(Luận án) ”Chế tạo vật liệu nền bi2wo6 có cấu trúc nano và nghiên cứu một số tính chất của chúng”

MỞ ĐẦU Năm 1972, Fujishima Honda phát khả quang xúc táccủa vật liệu bán dẫn TiO Điều mở hướng nghiên cứu để phânhủy chấthữu cơgây ô nhiễm môit r n g b ằ n g p h ả n ứ n g q u a n g x ú c t c Nhờ đó, TiO2là vật liệu nghiên cứu nhiều ứng dụngrộng rãi lĩnh vực quang xúc tác xử lí nhiễm mơi trường cuốinhữngnăm2000 Tuy nhiên, vật liệu TiO2là vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm quanglớn (khoảng 3.2 eV) nên thể tính chất quang xúc tác vùng ánhsáng tử ngoại Một số cơng trình nghiên cứu biến tính vật liệu TiO 2để cókhảnăng quangxúc táct r o n g v ù n g n h s n g n h ì n t h ấ y b ằ n g c c h t ổ h ợ p v ậ t liệu TiO2với vật liệu khác pha tạp nguyên tố khác vào TiO2 Mặcdù vậy, độ ổn định vàhiệu quang xúct c vùng ánh sáng nhìn t h ấ y củavậtliệuTiO2biếntínhvẫnlàtháchthứcvớicácnhàkhoahọc Một hướngđáng quan tâml n g h i ê n c ứ u c h ế t o c c vật liệu bán dẫn có khả quang xúc tác tốt vùng ánh sáng nhìnthấy, Một số vật liệu ba thành phần có khả quang xúc tác vùng ánhsáng khả kiến nghiên cứu như: BiVO 4, MnWO4, Ag3PO4 đó,Bi2WO6là ứng cử viên tiềm Bi 2WO6là bán dẫn loại n với bề rộngvùng cấm hẹp (khoảng 2.7 eV) có cấu trúc dạng perovskite, bền mặt hóa họcvàvậtlí Vật liệu Bi2WO6đãđượcchếtạothành cơng bằngn h i ề u p h n g p h p hóa đơn giản phương pháp thủy nhiệt, phương pháp sol-gel, phương phápđồng kết tủa, phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng phương pháp hóa siêuâm Các mẫu Bi2WO6được chế tạo phương pháp có cấu trúcnano đa tinh thể Các kết thu cho thấy, hình thái học, cấu trúc tinh thểvà khả quang xúc tác vật liệu Bi 2WO6phụ thuộc vào phương pháp vàđiều kiện chế tạo, vậy, việc nghiên cứu khảo sát tìm điều kiện chế tạovà xử lí tối ưu cho phương pháp cần thiết Trong số phươngpháp chế tạo vật liệu Bi 2WO6kể trên, phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng đượcđánh giá có thời gian tạo mẫu nhanh, mẫu tạo thành có cấu trúc nano độđồng cao Tuy nhiên, vật liệu Bi 2WO6chế tạo phương pháph ó a h ỗ trợ vi sóng xuất công bố, việc nghiên cứu khảo sát để xácđịnh điều kiện chế tạo xử lí tối ưu nhằm chế tạo thành cơng vật liệuBi2WO6bằngphươngpháphóacóhỗtrợvisóngvẫncầnđượcđặtra Cáckết quảnghiên cứu công bố chothấy,v ậ t l i ệ u B i 2WO6cókhảnăngquangxúctácphânhủycácchấtthửMB,RhBdướitácdụngcủabức xạ vùng nhìn thấy Tuy nhiên khả quang xúc tác vật liệuBi 2WO6vẫn chưa cao coi số nguyên nhân sau: (i) quátrình tái hợp cặp lỗ trống – điện tử vật liệu cao; (ii) diện tíchbềmặtriêngcủavậtliệu thấp Để tăng cường khả quang