(Luận văn) tổng hợp và nghiên cứu đặc trưng tính chất quang xúc tác vật liệu nano bitao4 để phân hủy phenol trong nước

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI lu an va n LUẬN VĂN THẠC SĨ ie gh tn to p TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT nl w QUANG XÚC TÁC VẬT LIỆU NANO BiTaO4 ĐỂ PHÂN HỦY d oa PHENOL TRONG NƢỚC u nf va an lu CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG ll oi m z at nh z NGUYỄN THỊ HƢƠNG THÚY m co l gm @ an Lu n va HÀ NỘI, NĂM 2018 ac th si BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI lu an LUẬN VĂN THẠC SĨ n va tn to gh TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT p ie QUANG XÚC TÁC VẬT LIỆU NANO BiTaO4 ĐỂ PHÂN HỦY d oa nl w PHENOL TRONG NƢỚC an lu ll u nf va NGUYỄN THỊ HƢƠNG THÚY oi m MÃ SỐ: 8440301 z at nh CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG z @ gm NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: m co l PGS.TS ĐÀO NGỌC NHIỆM an Lu HÀ NỘI, NĂM 2019 n va ac th si CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán hƣớng dẫn chính: PGS.TS Đào Ngọc Nhiệm – Viện Vật liệu – Viện Hàm lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Cán chấm phản biện 1:PGS TS Nguyễn Hữu Tùng- Đại học Bách khoa Hà nội Cán chấm phản biện 2: TS Trần Mạnh Trí- Đại học Khoa học Tự lu nhiên Hà nội an n va HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ p ie gh tn to Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại: nl w TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI d oa Ngày 17 tháng 01 năm 2019 ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th i si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thành thực thân suốt trình nghiên cứu đề tài vừa qua Những kết thực nghiệm đƣợc trình bày luận văn trung thực cộng thực dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Đào Ngọc Nhiệm – Trƣởng phịng Vật liệu Vơ cơ, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam lu Các kết nêu luận văn chƣa đuợc cơng bố cơng trình an Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung trình bày báo cáo n va nhóm nghiên cứu khác p ie gh tn to d oa nl w TÁC GIẢ LUẬN VĂN an lu ll u nf va Nguyễn Thị Hƣơng Thúy oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th ii si LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn cách hồn chỉnh, lời với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Đào Ngọc Nhiệm, Trƣởng phịng Vật liệu Vơ – Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam – ngƣời hƣớng dẫn, tận tình bảo tơi thực thành cơng luận văn thạc sỹ Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo khoa Môi trƣờng thầy phịng Phân tích khoa Mơi trƣờng - trƣờng Đại học Tài nguyên Môi lu an trƣờng Hà Nội hết lòng ủng hộ, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ Xin gửi lời cảm ơn Thầy giáo TS Mai Văn Tiến- Giảng viên Trƣờng Đại học n va suốt thời gian thực luận văn gh tn to Tài nguyên Mơi trƣờng tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn q trình thực p ie hồn thành luận Xin cảm ơn anh Đoàn Trung Dũng, chị Nguyễn Hà Chi phịng Phân tích Vơ nl w cơ- Viện Khoa họcVật liệu, giúp đỡ thiết bị máy móc sử dụng d oa Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, nguời thân bạn an lu bè mong muốn tơi hồn thành tốt luận văn va Trong q trình thực luận văn dù cố gắng nhƣng khơng thể tránh u nf khỏi thiết sót, em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến quý Hội ll đồng, quý thầy cô bạn để luận văn em đƣợc hoàn chỉnh oi m Em xin chân thành cảm ơn ! z at nh z Hà Nội ngày 17 tháng 01 năm 2018 m co l gm @ Học viên Nguyễn Thị Hƣơng Thúy an Lu n va ac th iii si MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT lu DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Nội