Xúc tác quang hóa TiO 2
Vai trò monolith trong viӋFWăQJFѭӡng khҧ QăQJWKXKӗi
QăQJtái sӱ dөng chҩt xúc tác TiO 2 /SiO 2 FNJQJÿmÿѭӧc nghiên cӭu, kӃt quҧ cho thҩy hoҥt tính quang hóa cӫa nó vүQÿҥWÿѭӧc hiӋu suҩt gҫn 80 % sau 5 chu kǤ tái sӱ dөng [18] Thejaswini cùng các cӝng sӵ FNJQJWәng hӧp xúc tác TiO 2 /SiO 2 trên nӅn monolith có tӹ lӋ mol TiO 2 :SiO 2 là 7:3 và nung ӣ 520°C trong 5 giӡ DiӋn tích bӅ mһt riêng cӫa chҩt xúc WiFQj\ÿҥt giá trӏ 164,95 m 2 /g Hoҥt tính quang cӫa TiO2/SiO 2 ÿѭӧFÿiQKJLiEҵng hiӋu suҩt phân hӫy cӫa thuӕc nhuӝm AR-Gѭӟi ánh sáng tia cӵc tím 16 W HiӋu suҩt phân hӫy AR-85 là gҫn 97 % sau 90 phút chiӃu xҥ [31]
Mһc dù các chҩW[~FWiFTXDQJ&+0ÿѭӧc phӫ TiO2 Qj\ÿҫy hӭa hҽQWURQJWѭѫQJ lҥLQKѭQJvүn còn tӗn tҥi nhiӅu hҥn chӃWURQJÿy ÿӝ nhám cӫa bӅ mһt Monolith và sӵ phân bӕ NtFKWKѭӟc lӛ rӛQJNK{QJÿӗQJÿӅu, dүn nhӳng thách thӭc trong viӋc phӫ trӵc tiӃp TiO2 lên bӅ mһt nguyên khӕi Các hҥt chҩt xúc tác ÿLVkXYjRFiFhӕc trên bӅ mһt Monolith làm cho xúc tác bӏ FK{QYLVkXErQWURQJGRÿyFiF[~FWiFQj\NK{QJÿyQJ góp vào hoҥW ÿӝng xúc tác VҩQ ÿӅ thӭ hai là sӵ khác biӋt lӟn vӅ hӋ sӕ giãn nӣ nhiӋt (TEC) cӫa cordierit và TiO 2 , lҫQOѭӧt là 2x10 -6 K -1 [32] và 8,4-11,8x10 -6 K -1 [33], cҧn trӣ sӵ kӃt dính cӫa TiO 2 và các kênh CHM Sӵ khác biӋt lӟn vӅ TEC làm cho TiO 2 tách khӓi bӅ mһt cӫa các kênh CHM trong quá trình xӱ lý nhiӋt chӃ tҥo, làm giҧm hoҥt tính quang xúc tác cӫa hӋ xúc tác Vì vұy, mӝWÿӅ xuҩWÿӇ khҳc phөc tình trҥng xúc tác TiO 2 bӏ tách ra khӓi bӅ mһt Monolith là phӫ mӝt lӟp hӛ trӧ trung gian, có hӋ sӕ giãn nӣ nhiӋt trong khoҧng giӳa Monolith và xúc tác TiO2 Lӟp phӫ ÿѭӧc sӱ dөng là SiO2, vӟi hӋ sӕ giãn nӣ nhiӋt 5-5,8x10 -6 K -1 [34]
NhӳQJQKѭӧFÿLӇm cӫa TiO 2 và lӟp phӫ xúc tác trên bӅ mһW0RQROWLKÿmÿѭӧFÿӅ xuҩWÿӇ khҳc phөFQKѭQJNӻ thuұt chӃ tҥo cҫQÿѭӧc nghiên cӭXWKrPÿӇ ÿҥWÿѭӧFÿӝ әn ÿӏnh cҫn thiӃt trong các ӭng dөng thӵc tӃĈӇ ÿҥWÿѭӧc mӝt hӋ xúc tác quang TiO 2 phӫ trên bӅ mһt CHM vӟi hoҥt tính cao và әQÿӏQKÿzLKӓi phҧi tӕLѭXKyDNӻ thuұt phӫ, ӭng dөng cӫa lӟp trung gian và nhiӋWÿӝ gia nhiӋt.