xúc tác vật liệu Bi 2WO6, số biệnpháp nghiên cứu pha tạp chất vào vật liệu Bi 2WO6hoặc tổ hợp vớicác vật liệu khác Vật liệu Bi 2WO6đã tổ hợp với vật liệu bán dẫn khácnhư: BiVO4, Bi2O3, Bi2S3, WO3, CeO2, ZnO, Graphen, TiO2 Kết cho thấy,khả quang xúc tác cải thiện phụ thuộc vào loại vật liệu tổ hợp, cơngnghệ chế tạo điều kiện xử lí Vì vậy, việc nghiên cứu vật liệu Bi 2WO6tổ hợpcó khả quang xúc tác cao ổn định phương pháp chế tạo phù hợp làcầnthiết Việc biến tính vật liệu Bi 2WO6bằng cách pha tạp cácnguyên tốk h c như: Gd, Mo, Ce, Br, Ba, Lu, Eu, Y, F, N số nhóm nghiêncứu Kết cho thấy, vật liệu Bi 2WO6pha tạp cho khả quang xúc táctốt so với vật liệu Bi2WO6tinh khiết Hơn nữa, khả quang xúc tác củamộtsốvậtliệunhưTiO 2,BiVO 4đượctăngcườngkhámạnhkhiphatạpGd,N Việc nghiên cứu, tìm điều kiện tốiư u đ ể t ă n g c n g k h ả n ă n g q u a n g x ú c tác vật liệu Bi2WO6bằng cách phatạp Gd, N hứah ẹ n đ e m l i n h ữ n g k ế t quảkhoahọcmới Ngoài ra, khảnăng quang xúct c c ủ a v ậ t l i ệ u B i 2WO6sẽ tăngcường diện tích bề mặt riêng vật liệu tăng Đã có số nghiên cứuđược thực sử dụng chất hoạt hóa bề mặt q trình phản ứng Tuynhiên,nếuchỉsửdụngmộtphươngphápchếtạosẽhạnchếtrongviệcthayđổihình thái học tăng diện tích bề mặt vật liệu Do đó, để thay đổi diện tíchbềm ặ t , v i ệ c k ế t hợp hai phương pháp chế tạo nhằm kết hợp tính u v i ệ t c ủ a mỗiphươngphápđượccoilàmộtcách tiếpcậnsángtạo Từ lí trên, vào điều kiện phịng thí nghiệm sở,chúng tơi lựa chọn đối tượng để nghiên cứu luận án vật liệu quang xúctác vùng ánh sáng nhìn thấy Bi 2WO6với đề tài”Chế tạo vật liệu nềnBi2WO6cócấutrúcnanovànghiêncứumộtsốtínhchấtcủa chúng” Mục tiêu luận án: mục tiêu luận án (1) nghiên cứuquy trình cơng nghệ để chế tạo thành cơng vật liệu Bi 2WO6bằng phương pháphóa có hỗ trợ vi sóng; nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện chế tạo lên tính chấtvật lí tính chất quang xúc tác vật liệu (2) Nghiên cứu biến tính vật liệuBi2WO6bằng cách pha tạp tổ hợp với vật liệu khác nhằm tăng khả năngquang xúc tác vật liệu Bi 2WO6; (3) Sử dụng số phương pháp phântích để tìm kiếm chứng giải thích chế tăng cường khả quang xúctáccủavậtliệuBi2WO6biếntính Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu vậtliệu Bi2WO6với tính chất vật lí khả quang xúc tác chúng.Phương pháp hóa hỗ trợ vi sóng sử dụng để chế tạo vật liệu Bi2WO6cókhả quang xúc tác tốt Các mẫu Bi 2WO6được chế tạo phương pháphóa cóh ỗ t r ợ v i s ó n g , p h n g p h p t h ủ y n h i ệ t , p h n g p h p v i s ó n g k ế t h ợ p với thủy nhiệt (vi sóng – thủy nhiệt); Vật liệu Bi 2WO6được biến tính cáchphatạpvớinguyên