(Luận văn) tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano tio2 biến tính bằng nio và fe2o3

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM BÙI TRỌNG MINH lu an TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC va n VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU to p ie gh tn NANO TiO2 BIẾN TÍNH BẰNG NiO VÀ Fe2O3 d oa nl w an lu nf va LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 2020 n va ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM BÙI TRỌNG MINH lu an TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC va n VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU to p ie gh tn NANO TiO2 BIẾN TÍNH BẰNG NiO VÀ Fe2O3 w Ngành: HĨA VƠ CƠ d oa nl Mã số: 844.01.13 nf va an lu z at nh oi lm ul LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC z Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS BÙI ĐỨC NGUYÊN m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 2020 n va ac th si LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS.TS Bùi Đức Nguyên Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Thái Nguyên, tháng 08 năm 2020 Tác giả luận văn lu an n va to p ie gh tn BÙI TRỌNG MINH d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th i si LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Đức Nguyên người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo ban giám hiệu, phịng đào tạo, khoa Hóa học- trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài lu an Xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ, tạo n va điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực nghiệm hoàn thành gh tn to luận văn Với khối lượng công việc lớn, thời gian nghiên cứu có hạn, khả p ie nghiên cứu cịn hạn chế, chắn luận văn tránh khỏi thiếu w sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo, giáo bạn đọc d oa nl Xin chân thành cảm ơn ! an lu Thái Nguyên, tháng 08 năm 2020 nf va Tác giả z at nh oi lm ul Bùi Trọng Minh z m co l gm @ an Lu n va ac th ii si MỤC LỤC LỜI CAM ÐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN lu 1.1 Vật liệu Nano TiO2 an va 1.2 Tính chất quang xúc tác vật liệu nano TiO2 n 1.2.1 Giới thiệu xúc tác quang bán dẫn gh tn to 1.2.2 Cơ chế xúc tác quang chất bán dẫn ie 1.3 Ứng dụng vật liệu nano TiO2 10 p 1.3.1 Xử lý chất hữu độc hại ô nhiễm nguồn nước 10 nl w 1.3.2 Xử lý ion kim loại độc hại ô nhiễm nguồn nước 11 oa 1.3.3 Xử lý khí độc hại nhiễm khơng khí 11 d 1.3.4 Điều chế hiđro từ phân hủy nước 12 lu nf va an 1.4 Một số phương pháp nâng cao hiệu suất quang xúc tác vật liệu nano TiO2 13 1.4.1 Pha tạp TiO2 với nguyên tố kim loại phi kim 13 lm ul 1.4.2 Kết hợp TiO2 với chất bán dẫn khác 14 z at nh oi 1.5 Một số phương pháp nghiên cứu vật liệu 15 1.5.1 Nhiễu xạ tia X (XRD) 15 1.5.2 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 17 z gm @ 1.5.3 Tán xạ lượng tia X (EDX) 18 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 21 l co 2.1 Hóa chất 21 m 2.2 Dụng cụ thiết b 21 an Lu 2.3 Chế tạo vật liệu 21 n va ac th iii si 2.4 Các k thuật đo khảo sát tính chất vật liệu 22 2.4.1 Nhiễu xạ tia X 22 2.4.2 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 23 2.4.3 Phổ tán xạ tia X (EDX) 23 2.4.4 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 23 2.4.5 Thí nghiệm khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ Rhodamine B 24 2.4.6 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu 25 2.4.7 Hiệu suất quang xúc tác 25 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Kết nhiễu xạ tia X 26 lu 3.2 Kết nhiễu đo phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 30 an 3.3 Kết chụp ảnh TEM 36 va n 3.4 Kết phản xạ khuếch tán (DRS) 36 tn to 3.5 Kết khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu 38 ie gh KẾT LUẬN 46 p TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th iv si DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ EDX Energy dispersive X- ray TEM Transnission Electron Microscope XRD X-Ray Diffraction RhB Rhodamine B lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th v si DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số tính chất vật lý tinh thể rutile anatase Bảng 2.1 Thể tích dung d ch Ni(NO3)2 0,1M, Fe(NO3)3 