E -naphthol
E-naphthol, mӝt hӧp chҩt thuӝc hӑ Naphthalene, là mӝt sҧn phҭm phө cӫa nhiӅu hoҥWÿӝng công nghiӋp trong các ngành sҧn xuҩt thuӕc nhuӝm, sҧn xuҩWGѭӧc phҭm và mӝt sӕ quy trình sinh hóa sinh hӑc [10] Các E-QDSKWKROÿmÿѭӧc phát hiӋQWURQJQѭӟc, ÿҩt, trҫm tích và sinh vұt, ngoài ra còn xuҩt hiӋn vӟLKjPOѭӧng rҩt nhӓ trong thӵc phҧm
8 cӫDFRQQJѭӡi E-naphthol có thӇ gây hҥLFKRP{LWUѭӡng sӕng và sӭc khӓHFRQQJѭӡi Theo mӝt sӕ nghiên cӭu chӍ ra rҵng, E-naphthol Fyÿӝc tính rҩt cao trong hӑ Naphthalene, phân hӫy sinh hӑFWѭѫQJÿӕi chұm, bӇn bӍ tronJP{LWUѭӡng [11@'RÿyFiFJLҧi pháp xӱ lí EQDSKWKRO WURQJ Qѭӟc thҧi là cҫn thiӃW ÿѭӧF TXDQ WkP 7URQJ ÿy Vӱ dөng xúc tác quang hóa cho quá trình phân hӫy EQDSKWKROÿѭӧF[HPQKѭPӝt giҧLSKiSÿҫy hӭa hҽn ÿѭӧc quan tâm nghiên cӭu
Theo nhӳng nghiên cӭu gҫQÿk\4XR]DOYjFӝng sӵ ÿmFyQJKLrQFӭu vӅ sӵ phân hӫy E-naphthol, vӟL[~FWiFÿѭӧc sӱ dөng là TiO 2 , E-naphthol Gѭӟi sӵ chiӃu xҥ vӟi xúc tác TiO 2 ÿҥt tӕFÿӝ phân hӫy khoҧng 0,1x10 4 PROOPLQYjNKLÿѭӧc bә sung ion kim loҥi
Ag + vӟi nӗQJÿӝ 5x10 4 mol/l, tӕFÿӝ phҧn ӭQJWăQJlên 0,303x10 4 mol/l min Sҧn phҭm WKXÿѭӧc sau quá trình phân hӫy E-naphthol cӫa Quozal là CO 2 và H 2 O [35] Bên cҥnh ÿy6DUDYLFNJQJÿmFyQJKLrQFӭu sӱ dөng TiO 2 cҧ 2 dҥng Anatase và Rutile làm xúc tác quang xӱ lý E-naphtholGѭӟi ánh sáng UV-C , vӟi tӍ lӋ Anatase:Rutile = 4:1 phҧn ӭng phân hӫ\ ÿҥt hiӋu suҩt 100% sau 90min chiӃu xҥ và sҧn phҭP WKX ÿѭӧc là CO 2 [13] Theo Naya, TiO 2 dҥng Rutile biӃQWtQK$Xÿѭӧc sӱ dөng trong phҧn ӭng phân hӫy, hiӋu suҩt phân hӫy E-naphthol ÿҥWÿѭӧc khoҧng 90% trong 1h chiӃu xҥ và tӕFÿӝ phân hӫ\ÿҥt 0,4419h -1 [36]
Có thӇ thҩy rҵng, viӋc sӱ dөQJ [~F WiF ÿm ÿҭy nhanh quá trình phân hӫy E- naphthol WURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc, giҧm ô nhiӉPP{LWUѭӡng do các hoҥWÿӝng sҧn xuҩt Bên cҥQK ÿy [~F WiF QDQR 7L22 hӭa hҽn tiӅP QăQJ WURQJ ӭng dөng thӵc tӃ xӱ lý E- naphthol
Trong nghiên cӭu này, xúc tác TiO2 sӁ ÿѭӧc composite vӟi vұt liӋu SiO2 vӟi sӵ WKD\ ÿәi tӍ lӋ giӳa TiO 2 :SiO 2 và nhiӋW ÿӝ nung tәng hӧp mүu, bên cҥQK ÿy Yұt liӋu FRPSRVLWHÿѭӧc kӃt hӧp SKѭѫQJ pháp SKRWRGHSRVLWLRQÿӇ tҭm kim loҥi Ag lên bӅ mһt xúc tác tҥo vұt liӋu composite TiO2-SiO 2 -AgVDXÿyVӁ nghiên cӭu các tính chҩWÿһF WUѭQJ cӫa vұt liӋu nhҵPWuPUDÿLӅu kiӋn tәng hӧp phù hӧp Tӯ FѫVӣ ÿyVӁ tiӃn hành tәng hӧp duung dӏch tiӅn chҩt TiO 2 -SiO 2 ÿӇ phӫ lên bӅ mһt Monolith TiO 2 -SiO 2 sӁ ÿѭӧc phӫ lên bӅ mһt Monolith bҵng pKѭѫQJpháp nhúng và kim loҥi $Jÿѭӧc tҭm lên bҵQJSKѭѫQJ pháp photodeposition Hoҥt tính quang xúc tác cӫa hӋ TiO 2 -SiO 2 -Ag WUrQ0RQROLWKÿѭӧc
9 ÿiQKJLiWK{QJTXDKLӋu suҩt phân hӫy E-naphthol và hҵng sӕ tӕFÿӝ phân hӫ\ÿѭӧFÿiQK giá bҵng mô hình Langmui-Hinshelwood Ngoài ra, dӵa vào kӃt quҧ GC-MS, xây dӵng FѫFKӃ phҧn ӭng phân hӫy E-naphthol và thӵc hiӋn nghiên cӭXÿiQKJLiNKҧ QăQJWiLVӱ dөng cӫa hӋ xúc tác TiO 2 -SiO 2 -Ag trên Monolith
Mͭc tiêu nghiên cͱu
- 7uP ÿѭӧF ÿLӅu kiӋn phӫ xúc tác TiO 2 -SiO 2 -Ag lên chҩt mang Monolith bҵng SKѭѫQJSKiSQK~QJ
- ĈiQKJtiKRҥt tính quang xúc tác cӫa hӋ [~FWiFWUrQ0RQROLWKÿӕi vӟi dung dich E-naphthol ӣ FiF ÿLӅu kiӋn KjP Oѭӧng Ag, nhiӋW ÿӝ nung cӫa TiO 2 -SiO 2 trên monolith, thành phҫn TiO 2 /SiO 2 , pH dung dӏchE-naphthol)
- KhҧRViWÿӝ bӅn cӫa hӋ xúc tác TiO2-SiO 2 -Ag trên Monolith thông qua sӕ lҫn tái sӱ dөng.
