Nghiên cứu chế tạo chất xúc tác quang Nano-Composite Cu2O/TiO2 và khảo sát tính chất xúc tác quang phân hủy chất màu Metyl dacam dưới chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy

Vật liệu xúc tác quang nano–composite Cu2O / TiO2 được điều chế bằng phương pháp thủy nhiệt. Bài viết trình bày việc nghiên cứu chế tạo chất xúc tác quang Nano-Composite Cu2O/TiO2 và khảo sát tính chất xúc tác quang phân hủy chất màu Metyl dacam dưới chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy.

Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 1JKLrQFứXFKếWạRFKấW[~FWiFTXDQJ1DQR&RPSRVLWH&XR7LRYjNKảR ViWWtQKFKấW[~FWiFTXDQJSKkQKủ\FKất màu Metyl dacam dướLFKLếX[ạ iQKViQJQKuQWKấ\  Tạ Ngọc Dũng Nguyễn Thị Tuyết Mai Lưu Thị Hồng3KạP7KDQK0DLHuỳnh Đăng Chính      Viện Kỹ thuật hoá học, Trường đại học Bách khoa Hà NộiSố Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội Viện Vật liệu xây dựng, 235 Nguyễn Trãi, phường Thanh Xuân Trung, quận Thanh Xuân, TP Hà Nội KRD;k\Gựng, Trường đạLKọF.LếQWU~F+j1ộLKm 10, ĐườQJ1JX\ễQ7UmL4XậQ7KDQK;XkQ73+j1ộL TỪ KHOÁ Chất xúc tác quang Cấu trúc dị thể   &X2 TÓM TẮT Vật liệu xúc tác quang dị thể nanoFRPSRVLW&X27L2được chế tạo theo phương pháp thủy nhiệt Tỷ lệ mol Ti tính tốn thay đổi 10, 30 50 % mol (so với số mol Cu ) tương ứng Các phương pháp sử dụng để nghiên cứu tính chất vật liệu bao gồm: XRD, phổ Raman, SEM 7L2 phổ UVVis rắn Tính chất xúc tác quang phân hủy chất màu metyl dacam (MO) vật liệu chế tạo &X[27L2 khảo sát chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy đèn Osram (250W) Các mẫu nanocomposit CX27L2đều Chiếu rọi ánh sáng nhìn thấy có tinh thể hình cầu TiOpha anata, mịn bao quanh tinh thể khối bát diện Cu O Kích thước hạt octahedra 500 nm, Kích thước hạt TiO2 @KRặFFKếWạRYậWOLệXFRPSRVLWJồPVự NếWKợSFủDKRặFYậWOLệu pha đơn [@0ụFWLrXOjQKằPOjP JLảm lượQJ YQJ FấP TXDQJ (J JLảP Wối đa sự WiL NếW KợS Các phương pháp đo đặFWtQKFủDYậWOLệX  Các đặFWtQKFủDYậWOLệXđược xác