dung luận văn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN .4 an va n 1.1 Tình hình nghiên cứu quang xúc tác vật liệu nano BiTaO4 ứng dụng để xử tn to lý phenol ie gh 1.1.1 Tình hình nghiên cứu vật liệu quang xúc tác vật liệu nano BiTaO4 p giới w 1.1.2 Tình hình nghiên cứu vật liệu quang xúc tác vật liệu nano BiTaO4 oa nl nƣớc d 1.2 Tổng quan vật liệu quang xúc tác nano BiTaO4 lu an 1.2.1 Tổng quan nguyên lí hệ quang xúc tác u nf va 1.2.2 Đặc điểm, tính chất vật liệu BiTaO4 ll 1.3 Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu nano BiTaO4 10 oi m 1.3.1 Phƣơng pháp sol-gel .11 z at nh 1.3.2 Phƣơng pháp đồng kết tủa .13 1.3.3 Phƣơng pháp phản ứng pha rắn .14 z 1.4 Tổng quan phenol 15 @ gm 1.4.1 Giới thiệu phenol 15 m co l 1.4.2 Nguồn gốc phát sinh phenol .15 1.4.3 Ảnh hƣởng phenol tới ngƣời môi trƣờng 16 an Lu 1.4.4 Các phƣơng pháp xử lý phenol môi trƣờng nƣớc 18 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 n va ac th iv si 2.1 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 22 2.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu .22 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 22 2.2 Hóa chất, thiết bị sử dụng 22 2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất .22 2.2.2 Thiết bị sử dụng 23 2.3 Tổng hợp chế tạo vật liệu nano BiTaO4 .23 2.3.1 Quy trình sơ đồ tổng hợp vật liệu BiTaO4 phƣơng pháp đốt cháy gel .24 2.3.2 Khảo sát tối ƣu hóa điều kiện phản ứng tổng hợp vật liệu 25 lu 2.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc, hình thái kích thƣớc vật liệu 25 an n va 2.4.1 Phƣơng pháp nhiệt trọng lƣợng – vi sai nhiệt lƣợng (TG-DTA) 25 2.4.3 Phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái học vật liệu (kính hiển vi điện gh tn to 2.4.2 Phƣơng pháp phân tích Phổ hồng ngoại IR 26 ie tử quét SEM-TEM) 26 p 2.4.4 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 27 nl w 2.4.5 Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt riêng ( phƣơng pháp đo BET) 28 d oa 2.4.6 Phƣơng pháp xác định điểm điện tích khơng vật liệu 29 an lu 2.4.7 Thiết bị phản ứng quang hóa (Photochemical) .30 va 2.4.8 Phƣơng pháp phổ UV-VIS .32 u nf 2.5 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến trình quang xúc tác vật liệu nano ll BiTaO4 .33 m oi 2.5.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ nung đến trình quang xúc tác xử lý phenol 33 z at nh 2.5.3 Khảo sát ảnh hƣởng lƣợng vật liệu tới khả quang xúc tác vật liệu .33 z gm @ 2.5.4 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến khả quang xúc tác vật liệu 34 2.5.5 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu .34 l m co 2.5.6 Hiệu suất trình xúc tác quang vật liệu để xử lý phenol môi trƣờng nƣớc 34 an Lu 2.6 Xác định nồng độ phenol nƣớc theo SMEWW 5530:C:2012 35 n va ac th v si 2.6.1 Chuẩn bị dung dịch phƣơng pháp xác định nồng độ chất hữu 35 2.6.2 Xác định nồng độ phenol nƣớc dựa vào phƣơng pháp SMEWW 5530:C:2012 36 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng điều kiện tổng hợp đến tính chất vật liệu xúc tác quang nano BiTaO4 .38 3.1.1 Ảnh hƣởng chất tạo gel đến hình thành pha vật liệu .38 3.1.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ nung đến hình thành pha vật liệu BiTaO4 39 3.2 Kết phân tích, đặc trƣng tính chất vật liệu 40 lu 3.2.1 Kết phân tích phổ hồng ngoại IR .40 an va 3.2.2 Phổ EDX vật liệu sau nung 41 n 3.2.3 Giản đồ XRD vật liệu đƣợc nung nhiệt độ 750oC 43 gh tn to 3.2.4 Hình ảnh TEM vật liệu BiTaO4 đƣợc nung điều kiện tối ƣu 750oC .44 ie 3.2.5 Phổ UV - VIS rắn mẫu vật liệu nung BiTaO4 750oC .46 p 3.2.6 Điểm đẳng điện vật liệu BiTaO4 đƣợc chế tạo điều kiện tối ƣu 750oC.46 nl w 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả phân hủy phenol vật liệu oa BiTaO4 .48 d 3.3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ nung đến trình quang xúc tác phân hủy phenol 48 lu va an 3.3.2 Ảnh hƣởng lƣợng xúc tác đến trình quang xúc tác phân hủy phenol u nf vật liệu BiTaO4 48 ll 3.3.3.