Hóa ch̭t và dͭng cͭ
Nhӳng hóa chҩt và dөng cө ÿѭӧc sӱ dөng trong nghiên cӭXQj\ÿѭӧc liӋt NrQKѭVDX
STT Tên hóa chҩt Công thӭc Nhà cung cҩp Ĉӝ tinh khiӃt
1 Titan n- butoxide (TNB) C 16 H 36 O 4 Ti Acros
STT Tên thiӃt bӏ Nhà sҧn xuҩt
1 &kQSKkQWtFK$5$GYHQWXUHU352$QDO\WLFDO USA
4 Ĉҫu lӑc Nylon Syringe, 13mm x 0,ȝP ĈjL/RDQ
5 ĈqQ1DWXUDO/LJKW5HSWL*OR: USA
6 ĈqQ89Led 100W 395nm Trung Quӕc
7 0i\ÿR89-Vis spectrophotometer HITACHI 2910 Nhұt Bҧn
10 Field Emission Scanning Electron Microscope S-4800 Nhұt Bҧn
Quy trình t͝ng hͫp
Tәng hӧp xúc tác TiO 2 - SiO 2
Chҩt xúc tác TiO 2 -SiO 2 76 ÿѭӧc tәng hӧp bҵQJ SKѭѫQJ SKiS VRO ± gel (Hình 2.171%Yj7(26ÿѭӧc sӱ dөQJQKѭWLӅn chҩt titan và silica trong khi AcAc ÿѭӧc sӱ dөng làm chҩt tҥo phӭFĈӇ ÿLӅu chӃ dung dӏch SiO 2 , 0,438g TEOS hòa tan vӟi 3,5mL cӗn tuyӋWÿӕi, khuҩy cùng hӛn hӧp gӗm 0,P/Qѭӟc cҩt, 3,5mL cӗn tuyӋWÿӕi và 0,5mL
HNO 3 65% và khuҩy tӯ tính trong 1 giӡ ӣ nhiӋWÿӝ SKzQJÿӇ tiӃn hành thӫ\SKkQĈӕi vӟi dung dӏch TiO 2 , TNB ÿѭӧc chҭn bӏ J WѭѫQJ ӭng vӟi các tӍ lӋ TiO 2 :SiO 2 = 95:5 (TS5); 85:15 (TS15); 75:25 (TS25), hòa tan cùng 11mL cӗn tuyӋWÿӕi và 1mL acetyl axeton (AcAc) khuҩy liên tөF WURQJSK~W6DXÿyGXQJGӏch SiO 2 ÿѭӧc thêm vào dung dӏch TiO 2 cùng vӟi PEG 20000 (50% khӕLOѭӧng TiO 2 -SiO 2 ) trong khi khuҩy và gia nhiӋt ӣ 80 o C trong 2 giӡ ÿӇ cho phҧn ӭng este hóa xҧy ra Hӛn hӧSÿӗng nhҩW ÿѭӧc ӫ ӣ nhiӋW ÿӝ phòng trong 12 giӡ Yj VDX ÿy ÿѭӧc nung trong không khí ӣ khoҧng 450-550 o C trong 2 giӡ MүXÿѭӧc nghiӅn thành bӝt mӏQYjWKXÿѭӧc TiO 2 -SiO 2
Tәng hӧp xúc tác TiO 2 - SiO 2 phӫ monolith
&RUGLHULW 0RQROLWK &0 ÿѭӧc mua tӯ Công ty TNHH Chauger Honeycomb Ceramics (thành phӕ ĈjL%ҳc mӟLĈjL/RDQYӟLNtFKWKѭӟc I40mm x 100mm chӭa 157 kênh (mӛi kênh: 2mm x 2mm) có thành phҫn khoáng là Cordierite BӅ mһt Monolith ÿѭӧc tiӅn xӱ OêQKѭVѫÿӗ thӇ hiӋn trên Hình 2.27KHRÿyPүu MRQROLWKEDQÿҫXÿѭӧc
12 xӱ lý bҵng $FHWRQÿӇ làm sҥch bӅ mһt, Monoltih sӁ ÿѭӧFVLrXkPWURQJSK~WÿӇ xӱ lý bӅ PăW MүXVDXÿyÿѭӧc rӱa sҩy và nung ӣ 550 o C trong vòng 4 giӡ
+uQK2.16˯ÿ͛W͝QJKͫSE͡W7L2 2 - SiO 2 W̱P$J Ĉҫu tiên, 250mL dung dӏch SiO 2 ÿѭӧc chuҭn bӏ theo quy trình thӇ hiӋQWUrQVѫÿӗ Hình 2.37KHR ÿyGXQJGӏFK $ÿѭӧc chuҭn bӏ gӗm 50mL H2O và 50mL EtOH Song VRQJÿyGXQJGӏch B gӗm 100P/7(26YjP/(W2+ÿѭӧc khuҩy liên tөc ӣ nhiӋWÿӝ SKzQJ6DXÿyGXQJGӏFK$ÿѭӧc thêm tӯ tӯ vào dung dӏch B, hӛn hӧSÿѭӧc khuҩy liên tөFWURQJSK~WVDXÿyÿѭӧc hiӋu chӍnh vӅ pH3 bҵng HNO3 62% hӛn hӧp VDXÿyÿѭӧc khuҩy liên tөc trong 12 giӡ6DXÿyJ3(*ÿѭӧc thêm vào hӛn hӧp vӟi khӕi Oѭӧng bҵng 50% khӕLOѭӧng SiO 2 Cuӕi cùng, hӛn hӧSÿѭӧc khuҩy liên tөc trong 6 giӡ ÿӇ tҥo thành dung dӏFKÿӗng nhҩt
