Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc hoạt tính quang xúc tác của bột titan đioxit kích thước nano được biến tính crom

Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc hoạt tính quang xúc tác của bột titan đioxit kích thước nano được biến tính crom Trần Thị Bích Ngọc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Khoa Hóa học Chuyên ngành: Hóa vô cơ; Mã số: 60 44 25 Người hướng dẫn: PGS. TS. Ngô Sỹ Lương Năm bảo vệ: 2011 Abstract. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2, vật liệu TiO2 biến tính và các phương pháp hóa lý nghiên cứu cấu trúc và đặc tính bột TiO2 biến tính. Trình bày các phương pháp thực nghiệm: nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc, hoạt tính quang xúc tác của bột titan điôxit kích thước nano được biến tính crom; khảo sát, nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình điều chế bột Cr-TiO2 bằng phương pháp sol-gel như: ảnh hưởng của thời gian làm già gel, ảnh hưởng của tỷ lệ mol Cr/TiO2, ảnh hưởng của nhiệt độ nung…; nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình điều chế bột Cr-TiO2 bằng phương pháp thủy phân như: ảnh hưởng của nồng độ axit, ảnh hưởng của tỷ lệ mol Cr/TiO2, ảnh hưởng của thời gian nung và nhiệt độ nung, ảnh hưởng lượng ure…; sử dụng một số phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc, đặc tính của sản phẩm như: phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp hấp thụ quang UV-VIS, phương pháp tán xạ diện tử EXD, phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Đưa ra kết quả và thảo luận: điều chế Cr-TiO2 bằng phương pháp sol-gel; điều chế Cr-TiO2 bằng phương pháp thủy phân. Keywords. Hóa vô cơ; Hóa học; Titan đioxit; Nano Content. TiO 2 đã được nghiên cứu rất nhiều như là một chất xúc tác quang hoá bán dẫn kể từ khi Fujishima và Honda phát hiện khả năng phân tách nước bằng xúc tác quang hoá trên các điện cực TiO 2 mà không dùng dòng điện vào năm 1972 [21]. Sự kiện này đã đánh dấu sự bắt đầu của kỷ nguyên mới trong xúc tác quang hóa dị thể. Kể từ đó, bột TiO 2 tinh khiết kích thước nano mét ở các dạng thù hình rutile, anatase và brookite đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và tiến hành tổng hợp do khả năng ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: làm chất xúc tác điều chế nhiều hợp chất hữu cơ [14, 31], làm xúc tác quang hoá trong xử lý môi trường [23, 27, 29], chế sơn tự làm sạch, làm vật liệu chuyển hoá năng lượng trong pin mặt trời, sử dụng trong dược phẩm [24], v.v Do TiO 2 tinh khiết kích thước nano có năng lượng vùng cấm khá lớn (3,05 eV đối với pha anatase và 3,25 eV đối với pha rutile), chỉ hoạt động trong vùng ánh sáng tử ngoại. Điều này hạn chế khả năng quang xúc tác của titan đioxit, thu hẹp khả năng ứng dụng của loại vật liệu này. Một xu hướng đang được các nhà nghiên cứu quan tâm là tìm cách thu hẹp dải trống của titan đioxit, sao cho có thể tận dụng được ánh sáng mặt trời cho các mục đích quang xúc tác của titan đioxit. Để thực hiện được mục đích này, nhiều ion kim loại [13, 33] và không kim loại [17, 25] đã được sử dụng để biến tính các dạng thù hình của titan đioxit. Trong các dạng biến tính, đặc biệt là các kim loại chuyển tiếp, cho thấy bột TiO 2 điều chế được hoạt động tốt trong vùng ánh sáng nhìn thấy và khả năng ứng dụng quang xúc tác rất cao. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu vật liệu TiO 2 kích thước nano mét mới chỉ được quan tâm khoảng mười năm trở lại đây và chủ yếu điều chế bột TiO 2 kích thước nano mét ở dạng tinh khiết. Dạng TiO 2 biến tính bằng kim loại và phi kim mới chỉ là nghiên cứu bước đầu. Để thực hiện được mục đích này, nhiều ion kim loại và không kim loại đã đựơc sử dụng để biến tính (modify) hoặc kích hoạt (doping) các dạng thù hình của titan đioxit. Quá trình biến tính có thể thực hiện với biến tính cấu trúc, với các phương pháp được sử dụng là sol-gel, thủy phân, thuỷ nhiệt, đồng kết tủa, tự cháy, hoặc biến tính bề mặt với các phương pháp tẩm, cộng kết, cộng kết thuỷ nhiệt, Trên thế giới hiện nay có một số các công trình nghiên cứu về titan đioxit được biến tính bằng crom cho kết quả cho thấy năng lượng vùng cấm giảm, hoạt tính quang xúc tác tăng lên đáng kể, tuy nhiên những kết quả thu được vẫn còn nhiều điểm khác nhau giữa các nghiên cứu và quy trình điều chế chưa được công bố một cách cụ thể Vì vậy, trong luận văn này chúng tôi đề xuất đề tài “Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc, hoạt tính quang xúc tác của bột titan điôxit kích thước nano được biến tính crom” CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về vật liệu TiO 2 1.1.1. Đặc điểm cấu trúc và tính chất vật lý của TiO 2 [15,20,39] Titan đioxit hay còn gọi là titan (IV) oxit hoặc titania, là oxit có nguồn gốc tự nhiên của titan. Khi được sử dụng như là một loại chất màu sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất sơn, mỹ phẩm, thực phẩm , nó có tên thương phẩm là chất màu Màu Trắng - 6 (White – 6) hoặc CI 77.891. Nhưng ngày nay titania được biết đến nhiều nhất trong vai trò chất có khả năng xúc tác quang hóa. Titan đioxit tinh thể lại có 3 dạng thù hình khác nhau: anatase, rutile và brookite, ngoài ra còn 2 dạng chỉ tồn tại dưới điều kiện áp suất cao đó là đơn tà baddeleyite và dạng trực thoi, thường chỉ được tìm thấy gần các miệng núi lửa. Trong đó, rutile là dạng thù hình phổ biến nhất và bền vững nhất, cả anatase và brookite đều chuyển sang rutile khi được gia nhiệt. (anatase) (rutile) (Brookite) Hình 1.1: Cấu trúc mạng của các dạng thù hình tinh thể TiO 2 Cấu trúc mạng anatase, rutile và brookite đều được xây dựng từ các bát diện mà trong đó Ti có số phối trí bằng 6, 1 nguyên tử Ti liên kết với 6 nguyên tử O bao quanh nó (hình 1.2). Hình 1.2 : Hình khối bát diện của TiO 2 1.1.2. Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO 2 [15,27,32] Titan oxit ngoài tính chất là vật liệu khối thì nó còn được biểu hiện ở một số tính chất khác nữa: Tính chất cấu trúc về hình thái, tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang xúc tác… đặc biệt hoạt tính quang xúc tác được quan tâm nhất. Khái niệm quang xúc tác ra đời vào năm 1930. Trong hóa học, khái niệm này dùng để nói đến những phản ứng xảy ra dưới tác dụng đồng thời của chất xúc tác và ánh sáng, hay nói cách khác, ánh sáng chính là nhân tố kích hoạt chất xúc tác, giúp cho phản ứng xảy ra. Khi có sự kích thích bởi ánh sáng, trong chất bán dẫn sẽ tạo ra cặp điện tử - lỗ trống và có sự trao đổi electron giữa