tố Gadolium(Gd)vàtổhợp vớiBiVO4 Cácphép phântích tính chất vật lí vật liệu Bi 2WO6được sử dụng gồm phép phân tích cấu trúc,phép phân tích tính chất quang, phép phân tích thành phần hóa học liên kếthóa học, phép phân tích tính chất dao động mạng Một số phép phân tích đượcthực sở nước phép đo hiển vi điện tử truyền qua phângiảicao (HRTEM)vàphép đoquangđiệntửtiaX(XPS) Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Luận án khảo sát ảnh hưởngcủa điều kiện chế tạo lên tính chất vật liệu Bi 2WO6bằng phương pháp hóacó hỗ trợ vi sóng Việc khảo sát ảnh hưởng điều kiện chế tạo lên tính chấtcủa vật liêu Bi2WO6bằng phương pháp hóa hỗ trợ vi sóng bổ sung thêm hiểubiết vật liệu Bi2WO6 Việc tăng cường khả quang xúc tác vật liệuBi2WO6thơng qua cách biến tính vật liệu hoặck ế t h ợ p c c p h n g p h p c h ế tạosẽgiúpvậtliệu tiếnđến gần hơnvớicácứngdụng thựctế Nội dung luận án: Hệ thống, phân tích đánh giácác kết quảnghiên cứu công bố công nghệ chế tạo, tính chất vật lí, khả năngquang xúc tác vật liệu Bi2WO6 Xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo vậtliệu Bi2WO6bằng phương pháphóa cóhỗtrợ vi sóng.T ì m r a đ i ề u k i ệ n t ố i u để thu vật liệu Bi2WO6biến tính có khả quang xúc tác tốt Tìm hiểucơchếtăngcường khảnăngquangxúctáccủavậtliệuBi2WO6biếntính Bố cục luận án: luận án trình bày 131 trang với 76 hìnhvà21bảngbaogồm5chươngv i cácnộidungđượctómtắtnhưsau: Chương 1: Trình bày tổng quan vật liệu Bi 2WO6, tính chất vật lí vàkhảnăngquangxúctáccủavậtliệu.Tổnghợpmộtsốkếtquảđãcơngbốvềnghiên cứu, chế tạo vật liệu Bi2WO6 Các kết nghiên cứu hệ thống,phân tích làm sử để lựa chọn cách tiếp cận phù hợp với điều kiện nghiên cứutrongnướcvàđịnh hướngnghiêncứucủaluậnán Chương 2: Giới thiệu phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng thiết bị sửdụng để chế tạo vật liệu Bi 2WO6bằng phương pháp hóahỗ trợ vi sóng vàphương pháp vi sóng kết hợp thủy nhiệt Ngun lí hoạt động điều kiện tiếnhành phép đo phân tích tính chất vật liệu trình bày chi tiết tạiđây Chương 3: Trình bày kết quảnghiên cứu ảnh hưởngcủa điều kiệncơng nghệ quy trình chế tạo mẫu Bi2WO6bằng phương pháp hóa hỗ trợ visónglêntínhchất,hìnhtháihọc vàkhảnăngquangxúctác vậtliệu Chương 4: Trình bày kết quảnghiên cứu nâng caok h ả n ă n g q u a n g x ú c tác củav ậ t l i ệ u B i 2WO6bằng cách pha tạp Gd tổ hợp với BiVO Tìm hiểucơ chế nâng cao khả quang xúc tácc ủ a v ậ t l i ệ u B i 2WO6biến tính đượcchế tạobằngphươngpháp hóahỗtrợvisóng Chương 5: Trình bày kết nghiên cứu số tính chất khả năngquang xúc tác củam ẫ u B i 2WO6pha tạp Gd chế tạo phương pháp hóa cóhỗtrợvisóngvàthủynhiệt