TiӃSWKHRÿyPүu CH0WUѭӟc khi sӱ dөQJÿѭӧc tiӅn xӱ OêQKѭTX\WUuQKWKӇ hiӋn trên Hình 2.2, mүu CHM sau khi xӱ Oêÿѭӧc sҩy khô và nhúng vào dung dӏch SiO2 vӟi tӕF ÿӝ 0,5mm/s và thӡL JLDQ OѭX WURQJ GXQJ Gӏch là 30 phút bҵng thiӃt bӏ nhúng dip- coating vӟi tӕFÿӝ nhúng 0,5mm/s, tӕFÿӝ kéo lên 0,5m/s, thӡi gian nhúng 30 phút Mүu PRQROLWKVDXNKLQK~QJÿѭӧc sҩy ӣ 120 o C vӟi tӕFÿӝ gia nhiӋt 1 o C/phút trong 1 giӡ, mүu CH0 ÿѭӧc nhúng thêm 1 lҫn QKѭ quy trình Hình 2.3 6DX ÿy PүX ÿѭӧc nung ӣ các nhiӋW ÿӝ 500, 600, 700 và 800 o C trong 3 giӡ Sau quá trình, mүu CHM tiӃp tөF ÿѭӧc nhúng thêm 2 lҫn và sҩy ӣ 120 o C, WKXÿѭӧc SiO2/Monolith
TiӃp theo, lӟp xúc tác TiO 2 -SiO 2 ÿѭӧc phӫ lên SiO 2 /Monolith bҵQJSKѭѫQJSKiS dip-coating vӟi quy trình thӇ hiӋn trên Hình 2.4 7KHR ÿy Pүu SiO 2 PRQROLWK ÿѭӧc nhúng vào dung dӏch TiO2-SiO 2 vӟi tӕFÿӝ nhúng là 0,5mm/s và giӳ trong 30 phút, sau ÿyPүXÿѭӧc sҩy ӣ 120 o C trong 3 giӡ và tiӃp tөc nhúng thêm 1 lҫn nӳDWUѭӟc khi mүu ÿѭӧc nung ӣ 500 o &WKXÿѭӧc hӋ xúc tác TiO2-SiO 2 /Monolith
&0ÿm[ӱOê Dip-coating 6ҩ\ Nung
+uQK2.4: Quy trình t͝ng hͫp xúc tác trên n͉n ceramic monolith
Tҭm Ag lên xúc tác
Các dung dӏch AgNO3 có nӗQJÿӝ 0,0093; 0,0231 và 0,0463mol/L S+GQJÿӇ tҭm Ag lên monolith (có phӫ xúc tác, 2S-600-2S-76ÿѭӧc chuҭn bӏ bҵng cách hòa tan
AgNO 3 KzDWDQWURQJQѭӟc cҩt YjS+ÿѭӧc chӍnh bҵng dd HNO 3 0.1M, hӋ xúc tác phӫ WUrQPRQROLWKÿѭӧc ngâm trong 120mL ethanol SK~W6DXÿyOѭӧng dung dӏch AgNO3 ÿѭӧc ÿѭDYjRKӋ WѭѫQJӭng 60; 25 và 12mL (2%, 5% và 10% khӕLOѭӧng xúc tác TS5), chiӃu xҥ GѭӟLÿqQ89QPWURQJSK~W6DXTXiWUuQKFKLӃu xҥ, Monolith sӁ ÿѭӧc rӱa lҥi vӟLQѭӟc cҩt nhiӅu lҫn và sҩy trong 12h ӣ 80 o &6DXÿyVӁ ÿѭӧc nung ӣ 450qC tURQJKWKXÿѭӧc hӋ quang xúc tác monolith tҭP$JYjÿѭӧFÿһt tên lҫQOѭӧt là 2S-600- 2S-TS5-2%Ag, 2S-600-2S-TS5-5%Ag và 2S-600-2S-TS5-10%Ag.
7ѭѫQJWӵ QKѭWҭm Ag lên xúc tác monolith, 0.5g xúc tác TS5 dҥng bӝt ÿѭӧc phân tán trong 50ml ethanol 30 phút, thêm 10ml dung dӏch AgNO 3 có nӗQJ ÿӝ lҫQ Oѭӧt là 0,0046; 0,0093; 0,0231 và 0,0463mol/L WѭѫQJӭng 1%; 2%; 5% và 10% khӕi Oѭӧng xúc tác TS5), chiӃu xҥ GѭӟLÿqQ89QPWURQJSK~W6DXÿyVҧn phҭPÿѭӧc ly tâm, rӱa bҵQJQѭӟc cҩt và sҩy ӣ 80 o C trong 12h, và nung ӣ 450 o C trong 2h
Pha tinh thӇ cӫa sҧn phҭP ÿѭӧc quan sát bҵQJ Pi\ ÿR QKLӉu xҥ tia X (AXS Germany 2012, D2 phaser A26-X1-A2B0B0B) Mүu nhiӉu xҥ WLD ; ;5' ÿѭӧc thu thұp tӯ 20 o ÿӃn 80 o vӟLEѭӟc nhҧy 0,02 o và tӕFÿӝ 0,2 o V.tFKWKѭӟc tinh thӇ TiO2-SiO 2 ÿѭӧc tính theo công thӭc Debye Scherrer:
' NȜ ȕFRVș (2.1) VӟLȜOjEѭӟc sóng cӫa tia chiӃu xҥ &X.Į 1540QPȕOjÿӝ rӝng bán vân phә cӵFÿҥL):+0UDGLDQșOjJyFFӫa tia nhiӉu xҥ, và k là yӃu tӕ hình dҥng (k = 0,9)
Kính hiӇQYLÿLӋn tӱ TXpW6(0ÿѭӧc chөp bҵng thiӃt bӏ Hitachi Fe-SEM S4800 Bҵng cách chiӃu mӝt chùm electron hҽp lên bӅ mһt vұt liӋu, tӯ ÿy WKX ÿѭӧc hình ҧnh
SEM cӫa vұt liӋu, cҩXWU~FYjNtFKWKѭӟc hҥt cӫa mүu vұt liӋu có thӇ ÿѭӧF[iFÿӏQKWѭѫQJ ÿӕi
2.4.3 HiӇQYLÿLӋn tӱ truyӅn qua (TEM)
Hình thái bӅ mһt cҩu trúc cӫa các mүu TiO2-SiO 2 , TiO 2 -SiO 2 -Ag dҥng bӝt ÿѭӧFÿR TEM trên máy S-4800 (FE-SEM, Hitachi)