địQKEởi phương pháp: Phương pháp nhiễX[ạtia X (XRD, X’pert Pro (PANalytical) MPD, Cu 𝛼𝛼 λ  c Wốc độ quét 0.03⁰/2s); phương pháp phổ UDPDQ điệQWtFKFủDYậWOLệXNKLFyFKLếXViQJ>@7ừđó có thểVẽOjP VKLIW /$%5$0% λODVHU FủDYậWOLệXEiQGẫn kích thích đượFiQKViQJWURQJYQJQKuQWKấ\ quét (SEM, HITACHI TM4000 Plus); phương pháp phổKấSWKụ899LV tăng hiệX TXả [~F WiF TXDQJ KRặF QKữQJ ứQJ GụQJ TXDQJ KyD NKiF 9ớL QKữQJ SKkQ WtFK WUrQ WURQJ QJKLrQ Fứu tiếQ KjQK QJKLrQFứXFKế WạRYậWOLệXQDQRFRPSRVLW&X27L2YớLVựSKDWạS   QP F{QJ VXấW ODVHU  P: NtQK KLển vi soi Leica NPLAN L50x/0.50BD); phương pháp hiển vi điệQWử UắQ'5899LV-DVFR9VửGụQJTXảFầXWtFKKợSPP,69 Wốc độquét 200 nm/min; phương pháp phổKấSWKụ899LVOỏQJ FủD 7L2 YjR &X2 ở FiF Wỷ Oệ PRO Oj   Yj  % theo phương $JLOHQW FKRSKkQKủ\FKấWPjXKữu metyldacam (MO) dướLFKLếX[ạiQK .KảRViWKRạWWtQK[~FWiFTXDQJ SKiSWKủ\QKLệt Đánh giá khảnăng xúc tác quang củDYậWOLệXFKếWạR  ViQJQKuQWKấ\  7KựFQJKLệP SKkQKủ\GXQJGịFKFKấWPjXPHW\OGDFDPYLếWWắWOj02F{QJWKứF  +yDFKấW  +yD FKấW Vử GụQJ WURQJ QJKLrQ FứX đềX ở GạQJ WLQK NKLếW NK{QJ FầQ SKảL FKế KyD Eổ VXQJ WKrP EDR JồP ĐồQJ VXQSKDW &X62+2   $5&KLQD 1DWUL 6XQILW 1D62   $5 &KLQD 7LWDQLXP 7HWUDLVRSURSR[LGH &+27L 77,3   6LJPD $OGULFK$FHW\ODFHWRQ&+2 6LJPD$OGULFK(WDQRO&+2+ $5China); nướFFấWOầQ  &KếWạRYậWOLệX  0ộW GXQJ GịFK KỗQ KợS $ JồP đồQJ VXQSKDW &X62+2 0YjQDWUL6XQILW1D620,1M đượFWUộQOẫQWKHRWỉOệPROOj GXQJGịFKKỗQKợSFyPjXPjX[DQKQKạW'XQJGịFKKỗQKợp đượF NKXấ\WUộn đồng đềXWUrQPi\NKXấ\WừởWốc độkhông đổLUSP WURQJSK~WYjEắt đầXJLDQKLệt đếQQKLệt độƒ&YjJLữQKLệt độ ổn địQK WURQJ  SK~W 'XQJ GịFK KỗQ KợS NKiF Oj % JồP WLWDQLXP tetraisopropoxide, etanol, acetylaceton nướF FấW  OầQ đượF Oấ\ KảRViWKRạWWtQK[~FWiFTXDQJđượFWLếQKjQKFKRSKảQứQJ SKkQWử&+11D26YjNKối lượQJSKkQWửJPRO0ỗLWKt QJKLệPNKảo sát xúc tác quang đượFWKựFKLệQ YớLNKối lượQJFKấW xúc tác đượF Oấ\ J WURQJ  P/ GXQJ GịFK FKấW PjX PHW\OGDFDP Fy Qồng độ SKD VẵQ  PJ/ 'XQJ GịFK +2 Qồng độ J/đượFVửGụQJFKRPỗLSKảQứQJ[~FWiFTXDQJOjPFKấWWUợ [~F WiF 