0,1M lấy tương ứng với % khối lượng (x) NiO, Fe2O3 21 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th vi si DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các dạng thù hình khác TiO (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite Hình 1.2 Khối bát diện TiO2 Hình 1.3 Các trình diễn hạt bán dẫn b chiếu xạ với bước sóng thích hợp Hình 1.4 Giản đồ oxi hóa khử cặp chất bề mặt TiO2 Hình 1.5 Giản đồ lượng pha anatase pha rutile lu Hình 1.6 Sự hình thành gốc HO● O2− an Hình 1.7 Cơng thức cấu tạo Rhodamine B 11 va n Hình 1.8 Cơ chế quang xúc tác TiO2 tách nước cho sản xuất hiđro 12 tn to Hình 1.9 Mơ tả tượng nhiễu xạ tia X mặt phẳng tinh thể chất rắn 16 ie gh Hình 1.10 Sơ đồ mơ tả hoạt động nhiễu xạ kế bột 17 p Hình 1.11 Kính hiển vi điện tử truyền qua 18 nl w Hình 1.12 Nguyên lý phép phân tích EDX 19 d oa Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý hệ ghi nhận tín hiệu phổ EDX TEM 19 an lu Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp vật liệu TiO2 biến tính NiO, Fe2O3 22 nf va Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu TiO2 26 lm ul Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu 0,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 27 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu 1,0% (NiO, Fe2O3)/TiO2 27 z at nh oi Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu 1,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 28 Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 28 z Hình 3.6 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 29 @ gm Hình 3.7 Phổ EDX mẫu TiO2 31 co l Hình 3.8 Phổ EDX của vật liệu 0,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 32 m Hình 3.9 Phổ EDX của vật liệu 1% (NiO, Fe2O3)/TiO2 33 an Lu Hình 3.10 Phổ EDX của vật liệu 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 34 n va ac th vii si Hình 3.11 Phổ EDX của vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 35 Hình 3.12 Ảnh TEM vật liệu nano TiO2 36 Hình 3.13 Ảnh TEM vật liệu nano 5%NiO, Fe2O3/TiO2 36 Hình 3.14 Phổ DRS TiO2 x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 37 Hình 3.15 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B sau hấp phụ vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 38 Hình 3.16 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau xử lý quang xúc tác vật liệu 0,5% (NiO, lu Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 39 an Hình 3.17 Hiệu suất quang xúc tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật liệu va n 0,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 40 tn to Hình 3.18 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau p ie gh xử lý quang xúc tác vật liệu 1% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 40 nl w Hình 3.19 Hiệu suất quang xúc tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật d oa liệu 1% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 41 an lu Hình 3.20 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau nf va xử lý quang xúc tác vật liệu 1,5% (NiO, lm ul Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 41 Hình 3.21 Hiệu suất quang xúc tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật liệu z at nh oi 1,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 42 Hình 3.22 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau z xử lý quang xúc tác vật liệu 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 @ gm sau khoảng thời gian khác 42 co l Hình 3.23 Hiệu suất quang xúc tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật liệu m 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 43 an Lu n va ac th viii si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu Hình 3.10 Phổ EDX của vật liệu 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 n va ac th 34 si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu Hình 3.11 Phổ EDX của vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 n va ac th 35 si 3.3 Kết chụp ảnh TEM Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) mẫu TiO2 mẫu đại diện 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 trình bày hình 3.12 - 3.13 lu an n va Hình 3.12 Ảnh TEM vật liệu nano TiO2 