Ảnh hƣởng pH đến khả quang xúc tác phân hủy phenol vật m oi liệu 49 z at nh 3.3.4 Khả tái sử dụng vật liệu với trình quang xúc tác xử lý phenol 49 z gm @ 3.3.5 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu BTO750 điều kiện không chiếu sáng 50 l m co 3.4 Điều kiện cơng nghệ thích hợp tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano BiTaO4 51 3.5 Kết thử nghiệm mẫu môi trƣờng thực tế 52 an Lu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 n va ac th vi si Kết luận 53 Kiến nghị .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th vii si DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT lu an n va : Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water CTPT : Công thức phân tử KHTN : Khoa học tự nhiên ĐHQGHN : Đại học Quốc gia Hà Nội DD : Dung dịch SEM : Scanning Electron Microscope TGA : Thermal gravimetric analysis TEM : Transmission Electron Microscope DTA : Differential Thermal Analysis tn to SMEWW DSC : Differential scanning calorimetry gh : Brunauer-Emmet-Teller p ie BET : polyvinyl ancolhol : Infrared SC oa nl w IR PVA CB : Vùng dẫn EDX : Energy - Dispersive X - ray (Tán xạ lƣợng tia X) BTO : BiTaO4 KPH : Không phát d : Semiconductor (Chất bán dẫn) ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th viii si lu an n va gh tn to Hình 3.7 Hình ảnh TEM vật liệu BiTaO4 nung 750oC ie Từ hình 3.7 thấy rõ vật liệu BiTaO4 đƣợc điều chế phƣơng pháp đốt p cháy gel có kích thƣớc nhỏ Tuy nhiên, tƣợng tự kết dính xảy mạnh nl w mẽ xuất nƣớc khơng khí Mặc dù vậy, hạt nano BiTaO4 d oa riêng biệt có kích thƣớc nhỏ 40nm Đây thành công an lu phƣơng pháp làm giảm đƣợc nhiệt độ nung cần thiết để chế tạo vật liệu có nghĩa phƣơng pháp tiết kiệm lƣợng mà cịn tạo vật liệu có va ll u nf kích thƣớc nhỏ hơn, tạo nên vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va 45 ac th si 3.2.5 Phổ UV - VIS rắn mẫu vật liệu nung BiTaO4 750oC Phổ UV-Vis rắn mẫu đƣợc vật liệu BiTaO4 đƣợc tổng hợp điều kiện tối ƣu Kết thu đƣợc thể hình 3.8 lu an va n Hình 3.8 Phổ UV-VIS mẫu tối ưu nung nhiệt độ 750oC gh tn to Hình 3.8, cho thấy bờ hấp thụ quang mẫu vật liệu chuyển dịch sang vùng ánh ie sáng khả kiến Sự chuyển dịch vùng hấp thụ quang sang vùng ánh sáng khả kiến dẫn p đến thu hẹp độ rộng vùng cấm so với oxit riêng rẽ (2,86eV) Kết nghiên oa nl w cứu tƣơng tự nhƣ kết thu đƣợc nhóm tác giả khác [13,29] d 3.2.6 Điểm đẳng điện vật liệu BiTaO4 chế tạo điều kiện tối ưu 750oC lu va an Kết nghiên cứu đƣợc ghi lại bảng 3.2 hình 3.9 ll oi m pHf (sau) 2,13 5,16 6,55 6,68 6,75 6,19 6,83 8,76 ∆pH -0,08 -1,35 -1,55 -0,67 0,25 1,75 2,24 1,24 z at nh z m co l gm @ pHi(trƣớc) 2,05 3,81 5,00 6,01 7,00 7,94 9,07 10 u nf Bảng 3.2 Kết nghiên cứu phụ thuộc ΔpH vào pHi oxit nano BTO750 an Lu n va 46 ac th si Hình 3.9 Sự phụ thuộc ΔpH vào pHi oxit nano BTO750 Từ kết thu đƣợc, xác định đƣợc điểm đẳng điện vật liệu lu an (pHpzc) 6,72 va n Bảng 3.3 Các kết nghiên cứu vật liệu BiTaO4 tn to p ie gh Phƣơng pháp 750 40nm 20,79 2,86 850 50nm 10,7 3,02 1150 3µm - 2,75 900 5µm - - 950-1300 >10 µm - - 900 50nm - - 750 0,5-1,3 µm - - Đốt cháy gel sử dụng PVA Đốt cháy gel sử dụng citrat d oa Phản ứng pha rắn an lu Phản ứng pha rắn u nf va Phản ứng pha rắn ll oi m Sol-gel z gm @ Phản ứng nung chảy dung dịch rắn z at nh Chen et al (2016) [24] Kích thƣớc hạt trung bình nl w Nghiên cứu Zhai et al (2013) [49] Shi et al (2010) [30] Huang et al (2000) [15] Zhou et al (2016) [5] Almeida et al (2016) [16] Diện tích Năng bề mặt lƣợng vùng riêng (m2gcấm (eV) ) Nhiệt độ nung tối ƣu (oC) l (- : không thực phép đo) n va 47 an Lu cao, đồng thời tiết kiệm lƣợng chi phí sản xuất m co Vậy vật liệu BiTaO4 đƣợc tạo phƣơng pháp đốt cháy gel mang lại hiệu ac th si 3.3 Kết khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến khả phân hủy phenol vật liệu BiTaO4 3.