1JXồn đèn chiếX iQK ViQJ QKuQ WKấ\ FKR SKảQ ứQJ [~F WiF quang đượF Vử Gụng đèn Osram 220V: bướF VyQJ ≥ 400 QP&iFGXQJGịFKKỗQKợSSKảQứQJđượFNKXấ\Wối 30 phút đểđạW FkQ EằQJ KấS SKụ QKả KấS sau đượF FKLếX ViQJ EởL QJXồn đèn 2VUDP WUrQ 6DX PỗL NKRảQJ WKờL JLDQ FKLếX ViQJ  SK~W WUtFK UD Pột lượQJ GXQJ GịFK để đo độ KấS WKụ TXDQJ WUrQ Pi\ TXDQJ SKổ Agilent 8453 (bướFVyQJFực đạLFủDGXQJGịFK02Oj QP +LệXVXấW[~FWiFTXDQJSKkQKủ\FKất màu MO xác địQKWKHR F{QJWKứF+ &&&ઌTrong đó: C&Oần lượW OjQồng độFủDFKấWSKảQứng lúc ban đầXYjởWKời điểPWPJ/  .ếWTXảYjWKảROXậQ 7tQKFKấWFấXWU~FFủDYậWOLệX WKHR Wỷ Oệ Vố mol tương ứQJ Oj  FKR NKXấ\ WUộn đồng đềX  đượF QKỏ Wừ Wừ YjR GXQJ GịFK KỗQ KợS $ YẫQ WLếS WụF JLD QKLệW ổQ QDQRFRPSRVLW đỏQKạW+ỗQKợSGXQJGịch đượFNKXấ\WLếSWụFWKrPSK~WQữD ;5'FKRWKấ\FiFPẫu đềXFyFiF đỉQKSKổSLFQKLễX[ạđượFPở WUrQ Pi\ NKXấ\ Wừ WURQJ  SK~W 7LếS WKHR GXQJ GịFK KỗQ KợS % địQKởƒ&YjđồQJWKờLNKXấy đếQNKLGXQJGịFKFyNếWWủDPjXQkX +uQK  Oj SKổ QKLễX [ạ ;5' FủD FiF PẫX YậW OLệX FKế WạR &X27L2 D &X27L2 F &X2[7L2 [ &X27L2 E Yj  Yj   7UrQ KuQK SKổ ĐểSKDWạSYới hàm lượQJWKHRWtQKWRiQFủD7L2 YjR&X2WạRYậW UộQJ Yj [XấW KLệQ SLF QKLễX [ạ ở FiF Yị WUt JyF QKLễX [ạ  R Oấ\YớLVốPROFủDWLWDQLXPWHWUDLVRSURSR[LGH&+27LWKHRWỷOệ YjFủDWLQKWKể7L2SKDDQDWDWKHR OLệXQDQRFRPSRVLW&X2[7L2WKuGXQJGịFKKỗQKợS%ởtrên đượF YjVRYớLVốPROFủa đồQJVXQSKDW&X62+2 &XốL FQJ đem FiF KỗQ KợS GXQJ GịFK Qj\ YjR DXWRFODYH để WKủ\ QKLệWởQKLệt độƒ&WURQJJLờ.ếWWủa thu đượFVDXWKủ\QKLệW đượFO\WkPUửDPẫXYjLOầQYớLnướFFấWYjHWDQROsau đóđemVấ\ NK{ ở  R& WURQJ  JLờ 6ảQ SKẩm thu đượF Oj FiF PẫX EộW QDQRFRPSRVLW&X2[7L2PịQPjXQkXđỏQKạW, đượFNमKLệXPẫX tương ứQJOj&X27L2&X27L2Yj&X27L2 R R R R Yj R tương ứQJ YớL Kọ PặW PạQJ  1RFDUG>@Cường độpic tăng lên hàm lượQJ SKDWạS7L2tăng từ10% đếQYjOạLJLảm hàm lượQJ7L2 tăng lên tiếSWục đếQ7KrPQữDPẫX&X27L2DFy[XấW KLệQ FiFSLFởYịWUtJyFQKLễX[ạRRRRYjR tương ứQJYớLKọPặWPạQJYjFủD WLQK WKể &X2 WKHR -&3'6  >@ Ở PẫX &X27L2 EWKuVốSLFQKLễX[ạFủD&X2JLảm đi, chỉFzQởYịWUtJyFQKLễX JOMC 38 Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 [ạ  R Yj R Yới cường độ SLF ở Yị WUt R JLảP PạQK Ở WUQJ Yới dao độQJ NLểX $J%J Yj (J tương ứQJ FủD 7L2 DQDWD R Yới cường độWKấS1JRjLUD ởFiFPẫX&X2[7L2[ tương ứQJYớLNLểu dao độQJFủD&XKRặF&X2>@ĐiềXQj\Fy PẫX&X27L2FWKuFKỉFySLFQKLễX[ạFủD&X2ởYịWUt  30 50) đềXNK{QJWKấ\[XấWKLệQSLFnào có liên quan đếQ&XKRặF CuO ĐiềX Qj\ FKR WKấ\ Oj FiF PẫX YậW OLệX QDQRFRPSRVLW &X2[7L2 FKếWạo đượFởkích thướFWLQKWKểFỡQDQRPpWYjFKỉ JồPSKDWLQKWKể7L2DQDWDYj&X2 Cường độSLFFủDSKDWLQKWKể >@1JRjLUDWUrQKuQKSKổUDPDQNK{QJWKấ\[XấWKLện dao độQJVyQJ WKểFKRNKẳng địQKWKrPYớLSKkQWtFKSKổ;5'ởWUrQOjFiFPẫXYậW OLệXQDQRFRPSRVLW&X2[7L2[ YjFKếWạRđượFFKRNếW WLQKWLQKWKểởGạQJSKDWLQKWKể7L2DQDWDYj&X2  7L2 DQDWDtăng lên, cường độSLFFủDSKDWLQKWKể&X2JLảm hàm lượQJPROFủD7L2SKDWạp tăng lên 10VRYớLVốPROFủD &X2 Nम KLệX WUrQ +uQK   Oj SKD WLQK WKể 7L2 DQDWD  Oj SKD WLQKWKể&X2ÉSGụng phương trình Scherrer: D= KFRVởYị WUtSLFQKLễX[ạR(tương ứQJYớLPặWPạQJFủD7L2 YjYịWUtR(tương ứQJYớLPặWPạQJFủD&XO) đểWtQK kích thướFWLQKWKểWUXQJEuQKFủDWLQKWKể7L2Yj&XO tương ứQJ WURQJ YậW OLệX QDQRFRPSRVLW &X2[7L2 ếW TXả kích thướF WLQK WKểWUXQJEuQK7L2Yj&X2FủDFiFPẫXQDQRFRPSRVLW&X2[7L2 đượFFKRWURQJ%ảQJ   +uQK3KổUDPDQVKLIWFủDFiFPẫX&X27L2D  +uQKWKiLKọFEềPặWYậWOLệX   +uQK3KổQKLễX[ạ;5'FủDFiFPẫX&X27L2D &X27L2EYj&X27L2F  0ẫX Kích thướFWLQK WKể7L2DQDWD Kích thướFWLQK  WKể&X2 F7UrQ+uQKFKRWKấ\ởPẫX&X27L2FyFiFKạWWLQKWKểKuQK EiWGLện (octahedra), đượFFKROjFiFKạWWLQKWKể&X2>@Kích thướF &X27L2 &X27L2 &X27L2 QP QP QP QP QP QP FủDFiFKạWRFWDKHGUDFỡNKRảQJđếQQP%DR[XQJTXDQKFiF KạWWLQKWKểRFWDKHGUDOjFiFKạWGạQJKuQKFầXPịn đượFFKROjKạWWLQK WKể 7L2 >@ Yới kích thướF QKỏ PịQ Fỡ  QP Ở PẫX &X27L2 FKR WKấ\ Oj FiF KạW WLQK WKể octahedra đượF EDR [XQJ TXDQK EởL FiF KạW GạQJ KuQK FầX PịQ YớL Pật độ dày đặc so vớL PẫX&X2SKDWạS7L2.tFKFỡFủDKạWFRPSRVLWFỡNKRảQJ QPỞPẫX&X27L2FKRWKấ\OjFiFKạWFầXPịQ[ốp, đượF 3KkQWtFKSKổUDPDQVKLIW  +uQK  Oj ảQK KLển vi điệQ Wử TXpW 6(0 FủD FiF PẫX YậW OLệX QDQRFRPSRVLW&X27L2D&X27L2EYj&X27L2 %ảQJ.