CHƢƠNG1 TỔNGQUANQUANVỀVẬTLIỆUBi2WO6 1.1 TổngquanvềvậtliệuBi2WO6 1.1.1 TínhchấtcấutrúccủavậtliệuBi2WO6 Vật liệu Bi2WO6đơn giản họ vật liệu Aurivillus có cơng thứctổng qt Bi2An-1BnO3n+3 Trong đó, A nguyên tố Ca, Sr, Ba, Pb,Na, K B Ti, Nb,Ta, Mo, W, Fe Công thức vật liệu Bi 2WO6tương ứngvớin=1 B=W Cấu trúc tinh thể vật liệu Bi 2WO6có dạng Orthorhombic thuộc nhómkhơng gian (P21ab) với số mạng a= 5.456 Å, b=16.430 Å, c=5.438 Å;các góc α=90o, β=90o, γ=90o Ô sở vật liệu Bi2WO6được cấu tạo cáclớp (Bi2O2)n2n+xen kẽ với lớp (WO4)n2n-có cấu trúc kiểu perovskite (Hình1.1) Hình1.1cấutrúctinhthểcủaBi2WO6 1.1.2 TínhchấtquangcủavậtliệuBi2WO6 Các kết nghiên cứu tính tốn lí thuyết thực nghiệm cho thấyvật liệu Bi2WO6X có độ rộng vùng cấm cỡ 2.75 eV Kết chứng tỏ vậtliệu Bi2WO6có khả hấp thụ ánh sáng khả kiến Bờ hấp thụ vật liệuBi2WO6bịảnhhưởngbởicácđiềukiệnchếtạovàphươngphápchếtạo 1.2 Hoạttínhquangxúctáccủa vậtliệuBi2WO6 Các nghiên cứu vật liệu Bi 2WO6có khả phân hủy rấtnhiều chất hữu ô nhiễm nước, chất hữu bền vữngđược cấu tạo từ mạnh vòng cácbon liệt kê luận án Điều nàycho thấyvậtliệuBi2WO6có tiềmnăng trongxửlímơitrường 1.3.1.Một số kết nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện chế tạo lên mộtsố tínhchấtcủa vậtliệuBi2WO6 Các nghiên cứu điều kiện chế tạo có ảnh hưởng mạnh nhấtđến hình thành pha tinh Bi 2WO6là độ pH dung dịch Các phản ứnghóa học để tạo thành vật liệu Bi 2WO6được mơ tả phương trình phảnứngsau: Na2WO4.2H2O+2HNO3 H2WO4+2NaNO3+2H2OBi(NO3)3+H 2OBiONO3+2HNO3 BiONO3+H2O Bi2O2(OH)NO3+HNO3Bi2O2(OH)NO3+H2WO4 Bi2WO6+HNO 3+H2O Tuy nhiên, độ pH dung dịch lớn phản ứng xảy sau:Bi2O2(OH)NO3+2WO42-+3OHBi14W2O27+7NO3-+5H2O Các phương trình phản ứng hóa học cho thấy, tiền chất Bi(NO3)3và Na2WO4khi phản ứng môi trường với độ pH nhỏ hìnhthành pha tinh thể Bi2WO6và môi trường pH dung dịch lớn phảnứng không mong muốn xảy làm xuất pha tạp chất không mong muốn làBi14W2O27 Sựảnh hưởng độ pH lên hình tháih ọ c c ủ a v ậ t l i ệ u B i 2WO6cũng nhiều nghiên cứu cơng bố Năm 2007, nhóm nghiên cứu củaLisha Zhang chế tạo thành công vật liệu Bi 2WO6trong mơi trường pH =1(Hình1.7) Hình1.7Hìnhtháihọccủavậtliệu Bi2WO6vớithangđo 10 μmm(a), μmm (b)và100nm(c)tạiđộpH=1 Một số kết quản g h i ê n c ứ u c ủ a c c n h ó m k h c t r ê n t h ế g i i c ũ n g c h o thấy,h ì n h t h i h ọ c c ủ a v ậ t l i ệ u B i 2WO6bị ảnh hưởng mạnh điều kiện chếtạo phương pháp chế tạo Nghiên cứu Lisha Wang cộng cho thấy,có ảnh hưởng hình thái học vật liệu lên khả quang xúc tác củavật liệu Hình 1.11a Vật liệu Bi2WO6với dạng phiến mỏng cókhả quang xúc tác thấp nhất, vật liệu Bi2WO6có cấu