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến trình quang xúc tác phân hủy phenol Phenol đƣợc chuẩn bị nồng độ khau sau trộn với vật liệu với hàm lƣợng 0,25g/L sau đem chiếu sáng hệ thiết bị phản ứng quang photochemical Ace Kết nghiên cứu đƣợc phân tích tính tốn nhƣ bảng 3.4 Bảng 3.4 Khả quang xúc tác phân hủy phenol vật liệu theo thời gian vật liệu khác lu an n va mxt (g) Cphenol(ppm) V (ml) H15 % H30 % H45 % H60 % BTO550 0,0625 10,0 250 26,96 36,29 41,73 63,48 BTO750 0,0625 10,0 250 30,07 43,28 65,71 86,69 BTO850 0,0625 10,0 250 34,73 46,39 61,15 79,80 0,0625 10,0 250 37,06 52,60 68,14 80,24 0,0625 10,0 250 35,51 40,95 63,48 72,91 tn to Vật liệu BTO950 ie gh p BTO1050 d oa lớn nl w Từ bảng 3.4 cho thấy, khả quang xúc tác vật liệu đƣợc nung 750oC ll u nf va an lu 3.3.2 Ảnh hưởng lượng xúc tác đến trình quang xúc tác phân hủy phenol vật liệu BiTaO4 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 3.10 Ảnh hưởng lượng xúc tác đến trình phân hủy phenol vật liệu BTO750 sau thời gian 60 phút n va 48 ac th si Có thể lƣợng xúc tác đạt đƣợc hiệu xúc tác lớn hàm lƣợng 0,25g/l Mặc dù khác biệt hàm lƣợng 0,25g/l hàm lƣợng 0,5g/l không nhiều Nhƣng hàm với lƣợng xúc tác 0,25g/l hiệu suất đạt đƣợc cao đồng thời tiết kiệm đƣợc vật liệu sử dụng 3.3.3.Ảnh hưởng pH đến khả quang xúc tác phân hủy phenol vật liệu Kết đƣợc thể nhƣ hình 3.11 dƣới đây: lu an n va p ie gh tn to w d oa nl Hình 3.11 Ảnh hưởng pH đến khả quang xúc tác phân hủy phenol vật liệu BTO750 sau 60 phút Hình 3.11 thể khả quang xúc tác phân hủy phenol vật liệu BTO750 pH = – hiệu xuất xử lý phenol đạt giá trị cao va an lu ll u nf 3.3.4 Khả tái sử dụng vật liệu với trình quang xúc tác xử lý phenol Kết khả tái sử dụng vật liệu phân hủy phenol đƣợc tính tốn thể hình 3.12 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va 49 ac th si lu Hình 3.12 Khả tái sử dụng phân hủy phenol vật liệu BTO750oC an n va to Từ hình 3.12, khả tái sử dụng vật liệu để phân hủy phenol giảm nhẹ Sau bốn lần sử dụng, vật liệu có khả phân hủy phenol tốt Tuy nhiên nhận thấy rằng, khả quang xúc tác vật liệu giảm nhanh so với khả gh tn xử lý chất hữu trƣớc (giảm khoảng 10%) p ie 3.3.5 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu BTO750 điều kiện w không chiếu sáng oa nl Vật liệu BTO750 sau đƣợc tổng hợp, đƣợc cân xác lƣợng đem d phân tán, khuấy liên tục bóng tối xác định nồng độ phenol khoảng lu an thời gian xác định để đánh giá khả hấp phụ vật liệu Kết thu đƣợc đƣợc ll u nf va thể hình 3.13 dƣới đây: oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va 50 ac th si lu an n va gh tn to Hình 3.13 Khảo sát khả hấp thụ vật liệu BTO750 điều kiện khơng p ie chiếu sáng Từ hình 3.13, đƣa kết luận rằng, vật liệu có khả hấp phụ chất nl w lên bề mặt pH sẵn có dung dịch Trong đó, hấp phụ phenol vào d oa khoảng 2-3% Điều hồn tồn hiểu đƣợc pHpzc vật liệu cấu tạo an lu phenol bị phân hủy C6H5O- (aq)+H+ (aq) pKa  109,89 ll u nf va C6H5OH oi m Khi tan nƣớc, phenol phân li ion C6H5O- (aq) mang điện tích âm z at nh pH = 6,8 Với pH > pHpzc, vật liệu hấp phụ điện tích âm tốt Tuy nhiên với mức pH = 6,8 xấp xỉ pHpzc = 6,7 nên khả hấp phụ phenol nhỏ z @ 3.4 Điều kiện cơng nghệ thích hợp tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano BiTaO4 l gm Từ kết khảo sát điều kiện ảnh hƣởng tối ƣu điều kiện thực nghiệm, rút điều kiện thích hợp cho q trình tổng hợp chế tạo vật liệu xúc tác m co quang nano BiTaO4 nhƣ sau: an Lu n va 51 ac th si Bảng 3.5 Điều kiện tối ưu tổng hợp vật liệu xúc tác quang nano BiTaO4 Điều kiện tỷ lệ đơn phối liệu Stt Giá trị Tỷ lệ Bi:Ta:PVA 1:1:3 o Nhiệt độ thực phản ứng ( C) Thời gian thực phản ứng (giờ) pH 750 3.5 Kết thử nghiệm mẫu môi trƣờng thực tế Mẫu môi trƣờng: Nƣớc sau trạm xử lý sinh hóa nhà máy Formusa Hà Tĩnh kế thừa từ phịng phân tích Tổng cục Mơi trƣờng đƣợc lƣu bảo quản, phân tích lu phịng Thí nghiệm Tổng hợp Địa lý- Viện Địa lý an Bảo quản mẫu: đồng (II) sunfat thêm vào mẫu để tránh phân huỷ phenol n va vi sinh vật Axit hoá dung dịch axit photphoric bảo đảm tồn tn to ion đồng (II) loại trừ đƣợc biến đổi gây môi trƣờng kiềm mạnh ie gh - Thử nghiệm: p Cân xác1g vật liệu hấp phụ cho vào cốc thủy tinh chứa 50 ml dung dịch mẫu w mơi trƣờng pha lỗng điều chỉnh pH đến Để vào máy khuấy cài đặt thời oa nl gian khuấy 30 phút, tốc độ khuấy 150 vòng/phút Sau 30 phút tiến hành lọc d dung dịch đem xác định lại nồng độ phenol dung dịch Kết xử lý mẫu môi lu va an trƣờng thực tế sau cho vật liệu bảng 3.5 Nồng độ phenol trƣớc Nồng độ phenol sau hấp ll Thời gian hấp phụ u nf Bảng 3.6 Kết thử nghiệm mẫu môi trường m hấp phụ (mg/l) phụ (mg/l) 120 3,60 KPH oi (phút) z at nh Từ bảng kết cho thấy hầu hết phenol mẫu môi trƣờng đƣợc xử lý z m co l gm @ an Lu n va 52 ac th si KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn thu đƣợc kết sau: - Đã nghiên cứu tổng hợp thành công vật liệu BiTaO4 đơn pha phƣơng pháp đốt cháy gel PVA điều kiện: pH = 2; nhiệt độ tạo gel 80oC, tỉ lệ mol Bi:Ta:PVA 1:1:3 nung 750oC - Vật liệu BiTaO4 đƣợc nghiên cứu xác định đặc trƣng, tính chất phƣơng pháp hóa lý đại: IR, XRD, EDS, TEM, BET Vật liệu BiTaO4 tổng hợp điều kiện tối ƣu có kích thƣớc đồng < 40 nm với diện tích bề mặt riêng lớn 20,79 lu an m2/g có điểm đẳng điện pHz = 6,72  0,1 n va - Đã khảo sát số yếu tố ảnh hƣởng tới khả quang xúc tác vật liệu tn to BiTaO4 việc phân hủy phenol: gh - Vật liệu BiTaO4 tổng hợp điều kiện tối ƣu cho hiệu suất xử lý quang xúc tác phân p ie hủy phenol tốt phenol: Kết thực nghiệm cho thấy vật liệu BTO nung w 750°C có hiệu suất phân hủy phenol cao đạt 85,30 % 60 phút oa nl - Lƣợng vật liệu xúc tác BiTaO4 đạt hiệu suất tốt 0,25 g/l d - Vật liệu BiTaO4 sau lần sử dụng đạt hiệu suất xử lý phenol cao 75% u nf Kiến nghị va an lu - Bƣớc đầu thử nghiệm hấp phụ xử lý mẫu môi trƣờng thực tế cho kết tốt ll Do hạn chế mặt thời gian, kinh phí, khó khăn việc tìm kiếm, hạn chế mặt trang thiết bị, nhƣ trình độ chun mơn nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu xót xin kiến nghị tiếp tục nghiên cứu bổ sung kết đề tài nghiên cứu sau Kính mong nhận đƣợc góp ý thầy để luận văn em đƣợc hoàn thiện oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va 53 ac th si TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt [1] Mai Văn Tiến cộng (2007), “Nghiên cứu tổng hợp Polyme hấp phụ ứng dụng để tách loại hoạt chất có giá trị cao” Báo cáo kết đề tài cấp Tập đồn Hóa chất Việt Nam [2] Đỗ Xuân Đồng, Lê Thị Kim Lan, Vũ Anh Tuấn, “Nghiên cứu tổng hợp, đặc trƣng xác định hoạt tính xúc tác vật liệu lƣỡng mao quản Y/MCM-41 đƣợc tổng hợp từ cao lanh”, Hội nghị hấp phụ xúc tác toàn quốc lần thứ 4, 1-3/8/2007, Tp Hồ Chí Minh lu an [3] Trần Tứ Hiếu (2008) “Phân tích trắc quang”, NXB ĐHQG Hà Nội n va Tài liệu tiếng anh tn to [4] Aagaard, Per, and Harold C Helgeson “Thermodynamic and kinetic constraints gh on reaction rates among minerals and aqueous solutions; I, Theoretical p ie considerations.” American journal of Science 282, no (1982): 237-285 w [5]J Amighian, E Karimzadeh, M Mozzaffari The effect of Mn2+ substitution on oa nl magnetic properties of MnxFe3-xO4 nonoparticles prepared by coprecipitation method d Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2013, 332, 157-162 Abrahams, I., F Krok, M Struzik, and J R Dygas "Defect structure and an lu [6] va electrical conductivity in Bi3TaO7." Solid State Ionics 179, no 21 (2008): 1013-1017 A Fujishima, and K Honda, “Electrochemical photolysis of water at a ll u nf [7] Almeida, Cristiane Gomes, Heloysa Martins Carvalho Andrade, Artur José z at nh [8] oi m semiconductor electrode”, Nature., vol 238, Jul 1972, pp 37-38 Santos Mascarenhas, and Luciana Almeida Silva "Synthesis of nanosized β-BiTaO4 z by the polymeric precursor method." Materials Letters 64, no (2010): 1088-1090 @ Almeida, Cristiane Gomes, Heloysa Martins Carvalho Andrade, Artur José gm [9] l Santos Mascarenhas, and Luciana Almeida Silva "Synthesis of nanosized β-BiTaO4 An Unprecedented, M., O Cluster Constructed from Nanosized, and Redox- an Lu [10] m co by the polymeric precursor method." Materials Letters 64, no (2010): 1088-1090 Active Metallacarborane-Decorated Octasilsesquioxanes Electrochemical "Structures, n va 54 ac th si Phase Transformations, and Dielectric Properties of BiTaO4 Ceramics." [11] Argun, Mehmet Emin, Sukru Dursun, Celalettin Ozdemir, and Mustafa Karatas "Heavy metal adsorption by modified oak sawdust: Thermodynamics and kinetics." Journal of hazardous materials 141, no (2007): 77-85 [12] Ba-Abbad, Muneer M., Abdul Amir H Kadhum, Abu Bakar Mohamad, Mohd S Takriff, and Kamaruzzaman Sopian "Synthesis and catalytic activity of TiO2 nanoparticles for photochemical oxidation of concentrated chlorophenols under direct solar radiation." Int J Electrochem Sci (2012): 4871-4888 [13] Buffat, Ph, and Jean Pierre Borel "Size effect on the melting temperature of lu an gold particles." Physical review A 13, no (1976): 2287 n va [14] Candal, Roberto, and Azael Martínez-de la Cruz "New visible-light active to semiconductors." In Photocatalytic Semiconductors, pp 41-67 Springer International [15] Chun, Wang-Jae, Akio Ishikawa, Hideki Fujisawa, Tsuyoshi Takata, Junko N p ie gh tn Publishing, 2015 Kondo, Michikazu Hara, Maki Kawai, Yasumichi Matsumoto, and Kazunari Domen nl w "Conduction and valence band positions of Ta2O5, TaON, and Ta3N5 by UPS and an Cong, Ye, Jinlong Zhang, Feng Chen, Masakazu Anpo, and Dannong He va [16] lu 1798-1803 d oa electrochemical methods." The Journal of Physical Chemistry B 107, no (2003): u nf "Preparation, photocatalytic activity, and mechanism of nano-TiO2 co-doped with ll nitrogen and iron (III)." The Journal of Physical Chemistry C 111, no 28 (2007): oi z at nh [17] m 10618-10623 Cullity, Bernard Dennis, and John W Weymouth "Elements of X-ray Diffraction." American Journal of Physics 25, no (1957): 394-395 z Ding, Kaining, Bin Chen, Yulu Li, Yongfan Zhang, and Zhongfang Chen gm @ [18] "Comparative density functional theory study on the electronic and optical properties l m co of BiMO4 (M= V, Nb, Ta)." Journal of Materials Chemistry A 2, no 22 (2014): 82948303 an Lu [19] Garrison, A W., J D Pope, and F R Allen "GC/MS analysis of organic n va 55 ac th si compounds in domestic wastewaters." Identification and analysis of organic pollutants in water (1976): 517-556 [20] Gerischer, Heinz "Photocatalysis in aqueous solution with small TiO2 particles and the dependence of the quantum yield on particle size and light intensity." Electrochimica Acta 40, no 10 (1995): 1277-1281 [21] Goh, E G., X Xu, and P G McCormick "Effect of particle size on the UV absorbance of zinc oxide nanoparticles." Scripta Materialia 78 (2014): 49-52 [22]Haining