các chất bị hấp phụ, thông qua cầu nối là chất bán dẫn. TiO 2 thuộc loại xúc tác quang dị thể, chất xúc tác và chất phản ứng nằm ở hai pha khác nhau: TiO 2 tồn tại dạng pha rắn còn chất phản ứng ở pha khí hoặc pha lỏng. Trong phản ứng xúc tác truyền thống, xúc tác thường được hoạt hóa bởi nhiệt còn trong phản ứng quang xúc tác, xúc tác được hoạt hóa bởi sự hấp thụ ánh sáng. Một chất có khả năng xúc tác quang thì chất đó phải có năng lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng cực tím hoặc ánh sáng khả kiến. Anatase có năng lượng vùng cấm là 3,25 eV tương đương với một lượng tử ánh sáng có bước sóng 388nm. Rutile có năng lượng vùng cấm là 3,05 eV tương đương với một lượng tử ánh sáng có bước sóng 413nm. Năng lượng vùng cấm của TiO 2 đều phù hợp để hấp phụ ánh sáng tử ngoại. 1.2. Vật liệu TiO 2 biến tính [39] 1.2.1 Mục đích của sự biến tính vật liệu TiO 2 Những ứng dụng quan trọng của vật liệu TiO 2 kích thước nano chính là nhờ khả năng quang xúc tác dưới ánh sáng tử ngoại. Tuy nhiên, hiệu suất của quá trình quang xúc tác này đôi khi bị ngăn cản bởi độ rộng vùng cấm của titania. Vùng cấm của TiO 2 nằm giữa vùng UV (3.05 eV đối với pha rutile và 3.25 eV đối với pha anatase), mà vùng UV chỉ chiếm một phần nhỏ của năng lượng mặt trời (<10%). Do dó, một trong những mục đích khi cải tiến hiệu suất của TiO 2 là làm tăng hoạt tính quang xúc tác bằng cách dịch chuyển dải sóng hấp phụ về vùng khả kiến, tức là thu hẹp năng lượng vùng cấm của TiO 2 . Mặt khác, như đã trình bày phần cơ chế của quá trình phản ứng quang xúc tác, hiệu suất lượng tử của phản ứng bị cản trở bởi sự tái hợp các electron và các lỗ trống, và để hiệu suất lượng tử của phản ứng quang xúc tác tăng, cần phải thêm một điều kiện nữa, đó là tăng tốc độ di chuyển của các electron và các lỗ trống. Như vậy, mục đích của sự biến tính TiO 2 , đó là: - Đưa năng lượng vùng cấm của TiO 2 về vùng ánh sáng khả kiến – tức là vật liệu thể hiện hoạt tính quang xúc tác ngay cả khi chiếu ánh sáng khả kiến lên bề mặt. - Tạo các “bẫy điện tích” để giảm sự tái kết hợp của các electron và lỗ trống. - Tăng tốc độ di chuyển electron từ đó tăng hiệu suất lượng tử của phản ứng quang hóa. Có rất nhiều phương pháp để đạt được những mục đích này. Một trong những giải pháp được sử dụng nhiều nhất đó là biến tính TiO 2 với một số nguyên tố mà nhờ đó TiO 2 có thể thu hẹp độ rộng vùng cấm, tạo các bẫy điện tích, và tăng tốc độ di chuyển electron. Danh sách các nguyên tố được đưa vào TiO 2 đang ngày càng dài ra theo sự phát triển của công nghệ, đó có thể là các nguyên tố kim loại phân nhóm chính, phân nhóm phụ, hay các phi kim thậm chí một số á kim. Tuy nhiên, được nghiên cứu nhiều nhất là các kim loại chuyển tiếp. 1.2.2. Vật liệu TiO 2 nano biến tính bằng crom [16,22, 30,41] Trong số các kim loại chuyển tiếp, việc biến tính bằng kim loại lên vật liệu TiO 2 crom đã được báo cáo là một kim loại rất hiệu quả, đặc biệt là cải thiện sự phân hủy quang oxy hóa của Rhodamine B, xanh methylene, thuốc nhuộm vàng XRG, axit oxalic, propene và 2-propanol. Tuy nhiên, nhiều tài liệu cũng đã báo cáo rằng việc sử dụng crom có một ảnh hưởng bất lợi đối với việc phân hủy quang. Các tác động tiêu cực của crom với quá trình phân hủy