ếWTXảkích thướFWLQKWKểWUXQJEuQKFủDFiFPẫX QDQRFRPSRVLW&X2[7L2 &X27L2EYj&X27L2F FKROjFiFKạWWLQKWKểFủD7L2đã che lấSKRjQWRjQFiFKạWRFWDKHGUD +uQKOjNếWTXảSKổUDPDQFủDFiFPẫXYậWOLệXQDQRFRPSRVLW &X27L2D&X27L2EYj&X27L2F7UrQKuQK SKổUDPDQ+uQKFKRWKấ\FiFPẫXYậWOLệXFKếWạo có đỉQKSKổ (đượFFKROjFiFKạWWLQKWKể&XO) Kích thướFFiFKạWFầXPịQ[ốS Qj\FỡNKRảQJQP  dao độQJởFiFYịWUtVốVyQJFPFPFPYjFP FiFYịWUtVốsóng tương ứQJYớLFiFdao độQJ7X/2(X7J Yj7X/2FủD&X2>@7KrPQữDFiFPẫu có dao độQJở YịWUtVốVyQJFP tương ứQJYới dao động điểQKuQK%JFủD7L2 DQDWD>@0ặWNKiFcác dao độQJởYịWUtVốVyQJFP YjFP   (tương ứQJ YớL FiF NLểu dao độQJ 7J Yj 7X/2 FủD &XO) +uQKẢnh SEM tương ứQJFủDFiFPẫX&X27L2D  &X27L2EYj&X27L2F JOMC 39 Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 FKấW PjX 02 Oj   PẫX &X27L2 đạW KLệX VXấW SKkQ Kủ\ .ếWTXảSKổ8YYLVUắQ  3Kổ KấS WKụ 89YLV UắQ FủD FiF PẫX YậW OLệX QDQRFRPSRVLW &X27L2D&X27L2EYj&X27L2(c) đượFWKể PẫX&X27L2đạWKLệXVXấWSKkQKủ\6RViQKYớL PẫX 7L2 WLQK NKLếW WKu NK{QJ OjP SKkQ Kủy đượF FKấW PjX WURQJ YQJiQKViQJQKuQWKấ\>@Như vậ\YớLVựSKDWạp hàm lượQJ KLệQ ở +uQK  +uQK SKổ KấS WKụ FủD FiF PẫX QDQRFRPSRVLW QKất địQK 7L2 YjR &XO để WạR QDQRFRPSRVLW &X2[7L2 làm ViQJ QKuQ WKấ\ Yới bướF VyQJ   QP 0ẫX QDQRFRPSRVLW đượFWtQKFKấW[~FWiFTXDQJOjPSKkQKủ\FKấWPjX02NtFKWKtFK &X2[7L2 FKRWKấy đềXFyEờKấSWKụđượFPởUộQJYềYQJiQK &X2 Yới hàm lượQJ SKD WạS 7L2 tăng lên 10 WKu Eờ KấS WKụ đượF Pở UộQJ QKLều về YQJ iQK ViQJ QKuQ WKấ\   JLảm lượQJ YQJ FấP (J  H9 Yj OjP FảL WKLệQ đượFởYQJiQKViQJQKuQWKấ\≥ 400 nm).  QP9ới đặFWtQKOjPPởUộQJEờKấSWKụFủDYậWOLệXEiQGẫn (như 7L2đơn phaYớL≤ 380 nm chỉKấSWKụiQKViQJWửQJRạL>@ Yề YQJ iQK ViQJ QKuQ WKấ\ Vẽ WạR NKả mẫX QDQRFRPSRVLW &X27L2 FKế WạR Fy WtQK FKấW [~F WiF TXDQJ WURQJ YQJ iQK ViQJ QKuQWKấ\Năng lượQJYQJFấP(JFủDFiFPẫXYậWOLệu đượF[iF địQK Gựa đồ WKị TXDQ Kệ theo phương trình Taus +uQK  αK K(J   +uQKĐồWKịKLệXVXấW[~FWiFTXDQJSKkQKủ\FKấWPjXPHW\OGDFDP 02FủDFiFPẫXQDQRFRPSRVLW&X27L2D&X27L2 E&X27L2(c) dướLFKLếX[ạiQKViQJQKuQWKấ\    +uQK3KổKấSWKụ899LVUắQFủDPẫXQDQRFRPSRVLW &X27L2D&X27L2E&X27L2(c) đồWKị TXDQKệtheo phương trình Taus củDαK Yới lượQJK   .