM Chuyên ngành: Hóa vô Mã số: 60 44... vật liệu quang xúc tác 1.1.1 Vật liệu quang xúc tác 1.1.2 Cơ chế quang xúc tác vật liệu bán dẫn 1.1.3 Các ứng dụng vật liệu quang xúc tác 1.2 Tổng quan tình hình nghiên. .. dẫn xúc tác quang để xử lý chất ô nhiễm hữu đƣợc nghiên cứu rộng rãi Trong thập kỷ qua, khoa học có tiến lớn việc thực tổng hợp, nghiên cứu loại vật liệu quang xúc tác, bao gồm hạt nano, nano,
- Xem thêm -

Xem thêm: Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano agins2 cho ứng dụng xử lý chất ô nhiễm trong môi trường nước thải dệt nhuộm , Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano agins2 cho ứng dụng xử lý chất ô nhiễm trong môi trường nước thải dệt nhuộm , Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano agins2 cho ứng dụng xử lý chất ô nhiễm trong môi trường nước thải dệt nhuộm

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay