(Luận văn) 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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN ĐÌNH CƢỜNG lu an n va p ie gh tn to 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 d oa nl w an lu ll u nf va LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT oi m z at nh z m co l gm @ va http://www.lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu THÁI NGUYÊN - 2015 ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN ĐÌNH CƢỜNG lu an n va p ie gh tn to 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 nl w Chun ngành: Hóa vơ d oa Mã số: 60 44 01 13 va an lu ll u nf LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT oi m z at nh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS BÙI ĐỨC NGUY N z m co l gm @ va http://www.lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu THÁI NGUYÊN - 2015 ac th si LỜI CAM ĐOAN Luận văn đƣợc hồn thành phịng thí nghiệm mơn Hóa học vơ - Khoa Hóa - Trƣờng ĐHSP - ĐH Thái Nguyên Tôi xin cam đoan số liệu luận văn trung thực, chƣa công bố cơng trình tài liệu Thái Ngun, ngày… tháng….năm 2015 Học viên cao học lu an n va p ie gh tn to Nguyễn Đình Cƣờng 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 i si 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 lu an số thiết bị thực nghiệm có liên quan đến đề tài luận văn n va Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo cán phòng đào tạo, tn to phịng quản lý sau đại học, thầy giáo giảng viên giảng dạy gh môn, gia đình bạn bè ln ln động viên, chia sẻ giúp đỡ em p ie suốt thời gian học tập nghiên cứu w Thái nguyên, tháng năm 2015 d oa nl Học viên va an lu ll u nf Nguyên Đình Cƣờng oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th ii si 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 lu Chƣơng T NG QUAN an n va 1.1 Giới thiệu vật liệu quang xúc tác 1.1.2 Cơ chế quang xúc tác vật liệu bán dẫn gh tn to 1.1.1 Vật liệu quang xúc tác p ie 1.1.3 Các ứng dụng vật liệu quang xúc tác nl w 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu vật liệu quang xúc tác d oa 1.3 Giới thiệu chất hữu độc hại môi trƣờng nƣớc 13 an lu 1.4 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy chất va hữu 15 ll u nf 1.4.1 Ảnh hƣởng pH 15 oi m 1.4.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng chất xúc tác sử dụng phản ứng 17 z at nh 1.4.3 Ảnh hƣởng nồng độ đầu chất hữu 17 1.4.4 Ảnh hƣởng ion lạ có dung dịch 17 z gm @ 1.4.5 Ảnh hƣởng nhiệt độ 18 1.5 Giới thiệu số phƣơng pháp điều chế vật liệu nano 18 l m co 1.6 Một số phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng luận văn 20 an Lu 1.6.1 Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 20 1.6.2 Nhiễu xạ tia X (XRD) 20 n va ac th iii si 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 lu an 2.3 Chế tạo vật liệu 28 n va 2.3.1 Tổng hợp vật liệu nano AgInS2 theo phƣơng pháp kết tủa hóa học 28 nhiệt vi sóng 29 ie gh tn to 2.3.2 Tổng hợp vật liệu nano AgInS theo phƣơng pháp thủy p 2.4 Các k thuật đo khảo sát tính chất vật liệu 30 nl w 2.4.1 Nhiễu xạ tia X 30 oa 2.4.2 Phổ tán xạ tia X (EDX) 31 d 2.4.3 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 31 lu va an 2.4.4 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 31 u nf 2.5 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất metyl da cam ll vật liệu 31 m oi 2.5.1 Thí nghiệm khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu 31 z at nh 2.5.2 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác theo thời gian 32 z 2.5.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng khối lƣợng vật liệu @ gm AgInS2 đến hoạt tính quang xúc tác 32 l 2.5.4 Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng pH đến hoạt tính quang xúc m co tác vật liệu 32 an Lu 2.5.5 Thí nghiệm khảo sát khả tái sử dụng vật liệu AgInS 33 2.5.6 Hiệu suất quang xúc tác 33 n va ac th iv si 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 lu pháp khác 42 an 3.2.3 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu CAIS-1 theo va n thời gian 43 dịch MO đến hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 44 ie gh tn to 3.2.4 Ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng chất xúc tác thể tích dung p 3.2.5 Ảnh hƣởng pH dung dịch đến hoạt tính quang xúc tác phân nl w hủy MO vật liệu CAIS-1 46 d oa 3.2.6 Khảo sát khả tái sử dụng vật liệu CAIS-1 48 an lu K T LUẬN 50 ll u nf PHỤ LỤC va TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th v si DANH MỤC CÁC TỪ VI T TẮT Từ vi t tắt STT 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 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 iv si 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 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 v si DANH MỤC CÁC HÌNH Các trình diễn hạt bán dẫn bị chiếu xạ với Hình 1.1 bƣớc sóng thích hợp lu 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 Cơng thức cấu tạo hình ảnh minh họa MO 14 Hình 1.6 Cƣờng độ tia sáng phƣơng pháp UV-Vis 20 Hình 1.7 Mơ tả tƣợng nhiễu xạ tia X m t phẳng tinh thể an chất r n 21 Hình 1.9 Kính hiển vi điện tử truyền qua 23 Sơ đồ tổng hợp vật liệu AgInS2(CAIS-1) phƣơng tn to Sơ đồ mô tả hoạt động nhiễu xạ kế bột 22 gh n va Hình 1.8 p ie Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp AgInS2 (CAIS-4) phƣơng pháp thủy nl w Hình 2.2 pháp kết tủa hóa học 29 d oa nhiệt vi sóng 30 Giản đồ nhiễu xạ tia X AgInS2 điều chế an lu Hình 3.1 Hình 3.2 u nf va phƣơng pháp kết tủa hóa học (CAIS-1) 34 Giản đồ nhiễu xạ tia X AgInS2 điều chế ll oi m phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng (CAIS-4) 35 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 z at nh Hình 3.3 z m co l gm @ điều chế phƣơng pháp khác 39 an Lu n va ac th vi si 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 lu nm tƣơng ứng với giá trị lƣợng vùng cấm E g= 1,36 eV Kết cho an thấy, vật liệu AgInS2 không hấp thụ ánh sáng tử ngoại (λ = 200 - 400 nm) nhƣ va n vật liệu TiO2 mà hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến (λ = 400 - 800 nm) p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m ả k ế z at nh Hình 3.9 P (DRS) A I S2 s s T O2 z gm @ Từ kết nghiên cứu tính chất quang học cho phép dự đốn vật liệu AgInS2 mà chúng tơi điều chế đƣợc có hoạt tính tốt vùng ánh sáng l m co 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 an Lu dụng thực tế n va ac th 40 si 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 lu quang xúc tác mẫu vật liệu nghiên cứu, tiến hành khảo sát an thời gian đạt cân hấp phụ mẫu vật liệu đại diện CAIS-1 Kết va n trình bày hình 3.10: gh tn to p ie 0.7 MO 10 20 30 40 50 w 0.6 0.5 d Abs oa nl 0.4 an lu 0.3 0.2 ll u nf 0.0 va 0.1 m -0.1 400 oi 300 500 600 700 800 z at nh Wavelength (nm) ụ d k dị ả MO bị ụ bở CAIS1 k l gm ữ @ s â z Hình 3.10 P Hình 3.10 cho thấy sau khoảng thời gian khác (từ 10 đến 50 m co phút) cƣờng độ hấp thụ pic bƣớc sóng 464 nm gần nhƣ khơng thay đổi an Lu khoảng Vậy vật liệu CAIS1có khả hấp phụ MO nhỏ n va ac th 41 si 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 lu an 0.1 0.0 va -0.1 n 300 400 500 600 700 800 gh tn to Wavelength (nm) p ie Hình 3.11 P ụ â d MO s d dị ý bằ MO b mẫ ầ d oa nl w CAIS-1, CAIS-4 s s dị 25 an lu 15 12,3% ll 10 16,9% u nf va H (%) 20 oi m CAIS-1 z at nh CAIS-4 Samples z s â gm ồbể dễ @ Hình 3.12 B ể y MO m co l CAIS-1, CAIS-4 an Lu n va ac th 42 si 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 lu an Kết đƣợc trình bày hình 3.13 3.14 n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu ụ k ửd dị MO s ýở z at nh â oi 3.13 P m Hì bằ ữ k ả CAIS-1 z Hình 3.13 thấy giảm rõ rệt cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng @ gm bƣớc sóng cực đại 464 nm MO Sau m i 10 phút, ta thấy cƣờng độ đ c l trƣng pic giảm cách cho đồng qua thời gian Điều đƣợc thể rõ m co xây dựng biểu đồ hình cột biểu diễn hiệu suất quang xúc tác an Lu AgInS2 (hình 3.16) n va ac th 43 si 98,1% 100 H (%) 80 60 40 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 lu Time (min) an va n Hình 3.14 B ể ồbể dễ to (H%) y MO CAIS-1 Hình 3.14 cho biết hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu p ie gh tn â s w CAIS-1 qua mốc thời thời gian khác nhau, cụ thể hiệu suất quang xúc oa nl tác tăng dần theo thời gian chiếu sáng Hiệu suất xúc tác quang đạt 98,1% sau d thời gian chiếu sáng 80 phút Kết nghiên cứu cho thấy, vật liệu CAIS-1 mà lu va an điều chế bền, ổn định có hoạt tính cao cho ứng dụng xử lý ỉ k ố ể ll 3.2.4 Ả u nf nhiễm môi trƣờng điều kiện chiếu ánh sáng khả kiến m dị MO CAIS-1 oi ế d z at nh Chúng tơi 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 z gm @ trình bày hình 3.15 3.16 l Hình 3.15 phổ hấp thụ phân tử dung dịch MO ban đầu dung m co dịch MO xử lý chất quang xúc tác nghiên cứu, dƣới chiếu sáng an Lu 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 n va ac th 44 si λmax = 464 nm, qua xử lý chất xúc tác quang thấp so với dung dịch MO ban đầu lu an n va tn to Hình 3.15 P â d mẫ CAIS-1 dị k ố MO s k ý p ie gh bằ ụ d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z k ố y MO CAIS-1 m co l â ỉ gm ế ồbể dễ ả @ Hình 3.16 B ể Kết thực nghiệm biểu diễn qua hình 3.16 cho thấy, tăng khối lƣợng an Lu vật liệu hiệu xuất quang xúc tác phân hủy MO tăng Điều có nghĩa n va ac th 45 si 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 trị ảnh hƣởng suốt q trình phản ứng quang hóa xảy Với mục đích ứng dụng thực tiễn, thí nghiệm nghiên lu cứu hoạt tính quang xúc tác giá trị pH = 1; 3; 5; 7; 9; 11; 13 đƣợc thực an Kết khảo sát đƣợc trình bày hình 3.17 hình 3.18 n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m â ửd dị z ị Hk bằ MO s ý CAIS-1 gm @ z at nh ụ Hình 3.17 P Phổ hấp thụ hình 3.17 cho thấy thay đổi pH làm cho hoạt tính l m co 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 an Lu pH = 1; 3; cƣờng độ hấp thụ pic đ c trƣng MO thấp Từ xác định n va ac th 46 si 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 80 H (%) 60 40 lu an 20 n va to tn pH=1 pH=3 pH=5 pH=7 pH=9 pH=11 pH=13 gh p ie pH ồbể dễ ả nl w Hình 3.18 B ể y MO Hd CAIS-1 ị dị Hk ế s d oa â lu an Kết thực nghiệm biểu diễn qua hình 3.17 hình 3.18 cho thấy u nf va hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 mơi trƣờng axit tốt ll nhiều so với mơi trƣờng bazơ Hoạt tính quang xúc tác vật liệu m oi CAIS-1 mơi trƣờng có pH = - - tốt so với pH tự nhiên z at nh MO (pH = 7) Ngƣợc lại, mơi trƣờng bazơ hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 giảm đáng kể, điều chứng tỏ mơi trƣờng bazơ kìm z gm @ hãm khả phân hủy MO vật liệu Theo chúng tơi, thay đổi giá l trị pH dung dịch làm biến đổi tính chất điện bề m t chất xúc tác quang m co hóa Trong mơi trƣờng axit, bề m t hạt bán dẫn AgInS mang điện tích an Lu dƣơng hấp thụ ion H+ Sự thay đổi tích chất điện bề m t chất xúc tác có n va ac th 47 si 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 lu an n va p ie gh tn to ồbể dễ ả y 4-d lu k ả ă Hd dị ế s ị Hk AgInS2 sử dụ [28] CAIS-1 va an 3.2.6 K ả s e d â oa nl w Hình 3.19 B ể u nf Nghiên cứu tái sử dụng vật liệu có ý nghĩa quan trọng nghiên ll cứu lẫn thực tiễn Việc thu hồi tái sử dụng vật liệu nhằm khảo sát tính m oi bền, ổn định lẽ việc thu hồi tái sử dụng góp phần làm giảm chi phí z at nh ứng dụng thực tiễn Việc nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác vật liệu CAIS-1 tái sử dụng đƣợc thể hình 3.20 z m co l gm @ an Lu n va ac th 48 si lu 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 an trƣng bƣớc sóng cực đại 464 nm MO Sau m i 10 phút ta thấy cƣờng độ va n đ c trƣng pic giảm cách đồng qua thời gian đ c biệt 50 phút đầu p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu 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 oi m Hình 3.21 B ể z at nh z CAIS-1 tái sử dụng qua mốc thời thời gian khác nhau, cụ thể hiệu suất gm @ quang xúc tác tăng dần theo thời gian chiếu sáng m co tính quang xúc tác phân hủy MO mạnh l Kết nghiên cứu cho thấy, vật liệu CAIS-1 tái sử dụng có hoạt an Lu n va ac th 49 si 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) lu Đã khảo sát ảnh hƣởng vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế theo an phƣơng pháp khác đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO Theo kết va n thực nghiệm, vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế theo phƣơng pháp kết tủa có tn to hoạt tính quang xúc tác (16,9%) cao vật liệu AgInS2 đƣợc điều chế theo ie gh phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng (12,3%) p Đã khảo sát ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng vật liệu/ thể tích dung nl w dịch MO đến hiệu suất quang xúc tác Trong khoảng thời gian chiếu sáng oa định, khối lƣợng chất xúc tác tăng khả phân hủy MO tăng d Đã khảo sát ảnh hƣởng thời gian đến hiệu suất quang xúc tác lu va an phân hủy MO Sau 80 phút chiếu ánh sáng khả kiến, dung dịch MO gần nhƣ bị u nf phân hủy hoàn toàn (98,1%) ll Đã khảo sát ảnh hƣởng pH dung dịch đến hiệu suất quang xúc m oi tác phân hủy MO Kết cho thấy, pH giảm khả phân hủy MO z at nh gần nhƣ hoàn toàn (hiệu suất tăng) ngƣợc lại, pH tăng khả phân hủy MO vật liệu giảm dần (hiệu suất giảm) z gm @ 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 l tính chất quang xúc tác nhƣ vật liệu điều chế m co hủy gần nhƣ hoàn toàn Điều cho thấy vật liệu tái sử dụng giữ nguyên an Lu n va ac th 50 si 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) lu Ti ng Anh an R Asahi, T Morikawa, T Ohwaki, K Aoki, Y Taga, (2001), “Visible-Light va n Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides”, Science ,293, 269-271 TiO2 continuous fibers: Preparation by centrifugal spinning and photocatalytic gh tn to N Bao, Z.T Wei, Z.H Ma, F Liu, G.B Yin, (2010) , “Si-doped mesoporous p ie properties”, Journal of Hazardous Materials, 174, 129-136 w D N Bui, J Mu, L Wang, S.Z Kang, X.Q Li (2013), “Preparation of Cu-loaded oa nl SrTiO3 nanoparticles and their photocatalytic activity for hydrogen evolution from d methanol aqueussolution”, Applied Surface Science, 274, 328-333 an lu X.B Chen, S M Samuel (2007), “Titanium Dioxide Nanomaterials: 107, 2891-2959 ll u nf va Synthesis, properties, modifications, and applications”, Chemical Review, oi m D Chen, J.H Ye, (2007), “Photocatalytic H2 evolution under visible light Solids, 68(2), 2317-232 z at nh irradiation on AgIn5S8 photocatalyst”, Journal of Physics and Chemistry of z J Choi, H.W Park , M.R Hoffmann , (2010), “Effects of Single Metal-Ion @ gm Doping on the Visible-Light Photo-reactivity of TiO2 “Journal of Physical l Chemistry C, 114(2), 783-792 m co Y.Cong, J.L Zhang, F.Chen, M Anpo, D.N He, (2009), “Preparation, an Lu Photocatalytic Activity, and Mechanism of Nano-TiO2 Co-Doped with Nitrogen and Iron (III)”, J Phys Chem C, 111, 10618-10623 n va ac th 51 si 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 lu an AgIn5S8/TiO2 Heterojunction Nanocomposite and Its Enhanced Photocatalytic n va H2 Production Property under Visible Light”, ACS Catal”, 3(2), 170-177 Photocatalysis under UV/Visible Light: Selected Results and Related gh tn to 14 S G Kumar and L Gomathi Devi (2011), “Review on Modified TiO2 p ie Mechanisms on Interfacial Charge Carrier Transfer Dynamics “, J Phys Chem A, 115(46), 13211-13241 nl w 15 X.Q.Li (2013), “One-pot synthesis and visible light photocatalytic activity d oa of monodispersed AgIn5S8 microspheres”, Materials Research Bulletin, an lu 48(2), 286-289 va 16 H.C Liang, X.Z Li, J Nowotny (2010), “Photocatalytical Properties of ll u nf TiO2 Nanotubes”, Solid State Phenomena, 162, 295-328 oi m 17 A L Linsebigler, G G Lu and J T Yates (1995), “Photocatalysis on TiO 735-758 z at nh surfaces: Principles, Mechanisms and Selected Results”, Chem Rev 95, z 18 D.Y.C Leung, X.L Fu, C.F Wang, M Ni, M.K.H Leung, X.X Wang, X.Z @ gm Fu (2010), “Hydrogen production Over titania-based photocatalysts”, l ChemSusChem, 3, 681-694 m co 19 J.K Olesiak, H Weller (2013), “Synthesis and Application of Colloidal CuInS2 Semiconductor Nanocrystals”, Applied Materials & Interfaces, 5, 12221-12237 an Lu n va ac th 52 si lu an n va p ie gh tn to 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 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 53 si PHỤ LỤC Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample CAIS1 d=3.130 400 d=3.342 d=2.042 200 d=1.382 d=1.741 d=1.709 d=1.560 lu 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 an va 20 30 40 50 60 70 n 2-Theta - Scale gh tn to 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 ie Hình P.1 G ả ễ X kế p w 290 ế bằ ọ (CAIS-1) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample CAIS4 oa 280 270 d 260 240 an 230 lu d=3.311 250 220 210 va 200 190 u nf 180 170 160 m 140 40 d=1.730 d=1.875 d=1.821 d=2.423 50 d=1.756 d=2.065 d=2.641 d=2.722 d=3.241 60 d=2.586 70 d=2.916 80 d=2.815 90 d=3.526 d=3.461 100 z at nh d=3.854 110 oi 120 d=3.118 130 d=1.695 150 d=2.019 ll Lin (Cps) ó ề nl 300 A I S2 z 30 10 20 30 40 gm @ 20 50 2-Theta - Scale 60 70 l bằ ễ X y A I S2 só ề ế an Lu Hình P.2 G ả m co 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 (CAIS-4) n va ac th si