trúc lớn tạothành từ phiến nhỏ có khả quang xúc tác tốt Khi so sánh khả năngquang xúc tác ánh sáng khả kiến, vật liệu Bi2WO6có khả quang xúctáctốthơnsovớivậtliệuTiO2(Hình1.11b) Hình1.11(a)Sự phụ thuộc củahiệusuấtquangxúctác vào hìnhtháihọc củavật liệu Bi2WO6(b)Hiệu suất quang xúc tác vật liệu Bi2WO6và TiO2dướitácdụngcủa ánhsáng khả kiến 1.5 Mộtsố nghiêncứutănghiệusuấtquangxúctáccủa vậtliệuBi2WO6 Vậtliệu Bi2WO6tinhkhiếtđãđượcnghiên cứu chếtạobằngn h i ê u phương pháp khác Tuy nhiên, trình quang xúc tác phụ thuộc vàonhiều yếu tố tốc độ tái hợp lỗ trống điện tử, diện tích bề mặt riêng, độ rộngvùng cấm.Vì vậy, đểtăng cường khảnăng quangxúc tác cácn g h i ê n c ứ u đ ã thay đổi ba thông số cách biến tính vật liệu Một số phương pháp đãđược thực chủ yếu hai cách pha tạp tổ hợp vớicácvậtliệukhác 1.5.1 VậtliệuBi2WO6phatạp Việc biến tính vật liệu Bi2WO6bằng cách pha tạp nguyên tố khác đãđược số nhóm nghiên cứu như: Gd, Mo, Ce, Br, Ba, Lu, Eu, Y, F , N Cácnghiên cứu biến tính vật liệu Bi 2WO6bằng cách pha tạp đềuchokhảnăngquangxúctáctốthơnso vớivậtliệuBi2WO6tinhkhiết 1.5.2 VậtliệuBi2WO6tổhợp Vật liệu Bi2WO6được biến tính cách tổh ợ p v i v ậ t l i ệ u k h c c ũ n g phương pháp nhà khoa học lựa chọn để nâng củahiệu suất quang xúc tác vật liệu.Ưuđiểm vật liệu tổ hợ có đồngthời tính chất vật liệu thành phần vật liệu tổ hợp Cáccơng trình nghiên cứu công bố vật liệu Bi 2WO6tổh ợ p c ó t h ể đ ợ c p h â n làm loại: (i) Vật liệu Bi 2WO6có thể tổ hợp với chất bán dẫn khácZnWO4, Co3O4,ZnO, BiVO4, Bi2O3, Bi2S3, Graphene oxide, WO3, g-C3N4,TiO2, CeO2, Ag3PO4 (ii) Với hạt nano kim loại có tính dẫn điện cao như:Ag,Au, Cu, Pt Cácnghiên cứu chothấy,việcb i ế n t í n h v ậ t l i ệ u B i 2WO6bằng cách phatạphoặctổhợpđềunhằmmụcđíchlàmgiảmsựtáihợpcủacáccặplỗtrống–điện tử vật liệu để làm tăng cường khả quang xúc tác Sự tái hợp củacáccặplỗtrống–điệntửđềuđượccác côngbốđánh giág i n t i ế p q u a c n g độ đỉnh huỳnhquangcủavậtliệu CHƢƠNGII CÁCPHƢƠNGPHÁPTHỰCNGHIỆMVÀPHÂNTÍCHTÍNHCHẤTCỦAV ẬTLIỆU 2.1 QuytrìnhchếtạovậtliệuBi2WO6 2.1.1 QuytrìnhchếtạovậtliệuBi2WO6tinhkhiết VậtliệuBi2WO6đượcchếtạobằngphươngpháphóahỗtrợvisóngtừ2tiềnchấtBi( NO3)3vàNa2WO4vớiquytrình nhưsơđồsau: Hình2.7QuytrìnhchếtạovậtliệuBi2WO6tinhkhiếtbằngphươngpháphóa cóhỗ trợvisóng Để khảo sát ảnh hưởng thời gian vi sóng lên tính chất vật liệuBi2WO6, dung dịch chứa Bi(NO3)3và Na2WO4được chiếu sóng vi ba thờigian khác 5, 10, 15, 20 phút độ pH=1 với công suất 750W Đểk h ả o s t ả n h hưởng điều kiện pH dung dịch lên tính c h ấ t c ấ u t r ú c vật liệu Bi2WO6, dung dịch NaOH thêm vào để thay đổi pH dungdịch