ếWOXậQ  Đã tổQJ Kợp đượF FiF PẫX YậW OLệX QDQRFRPSRVLW &X27L2 &X27L2 Yj &X27L2 Eằng phương pháp WKủ\ QKLệW &iF QDQRFRPSRVLW &X2[7L2 đềX GR FiF KạW WLQK WKể Trong đó: OjKằQJVốKlà lượQJFủDSKRWRQαOjKệVố 7L2 DQDWD GạQJ KuQK FầX PịQ [ốS EDR [XQJ TXDQJ FiF KạW WLQK WKể điểP Fủa đườQJ WLếS WX\ếQ Yới đoạQ WX\ếQ WtQK QKấW Fủa đồ WKị kích thướF FiF KạW QKỏ PịQ 7L2 Fỡ  QP KL Kàm lượQJ SKD KấS WKụ >] Năng lượQJ YQJ Fấm quang (Eg) đượF Oấ\ Oj JLDR &X2 octahedra Kích thướF FủD FiF KạW RFWDKHGUD Fỡ  QP αK KYớLWUục lượQJK Theo đồWKịTXDQKệαK K[iF WạS 7L2 FjQJ tăng 10 WKu Pật độ FiF KạW GạQJ KuQK FầX PịQ EDR  định  đượF (J FủD FiF PẫX QDQRFRPSRVLW &X27L2 &X27L2Yj&X27L2tương ứQJOj H9H9Yj 2,82 eV Như vậ\FyWKểWKấ\Yới hàm lượQJ7L2 SKDWạSYjR&X2 tăng lên (1050%) lượQJ YQJ Fấm quang tăng lên [XQJ TXDQK FiF KạW WLQK WKể RFWDKHGUD FjQJ dày đặc hơn tFK thướF FủD KạW QDQRFRPSRVLW tăng lên Fỡ  QP Năng lượQJ YQJ FấP TXDQJ (J FủD FiF PẫX QDQRFRPSRVLW &X27L2 &X27L2Yj&X27L2tăng dầQH9H9YjH9 H9JLiWUị(JFủDYậWOLệXQDQRFRPSRVLW&X2[7L2Oj vẫQQKỏhơn Eg củD7L2 WLQKNKLếWH9YjOớn Eg củD (J&X2H9(J7L2H9>@ WiFTXDQJSKkQKủ\FKấWPjX02WURQJYQJiQKViQJQKuQWKấ\+LệX .KảRViWWtQKFKấW[~FWiFTXDQJ ViQJOjFủDPẫX&X27L2+LệXVXấWSKkQKủ\FKấWPjX02WKấS Oớn Eg củD &X2 WLQK NKLếW Yj QKỏ Eg củD 7L2 WLQK NKLếW   Đồ WKị NKảR ViW KRạW WtQK TXDQJ [~F WiF SKkQ Kủ\ GXQJ GịFK &X2WLQKNKLếWH9&iFPẫu nanocomposit đềXFyWtQKFKấW[~F VXấW SKkQ Kủ\ FKất màu MO đạW FDR QKấW Oj   VDX  SK~W FKLếX QKấWOjOjFủDPẫX&X27L2  FKấW PjX PHW\OGDFDP 02 FủD FiF PẫX QDQRFRPSRVLW 7jLOLệXWKDPNKảR KLệQ ở Hình Trên đồ WKị NKảR ViW +uQK  FKR WKấ\ VDX  SK~W >@ &X27L2D&X27L2EYj&X27L2(c) đượFWKể FKLếXiQKViQJQKuQWKấ\Fủa đèn Osram 250WPẫX&X27L2 OjP JLảP PjX GXQJ GịFK 02 QKLềX QKấW Yj đạW KLệX VXấW SKkQ Kủ\  'LDQD9:4LQJ&;0DKDVLQ$6.RN+/7XWL0/7LPRWK\7@  DQG &RPSRXQGV   KWWSVGRLRUJMMDOOFRP  'HQJ