p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu lm ul Hình 3.13 Ảnh TEM vật liệu nano 5%NiO, Fe2O3/TiO2 z at nh oi Kết chụp ảnh TEM cho thấy, hạt nano TiO2 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 thu có hình dạng kích thước đồng khoảng 30 z nm Như vậy, pha tạp NiO, Fe2O3 khơng làm ảnh hưởng đến hình thái học co l 3.4 Kết phản xạ khuếch tán (DRS) gm @ oxit TiO2 m Hình 3.14 trình bày phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) mẫu an Lu x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 n va ac th 36 si 1.0 5%NiO,Fe2O3/TiO2 Absorbance 0.8 3%NiO,Fe2O3/TiO2 1,5%NiO,Fe2O3/TiO2 0.6 1%NiO,Fe2O3/TiO2 0,5%NiO,Fe2O3/TiO2 0.4 TiO2 0.2 lu an 394 nm va 0.0 n 200 300 400 500 600 700 800 to p ie gh tn Wavelength (nm) Hình 3.14 Phổ DRS TiO2 x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 w Kết hình 3.14 cho thấy, vật liệu TiO2 biến tính x% NiO, Fe2O3 oa nl có phản ứng với ánh sáng tương tự vật liệu TiO2 không biến tính d Kết nghiên cứu tính chất hấp thụ ánh sáng vật liệu nano bán dẫn lu nf va an TiO2 cho thấy, bờ hấp thụ kéo dài phổ DRS vật liệu cắt trục hoành giá tr khoảng 394 nm tương ứng với giá tr lượng vùng cấm Eg lm ul 3,15 eV z at nh oi Các mẫu x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 thể khả hấp thụ mạnh ánh sáng vùng bước sóng dài Chúng ta nhận thấy rõ quy luật, hấp thụ ánh z sáng khả kiến mẫu x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 tăng hàm lượng NiO, gm @ Fe2O3 tăng Trong mẫu mà chúng tơi khảo sát mẫu 5% (NiO, l Fe2O3)/TiO2 thể khả hấp thụ ánh sáng khả kiến mạnh Phổ phản m co xạ khuếch tán mẫu x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 cho thấy, việc đưa thêm an Lu thành phần NiO Fe2O3 vào vật liệu TiO2 không làm thay đổi giá tr lượng vùng cấm làm vật liệu hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến Sự n va ac th 37 si hấp thụ mạnh vùng ánh sáng khả kiến vật liệu TiO2 biến tính so với vật liệu TiO2 khơng biến tính quy cho có mặt NiO Fe2O3 thành phần vật liệu Kết nghiên cứu cho thấy, việc phủ NiO Fe2O3 lên hạt tinh thể TiO2 không làm thay đổi cấu trúc bán dẫn vật liệu TiO2 Các mẫu x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 phản ứng mạnh vùng ánh sáng khả kiến Do đó, vật liệu biến tính có khả ứng dụng cao khơng biến tính việc ứng dung thực tế 3.5 Kết khảo sát hoạt tính quang lu 3.5.1 Khảo s t thời gi n c tác vật liệu t ân h p phụ c v t li u an Các vật liệu đặc biệt vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn có khả va n hấp phụ chất màu hữu Do đó, để xác đ nh xác hoạt tính tn to quang xúc tác vật liệu tổng hợp tiến hành khảo sát thời ie gh gian đạt cân hấp phụ vật liệu p Độ hấp phụ dung d ch Rhodamine B thời điểm khác nl w xác đ nh máy quang phổ UV-1700 Shimazu d oa Kết trình bày hình 3.15 nf va an lu 2.0 lm ul 1.5 z at nh oi Abs RhB 10 20 30 40 1.0 0.5 z 500 600 700 800 m co Wavelenght (nm) l 400 gm @ 0.0 an Lu Hình 3.15 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B sau đƣợc hấp phụ vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác n va ac th 38 si Kết hình 3.15 cho thấy khả hấp thụ Rhodamine B cuả vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 nhỏ Cường độ đỉnh hấp thụ gần không thay đổi sau khoảng thời gian làm thí nghiệm (đến 40 phút) Vì chọn 30 phút thời gian đạt cân hấp phụ loại vật liệu 3.5.2 Kết khảo s t ho t t nh qu ng t phân h y Rhodamine B c a v t li u Chúng tiến hành khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy Rhodamine B (10mg/l) mẫu 0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0% (NiO, Fe2O3)/TiO2 Điều kiện thí nghiệm: 50 mg chất xúc tác, 50ml Rhodamine B chiếu sáng đèn lu halogen 500W, sau 30 phút chiếu sáng, khoảng ml mẫu lấy ly an tâm để tách xúc tác, độ hấp phụ dung d ch Rhodamine B sau khoảng va n thời gian chiếu sáng xác đ nh máy quang phổ to tn Kết khảo sát hoạt tính quang xúc tác x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 đối p ie gh với phân hủy Rhodamine B trình bày hình 3.16 đến 3.25 nl w oa 2.0 d RhB 30 60 90 lm ul Abs nf va an 1.0 lu 1.5 z at nh oi 0.5 0.0 z 500 600 700 800 gm @ 400 Wavelenght (nm) l c tác vật liệu 0,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác an Lu đƣợc xử lý quang