quang liên quan tới vai trò của Cr (III) bằng cách gây ra một lỗ trống điện tử nhanh chóng tái tổ hợp. Ngược lại, một số công trình nghiên cứu khoa học gần đây có nói tới tác dụng tích cực của crom trong việc làm tăng khả năng quang xúc tác, nguồn chiếu xạ cũng ảnh hưởng rất lớn tới quá trình hoạt động của quang xúc tác, trong hầu hết các tài liệu đã được công bố thì nguồn chiếu xạ sử dụng chủ yếu là vùng tử ngoại, do đó việc nghiên cứu và khảo sát ảnh hưởng của vùng khả kiến là cần thiết, vì có nhiều ứng dụng trong thực tiễn và lợi ích về mặt kinh tế là rất lớn. Trong khóa luận này tôi khảo sát quá trình quang xúc tác trong vùng hấp thụ khả kiến. Đặc tính bán dẫn của Cr/TiO 2 được thể hiện trong các chất rắn được chuẩn bị bởi phương pháp rất khác nhau. Ví dụ, trong Cr/TiO 2 crom P-25 đã được tìm thấy như một hỗn hợp phức tạp của Cr (III), Cr (V) và Cr (VI), trong khi ở các phim titania chuẩn bị theo phương pháp sol-gel chỉ sự hiện diện của Cr (III) đã được quan sát bởi XPS quang phổ. Hơn nữa, khi các chất xúc tác đã được chuẩn bị bằng cách pha thủy nhiệt của TiO 2 , sự có mặt của Cr (III) và Cr (IV) cũng quan sát thấy. Vai trò của quá trình oxy hóa crom tích cực hay tiêu cực tác động trên chất bán dẫn titan cho mục đích xúc tác quang học vẫn còn là một chủ đề gây tranh cãi. Với mục tiêu của sự hiểu biết vai trò của crôm như một chất biến tính, chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của crom với quá trình phân hủy quang của Cr-TiO 2 . Bán kính cation Cr (III) (0.755Å) gần với Ti (IV) (0.745Å), do vậy, một thay thế có thể có của Ti (IV) trong khuôn khổ có thể đạt được. Cr-pha tạp chất bán dẫn TiO 2 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel sử dụng tiền chất crom nitrate và tetrabutylorthotitanate, bằng phương pháp thủy phân sử dụng crom nitrate và TiOSO 4 . Như vậy việc đưa ra một quy trình hiệu quả của việc điều chế TiO 2 biến tính kim loại crom là rất quan trọng và cần thiết. Các vật liệu tổng hợp được đánh giá qua cân bằng hấp thụ nitơ, UV-vis, nhiễu xạ X-quang, tia X-quang điện quang phổ và phân tích nhiệt. Việc đánh giá xúc tác quang học đã được thực hiện với sự phân hủy quang xanh metylen dưới nguồn ánh sáng UV. Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu và các nội dung nghiên cứu của luận văn 2.1.1. Mục tiêu của luận văn Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc, hoạt tính quang xúc tác của bột titan điôxit kích thước nano được biến tính crom. 2.1.2. Các nội dung nghiên cứu của luận văn Để đạt được mục tiêu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu một số nội dung nghiên cứu quan trọng như sau: - Khảo sát, nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình điều chế bột Cr- TiO 2 bằng phương pháp sol-gel như: ảnh hưởng của thời gian làm già gel, ảnh hưởng của tỷ lệ mol Cr/TiO 2 , ảnh hưởng của nhiệt độ nung… - Khảo sát, nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình điều chế bột Cr- TiO 2 bằng phương pháp thủy phân như: ảnh hưởng của nồng độ axit, ảnh hưởng của tỷ lệ mol Cr/TiO 2 , ảnh hưởng của thời gian nung và nhiệt độ nung, ảnh hưởng lượng ure… - Sử dụng một số phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc, đặc tính của sản phẩm như: phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp hấp thụ quang UV-VIS, phương pháp tán xạ diện tử EXD, phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO 2 biến tính crom, các phương pháp được sử dụng, đó là: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: sưu tầm, phân tích, tổng hợp các tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu. - Phương pháp thực nghiệm: sử dụng phương pháp sol-gel và phương pháp thủy phân để điều chế vật liệu, phương pháp thử hoạt tính quang xúc tác của bột TiO 2 điều chế được. - Sử dụng các phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc và đặc tính bột Cr-TiO 2 . 2.3. Hoá chất và thiết bị 2.3.1. Hóa chất Các hóa chất sử dụng cho việc tiến hành thực nghiệm bao gồm: * Ti(OBu) 4 99,9% (Merck). * TiOSO 4 99,9% (Sygma) * HNO 3 65% (Merck). * H 2 SO 4 98% (Merck) * Cr(NO 3 ) 3 .9H 2 O (Trung Quốc). * Urê (CO (NH 2 ) 2 ) (Merck). * Etanol tuyệt đối (Merck). * Xanh metylen (Trung Quốc). * Nước cất hai lần. 2.3.2. Dụng cụ và thiết bị * Cốc thủy tinh các loại * Pipet 0,1ml; 0,5ml; 1ml; 5ml, 10ml,. * Buret 50ml (Trung quốc). * Bình tia nước cất. * Ống li tâm V=15ml * Chén nung. * Đũa thủy tinh. * Máy khuấy từ (Trung Quốc) * Máy ly tâm (Trung Quốc) * Tủ sấy chân không SheLab 1425-2 (Mỹ) * Cân phân tích Precisa (Thụy Sỹ) * Lò nung Nabertherm (Đức) . * Cối Mã não 2.3.3. Pha mẫu * Pha dung dịch Cr(NO 3 ) 3 Cr(NO 3 ) 3 được pha thành dung dịch sử dụng có nồng độ 0,0245 mol/lit như sau: Cân chính xác 0,9797 g Cr(NO 3 ) 3 .9H 2 O trên cân phân tích (± 10 -4 g), chuyển định lượng vào bình định mức 100ml, thêm nước cất đến 2/3 thể tích của bình, lắc cho tan hết tinh thể, sau đó thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Dung dịch này được sử dụng để pha chế các dung dịch khác có nồng độ Cr 3+ thấp hơn trong các thí nghiệm yêu cầu với tỷ lệ Cr/TiO 2 khác nhau. * Pha dung dịch Xanh methylen. Cân 0,200g xanh methylen cho vào bình định mức 2 lít, thêm nước cất đến vạch mức ta được 2 lít dung dịch xanh methylen. Lấy 200 ml dung dịch vừa pha cho vào bình định mức 2 lít, thêm nước cất đến vạch mức, ta được 2lít dung dịch dùng để thực hiện quá trình phân hủy quang với chất xúc tác là sản phẩm điều chế Cr-TiO 2 . Nồng độ xanh methylen của dung dịch dùng cho quá trình phân hủy quang: )/(01,0 2 2,0 2 2,0 lgC  (2.1) 2.4. Điều chế bột TiO 2 biến tính crom bằng phƣơng pháp sol-gel Bột TiO 2 biến tính crom được điều chế bằng phương pháp sol-gel theo quy trình sau đây: a) Chuẩn bị dung dịch A: Đầu tiên 3,1 ml Ti(OBu) 4 được hòa tan trong 8,3 ml ethanol, khuấy trộn đều trong 10 phút trên máy khuấy từ, sau đó cho tiếp từ từ 0.07 ml (65%) HNO 3 vào và tiếp tục khuấy trong 30 phút. b) Chuẩn bị dung dịch B (chuẩn bị trong khoảng thời gian chuẩn bị dung dịch A): Hút 4,2 ml C 2 H 5 OH cho vào cốc, sau đó cho tiếp 0,4 ml Cr 3+ C M vào, ta thu được dung dịch B (lượng 0,4ml Cr 3+ được xem như là lượng nước trong quá trình sol-gel). Dung dịch B được cho một cách rất chậm vào dung dịch A. Hỗn hợp được thủy phân ở nhiệt độ phòng trong 40 phút dưới điều kiện khuấy mạnh, và các sol trong suốt thu được. Gel được điều chế bởi sự làm muồi của sol trong 48 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó gel được sấy khô ở 80 0 C trong 24h