(TIỂU LUẬN) vật liệu xúc tác quang vô cơ

Vật liệu xúc tác quang vơ Nhóm Tổng quan Nội dung Kết luận A Tổng quan Lịch sử phát triển xúc tác 1918-1945 1835-1887 Từ kinh nghiệm đến khoa học 01 Thời kỳ đầu - 1834 Từ thời thượng cổ, giả kim thuật đến hóa học 02 1970- Xúc tác cho trình sản xuất nhiên liệu 03 1888-1918 Xúc tác công nghiệp đời 04 Xúc tác mơi trường 05 1946-1970 Từ chiến tranh đến hịa bình 06 B Nội dung Khái quát B.I Khái niệm xúc tác Hợp chất hố học mà tác động lên q trình biển đổi hố học có khả nhiệt động học Các hiệu ứng tăng tốc độ phản ứng định hướng phản ứng theo chiều định khơng bị biến đổi sau q trình Xúc tác V205 Đặc điểm xúc tác Hoạt tính đo lượng chất đầu tham gia phản ứng đơn vị thời gian đơn vị lượng chất xúc tác Xúc tác làm thay đổi chế lượng hoạt hoá phản ứng Xúc tác không làm chuyển dịch vị trí cân , tác dụng làm thay đổi tốc độ phản ứng để nhanh chóng đạt tới cân Xúc tác không gây nên phản ứng , không làm thay đổi tính chất nhiệt động Xúc tác có tính chọn lọc: chất xúc tác làm tăng tốc độ cho một vài phản ứng Quá trình chuyển hóa chất vơ thành cacbohidrat Cơ chế xúc tác quang B.II Tính chất quang vật liệu TiO2 Nguyên tắc trình xúc tác quang là: TiO2 + h → e- + H+ Trong trình quang xúc tác khuếch tán bề mặt chất xúc tác sản sinh e- H+ dẫn đến tính xúc tác quang hóa bán dẫn Electron khử phân tử nhận e- Lỗ trống oxi hóa phân tử nhường e- Cơ chế phản ứng quang hóa TiO2 Tuy nhiên bước sóng kích hoạt TiO2 nằm vùng tử ngoại Biện pháp cải thiện: - Trộn thêm nguyên tố khác: Fe, Pt, C, N, S,… lên TiO2 để giảm lượng kích hoạt - Sử dụng vật liệu xúc tác có lượng kích hoạt vùng khả kiến; kết hợp với TiO2 TiO2 ứng dụng xúc tác quang nhiều Thanh lọc khơng khí Xử lý nước ỨNG DỤNG Tự làm bề mặt Với đặc điểm vật liệu xúc tác, tiềm ứng dụng lớn Ở Việt Nam, nhiều sản phẩm xúc tác sản xuất quy mô công nghiệp sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Tiềm Các hướng nghiên cứu vật liệu xúc tác trọng, quan tâm phát triển, hứa hẹn nhiều đột phá ngành vật liệu Trong bối cảnh dịch bệnh Codid 19 ta ứng dụng TiO2 vào màng lọc, trang, … để phòng chống dịch hiệu TiO2 có lượng vùng cấm cao, Eg = 3,2 eV, lượng tương đương với lượng UV với bước sóng 𝜆 ≤ 387 nm tức TiO2 có khả sử dụng tia UV-A (chiếm phần nhỏ khoảng 3-5% dãy phổ mặt trời) để thực xúc tác quang Hạn chế Trong nghiên cứu nhiều vật liệu xúc tác cho kết tốt áp dụng vào quy mô công nghiệp lớn gặp khó khăn (điều kiện, chi phí, ) Vật liệu ZnO CẤU TRÚC haxagonal wurtzite có tính chất nhiệt động lực ổn định điều kiện nhiệt độ áp suất môi trường xung quanh ZnO tinh thể hình thành từ ngun tố nhóm IIB (Zn) nguyên tố nhóm VIA (O) ZnO có ba dạng cấu trúc gồm: hexagonal wurtzite, zincblende rocksalt zinc blende kết tinh đế có cấu trúc lập phương rocksalt tồn áp suất cao Tính chất hóa học Tính chất vật