m co Hình 3.16 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau n va ac th 39 si 20 18 15,6% 16 14 12,6% H(%) 12 10 6,9% lu an 30 60 90 n va time (min) c tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật liệu 0,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác p ie gh tn to Hình 3.17 Hiệu suất quang nl w 2.0 oa d RhB 30 60 90 1.0 lm ul Abs nf va an lu 1.5 z at nh oi 0.5 0.0 600 700 800 @ 500 z 400 l gm Wavelenght (nm) c tác vật liệu 1% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau m đƣợc xử lý quang co Hình 3.18 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau an Lu khoảng thời gian khác n va ac th 40 si 24 22 19% 20 18 16 13% H(%) 14 12 8% 10 lu 20 40 60 80 100 an Time (min) va n Hình 3.19 Hiệu suất quang c tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật p ie gh tn to liệu 1% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác RhB 30 60 90 oa nl w 2.0 d 1.5 Abs nf va an lu 1.0 0.0 400 500 z at nh oi lm ul 0.5 600 700 800 z gm @ Wavelenght (nm) c tác vật liệu 1,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau m co đƣợc xử lý quang l Hình 3.20 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau an Lu khoảng thời gian khác n va ac th 41 si 30 25 19,3% H(%) 20 13,3% 15 8,2% 10 30 60 90 lu an Time (nm) n va Hình 3.21 Hiệu suất quang c tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật p ie gh tn to liệu 1,5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác 2.0 1.5 d oa nl w RhB 30 60 90 Abs nf va an lu 1.0 lm ul 0.5 z at nh oi 0.0 500 600 700 z 400 800 @ l gm Wavelenght (nm) Hình 3.22 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau co c tác vật liệu 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau m đƣợc xử lý quang an Lu khoảng thời gian khác n va ac th 42 si 35 30 27,9% 25 17,5% H(%) 20 12,3% 15 10 lu 30 60 90 an Time (min) va n Hình 3.23 Hiệu suất quang c tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật p ie gh tn to liệu 3% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác w 2.0 1.0 lm ul Abs nf va an lu 1.5 d oa nl RhB 30 60 90 z at nh oi 0.5 0.0 z 500 600 700 800 Wavelenght (nm) l gm @ 400 c tác vật liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác an Lu đƣợc xử lý quang m co Hình 3.24 Phổ hấp phụ phân tử Rhodamine B ban đầu (RhB) sau n va ac th 43 si 40 35 32,5% 30 25,6% H(%) 25 20 15 11,7% 10 lu 30 60 90 an Time (min) va n Hình 3.25 Hiệu suất quang c tác (H%) phân hủy Rhodamine B vật Kết thực nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu ie gh tn to liệu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 sau khoảng thời gian khác p x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 cho thấy, vật liệu TiO2 biến tính NiO Fe2O3 nl w có hoạt tính tương đối cao điều kiện chiếu ánh sáng khả kiến d oa Cơ chế quang xúc tác hệ vật liệu nghiên cứu trình bày nf va phản ứng sau: an lu sau: vật liệu TiO2 b kích thích lượng ánh sáng xảy (1) TiO2(e-cb) + O2 → TiO2 + O2.- (2) O2.- + (e-cb) + 2H+ → H2O2 (3) H2O2 + (e-cb) →HO● (một lượng nhỏ) + OH- (4) z at nh oi lm ul TiO2 + hν → TiO2 (e-cb) + TiO2 (h+vb) z Gốc hiđroxyl HO● sinh từ phản ứng gốc hoạt hóa @ m R + HO● → R’● + H2O co phân hủy hầu hết chất hữu ô nhiễm l gm tác nhân oxi hóa mạnh (với oxi hóa E = 2,8V) nên phản ứng an Lu R’● + O2 → Sản phẩm phân hủy n va ac th 44 si Q trình oxi hóa chất hữu xảy phản ứng trực tiếp chúng với lỗ trống quang hóa để tạo thành gốc tự sau phân hủy dây chuyền tạo thành sản phẩm R + h+υb → R’● + O2 → Sản phẩm phân hủy RCOO- + h+υb → R● +CO2 Các kết nghiên cứu trước ra, TiO2 có hiệu suất quang xúc tác nhỏ vùng ánh sáng khả kiến (400-800nm) Tuy nhiên, vật liệu TiO2 biến tính NiO Fe2O3 mà khảo sát cho kết hoạt tính quang xúc tác phân hủy Rhodamine B khả quan Chúng tơi cho có lu nguyên nhân: an Thứ nhất: Do vật liệu TiO2 biến tính NiO Fe2O3 có khả hấp va n thụ ánh sáng khả kiến tốt TiO2 (phổ DRS cho biết thơng tin này) nên có Thứ hai: Do có NiO Fe2O3 thành phần nên hạt mang điện (e- ie gh tn to hoạt tính mạnh vùng ánh sáng nhìn thấy (400 – 800 nm) p , h+) từ TiO2 sau hình thành chuyển đến NiO Fe2O3 làm giảm tái nl w tổ hợp nhanh electron kích thích lỗ trống mang điện dương (h+) tạo