Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng xúc tác quang hóa bivo4 trong phân hủy hợp chất hữu cơ độc hại sử dụng ánh sáng nhìn thấy

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG XÚC TÁC QUANG HÓA BiVO4 TRONG PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: Nguyễn Hữu Vinh Thành phố Hồ Chí Minh - 2017 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH ĐOÀN TP HỒ CHÍ MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TRẺ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ỨNG DỤNG XÚC TÁC QUANG HÓA BiVO4 TRONG PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI SỬ DỤNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY Chủ nhiệm nhiệm vụ: (ký tên) Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Hữu Vinh PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong Cơ quan chủ trì nhiệm vụ Đồn Kim Thành Thành phố Hồ Chí Minh- 2017 Mẫu Báo cáo thống kê (trang Báo cáo tổng hợp kết nhiệm vụ) _ THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TRẺ CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2017 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KH&CN I THÔNG TIN CHUNG Tên nhiệm vụ: Nghiên cứu tổng hợp ứng dụng xúc tác quang hóa BiVO4 phân hủy hợp chất hữu độc hại sử dụng ánh sáng nhìn thấy Thuộc: Chương trình/lĩnh vực (tên chương trình/lĩnh vực): Vườn ươm Sáng tạo Khoa học Công nghệ trẻ Chủ nhiệm nhiệm vụ: Họ tên: Nguyễn Hữu Vinh Ngày, tháng, năm sinh: 31/10/1992 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Cử nhân Chức danh khoa học: Chức vụ: Chuyên viên nghiên cứu Điện thoại: Tổ chức: 0839411211 Nhà riêng: Mobile: 01662346888 Fax: E-mail: nguyenhuuvinh3110@gmail.com Tên tổ chức công tác: Trường Đại học Nguyễn Tất Thành Địa tổ chức: 298A-300A Nguyễn Tất Thành, Phường 13, Quận 4, Tp.HCM Địa nhà riêng: 134/1A/4 đường Đông Bắc, Tổ 17, Khu phố 2, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, Tp.HCM Tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Tên tổ chức chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Điện thoại: 8233363 – 8230780 Fax: 8244 705 E-mail: vuonuomtst@gmail.com Website: www.khoahoctre.com.vn Địa chỉ: Số Phạm Ngọc Thạch, Phường Bến Nghé, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh Họ tên thủ trưởng tổ chức: ĐOÀN KIM THÀNH Số tài khoản: 3713.0.1083277 Kho bạc: Nhà nước Quận – Tp Hồ Chí Minh Tên quan chủ quản đề tài: Sở Khoa Học Và Cơng Nghệ Tp.HCM II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực nhiệm vụ: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 07 năm 2017 đến tháng 12 năm 2017 - Thực tế thực hiện: từ tháng 06 năm 2017 đến tháng 12 năm 2017 - Được gia hạn (nếu có): - Lần từ tháng… năm… đến tháng… năm… - Lần … Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 80 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ ngân sách khoa học: 80 tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác: ……………….tr.đ b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn ngân sách khoa học: Số TT Theo kế hoạch Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) 06/2017 40 10/2017 24 01/2018 16 Thực tế đạt Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) 06/2017 40 10/2017 24 Ghi (Số đề nghị tốn) c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Số TT Nội dung khoản chi Trả công lao động (khoa học, phổ thông) Nguyên, vật liệu, lượng Thiết bị, máy móc Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác Tổng cộng Theo kế hoạch Tổng NSKH 52,785,040 Thực tế đạt Tổng NSKH 52,785,040 52,785,040 52,785,040 15,214,960 15,214,960 15,214,960 15,214,960 12,000,000 12,000,000 12,000,000 12,000,000 80,000,000 80,000,000 80,000,000 80,000,000 - Lý thay đổi (nếu có): Nguồn khác Nguồn khác Đối với dự án: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Số TT Nội dung khoản chi Thiết bị, máy móc mua Nhà xưởng xây dựng mới, cải tạo Kinh phí hỗ trợ cơng nghệ Chi phí lao động Nguyên vật liệu, lượng Thuê thiết bị, nhà xưởng Khác Tổng cộng Tổng NSKH Nguồn khác Thực tế đạt Tổng NSKH Nguồn khác - Lý thay đổi (nếu có): Các văn hành q trình thực đề tài/dự án: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xét duyệt, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì nhiệm vụ (đơn, kiến nghị điều chỉnh có) Số Số, thời gian ban hành văn Tên văn Ghi TT 14//2017/HĐ – KHCN – VƯ, 2017 Hợp đồng thuê khoán Tổ chức phối hợp thực nhiệm vụ: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức tham gia thực Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* - Lý thay đổi (nếu có): Cá nhân tham gia thực nhiệm vụ: (Người tham gia thực đề tài thuộc tổ chức chủ trì quan phối hợp, không 10 người kể chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh CH Nguyễn Tên cá nhân tham gia thực CH Nguyễn Nội dung tham gia Phân tích lựa Sản phẩm chủ yếu đạt Quy trình Ghi chú* Hữu Vinh Hữu Vinh ThS Nguyễn Thị Thương ThS Nguyễn Thị Thương chọn vật liệu, xây dựng quy trình cơng nghệ, viết thuyết minh báo cáo tổng kết Phân tích xây dựng quy trình cơng nghệ tổng hợp chế tạo vật liệu TS Nguyễn Duy Trinh TS Nguyễn Duy Trinh ThS Trần Văn Thuận ThS Trần Văn Thuận ThS Đinh Thị Thanh Tâm ThS Đinh Thị Thanh Tâm CN Hồng Ngọc Bích CN Hồng Ngọc Bích Phân tích xây dựng quy trình cơng nghệ tổng hợp chế tạo vật liệu Phân tích xây dựng quy trình cơng nghệ tổng hợp chế tạo vật liệu Triển khai tổng hợp vật liệu đánh giá thử nghiệm Triển khai tổng hợp vật liệu đánh giá thử nghiệm tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu, thuyết minh đề tài, báo cáo tổng kết đề tài Quy trình tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu, thuyết minh đề tài Quy trình tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu, báo khoa học Quy trình tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu Quy trình tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu Quy trình tổng hợp đánh giá hoạt tính quang xúc tác vật liệu - Lý thay đổi ( có): Tình hình hợp tác quốc tế: Số Theo kế hoạch TT (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa Ghi chú* điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) - Lý thay đổi (nếu có): Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Theo kế hoạch Số (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa TT điểm ) Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* - Lý thay đổi (nếu có): Tóm tắt nội dung, công việc chủ yếu: (Nêu mục 15 thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát nước nước ngoài) Số TT Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Theo kế Thực tế hoạch đạt 04/2017- 04/201705/2017 05/2017 Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Xây dựng thuyết minh chi tiết đề tài Nghiên cứu tổng hợp BiVO4 phương pháp dung nhiệt sử dụng EG làm dung môi 06/201707/2017 06/201707/2017 Đặc trưng cấu trúc BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt sử dụng EG làm dung môi 07/201708/2017 07/201708/2017 Nghiên cứu hoạt tính xúc tác oxy hóa quang hố phản ứng oxy hóa quang hóa chất màu xúc tác BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt thủy nhiệt ánh sáng mặt trời ánh sáng nhìn thấy Báo cáo tổng kết đề tài 08/201709/2017 09/201711/2017 11/201712/2017 11/201712/2017 - Lý thay đổi (nếu có): Người, quan thực Nguyễn Thị Thương, Nguyễn Hữu Vinh, ĐH Nguyễn Tất Thành Nguyễn Duy Trinh, Trần Văn Thuận, ĐH Nguyễn Tất Thành Nguyễn Thị Thương, Đinh Thị Thanh Tâm, ĐH Nguyễn Tất Thành Trần Văn Thuận, Hoàng Thị Bích, ĐH Nguyễn Tất Thành Nguyễn Hữu Vinh, ĐH Nguyễn Tất Thành III SẢN PHẨM KH&CN CỦA NHIỆM VỤ Sản phẩm KH&CN tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số TT Tên sản phẩm tiêu chất lượng chủ yếu Vật liệu BiVO4 tổng hợp phương pháp khác Đơn vị đo Số lượng g Theo kế hoạch Thực tế đạt - Lý thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Tên sản phẩm Quy trình tổng hợp vật liệu BiVO4 phương pháp dung nhiệt sử dụng dung mơi EG Quy trình đánh giá hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu độc hại BiVO4 Yêu cầu khoa học cần đạt Theo kế hoạch Thực tế đạt Quy trình ổn Quy trình ổn định phù hợp định phù hợp với điều kiện với điều kiện Việt Nam Việt Nam Quy trình ổn Quy trình ổn định phù hợp định phù hợp với điều kiện với điều kiện Việt Nam Việt Nam Ghi 01 Quy trình 01 Quy trình - Lý thay đổi (nếu có): c) Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm Bài báo nước Bài báo quốc tế Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt Đáp ứng Đáp ứng yên cầu xuất yên cầu xuất tạp chí tạp chí Bài báo đăng Bài báo đăng tạp chí tạp chí khoa học quốc khoa học quốc tế uy tín tế uy tín Số lượng, nơi cơng bố (Tạp chí, nhà xuất bản) 01, Tạp chí Tài nguyên Môi trường (đã gửi) 01, Applied Mechanics and Materials Số lượng Ghi - Lý thay đổi (nếu có): d) Kết đào tạo: Số Cấp đào tạo, Chuyên ngành TT đào tạo Thạc sỹ Tiến sỹ Theo kế hoạch Thực tế đạt (Thời gian kết thúc) - Lý thay đổi (nếu có): đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp: Số TT Kết Tên sản phẩm đăng ký Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi (Thời gian kết thúc) - Lý thay đổi (nếu có): e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN ứng dụng vào thực tế Số TT Tên kết ứng dụng Thời gian Địa điểm (Ghi rõ tên, địa nơi ứng dụng) Kết sơ Đánh giá hiệu nhiệm vụ mang lại: a) Hiệu khoa học công nghệ: (Nêu rõ danh mục công nghệ mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ cơng nghệ so với khu vực giới…) Xúc tác quang hóa BiVO4 dành nhiều quan tâm nhà nghiên cứu giới sử dụng ánh sáng nhìn thấy trình quang xúc tác thay tia UV vật liệu quang hóa thơng thường, có độ bền hóa học hoạt tính quang hóa tương đối cao Trong nghiên cứu chúng tôi, BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt có diện tích bề mặt riêng lớn thể hoạt tính quang hóa cao so với BiVO4 tổng hợp phương pháp thông thường thủy nhiệt, phương pháp nung nhiệt độ cao Ở Việt Nam, hướng nghiên cứu vật liệu xúc tác quan hóa thu hút nhiều quan tâm có số sở nghiên mạnh Đại học Bách khoa TP.HCM, Viện Hóa học, Viện Khoa học vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội Đại học Quốc Gia Hà Nội Các vật liệu xúc tác quang hóa tập trung nghiên cứu TiO2, CdS, Ag3PO4 Ag3VO4 Tuy nhiên, hướng nghiên cứu BiVO4 cịn Ví dụ như, nghiên cứu nhóm tác giả Vũ Ngọc Hạnh, luận văn thạc sỹ mình, nhóm tác giả nghiên cứu khả xúc tác quang hóa BiVO4 phân hủy thuốc trừ sâu Nhìn chung, nhóm nghiên cứu hầu hết tập chung vào nghiên cứu tổng hợp ứng dụng TiO2, nghiên cứu BiVO4 hạn chế Các nghiên cứu tổng hợp BiVO4 phương pháp dung nhiệt