lý Bột ZnO - ZnO chất rắn màu trắng, nung nóng 300oC chuyển sang màu vàng, làm lạnh trở lại màu trắng - ZnO có tổ hợp nhiều tính chất quý báu, bao gồm tính chất điện, tính chất quang, bền vững với mơi trường hidro, tương thích với ứng dụng mơi trường chân khơng - Ngồi ZnO cịn chất dẫn nhiệt tốt, tính chất nhiệt ổn định - Có tính chất lưỡng tính - Tác dụng với dd Bazo, dd axit - Là chất oxi hóa mạnh Tính chất quang vật liệu ZnO ‑ So với TiO2 ZnO hấp phụ nhiều phổ mặt trời nên có tính quang hóa cao TiO2 Cơ chế xúc tác ZnO giống với TiO2 ‑ Sau hấp thụ photon ánh sáng dẫn đến kích thích e- h+ di chuyển tới bề mặt ZnO Quá trình tái tổ hợp evà h+ xảy ra, làm giảm suất q trình xúc tác Cơ chế phản ứng quang hóa ZnO Ưu điểm Mặc dù ZnO có lượng vùng cấm rộng (3,27eV), hiệu suất lượng tử ZnO tốt TiO2, hoạt tính quang xúc tác ánh sáng khả kiến tốt TiO2 Một số nghiên cứu cho thấy ZnO sử dụng ánh sáng khả kiến ZnO thu nhận ánh sáng khả kiến từ lượng mặt trời cho phản ứng phân hủy chất hữu có nước Nhược điểm ZnO có lượng vùng cấm rộng (3,27 eV), vùng lượng cho hiệu quang xúc tác tốt ánh sáng cực tím, ánh sáng mặt trời có khoảng 5% xạ UV Do đó, ZnO thể hoạt tính quang xúc tác thấp ánh sáng mặt trời Sự tái kết hợp nhanh electron lỗ trống quang sinh làm giảm hiệu quang xúc tác Là nguyên liệu làm kem chống nắng ỨNG DỤNG ZnO ứng dụng lưu hóa cao su Ứng dụng chế tạo linh kiện điện tử C KẾT LUẬN Phương pháp sử dụng chất xúc tác chất bán dẫn điều kiện chiếu sáng phương pháp hiệu quả, an toàn KẾT LUẬN Quang xúc tác làm gia tăng tốc độ q trình oxy hóa phân hủy chất hữu độc hại để tạo thành CO2, nước chất vô hại khác Vật liệu xúc tác quang sở có hoạt tính xúc tác quang hố tham gia vào giai đoạn trung gian phản ứng hoá học làm thay đổi tốc độ phản ứng bảo toàn sau kết thúc CẢM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE 300 giây đặt câu hỏi!!! START TIMER TIME’S UP! CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TẬP TỐT Thành viên nhóm: Vũ Ngọc Hiển- 19000853 Trịnh Vân Anh-19000835( nhóm trưởng) Trần Hồng Hiệp- 19000854 Dương Thị Trà My-19000872 Nguyễn Thị Duyên 19000841 Nghê Thị Khánh Huyền-19000859 Nguyễn Minh Đức 19000843 Nguyễn Ngọc Phương Vy- 19000897 Nguyễn Thị Thêu 19000889 ... Phân loại xúc tác Trong quang xúc tác dị thể, chất phản ứng chất xúc tác quang có pha khác Xúc tác quang dị thể Trong quang xúc tác đồng thể, chất phản ứng xúc tác quang tồn pha Xúc tác quang đồng... thành cacbohidrat Cơ chế xúc tác quang B.II Một số khái niệm Khái niệm Xúc tác quang a) Khái niệm xúc tác quang hố học dùng để nói đến phản ứng:  xảy tác dụng đồng thời chất xúc tác ánh sáng, hay... Tính chất quang vật liệu TiO2 Nguyên tắc trình xúc tác quang là: TiO2 + h → e- + H+ Trong trình quang xúc tác khuếch tán bề mặt chất xúc tác sản sinh e- H+ dẫn đến tính xúc tác quang hóa bán dẫn