Phә (';GQJÿӇ phân tích sӵ hiӋn diӋn và thành phҫn hóa hӑc các nguyên tӕ trong vұt rҳn Phә (';ÿѭӧc thӵc hiӋn trên máy EX 350 ± +RULEDGQJÿӇ ÿӏnh tính và ÿӏQKOѭӧng các nguyên tӕ Si, Ti, O và Ag trong các mүu
DiӋn tích bӅ mһt riêng (BET) cӫa vұt liӋu TiO 2 -SiO 2 ÿѭӧc ghi nhұn bҵng thiӃt bӏ 4XDQWDFKURPH 129$ ( 6XUIDFH $UHD DQG 3RUH 6L]H DQDO\]H +ѫQ Qӳa, phân bӕ NtFKWKѭӟc lӛ xӕSYj ÿѭӡng hҩp phө ÿҷng nhiӋt N 2 cӫa vұt liӋXÿѭӧF ÿREҵQJSKѭѫQJ pháp hҩp phө khí Vӟi khí Nitrogen là chҩt hҩp phө tҥi nhiӋWÿӝ -196 o C (77,.7Uѭӟc NKLÿRWҩt cҧ các mүXÿѭӧFÿXәi khí ӣ nhiӋWÿӝ 433K trong 2 giӡ
2.4.6 3KәSKҧQ[ҥNKXӃFKWiQ (UV-DRS - Band gap - E g )
MүXÿRӣ dҥng bӝt rҳn mӏQÿѭӧc ép trong cuvet (dmm) vӟLÿӝ dày 1-3 mm và phә UV-'56 ÿѭӧF ÿR WUrQ Pi\ -$6&2 9- Eѭӟc sóng quét tӯ 300-QP Eѭӟc nhҧy 2 nm và tӕFÿӝ TXpWQPSK~W;iFÿӏQKQăQJOѭӧng vùng cҩm rҩt quan trӑQJÿӕi vӟi chҩt bán dүQÿiQKJLiNKҧ QăQJKRҥWÿӝng cӫa chҩt xúc tác trong vùng ánh sáng UV hay khҧ kiӃn
2.4.7 Quang phә TXDQJÿLӋn tӱ tia X (XPS)
Trҥng thái oxi hóa cӫa các mүXÿѭӧc khҧo sát tӯ quang phә TXDQJÿLӋn tӱ tia X (XPS) KӃt quҧ quang phә ÿѭӧc thu tӯ thiӃt bӏ Thermo Scientific Theta Probe, nguӗn phát tia X Al KD
Quang phә hҩp thө UV-9LVÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ [iFÿӏnh nӗQJÿӝ E-naphthol còn lҥi trong dung dӏch sau khi thӵc hiӋn phҧn ӭQJÿiQKJLiKRҥt tính quang xúc tác cӫa vұt liӋu KӃt quҧ UV-9LVÿѭӧc ghi nhұn bҵng máy quang phә UV-Vis cӫD+LWDFKLÿѭӧc trang bӏ nguӗn sáng Optics ISS-UV/VIS vӟLEѭӟc sóng 200-400nm, tӕFÿӝ TXpWQPSK~WĈӝ hҩp thө cӫa E-QDSKWKRO ÿѭӧc phát hiӋn ӣ Eѭӟc sóng 223nm Hoҥt tính xúc tác quang ÿѭӧFÿiQKJLiGӵDYjRÿӗ thӏ C i /C o 7URQJÿy& o là nӗQJÿӝ EDQÿҫu cӫa E-naphthol, C i là nӗQJÿӝ E-naphthol ӣ thӡLÿLӇm t i )
2.4.93KѭѫQJSKiSVҳc ký khí khӕi phә (GC-MS)
3KѭѫQJSKiSVҳFNêOӓQJÿѭӧFVӱGөQJÿӇ[iFÿӏQKKjPOѭӧQJE-QDSKWKROFzQOҥL WURQJGXQJGӏFKVDXNKLWKӵFKLӋQ TXiWUuQKSKkQKӫ\.ӃWTXҧÿѭӧFJKLQKұQEҵQJPi\ MICROTOF-QII Brucker Daltonic (Germany)
Dung dӏFK 1D&O0ÿѭӧc sөc khí N 2 , trong vòng 2 giӡÿӇ loҥi bӓ O 2 ra khӓi dung dӏch Lҩy 20ml dung dӏFK1D&OÿLӅu chӍnh pH tӯ 3-9 bҵng dung dӏch NaOH 0,1M hoһc HCl 0,1M, ghi nhұn các giá trӏ S+EDQÿҫu (pHi)
Cân 0,06g xúc tác cho vào 20ml dung dӏch NaCl trên và khuҩy liên tөc trong 24h TiӃn hành ghi nhұn pH cӫa dung dӏch (pH f ) bҵQJPi\ÿRS++DQQD,QWUXPHQW+, pH Meter Giá trӏ p+WUѭӟc và sau khi cho mүu vұt liӋu vào dung dӏFK1D&Oÿѭӧc biӇu diӉQWUrQÿӗ thӏJLDRÿLӇm cӫDÿѭӡQJS+WUѭӟFYjVDXOjÿLӇPÿҷQJÿLӋn [37]
HiӋu sӕ 'pH pH f pH i ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ѭӟc tính giá trӏ S+ÿҷQJÿLӋn cӫa vұt liӋu bҵQJÿӗ thӏ
Hҫu hӃWFiFP{KuQKÿӝng hӑFÿѭӧc sӱ dөQJWURQJTXDQJ[~FWiFÿӅu dӵDWUrQFѫ chӃ Langmuir ± Hinshelwood (L-+3KѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc L-H:
HiӇQYLÿLӋn tӱ truyӅn qua (TEM)
Hình thái bӅ mһt cҩu trúc cӫa các mүu TiO2-SiO 2 , TiO 2 -SiO 2 -Ag dҥng bӝt ÿѭӧFÿR TEM trên máy S-4800 (FE-SEM, Hitachi)