điều khiển cấu trúc BiVO4 theo tìm hiểu chúng tơi chưa có nghiên cứu nước cơng bố Trong nghiên cứu này, cho thấy tương quan hoạt tính xúc tác cấu trúc vật liệu, chế xúc tác quang hóa vật liệu xúc tác quang hóa nghiên cứu kỹ lưỡng b) Hiệu kinh tế xã hội: (Nêu rõ hiệu làm lợi tính tiền dự kiến nhiệm vụ tạo so với sản phẩm loại thị trường…) Tình hình thực chế độ báo cáo, kiểm tra nhiệm vụ: Số TT I II III Nội dung Báo cáo tiến độ Lần Thời gian thực 10/2017 Ghi (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…) Báo cáo tiến độ tổng hợp vật liệu: tiến độ đặt Báo cáo kết phân tích cấu trúc vật liệu: kết đầy đủ, tiến độ Kế hoạch thực thiện tiếp theo: đảm bảo tiến độ đề tài Tiến độ công bố báo khoa học: công bố báo quốc tế Báo cáo giám định Lần … Nghiệm thu sở Chủ nhiệm đề tài (Họ tên, chữ ký) Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Họ tên, chữ ký đóng dấu) Nguyễn Hữu Vinh Đồn Kim Thành 10 BV-ST2 BV-ST3 BV-ST1 Hình 3.11 Phổ UV-vis DRS mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt nhiệt độ khác (ở thời gian tổng hợp 12h) BV-ST5 BV-ST6 BV-ST7 Hình 3.12 Phổ UV-vis DRS mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt thời gian khác (ở nhiệt độ tổng hợp 100°C) 60 Bảng 3.2: Diện tích bề mặt riêng lượng vùng cấm mẫu xúc tác SBET (m2/g) k (x10-3min-1) Mẫu Eg (eV) TiO2-P25 3.15 0.71 3.2 BV-EG 105 2.31 7.82 BV-H2O 72 2.44 4.43 Hoạt tính quang xúc tác vật liệu Trong thí nghiệm này, hoạt tính quang xúc tác vật liệu đánh giá phản ứng phân hủy chất màu hữu RhB sử dụng ánh sáng nhìn thấy Nồng độ màu chọn 15 ppm độ hấp thu quang màu bước sóng hấp thu cực đại 554 nm tuyến tính với nồng độ màu khoảng nồng độ từ đến 20 ppm, nồng độ dễ quan sát thay đổi nồng độ màu sau khoảng thời gian hệ xúc tác khác Hình 3.13 cho thấy quang xúc tác phân hủy RhB mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt dung nhiệt Mẫu tổng hợp sử dung hỗn hợp dung môi EG nước cho thấy hoạt tính xúc tác cao q trình quang xúc tác phân huỷ RhB ánh sáng nhìn thấy Hằng số tốc độ quang phân hủy (k) RhB mẫu xúc tác xác định từ mơ hình động học phản ứng giả bậc 1: ln(Co/C) = kt tóm tắt Bảng Giá trị k mẫu BiVO4 tổng hợp EG 7.8x10-3 phút-1, cao so với s-t BiVO4 tổng hợp dung mơi H2O Hoạt tính quang xúc tác mẫu BiVO4 tăng cường liên quan đến cấu trúc hình thái cấu trúc pha BiVO4 [45] Các nghiên cứu trước chứng minh s-m BiVO4 tinh khiết thể hoạt tính quang xúc tác cao ánh sáng khả kiến ba cấu trúc pha BiVO4 Bên cạnh đó, cấu trúc tinh thể chiều hình elip 3D có kích thước đồng nhỏ thể hoạt tính quang xúc tác tốt [8] 61 Cơ chế hoạt tính xúc tác quang hóa BiVO4 giải thích thơng qua hình minh họa (Hình 3.14) Ngun lý q trình xúc tác quang hóa BiVO4 diễn sau: tác dụng photon có lượng ≥ 2,4 eV tương ứng với ánh sáng có bước sóng khoảng 550 nm (chính dải bước sóng vùng ánh sáng nhìn thấy) xảy trình [33]: BiVO4 hν ≥ 2,4 eV e-cb + h+vb (1) Khi lỗ trống quang sinh mang điện tích dương (h +vb) xuất vùng hóa trị, chúng di chuyển bề mặt hạt xúc tác Trong môi trường nước xảy phản ứng tạo gốc tự hydroxyl (OH•) bề mặt hạt xúc tác phản ứng đây: h+vb + H2O → OH• + H+ (2) h+vb + OH- → OH• (3) Ion OH- lại tác dụng với h+vb vùng hóa trị tạo thêm gốc tự OH• theo phương trình (3) Mặt khác, e-cb có xu hướng tái kết hợp với h+vb kèm theo giải phóng nhiệt ánh sáng e-cb + h+vb → nhiệt + ánh sáng (4) OH• với lượng oxi hóa cao có khả phân hủy hợp chất hữu với sản phẩm cuối CO2, H2O ion vơ độc hại 62 1.0 Blank 0.8 TiO2-P25 C/Co 0.6 BV-H2O 0.4 0.2 