với giá trị pH=1, 3, 5, 7, 9, 11 Các mẫu chiếu sóng vi ba cùngmột thờigian 20 phút Dung dịch sau khiđược chiếu sóng vib a đ ợ c đ ể nguội tiến hành lọc rửa, quay li tâm sấy khô nhiệt độ 70oC trong12h Vật liệu Bi2WO6được ủ nhiệt độ 400, 500, 600, 700oC để nghiêncứuảnh hưởngcủanhiệtđộlênsựhìnhthànhcấutrúctinhthể 2.1.2 ChếtạovậtliệutổhợpBi2WO6/BiVO4 Vật liệu tổ hợp Bi2WO6/BiVO4được chế tạo theo quy trình mơ tảtrênhình4.1 Hình 2.8 Sơđồ quytrìnhchếtạovậtliệu tổhợpBi2WO6/BiVO4 Thành phần Bi(NO3)3và Na2WO4được giữ nguyên Chương tạothànhdungdịchA.100mldungdịchBgồmcáctiềnchấtBi(NO3)3vàNH4VO3 với tỉ phần mol tương ứng 2.5 mmol 2.5 mmol hịa Sau đó, dungdịch A trộn vào dung dịch B với tỉ phần mol Bi 2WO6và BiVO4xácđịnh 100:0; 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50, 0:100 tạo thành dung dịch C.Dung dịch C cho vào bình cầu vi sóng với cơng suất 750W 20phút Sau vi sóng xong bước xử límẫu thựchiện nhưt r o n g chương Mẫu sau chế tạo ủ nhiệt độ 500 oC 5h mơitrường khơng khí Các mẫu với tỉ phần Bi 2WO6:BiVO4là 100:0; 90:10;80:20;70:30;60:40;50:50,0:100đượckíhiệulàBi 2WO6,M 90-10,M 8020, M70-30,M60-40,M50-50,BiVO4 2.1.3 QuytrìnhchếtạovậtliệutổhợpBi2WO6phatạpGd Quy trình chế tạo vật liệu Bi 2WO6pha tạp Gd phương pháp hóa hỗtrợ vi sóng giống với quy trình mơ tả mơ tả hình 4.2 Sự khác biệt so vớiChương3làmộtlượngnhỏtiềnchấtGd(NO3)3được thêm vào thay choBi(NO3)3với nồng độ % mol theo tính tốn lí thuyết 0, 1,0, 2,5, 5,0, 7,5 và10,0% Hình 2.9 Sơđồquytrìnhchếtạovậtliệu Bi2WO6phatạp Gd QuytrìnhnghiêncứukhảnăngquangxúctáccủavậtliệutổhợpBi 2WO6/ BiVO4và Bi2WO6pha tạp Gd thực thông qua khả phânhủy RhodamineBdướitácdụngcủấnhsángnhìnthấy.CácbướctiếnhànhthínghiệmđượcthựchiệnnhưtrongChương3.SựKhác biệt chúng tơi sử dụngRhBthaychoMBđểđánhgiákhảnăngquangxúctáccủacácmẫuchếtạođược 2.1.4 Quy trình chế tạo vật liệu Bi2WO6tinh khiết pha tạp N phươngphápvisóng– thủynhiệt Hình 2.10 Quy trình chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2WO6bằng phương pháp hóa cóhỗtrợvi sóng–thủynhiệt dao động mạng tinh thể liên kết Bi2WO6và bằngchứngvềsựliênkếtcủaha ivậtliệuBi2WO6vàBiVO 4trongmẫutổhợp.Phổ hấpthụhồngngoạicủahệvậtliệutổhợpBi2WO6/BiVO4códạngtươngtựnhưcủamẫu tinh khiết Bi2WO6 Tuy nhiên,khi thay đổi tỉ phần phaB i V O 4trongvật liệu tổhợp tăng lên, đỉnh hấp thụ ứng với kiểu dao động A 2uc ủ a p h a Bi2WO6tại số sóng 552cm-1bị dịch phía sốsóngn g ắ n ; t r o n g k h i đ ó c c đỉnh hấp thụ vị trí 421 741 cm-1dịch số sóng dài Sự dịch vị trí cácđỉnh hấp thụ có mặt BiVO4có thể coi thơng tin chứng tỏ liênkếtgiữahaivậtliệuBi2WO6, BiVO4trongmẫutổhợp 