điều d oa kiện cho trình sản sinh electron hạt TiO2 ánh sáng kích thích nf va an lu tiếp tục diễn ra, làm tăng hiệu suất lượng tử hạt TiO2 z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 45 si KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm thu được, kết luận văn tổng kết lại sau: Đã tổng hợp mẫu vật liệu TiO2 biến tính x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 (x = 0,5; 1; 1,5; ; 5) Đã khảo sát đặc trưng cấu trúc, thành phần hóa học, hình thái bề mặt vật liệu phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ lượng tia X (EDX), hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Các mẫu vật liệu điều chế có cấu trúc pha tinh thể TiO2, kích thước hạt trung bình lu khoảng 20 - 30 nm Các kết xác nhận có mặt Ni, Fe, Ti, O an n va vật liệu; việc biến tính TiO2 hỗn hợp oxit NiO Fe2O3 không làm gh tn to ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể TiO2 Đã khảo sát khả hấp thụ ánh sáng vật liệu phổ phản p ie xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) Kết cho thấy, vật liệu thể khả w hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến Trong vật liệu nghiên cứu, vật liệu 5% oa nl NiO, Fe2O3/TiO2 hấp thụ ánh sáng khả kiến mạnh d Đã khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB vật liệu lu nf va an vùng ánh sáng khả kiến Kết khảo sát mẫu vật liệu x% (NiO, Fe2O3)/TiO2 (x = 0,1; 0,5; 1; 3; 5) cho thấy mẫu 5% (NiO, Fe2O3)/TiO2 có hoạt lm ul tính quang xúc tác lớn so với mẫu lại Sau khoảng 90 phút chiếu z at nh oi ánh sáng khả kiến hiệu suất quang xúc tác phân hủy RhB đạt 32,5% z m co l gm @ an Lu n va ac th 46 si TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002), “Khử amoni nước nước thải phương pháp quang hóa với xúc tác TiO2”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 40 (3), trang 20-29 [2] Nguyễn Xuân Nguyên, Lê Th Hoài Nam (2004), “Nghiên cứu xử lý nước rác Nam Sơn màng xúc tác TiO2 lượng mặt trời”, Tạp chí Hóa học ứng dụng (8) Tiếng Anh lu an [4] Amy L Linsebigler, Guangquan Lu and John T Yates (1995), n va “Photocatalysis on TiO2 surfaces: Principles, Mechanisms and Selected tn to Results”, Chem Rev 95 pp 735-758 gh [5] Constantin A Martin Tschurl, Ueli Heiz (2019), Introducing catalysis in p ie photocatalysis: What can be understood from surface science studies of w alcohol photoreforming on TiO2, J Phys Condens Matter, 31(47): 473002 oa nl [6] Duc-NguyenBui, Shi-ZhaoKang, XiangqingLi, JinMu (2011), “Effect of d Si doping on the photocatalytic activity and photoelectrochemical property lu nf va an of TiO2 nanoparticles”,Catalysis Communication, 13, (14-17) [7] Feng LR, Lu SJ, Qiu FL (2002), “Influence of transition elements dopant z at nh oi 60(3):463–7 lm ul on the photocatalytic activities of nanometer TiO2”, Acta Chimica Sinica, [11] Jina Choi, Hyunwoong Park, Michael R Hoffmann (2010), “Effects of Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photoreactivity of TiO2” J z gm @ Phys Chem C, 114 (2), pp 783–792 l [13] Mohd Hasmizam Razalia, MahaniYusoff (2018), “Highly efficient CuO m co loaded TiO2 nanotube photocatalyst for CO2 photoconversion”, Materials an Lu Letters, 221 pp, 168-171 n va ac th 47 si [15] Milind Pawar, Topcu Sendoğdular and Perena Gouma (2018), “A Brief Overview of TiO2 Photocatalyst for Organic Dye Remediation: Case Study of Reaction Mechanisms Involved in Ce-TiO2 Photocatalysts System”, Journal of Nanomaterials [16] Qing Guo, Chuanyao Zhou, Zhibo Ma, Xueming Yang (2019), “Fundamentals of TiO2 Photocatalysis: Concepts, Mechanisms, and Challenges”, Advanced Materials [17] Yihe Zhang, Fengzhu Lv, Tao Wu, Li Yu, Rui Zhang, Bo Shen, Xianghai Meng, Zhengfang Ye, Paul K Chu (2011), “F and Fe co-doped TiO2 with lu enhanced visible light photocatalytic activity “, J Sol-Gel Sci Technol, an 59:387–391 va n [18] Zhongqing Liu, Yanping Zhou, Zhenghua Li, Yichao Wang, and doped TiO2, by TiCl4, sol-gel autoigniting synthesis”, Journal of University ie gh tn to Changchun Ge (2007), “Enhanced photocatalytic activity of (La, N) co- p of Science and Technology Beijing, Mineral, Metallurgy, Material, 14, p552 d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th 48 si