để loại bỏ các dung môi. Cuối cùng nung gel ở nhiệt độ và thời gian xác định ta thu được bột TiO 2 biến tính bởi crom. Mẫu TiO 2 không biến tính được điều chế giống như quy trình nêu trên nhưng 0,4 ml Cr(NO 3 ) 3 được thay bằng 0,4 ml nước. 2.5. Điều chế bột TiO 2 biến tính crom bằng phƣơng pháp thủy phân Bột TiO 2 biến tính crom được điều chế bằng phương pháp thủy phân theo quy trình sau đây: Đầu tiên, hòa tan 4,000 gam TiOSO 4 vào 50 ml nước cất nóng đã được axit hóa bằng axit H 2 SO 4 để đạt nồng độ 0,018 M, để nguội, cho tiếp a gam urê vào dung dịch TiOSO 4 thu được và khuấy đều trong khoảng 5 phút. Dung dịch được pha loãng bằng nước cất hai lần đến thể tích 220 ml. Sau đó, dung dịch Cr(NO 3 ) 3 được cho từ từ vào dung dịch trên ứng với tỉ lệ mol Cr/TiO 2 xác định, khuấy liên tục khoảng 10 phút. Cuối cùng, dung dịch thu được được tiến hành thủy phân ở 100 o C trong 3 giờ. Huyền phù được rửa vài lần bằng nước cất và sau đó là ethanol cho đến khi không phát hiện thấy ion SO 4 2- trong nước rửa bằng dung dịch BaCl 2 0,2 M. Bột Cr/TiO 2 màu trắng thu được được sấy khô ở 110 o C trong 24 giờ rồi đem nung ở nhiệt độ xác định trong thời gian 4 giờ ta thu được sản phẩm. Mẫu TiO 2 không biến tính được điều chế tương tự và dung dịch Cr(NO 3 ) 3 được thay bằng nước cất hai lần. Sản phẩm được thử quang xúc tác xác định hiệu suất phân hủy xanh metylen, bằng các phương pháp phân tích hiện đại để xác định thành phần pha, kích thước hạt, diện tích bề mặt,… Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều chế Cr-TiO 2 bằng phƣơng pháp sol-gel 3.1.1. Khảo sát quá trình phân hủy nhiệt của gel khô bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt Hai pic thu nhiệt ở 57,99 o C (mẫu TiO 2 ) và 64,71 o C (mẫu Cr-TiO 2 ) được quy gán cho quá trình mất nước và N 2 hấp phụ trên bề mặt TiO 2 . Các pic tỏa nhiệt ở nhiệt độ [...]... cho quá trình điều chế bột titan đioxit biến tính crom là 2 ngày Chúng tôi sử dụng thời gian này để khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố tiếp theo 3.1.3 Ảnh hƣởng tỷ lệ % Cr/TiO2 (mol/mol) Để khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ Cr/TiO2 đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác các mẫu được điều chế với các tỷ lệ Cr/TiO2 thay đổi lần lượt là 0, 0,05; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025% (mol/mol) và các mẫu được kí hiệu... Với những điều kiện như trên, bột Cr-TiO2 điều chế được có kích thước hạt khá bé (khoảng 15 ÷ 20nm), phân bố tương đối đồng đều và khả năng quang xúc tác cao hơn, biến đổi từ 65,92% của mẫu không biến tính so với 93,8% của mẫu TiO2 có biến tính trong vùng ánh sáng khả kiến 3 Hai phương pháp sol-gel và phương pháp thủy phân đều tỏ ra có hiệu quả dùng để điều chế bột Cr-TiO2 kích thước nano Bột Cr-TiO2... là 6000C trong 4 giờ Với những điều kiện thích hợp như trên, bột Cr-TiO2 điều chế được có kích thước hạt khá bé (khoảng 30 ÷ 35nm), phân bố tương đối đồng đều và khả năng quang xúc tác cao hơn được biến đổi từ 40,57% của mẫu không biến tính so với 80,9% của mẫu TiO2 có biến tính trong vùng ánh sáng khả kiến 2 Đã xác định được điều kiện thích hợp cho quá trình điều chế bột Cr-TiO2 bằng phương pháp thủy... kích thước nano Bột Cr-TiO2 tạo ra có