Phә (';GQJÿӇ phân tích sӵ hiӋn diӋn và thành phҫn hóa hӑc các nguyên tӕ trong vұt rҳn Phә (';ÿѭӧc thӵc hiӋn trên máy EX 350 ± +RULEDGQJÿӇ ÿӏnh tính và ÿӏQKOѭӧng các nguyên tӕ Si, Ti, O và Ag trong các mүu
DiӋn tích bӅ mһt riêng (BET) cӫa vұt liӋu TiO 2 -SiO 2 ÿѭӧc ghi nhұn bҵng thiӃt bӏ 4XDQWDFKURPH 129$ ( 6XUIDFH $UHD DQG 3RUH 6L]H DQDO\]H +ѫQ Qӳa, phân bӕ NtFKWKѭӟc lӛ xӕSYj ÿѭӡng hҩp phө ÿҷng nhiӋt N 2 cӫa vұt liӋXÿѭӧF ÿREҵQJSKѭѫQJ pháp hҩp phө khí Vӟi khí Nitrogen là chҩt hҩp phө tҥi nhiӋWÿӝ -196 o C (77,.7Uѭӟc NKLÿRWҩt cҧ các mүXÿѭӧFÿXәi khí ӣ nhiӋWÿӝ 433K trong 2 giӡ
2.4.6 3KәSKҧQ[ҥNKXӃFKWiQ (UV-DRS - Band gap - E g )
MүXÿRӣ dҥng bӝt rҳn mӏQÿѭӧc ép trong cuvet (dmm) vӟLÿӝ dày 1-3 mm và phә UV-'56 ÿѭӧF ÿR WUrQ Pi\ -$6&2 9- Eѭӟc sóng quét tӯ 300-QP Eѭӟc nhҧy 2 nm và tӕFÿӝ TXpWQPSK~W;iFÿӏQKQăQJOѭӧng vùng cҩm rҩt quan trӑQJÿӕi vӟi chҩt bán dүQÿiQKJLiNKҧ QăQJKRҥWÿӝng cӫa chҩt xúc tác trong vùng ánh sáng UV hay khҧ kiӃn
2.4.7 Quang phә TXDQJÿLӋn tӱ tia X (XPS)
Trҥng thái oxi hóa cӫa các mүXÿѭӧc khҧo sát tӯ quang phә TXDQJÿLӋn tӱ tia X (XPS) KӃt quҧ quang phә ÿѭӧc thu tӯ thiӃt bӏ Thermo Scientific Theta Probe, nguӗn phát tia X Al KD
Quang phә hҩp thө UV-9LVÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ [iFÿӏnh nӗQJÿӝ E-naphthol còn lҥi trong dung dӏch sau khi thӵc hiӋn phҧn ӭQJÿiQKJLiKRҥt tính quang xúc tác cӫa vұt liӋu KӃt quҧ UV-9LVÿѭӧc ghi nhұn bҵng máy quang phә UV-Vis cӫD+LWDFKLÿѭӧc trang bӏ nguӗn sáng Optics ISS-UV/VIS vӟLEѭӟc sóng 200-400nm, tӕFÿӝ TXpWQPSK~WĈӝ hҩp thө cӫa E-QDSKWKRO ÿѭӧc phát hiӋn ӣ Eѭӟc sóng 223nm Hoҥt tính xúc tác quang ÿѭӧFÿiQKJLiGӵDYjRÿӗ thӏ C i /C o 7URQJÿy& o là nӗQJÿӝ EDQÿҫu cӫa E-naphthol, C i là nӗQJÿӝ E-naphthol ӣ thӡLÿLӇm t i )
2.4.93KѭѫQJSKiSVҳc ký khí khӕi phә (GC-MS)
3KѭѫQJSKiSVҳFNêOӓQJÿѭӧFVӱGөQJÿӇ[iFÿӏQKKjPOѭӧQJE-QDSKWKROFzQOҥL WURQJGXQJGӏFKVDXNKLWKӵFKLӋQ TXiWUuQKSKkQKӫ\.ӃWTXҧÿѭӧFJKLQKұQEҵQJPi\ MICROTOF-QII Brucker Daltonic (Germany)
Dung dӏFK 1D&O0ÿѭӧc sөc khí N 2 , trong vòng 2 giӡÿӇ loҥi bӓ O 2 ra khӓi dung dӏch Lҩy 20ml dung dӏFK1D&OÿLӅu chӍnh pH tӯ 3-9 bҵng dung dӏch NaOH 0,1M hoһc HCl 0,1M, ghi nhұn các giá trӏ S+EDQÿҫu (pHi)
Cân 0,06g xúc tác cho vào 20ml dung dӏch NaCl trên và khuҩy liên tөc trong 24h TiӃn hành ghi nhұn pH cӫa dung dӏch (pH f ) bҵQJPi\ÿRS++DQQD,QWUXPHQW+, pH Meter Giá trӏ p+WUѭӟc và sau khi cho mүu vұt liӋu vào dung dӏFK1D&Oÿѭӧc biӇu diӉQWUrQÿӗ thӏJLDRÿLӇm cӫDÿѭӡQJS+WUѭӟFYjVDXOjÿLӇPÿҷQJÿLӋn [37]
HiӋu sӕ 'pH pH f pH i ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ѭӟc tính giá trӏ S+ÿҷQJÿLӋn cӫa vұt liӋu bҵQJÿӗ thӏ
Hҫu hӃWFiFP{KuQKÿӝng hӑFÿѭӧc sӱ dөQJWURQJTXDQJ[~FWiFÿӅu dӵDWUrQFѫ chӃ Langmuir ± Hinshelwood (L-+3KѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc L-H:
Quang phә TXDQJÿLӋn tӱ tia X (XPS)
Trҥng thái oxi hóa cӫa các mүXÿѭӧc khҧo sát tӯ quang phә TXDQJÿLӋn tӱ tia X (XPS) KӃt quҧ quang phә ÿѭӧc thu tӯ thiӃt bӏ Thermo Scientific Theta Probe, nguӗn phát tia X Al KD