Meng, Zhenzhong Zhang, Fangxiao Zhao, Tai Qiu, Jingdong Yang Orthogonal optimization design for preparation of Fe3O4 nanoparticles via chemical lu an copreccipitation Applied Surface Science, 2013, 208, 679-695 n va [23] Hu, Yidong, Gang Chen, Chunmei Li, Yansong Zhou, Jingxue Sun, Sue to Hao, and Zhonghui Han "Fabrication of {010} facet dominant BiTaO4 single-crystal gh tn nanoplates for efficient photocatalytic performance." Journal of Materials Chemistry Huang, Cheng-Liang, and Min-Hang Weng "Low-fire BiTaO4 dielectric [24] p ie A 4, no 14 (2016): 5274-5281 Jianzhong, Liu, and Li Meixian "Status and Development Advices on China's d oa [25] nl w ceramics for microwave applications." Materials Letters 43, no (2000): 32-35 Madelung, Otfried "Group VI elements." In Semiconductors: Data Handbook, va [26] an lu Tantalum and Niobium Resources [J]." Hunan nonferrous metals (1999): 022 Maness, Pin-Ching, Sharon Smolinski, Daniel M Blake, Zheng Huang, ll m [27] u nf pp 419-433 Springer, Berlin, Heidelberg, 2004 oi Edward J Wolfrum, and William A Jacoby "Bactericidal activity of photocatalytic z at nh TiO2 reaction: toward an understanding of its killing mechanism." Applied and environmental microbiology 65, no (1999): 4094-4098 z Muktha, B., Jacques Darriet, Giridhar Madras, and TN Guru Row "Crystal gm @ [27] structures and photocatalysis of the triclinic polymorphs of BiNbO4 and BiTaO4." l m co Journal of Solid State Chemistry 179, no 12 (2006): 3919-3925 [29]Qi Chen, Adam J.Roudinone, Bryan C Chakoumakos, Z John Zhang Synthesis of an Lu superparamagnetic MgFe2O4 nanoparticles by corecipitation Journal of Magnestism n va 56 ac th si and Magnetic Materials, 1999, 194,1-7 Sleight, A W., and G A Jones "Ferroelastic transitions in β-BiNbO4 and β- [30] BiTaO4." Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal Chemistry 31, no 11 (1975): 2748-2749 Sleight, A W., and G A Jones "Ferroelastic transitions in β-BiNbO4 and β- [31] BiTaO4." Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal Chemistry 31, no 11 (1975): 2748-2749 [32] Sleight, A W., and G A Jones "Ferroelastic transitions in β-BiNbO4 and βBiTaO4." Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal lu an Chemistry 31, no 11 (1975): 2748-2749 n va [33] Smykatz-Kloss, Werner "Thermogravimetry and Differential Thermal Analysis." to In Differential Thermal Analysis, pp 1-2 Springer Berlin Heidelberg, 1974 gh tn [34] Stamatakis, P., B R Palmer, G C Salzman, C F Bohren, and T B Allen p ie "Optimum particle size of titanium dioxide and zinc oxide for attenuation of ultraviolet radiation." JCT, Journal of coatings technology 62, no 789 (1990): 95-98 nl w [35] Stubican, V S (1964) High‐Temperature Transitions in Rare‐Earth Niobates d oa and TantaIates Journal of the American Ceramic Society, 47(2), 55-58 an lu [36] Sunil Rohilla, SushiKumar, P.Aghamkar, S Sunder, A Agarwal Investigations va on structural and magnetic properties of cobaltferrite/silica nanocomposites prepared ll m 232, 897-902 u nf by the coprecipitation method, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2011, oi [37] T Chen, Y Zheng, J.M Lin, G Chen, Study on the photocatalytic degradation z at nh of methyl orange in water using Ag/ZnO as catalyst by liquid chromatography electrospray ionization ion-trap mass spectrometry J Am Soc Mass Spectrom., Vol z gm [38] @ 19, pp 997-1003 (2008) Ullah, Ruh, Ha Ming Ang, Moses O Tadé, and Shaobin Wang "Synthesis of l m co doped BiNbO4 photocatalysts for removal of gaseous volatile organic compounds with artificial sunlight." Chemical Engineering Journal 185 (2012): 328-336 an Lu [39] Ullah, Ruh, Hongqi Sun, Ha Ming Ang, Moses O Tadé, and