kích thước nhỏ, diện tích bề mặt lớn và hoạt tính quang xúc tác tốt Tuy nhiên, phương pháp thủy phân tỏ ra có hiệu quả cao hơn so với phương pháp sol-gel để điều chế vật liệu quang xúc tác Cr-TiO2, với quy trình điều chế đơn giản và dễ điều chỉnh các thông số trong quá trình điều chế Bột Cr-TiO2 có kích thước nhỏ hơn, hoạt tính quang cao hơn thể hiện qua thời gian... độ nung thích hợp nhất cho quá trình điều chế bột titan đioxit biến tính crom là 600oC Để đánh giá hình thái và kích thước hạt của mẫu TiO2 không biến tính và mẫu Cr - TiO2 với tỷ lệ % Cr/TiO2 = 0,01% chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM Ảnh TEM của các mẫu TiO2 được chỉ ra ở hình 3.12 và 3.13 Tóm lại, đã xác định được các điều kiện thích hợp cho quá trình điều chế bột Cr-TiO2 bằng phương pháp sol-gel... Minh Ngọc (2009), Nghiên cứu quy trình điều chế titan đioxit kích thước nanomet từ tinh quặng inmenit Hà Tĩnh bằng phương pháp axit sunfuric 3 Khảo sát quá trình thủy phân đồng thể dung dịch titanyt sunfat có mặt ure để điều chế titan đioxit kích thước nano met”, Tạp chí hóa học T.47 (2A), tr.150-154 7 Ngô Sỹ Lương, Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Văn Tiến, Lê Thị Thanh Liễu (2009), “Ảnh hưởng của polyetylen... độ 900C trong 24h, tỷ lệ % của Cr/TiO2 = 0,01% (mol/mol), nhiệt độ nung thích hợp là 6000C trong 4 giờ 3.2 Điều chế Cr-TiO2 bằng phƣơng pháp thủy phân 3.2.1 Khảo sát quá trình phân hủy nhiệt của mẫu TiO2 và Cr-TiO2 Để xác định nhiệt độ nung thích hợp đối bột TiO2 khô thu được trong quá trình điều chế bột TiO2 biến tính Cr kích thước nano, hai mẫu bột TiO2 khô không biến tính và Cr-TiO2 chúng tôi tiến... Khối lượng ure thích hợp được sử dụng trong phương pháp thủy phân là 10 gam, chúng tôi sử dụng giá trị này để tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố tiếp theo 3.2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung Nhiệt độ nung có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kích thước hạt, thành phần pha, diện tích bề mặt và cấu trúc tinh thể Những yếu tố này quyết định đến hoạt tính quang xúc tác của TiO2, quá trình thủy... già gel từ 1 tới 2 ngày thì kích thước hạt giảm, khi kéo dài thời gian hơn nữa thì kích thước hạt tăng Nguyên nhân có thể là do thời gian làm già gel càng kéo dài thì mức độ kết tụ giữa các hạt càng lớn nên kích thước hạt tăng Hoạt tính quang xúc tác của các mẫu theo thời gian làm già gel khác nhau được đánh giá qua khả năng phân hủy dung dịch xanh metylen Tiến hành đo mật độ quang để xác định nồng độ... đẳng nhiệt nitơ của mẫu TiO2 không biến tính và mẫu TiO2 biến tính Cr ở tỷ lệ % Cr/TiO2 = 0,00375% được đưa ra ở hình 3.26 và 3.27 ta thấy với mẫu TiO2 không biến tính có thể tích hấp phụ khoảng 68 đến 72 cm3/g và mẫu Cr-TiO2 có thể tích hấp phụ khoảng 80 đến 82 cm3/g Diện tích bề mặt BET của mẫu TiO2 không biến tính là 41m2/g nhỏ hơn diện tích bề mặt BET của mẫu Cr-TiO2 là 54 m2/g Điều này cho thấy . Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc hoạt tính quang xúc tác của bột titan đioxit kích thước nano được biến tính crom Trần Thị Bích. điều chế, khảo sát cấu trúc, hoạt tính quang xúc tác của bột titan điôxit kích thước nano được biến tính crom; khảo sát, nghiên cứu các điều kiện ảnh