Quang phә hҩp thө UV-9LVÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ [iFÿӏnh nӗQJÿӝ E-naphthol còn lҥi trong dung dӏch sau khi thӵc hiӋn phҧn ӭQJÿiQKJLiKRҥt tính quang xúc tác cӫa vұt liӋu KӃt quҧ UV-9LVÿѭӧc ghi nhұn bҵng máy quang phә UV-Vis cӫD+LWDFKLÿѭӧc trang bӏ nguӗn sáng Optics ISS-UV/VIS vӟLEѭӟc sóng 200-400nm, tӕFÿӝ TXpWQPSK~WĈӝ hҩp thө cӫa E-QDSKWKRO ÿѭӧc phát hiӋn ӣ Eѭӟc sóng 223nm Hoҥt tính xúc tác quang ÿѭӧFÿiQKJLiGӵDYjRÿӗ thӏ C i /C o 7URQJÿy& o là nӗQJÿӝ EDQÿҫu cӫa E-naphthol, C i là nӗQJÿӝ E-naphthol ӣ thӡLÿLӇm t i )
2.4.93KѭѫQJSKiSVҳc ký khí khӕi phә (GC-MS)
3KѭѫQJSKiSVҳFNêOӓQJÿѭӧFVӱGөQJÿӇ[iFÿӏQKKjPOѭӧQJE-QDSKWKROFzQOҥL WURQJGXQJGӏFKVDXNKLWKӵFKLӋQ TXiWUuQKSKkQKӫ\.ӃWTXҧÿѭӧFJKLQKұQEҵQJPi\ MICROTOF-QII Brucker Daltonic (Germany)
Dung dӏFK 1D&O0ÿѭӧc sөc khí N 2 , trong vòng 2 giӡÿӇ loҥi bӓ O 2 ra khӓi dung dӏch Lҩy 20ml dung dӏFK1D&OÿLӅu chӍnh pH tӯ 3-9 bҵng dung dӏch NaOH 0,1M hoһc HCl 0,1M, ghi nhұn các giá trӏ S+EDQÿҫu (pHi)
Cân 0,06g xúc tác cho vào 20ml dung dӏch NaCl trên và khuҩy liên tөc trong 24h TiӃn hành ghi nhұn pH cӫa dung dӏch (pH f ) bҵQJPi\ÿRS++DQQD,QWUXPHQW+, pH Meter Giá trӏ p+WUѭӟc và sau khi cho mүu vұt liӋu vào dung dӏFK1D&Oÿѭӧc biӇu diӉQWUrQÿӗ thӏJLDRÿLӇm cӫDÿѭӡQJS+WUѭӟFYjVDXOjÿLӇPÿҷQJÿLӋn [37]
HiӋu sӕ 'pH pH f pH i ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ѭӟc tính giá trӏ S+ÿҷQJÿLӋn cӫa vұt liӋu bҵQJÿӗ thӏ
Hҫu hӃWFiFP{KuQKÿӝng hӑFÿѭӧc sӱ dөQJWURQJTXDQJ[~FWiFÿӅu dӵDWUrQFѫ chӃ Langmuir ± Hinshelwood (L-+3KѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc L-H:
Quang phә hҩp thө UV-Vis
7URQJSKѭѫQJWUuQKNOjKҵng sӕ tӕFÿӝ phҧn ӭng, Ci là nӗQJÿӝ cӫa E-naphthol và
K là hҵng sӕ hҩp phө /DQJPXLUĈӕi vӟi nӗQJÿӝ E-naphthol thҩp (6, hiӋu suҩt phҧn ӭng phân hӫy giҧm, chӍ ÿҥt 78,5%; 59,4% và 39,WѭѫQJӭng vӟi S+S+Yj S+1Jѭӧc lҥi khi pH Pzc bӅ mһt vұt liӋXWtFKÿLӋQkPYjQJѭӧc lҥLWtFKÿLӋQGѭѫQJ1JRjLUDS.DFӫa E± naphthol vào khoҧng 9,GRÿyNKLS+WăQJWӯ ÿӃn 8 bӅ mһW[~FWiF76WtFKÿLӋn âm WѭѫQJWiFNpPYӟi dҥng tӵ nhiên cӫDȕ±naphthol (C 10 H 7 OH) và hҩp phө các ion Na + ÿѭӧc GQJÿӇ ÿLӅu chӍnh pH dung dӏch Ӣ pH10, dҥng anion cӫa E±naphthol (C 10 H 7 O ± ) và bӅ mһWWtFKÿLӋn âm cӫD76ÿҭ\QKDXGRWѭѫQJWiFÿLӋn tích, tӯ ÿyOjPJLҧPWѭѫQJWiFJLӳa E±naphthol và bӅ mһt xúc tác làm giҧm khҧ QăQJKҩp phө cӫa TS5 và làm hiӋu suҩt phҧn ӭng giҧPÿiQJNӇ Sӵ giҧm hiӋu suҩt phҧn ӭng ӣ P{LWUѭӡng axit có thӇ là do sӵ hҩp phө ion Cl ± lên bӅ mһWWtFKÿLӋQGѭѫQJFӫa TS5 làm giҧPWѭѫQJWiFFӫa TS5 vӟi E±naphthol
TS5-pH tu nhien TS5-pH3 TS5-pH4 TS5-pH6 TS5-pH8 TS5-pH11
TS5-pH3 TS5-pH4 TS5-pH6 TS5-pH8 TS5-pH11
+uQK3.13̪QKK˱ͧQJFͯDS+ÿ͇QKR̩WWtQKTXDQJ[~FWiF SKkQKͯ\E±naphthol FͯD76
%̫QJ3.9: +L X VX̭WSKkQKͯ\E±naphthol ̫QKK˱ͧQJFͯDS+GXQJG͓FKG˱ͣLiQKViQJ