Dark Light on 0.0 -60 BV-EG -30 30 60 90 120 150 180 Time (min) Hình 3.13 Sự quang xúc tác phân hủy RhB mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt dung nhiệt Hình 3.14 Minh họa chế xúc tác quang hóa BiVO4 3.3 Đánh giá hình thành gốc tự OH* Phổ huỳnh quang phát xạ 315 nm dung dịch axit 2-hydroxyl terephthalic thực ánh sáng nhìn thấy Hình 3.12 trình bày 63 thay đổi cường độ đỉnh phát xạ dung dịch axit 2-hydroxyl terephthalic sau h chiếu sáng với có mặt BiVO4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt dung nhiệt Theo hình 3.12a, khơng có tín hiệu huỳnh quang quan sát không sử dụng xúc tác Tuy nhiên có mặt xúc tác, quan sát thấy tính hiệu phát xạ xanh 425 nm Kết chứng sỏ tín hiệu huỳnh quang xảy HTA hình thành phản ứng TA với gốc OH* sinh bề mặt xúc tác q trình chiếu sáng Tín hiệu PL mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt có cường độ cao mẫu cịn lại Sự hình thành gốc tự OH * có tương quan với hoạt tính xúc tác quang hóa Dung nhiệt Thủy nhiệt Khơng xúc tác Hình 3.12 Phổ huỳnh quang dd dịch axit TA khơng có mặt xúc tác (a) có mặt xúc tác BiVO4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt (b) dung nhiệt (c) Các nghiên cứu gốc tự OH* có vai trị quan trọng q trình quang phân hủy chất màu hữu Nhìn chung, hình 64 thành nhiều gốc OH* trình tái tổ hợp lỗ trống e hạn chế Do mà hoạt tính quang hóa có tương quang với hình thành gốc tự OH* Q trình xúc tác quang hóa hình thành nhiều OH* tức có hoạt tính quang hóa cao Theo đó, mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt có hoạt tính quang hóa cao mẫu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt có hình thành nhiều OH * 65 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu đạt đưa kết luận sau:  Chúng tổng hợp thành công BiVO4 phương pháp dung nhiệt sử dụng EG làm dung môi phương pháp thủy nhiệt  Cấu trúc vật liệu đánh giá phương pháp hóa lý đại XRD, IR, SEM, Raman Kết dung mơi có ảnh hưởng đáng kể đến trình hình thành pha hình thái tinh thể BiVO4 EG khả tạo liên kết phối trí với nguyên tử Bi 3+, đó, EG bao quanh nguyên tử Bi3+ để với lực kìm tương đối lớn ngăn phân tử nước tiếp xúc với nguyên tử Bi3+ điều kiện dụng nhiệt dẫn đến đơn pha tinh thể monoclinic hình thành  Khả hấp thụ ánh sáng vùng bước sóng ngắn (UV) vùng bước sóng dài (vùng ánh sáng khả kiến) BiVO4 nghiên cứu thông qua phương pháp UV-Vis pha rắn Tất mẫu BiVO4 cho dãy hấp thu mạnh vùng ánh sáng khả kiến tính chất quang xúc tác vật liệu tăng cường vùng ánh sáng khả kiến  Chúng đánh giá khả xúc tác quang hóa mẫu vật liệu BiVO4 phản ứng phân hủy RhB sử dụng nguồn đèn ánh sáng nhìn thấy Kết cho thấy mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp dung mơi cho hoạt tính cao mẫu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt Hằng số tốc độ quang phân hủy (k) RhB mẫu xúc tác xác định từ mơ hình động học phản ứng giả bậc 1: ln(C o/C) = kt Giá trị k mẫu BiVO4 tổng hợp EG 7.8x10-3 phút-1, cao so với BiVO4 tổng hợp dung mơi H2O  Chúng tơi nhận thấy hoạt tính quang hóa có tương quang với hình thành gốc tự OH* Quá trình xúc tác quang hóa hình thành nhiều 66 OH* tức có hoạt tính quang hóa cao Mẫu BiVO4 tổng hợp phương pháp dung nhiệt có hoạt tính quang hóa cao mẫu tổng hợp phương pháp thủy nhiệt có hình thành nhiều OH * Quy trình tổng hợp BiVO4 phương pháp dung nhiệt tạo thành vật liệu với đơn pha tinh thể monoclinic hoạt tính quang xúc tác cao nhất; quy trình đánh giá hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất màu hữu độc hại đề tài rút sau: Quy trình tổng hợp BiVO4 phương pháp dung nhiệt tạo thành vật liệu với đơn pha tinh thể monoclinic hoạt tính quang xúc tác cao nhất: Dung dịch 1: Dung dịch2: mmol Bi(NO3)3.5H2O + 40 mL EG mmol Na3VO4 + 40 mL H2O T = 30 ⁰C, t = 30 phút T = 30 ⁰C, t = 30 phút Phối trộn dung dịch (VEG/VH2O = 40/40) T = 30 ⁰C; t = 15 phút Thủy nhiệt T = 30 ⁰C; t = 12h Nước cất Rửa Sấy T= 60 ⁰C, t=24 Nung T= 300 ⁰C, t= BIVO4 67 Quy trình đánh giá hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất màu RhB: BiVO4 + RhB (15 ppm) (1 g/L) Khấy tối t = 60 phút, lấy mẫu theo thời gian (30 phút/mẫu) Chiếu sáng lấy mẫu theo thời gian (30 phút/mẫu) Ly tâm r = 6000 vòng; t = 15 phút Đo UV-Vis Kết mở khả ứng dụng rộng rãi vật liệu BiVO đặc biệt ứng dụng làm xúc tác xử lý môi trường Trong trình tiến hành nghiên cứu, chúng tơi đưa số kiến nghị sau:  Nghiên cứu sâu quy trình tổng hợp vật liệu BiVO phương pháp khác phương pháp tổng hợp vật liệu vi sóng, siêu âm, phương pháp tổng hợp vật liệu nhiệt độ nhiệt độ khác phương pháp tổng hợp vật liệu không sử dụng dung mơi  Đánh giá phân tích rõ ràng chế phân hủy RhB sử dụng xúc tác quang hóa BiVO4 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Rakshit Ameta,Suresh C Ameta, Photocatalysis: principles and applications, CRC Press, 2017 [2] Xiaobo Chen,Samuel S Mao, (2006), Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications, Chemical Reviews, 107, 2891-2959 [3] Kazuhito Hashimoto, Hiroshi Irie, Akira Fujishima, (2005), TiO2Photocatalysis: A Historical Overview and Future Prospects, Japanese Journal of Applied Physics, 44, 8269-8285 [4] Vũ Thị Hạnh Thu, Nghiên cứu chế tạo màng quang xúc tác TiO2 TiO2 pha tạp N (TiO2:N) Luận Án Tiến Sĩ Vật Lý, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP.HCM, Thành phố Hồ Chí Minh, 2008 [5] Shigeru Kohtani, Masaya Koshiko, Akihiko Kudo, Kunihiro Tokumura, Yasuhito Ishigaki, Akira Toriba, Kazuichi Hayakawa, Ryoichi Nakagakia, (2003), Photodegradation of 4-alkylphenols using BiVO4 photocatalyst under irradiation with visible light from a solar simulator, Applied Catalysis B: Environmental, 46, 573-586 [6] Debora Ressnig, Roman Kontic, Greta R Patzke, (2012), Morphology control of BiVO4 photocatalysts: pH optimization vs self-organization, Materials Chemistry and Physics, 135, 457-466 [7] Guangcheng Xi,Jinhua Ye, (2010), Synthesis of bismuth vanadate nanoplates with exposed {001} facets and enhanced visible-light photocatalytic properties, Chemical Communications, 46, 1893-1895 [8] Yongfu Sun, Changzheng Wu, Ran Long, Yang Cui, Shudong Zhang, Yi Xie, (2009), Synthetic loosely packed monoclinic BiVO(4) nanoellipsoids with novel multiresponses to visible light, trace gas and temperature, Chemical Communications, 30, 4542-4454 69 [9] Ae Ran Limt, Sung Ho Choht, Min Su Jang, (1995), Prominent ferroelastic domain walls in BiV04 crystal, Journal of Physics: Condensed Matter, 7, 7309-7323 [10] Akihiko Kudo, Keiko Omori, Hideki Kato, (1999), A Novel Aqueous Process for Preparation of Crystal Form-Controlledand Highly Crystalline BiVO4 Powder from Layered Vanadates at Room Temperature and Its Photocatalytic and Photophysical Properties, Journal of the American Chemical Society, 121, 11459-11467 [11] Sheraz Gul Jason K Cooper, Francesca M Toma, Le Chen, PerAnders Glans, Jinghua Guo, Joel W Ager, Junko Yano, Ian D Sharp, (2014), Electronic Structure of Monoclinic BiVO4, Chemistry of Materials, 26, 53655373 [12] Zongyan Zhao, Zhaosheng Li, Zhigang Zou, (2011), Electronic structure and optical properties of monoclinic clinobisvanite BiVO4, Physical Chemistry Chemical Physics, 13, 4746-4753 [13] Yoshio Nosaka, Yutaka Ishizuka, Hajime Miyama, (1986), Separation Mechanismofa Photoinduced Electron-Hole Pair in Metal-Loaded Semiconductor Powders Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie, 90, 1199-1204 [14] Hua Tong, Shuxin Ouyang, Yingpu Bi, Naoto Umezawa, Mitsutake Oshikiri, Jinhua Ye, (2012), Nano-photocatalytic materials: possibilities and challenges, Advanced Materials, 24, 229-251 [15] Mandi Han, Ting Sun, Pei Yun Tan, Xiaofeng Chen, Ooi Kiang Tan, Man Siu Tse, (2013), m-BiVO4@γ-Bi2O3 core–shell p–n heterogeneous nanostructure for enhanced visible-light photocatalytic performance, RSC Advances, 3, 24964-24970 [16] Weirong Zhao, Yan Wang, Yong Yang, Jing Tang, Yanan Yang, (2012), Carbon spheres supported 70 visible-light-driven CuO-BiVO4 heterojunction: Preparation, characterization, and photocatalytic properties, Applied Catalysis B: Environmental, 115-116, 90-99 [17] Lang Chen, Qiang Zhang, Rui Huang, Shuang-Feng Yin, Sheng-Lian Luo, Chak-Tong Au, (2012), Porous peanut-like Bi2O3-BiVO4 composites with heterojunctions: one-step synthesis and their photocatalytic properties, Dalton Transactions, 41, 9513-9518 [18] Suk Joon Hong, Seungok Lee, Jum Suk Jang, Jae Sung Lee, (2011), Heterojunction BiVO4/WO3 electrodes for enhanced photoactivity of water oxidation, Energy & Environmental Science, 4, 1781-1787 [19] Junqi Li, Jian Zhou, Hongjuan Hao, Weijie Li, Guojun Liu, (2017), Exposed specific (040) and (110) facets of BiVO4 modified with Bi2WO6 nanoparticles for enhanced photocatalytic performance New Journal of Chemistry, 41, 6922-6927 [20] Rengui Li, Hongxian Han, Fuxiang Zhang, Donge Wang, Can Li, (2014), Highly efficient photocatalysts constructed by rational assembly of dual-cocatalysts separately on different facets of BiVO4, Energy & Environmental Science, 7, 1369-1376 [21] Qiongjun Liu, Yan Liu, Bifen Gao, Yilin Chen, Bizhou Lin, (2017), Hydrothermal synthesis of In O -loaded BiVO with exposed {010}{110} facets for enhanced visible-light photocatalytic activity, Materials Research Bulletin, 87, 114-118 [22] Wei Liu, Guosheng Zhao, Maozhong An, Limin Chang, (2015), Solvothermal synthesis of nanostructured BiVO with highly exposed (0 0) facets and enhanced sunlight-driven photocatalytic properties, Applied Surface Science, 357, 1053-1063 [23] Swati Nikam,Satyawati Joshi, (2016), Irreversible phase transition in BiVO4 nanostructures synthesized by a polyol method and enhancement in photo degradation of methylene blue, RSC Advances, 6, 107463-107474 71 [24] Hui Ling Tan, Xiaoming Wen, Rose Amal, Yun Hau Ng, (2016), BiVO4 {010} and {110} Relative Exposure Extent: Governing Factor of Surface Charge Population and Photocatalytic Activity, The journal of physical chemistry letters, 7, 1400-1405 [25] Lê Thị Ngọc Tú, Trần Bá Toàn, Vũ Thị Hạnh Thu, (2015), Thiết kế hệ thống thủy nhiệt chế tạo cấu trúc ống nano TiO2, Tạp chí khoa học Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 2, 31-39 [26] Norbert Stock,Shyam Biswas, (2012), Synthesis of metal-organic frameworks (MOFs): routes to various MOF topologies, morphologies, and composites, Chemical reviews, 112, 933-969 [27] Jean-Marie Herrmann, (1999), Heterogeneous photocatalysis fundamentals and applications to theremoval of various