(Luận văn thạc sĩ) tổng hợp và biến tính vật liệu perovskit batio3 bởi g c3n4 ứng dụng làm chất xúc tác quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ NHƯ QUỲNH TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH VẬT LIỆU PEROVSKIT BaTiO3 h BỞI g-C3N4 ỨNG DỤNG LÀM CHẤT XÚC TÁC QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Bình Định – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ NHƯ QUỲNH TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH VẬT LIỆU PEROVSKIT BaTiO3 h BỞI g-C3N4 ỨNG DỤNG LÀM CHẤT XÚC TÁC QUANG Chuyên ngành : Hóa vơ Mã số : 8440113 Người hướng dẫn : TS Nguyễn Văn Kim (hướng dẫn 1) PGS.TS Nguyễn Thị Việt Nga (hướng dẫn 2) LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Văn Kim PGS.TS Nguyễn Thị Việt Nga Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu h LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến TS Nguyễn Văn Kim PGS.TS Nguyễn Thị Việt Nga tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo, anh, chị, bạn phịng thực hành thí nghiệm hóa học - Khu A6 - Trường Đại học Quy Nhơn, giúp đỡ, tạo điều kiện, hỗ trợ tơi q trình thực đề tài Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè ln động viên, khích lệ tinh thần thời gian thực luận văn Mặc dù cố gắng nhiên luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận góp ý q thầy để luận văn hồn thiện hơn! Tơi xin chân thành cảm ơn! h MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài h Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG 1.1.1 Khái niệm xúc tác quang chế phản ứng 1.1.2 Tiềm ứng dụng vật liệu xúc tác quang 1.2 GIỚI THIỆU VỀ BARI TITANAT 10 1.2.1 Đặc điểm cấu trúc bari titanat 10 1.2.2 Phương pháp tổng hợp BaTiO3 12 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng BaTiO3 12 1.3 GIỚI THIỆU VỀ GRAPHIT CACBON NITRUA (g-C3N4) 14 1.3.1 Đặc điểm cấu tạo 14 1.3.2 Phương pháp tổng hợp tình hình nghiên cứu g-C3N4 16 1.4 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU COMPOSIT g-C3N4/BaTiO3 19 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 23 2.1 TỔNG HỢP VẬT LIỆU XÚC TÁC 23 2.1.1 Hóa chất 23 2.1.2 Dụng cụ 23 2.1.3 Tổng hợp vật liệu g-C3N4 từ urê 23 2.1.4 Tổng hợp vật liệu perovskit BaTiO3 24 2.1.5 Tổng hợp vật liệu composit g-C3N4/BaTiO3 24 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 25 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray) 25 2.2.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 26 h 2.2.3 Phương pháp phổ tán xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-VisDRS) 27 2.2.4 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 30 2.2.5 Phương pháp phổ lượng tia X hay EDX (Energy Dispersive X-ray) 31 2.3 KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC 33 2.3.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ 33 2.3.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác vật liệu 37 2.3.3 Phân tích định lượng xanh metylen 34 2.3.3.1 Nguyên tắc 34 2.3.3.2 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ xanh metylen 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU PEROVSKIT BaTiO3 37 3.1.1 Đặc trưng vật liệu 37 3.1.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 37 3.1.1.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 38 3.1.1.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 40 3.1.1.4 Phổ tán xạ lượng tia X hay EDX (Energy Dispersive Xray) 40 3.1.1.5 Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UVVis–DRS) 42 3.1.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu 43 3.2 ĐẶC TRƯNG VÀ HOẠT TÍNH XÚC QUANG TÁC VẬT LIỆU COMPOSIT g-C3N4/BaTiO3 44 3.2.1 Đặc trưng vật liệu g-C3N4/BaTiO3 44 3.2.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 44 h 3.2.1.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 45 3.2.1.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 47 3.2.1.4 Phổ tán xạ lượng tia X hay EDX (Energy Dispersive Xray) 49 3.2.1.5 Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UVVis–DRS) 51 3.2.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu composit gC3N4/BaTiO3 52 3.2.2.1 Xác định thời gian đạt cân hấp phụ 53 3.2.2.2 Đánh giá hoạt tính xúc tác quang mẫu vật liệu gC3N4/BaTiO3 x% 53 3.3 Khảo sát yếu tố thực nghiệm ảnh hưởng tới trình quang xúc tác vật liệu g-C3N4/BaTiO3 x% 56 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu dung dịch MB 56 3.3.2 Ảnh hưởng cường độ nguồn sáng 58 3.3.3 Ảnh hưởng pH dung dịch 60 3.4 Khảo sát chế phản ứng trình quang xúc tác 63 CHƯƠNG KẾT LUẬN 69 CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (Bản sao) h DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU C : Nồng độ (mg/L) g : gam L : lít mg : miligam nm : nanomet λ : Bước sóng (nm) D : Kích thước hạt trung bình g-C3N4 : Vật liệu g-C3N4 tổng hợp từ urê phương pháp nung BTO-180 : Vật liệu perovskit BaTiO3 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 180⁰C 48 từ Ba(NO3)2, propan-2-ol TiCl4 : Vật liệu perovskit BaTiO3 tổng hợp phương h BTO-200 pháp thủy nhiệt 200⁰C 48 từ Ba(NO3)2, propan-2-ol TiCl4 BTO-220 : Vật liệu perovskit BaTiO3 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 220⁰C 48 từ Ba(NO3)2, propan-2-ol TiCl4 g-C3N4/BaTiO3 5% : Vật liệu composit g-C3N4/BaTiO3 tổng hợp phương pháp tẩm ướt từ 5% khối lượng g-C3N4 95% khối lượng BaTiO3 g-C3N4/BaTiO3 10% : Vật liệu composit g-C3N4/BaTiO3 tổng hợp phương pháp tẩm ướt từ 10% khối lượng g-C3N4 90% khối lượng BaTiO3 g-C3N4/BaTiO3 15% : Vật liệu composit g-C3N4/BaTiO3 tổng hợp phương pháp tẩm ướt từ 15% khối lượng g-C3N4 85% khối lượng BaTiO3 h