Shaobin Wang n va 57 ac th si "Photocatalytic oxidation of water and air contaminants with metal doped BiTaO4 irradiated with visible light." Catalysis today 192, no (2012): 203-212 [40] Walsh, Aron, Yanfa Yan, Muhammad N Huda, Mowafak M Al-Jassim, and Su-Huai Wei "Band edge electronic structure of BiVO4: elucidating the role of the Bi s and V d orbitals." Chemistry of Materials 21, no (2009): 547-551 [41] Wang, W‐W., Y‐J Zhu, and L‐X Yang "ZnO–SnO2 hollow spheres and hierarchical nanosheets: hydrothermal preparation, formation mechanism, and photocatalytic properties." Advanced Functional Materials 17, no (2007): 59-64 [42] Wu, Ling, C Yu Jimmy, and Xianzhi Fu "Characterization and photocatalytic lu an mechanism of nanosized CdS coupled TiO2 nanocrystals under visible light n va irradiation." Journal of molecular catalysis A: Chemical 244, no (2006): 25-32 Yu, Jiaguo, and Bo Wang "Effect of calcination temperature on morphology to [43] gh tn and photoelectrochemical properties of anodized titanium dioxide nanotube p ie arrays." Applied Catalysis B: Environmental 94, no (2010): 295-302 [44] Yu, Jia-Guo, Huo-Gen Yu, Bei Cheng, Xiu-Jian Zhao, Jimmy C Yu, and Wing- nl w Kei Ho "The effect of calcination temperature on the surface microstructure and d oa photocatalytic activity of TiO2 thin films prepared by liquid phase deposition." The an lu Journal of Physical Chemistry B 107, no 50 (2003): 13871-13879 va [45] Yu, Jiaguo, Huogen Yu, Bei Cheng, and C Trapalis "Effects of calcination u nf temperature on the microstructures and photocatalytic activity of titanate ll nanotubes." Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 249, no (2006): 135-142 m Zang, Yipeng, Liping Li, Yangsen Xu, Ying Zuo, and Guangshe Li oi [46] z at nh "Hybridization of brookite TiO2 with gC3N4: a visible-light-driven photocatalyst for As3+ oxidation, MO degradation and water splitting for hydrogen evolution." Journal z [47] gm @ of Materials Chemistry A 2, no 38 (2014): 15774-15780 Zak, A Khorsand, M Ebrahimizadeh Abrishami, WH Abd Majid, Ramin l m co Yousefi, and S M Hosseini "Effects of annealing temperature on some structural and optical properties of ZnO nanoparticles prepared by a modified sol–gel combustion n va 58 an Lu method." Ceramics International 37, no (2011): 393-398 ac th si [48]Zhongkui Hong, Aixue Liu, Li Chen, Xuesi Chen, Xiabin Jing Preparation of biaoactive glass creamic nanoparticles by combination of sol-gel and coprecipitation method Journal of Non-Crystalline Soilids,2009,355,368-372 [49] Zhai, Hai-Fa, Ai-Dong Li, Ji-Zhou Kong, Xue-Fei Li, Jie Zhao, Bing-Lei Guo, Jiang Yin, Zhao-Sheng Li, and Di Wu "Preparation and visible-light photocatalytic properties of BiNbO4 and BiTaO4 by a citrate method." Journal of Solid State Chemistry 202 (2013): 6-14 [50] Zhai, Hai-Fa, Ai-Dong Li, Ji-Zhou Kong, Xue-Fei Li, Jie Zhao, Bing-Lei Guo, Jiang Yin, Zhao-Sheng Li, and Di Wu "Preparation and visible-light photocatalytic lu an properties of BiNbO4 and BiTaO4 by a citrate method." Journal of Solid State n va Chemistry 202 (2013): 6-14 Zhou, Di, Xiao-Qin Fan, Xiao-Wei Jin, Duan-Wei He, and Guo-Hua Chen to [51] gh tn "Structures, Phase Transformations, and Dielectric Properties of BiTaO4 Ceramics." ie Inorganic Chemistry 55, no 22 (2016): 11979-11986 p [52]Zang, Yipeng, Liping Li, Yangsen Xu, Ying Zuo, and Guangshe Li “ nl w Hybridization of brookite TiO2 with C3N4 : a visible-light-driven photocatalyst for d oa As3+ oxidation, MO degradation and water spitting for hydrogen evolution” Journal of ll u nf va an lu Materials Chemistry A2, no.38 (2014) 15774-15780 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va 59 ac th si