types of aqueous pollutants, Catalysis Today, 53, 115-129 [28] J.M.Herrmann, C.Guillard, P.Pichat, (1993), Heterogeneous photocatalysis: an emerging technology for water treatment, Catalysis Today, 17, 7-20 [29] Andrew Mills, Richard H Davies, David Worsley, (1993), Water purification by semiconductor photocatalysis, Chemical Society Reviews, 22, 417-425 [30] Michael R Hoffmann, Scot T Martin, Wonyong Choi, Detlef W Bahnemann, (1995), Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis, Chemical Reviews, 95, 69-96 [31] Liqun Ye, Yurong Su, Xiaoli Jin, Haiquan Xie, Can Zhang, (2014), Recent advances in BiOX (X = Cl, Br and I) photocatalysts: synthesis, modification, facet effects and mechanisms, Environmental Science: Nano, 1, 90-112 72 [32] Xiaobo Chen, Shaohua Shen, Liejin Guo, Samuel S Mao, (2010), Semiconductor-based Photocatalytic Hydrogen Generation, Chemical Reviews, 110, 6503-6570 [33] Meng Ni, Michael K.H Leung, Dennis Y.C Leung, K Sumathy, (2007), A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11, 401-425 [34] Adel A Ismail,Detlef W Bahnemann, (2014), Photochemical splitting of water for hydrogen production by photocatalysis: A review, Solar Energy Materials and Solar Cells, 128, 85-101 [35] Francesc Sastre, Alberto V Puga, Lichen Liu, Avelino Corma, Hermenegildo García, (2014), Complete photocatalytic reduction of CO(2) to methane by H(2) under solar light irradiation, Journal of the American Chemical Society, 136, 6798-6801 [36] Jindui Hong, Wei Zhang, Jia Ren, Rong Xu, (2013), Photocatalytic reduction of CO2: a brief review on product analysis and systematic methods, Analytical Methods, 5, 1086 [37] Joseph Goldstein, Dale E Newbury, David C Joy, Charles E Lyman, Patrick Echlin, Eric Lifshin, Linda Sawyer, J.R Michael, Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis, Springer, 2003 [38] R M Silverstein, F X Webster, D J Kiemle, Spectrometric Identification of organic compunds, John Wiley and Sons Ltd, 2005 [39] Võ Thị Thanh Châu, Nghiên cứu tổng hợp khảo sát tính chất hấp phụ, hoạt tính xúc tác quang vật liệu MIL-101(Cr) Luận án Tiến Sĩ Hóa Học, rường Đại học Khoa học - Đại học Huế, Huế, 2015 [40] John R Ferraro, Introductory Raman Spectroscopy, Academic Press, 2003 73 [41] Mingce Long, Weimin Cai, Horst Kisch, (2008), Visible Light Induced Photoelectrochemical Properties of n-BiVO4 and n-BiVO4/p-Co3O4, The Journal of Physical Chemistry C, 112, 548-554 [42] Yangyang Luo, Guoqiang Tan, Guohua Dong, Lili Zhang, Jing Huang, Wei Yang, Chengcheng Zhao, Huijun Ren, (2015), Structural transformation of Sm3+ doped BiVO4 with high photocatalytic activity under simulated sunlight, Applied Surface Science, 324, 505-511 [43] Puttaswamy Madhusudana, Jingrun Ran, Jun Zhang, Jiaguo Yu, Gang Liu, (2011), Novel urea assisted hydrothermal synthesis of hierarchical BiVO4/Bi2O2CO3 nanocomposites with enhanced visible-light photocatalytic activity, Applied Catalysis B: Environmental, 110, 286-295 [44] Haimei Fan, Tengfei Jiang, Haiyan Li, Dejun Wang, Lingling Wang, Jiali Zhai, Dongqing He, Ping Wang, Tengfeng Xie, (2012), Effect of BiVO4 Crystalline Phases on the Photoinduced Carriers Behavior and Photocatalytic Activity, The Journal of Physical Chemistry C, 116, 2425-2430 [45] Saimi Tokunaga, Hideki Kato, Akihiko Kudo, (2001), Selective Preparation of Monoclinic and Tetragonal BiVO4 with Scheelite Structure and Their Photocatalytic Properties, Chemistry of Materials, 3, 4624-4628 74