4.1.5.KếtquảkhảosáttínhchấtquangxúctáccủavậtliệutổhợpBi2WO6/BiVO4 Kết cho thấy, tỉ số nồng độ RhB lại so với nồng độ ban đầu saukhoảng thời gian tất mẫu giảm dần theo thời gian Điềunày chứng tỏ RhB bị phân hủy có vật liệu quang xúc tác tác dụngcủa ánh sáng khả kiến Tỉ số nồng độ RhB giảm mạnh ứng với mẫu tổ hợpBi2WO6/BiVO4tỉ phần 70-30, sau chiếu sáng nồng độ RhB lại vàokhoảng 17 %, tiếp đến mẫu tổ hợp có tỉ phần 50-50, mẫu Bi2WO6tinhkhiết,mẫu cótỉ phần 80-20 BiVO Áp dụng phương trình Langmuir –Hinshelwood để nghiên cứu trình thay đổi nồng độ RhB theo thời gian, sửdụng biểu thức ln(Co/Ct) = kt, ta thu kết Hình 4.9b Hệ sốgóck củamẫu tổhợp Bi2WO6:BiVO4với tỉ phần 70:30 lớn hệ sốk c ủ a mẫuBi2WO6tinhkhiết1,5lầnứngvớikhảnăngphânhủycủamẫuBi 2WO6:BiVO4 vớitỉphần70:30mạnh hơnmẫuBi2WO6tinh khiết1,5lần Hình 4.9 Độ suy giảm nồng độ RhB theo thời gian (a ) tốc độ phản ứng làm suygiảm nồng độ RhB (b) tác dụng vật liệu Bi 2WO6, BiVO4tinh khiết, vật liệutổhợpBi2WO6/BiVO4 4.1.6 Kếtquảkhảosátphổhuỳnhquangcủavậtliệutổhợp Bi2WO6/BiVO4 Quan sát phổhuỳnh quang chothấy, cácmẫu có phổh u ỳ n h q u a n g trải rộng vùng bước sóng từ 450 đến 750 nm Cường độ phổ huỳnh quangvới mẫu tổ hợp tỉ phần 70-30 thấp nhất, tiếp đến mẫu tỉ phần 50-50 và80-20 Điều tương ứng với trình tái hợp lỗ trống điện tử mẫu 70-30là thấp nhất, dođó mẫu cho khả quang xúc tác tốt Như vậy, từkếtquảđophổhuỳnhquangchothấy,mẫuM70-30cócườngđộphổhuỳnhquang thấp tương ứng với khả tái hợp lỗ trống thấp dẫn đến khả năngquangxúc táccủamẫulà caonhất Hình4.10Phổhuỳnhquang củacácmẫuBi2WO6,BiVO4vàcáctổhợpM8030;M70-30vàM50-50 Bi 2WO6/BiVO4 4.2 Kếtquảnghiêncứuvà chếtạovậtliệuBi2WO6pha tạpGd 4.2.1 Kếtquảkhảosátcấutrúc củavậtliệuBi2WO6phatạpGd Hình 4.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi 2WO6pha tạp Gd với tỉ lệkhácnhauvàvịtríđỉnhứngvớimặtphẳng mạng cóchỉsốmiler(131)(phải) Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi 2WO6pha tạp Gd xuất hiệncác đỉnh vị trí góc 2θ trùng với mẫu tinh khiết Vì vậy, thấy việcpha tạpGdkhơnglàmthayđổicấutrúccủavậtliệunềnBi 2WO6và khơnglàmxuấthiệnphamớitrongvậtliệu.Kếtquả chothấy,khinồngđộphatạpGdtăng từ lên 2,5% số mạng có xu hướng giảm Điều giảithích bán kính nguyên tử Gd 3+(0,93 nm) nhỏ so với bán kínhnguyên tử Bi3+(0,103 nm) đó, giá trị số mạng tinh thể Bi2WO6có thể bị giảm thay ion Gd 3+cho ion Bi3+ Tuy nhiên, số mạngkhôngthayđổisovớicủamẫuphatạp2,5%GdkhitiếptụctăngnồngđộGd Bảng 4.1 Nồng độ % Gd pha tạp vào vật liệu Bi 2WO6theo dự kiến theo kết quảphântíchtừEDXS Nồngđộp h a t p 0% Gdtheotínhtốn Nồng độG d t h u đƣợctừEDXS 1% 0,98 2,5% 5% 7,5% 2,04 2,20 2,29