TS5 pH 11 HiӋu suҩt ӣ 120 phút (%) 61,3 80,6 92,3 78,5 59,4 39,4 pH cӫa dung dӏch có ҧQKKѭӣng rҩt lӟQÿӃn hiӋu suҩt phân hӫy E-naphthol, có thӇ thҩy rҵng vӟi pH cӫa dung dӏch là 6, hiӋu suҩt phân hӫ\ÿҥt 92,3% trong 120 phút, do vұy pH cӫa dung dӏch E-naphthol trong nghiên cӭXÿѭӧc chӑn là pH6
3.2.4 Vұt liӋu composite TiO 2 -SiO 2 tҭm Ag a) Ho̩t tính quang xúc tác cͯa v̵t li u TiO 2 -SiO 2 -Ag ͧ ngu͛n sáng kh̫ ki͇n
ĈiQKJLiKR̩t tính quang xúc tác cͯa v̵t li͏u TiO 2 -SiO 2 d̩ng b͡t
Vұt liӋu composite TiO 2 -SiO 2 tҭm Ag
a) Ho̩t tính quang xúc tác cͯa v̵t li u TiO 2 -SiO 2 -Ag ͧ ngu͛n sáng kh̫ ki͇n
VӟLÿLӅu kiӋn tәng hӧp vұt liӋX[~FWiFÿѭӧc chӑn là TiO 2 -SiO 2 (95:5) ӣ nhiӋWÿӝ nung là 500 o C, mүu xúc tác TS5 sӁ ÿѭӧc chӑQÿӇ tҭm Ag lên bӅ mһt bҵQJSKѭѫQJSKiS lҳQJÿӑng quang hӑc, hoҥt tính xúc tác cӫa vұt liӋu sӁ ÿѭӧFÿiQKJLiEҵng sӵ phân hӫy E- naphhthol
Hoҥt tính quang xúc tác cӫa TS5-Ag WKD\ÿәLÿiQJNӇ WKHRKjPOѭӧng Ag (Hình 3.14) Vӟi xúc tác TS5-5%Ag sau 90 phút chiӃu xҥ hiӋu suҩWÿҥt 89,5%, tURQJNKLÿy76 là 65,2%, TS5-1%Ag là 76,2%, TS5-2%Ag là 78,2% và TS5-10%Ag là 68,3% Vӟi hàm
Oѭӧng Ag cao (xúc tác TS5-10%Ag), hiӋu suҩt giҧm còn 68,3 % sau 90 phút chiӃu xҥ Sӵ hiӋn diӋn cӫa Ag vұt liӋu có khҧ QăQJ Kҩp thu mҥnh photon, nên mұWÿӝ ÿLӋn tӱ và lӛ trӕng sinh ra nhiӅXKѫQOjPWăQJKRҥWWtQK[~FWiF+ѫQQӳa, các mүu còn cҧi thiӋQÿѭӧc khҧ QăQJKҩp thu ánh sáng vùng khҧ kiӃn, làm cho hoҥWWtQKTXDQJ[~FWiFWăQJÿLӅu này có thӇ ÿѭӧc giҧi thích là do hiӋQWѭӧng cӝQJKѭӣng plasmon bӅ mһt (LSPR) khi có sӵ kӃt hӧp cӫa các hҥt Ag trên bӅ mһt cӫa TS5 [44]
+uQK3.14̪QKK˱ͧQJFͯDKjPO˱ͫQJE̩Fÿ͇QKR̩WWtQK[~FWiFFͯD76G˱ͣLQJX͛QiQK
ViQJNK̫NL͇Q b) Ho̩t tính quang xúc tác cͯa v̵t li u b͡t TiO 2 -SiO 2 -Ag WURQJÿL͉u ki n ánh sáng UV 395 nm
7ѭѫQJWӵ QKѭNӃt quҧ ӣ ÿLӅu kiӋn chiӃu xҥ ánh sáng khҧ kiӃQKjPOѭӧng Ag ҧnh KѭӣQJÿiQJNӇ ÿӃn hoҥWWtQKTXDQJ[~FWiFGѭӟi nguӗn sáng UV-QPÿѭӧc thӇ hiӋn trên Hình 3.15 Các mүXÿӅu cho thҩy tӕFÿӝ phân hӫy E±naphthol cӫa các xúc tác TS5- 1%Ag, TS5-2%Ag, TS5-5%Ag và TS5-10%$J WăQJ WKHR KjP OѭӧQJ $J Yj FDR KѫQ nhiӅu so vӟi khi thӵc hiӋn vӟLiQK ViQJÿqQP{SKӓng ánh sáng tӵ nhiên (Hình 3.14) Vӟi xúc tác TS5-1%Ag sau 90 phút chiӃu xҥ hiӋu suҩWÿҥt là 87,0%, vӟi TS5-2%$Jÿҥt 93,7%, vӟi TS5-5%$Jÿҥt 94,7%, và TS5-10%Ag là 84,7% Vӟi sӵ có mһt cӫa Ag trên bӅ mһt xúc tác làm hҥn chӃ tӕFÿӝ tái kӃt hӧp electron ± lӛ trӕQJWăQJKҩp thu photon, OjPWăQJWӕFÿӝ cӫa phҧn ӭng tәng [44].
ĈiQKJLiKR̩t tính h͏ v̵t li͏u TiO 2 -SiO 2 phͯ trên monolith
Nghiên cӭXSKѭѫQJSKiSSKӫ xúc tác trên monolith
Mһc dù xúc tác nano composite TiO2-SiO 2 có hoҥt tính quang xúc tác cao Tuy nhiên, viӋc sӱ dөng xúc tác ӣ dҥng huyӅn phù, phҧn ӭng dҥng mҿ gһp nhiӅXNKyNKăQ cho các ӭng dөng thӵc tӃ khi mӣ rӝng quy mô và gһp nhiӅu hҥn chӃ trong vҩQÿӅ thu hӗi [~FWiFYjÿzLKӓi các thiӃt bӏ phӭc tҥp Vì vұy nӝi dung nghiên cӭu ӣ mөc này tұp trung
TS5 TS5-1%Ag TS5-2%Ag TS5-5%Ag TS5-10%Ag
TS5 TS5-1%Ag TS5-2%Ag TS5-5%Ag TS5-10%Ag
38 vào viӋc phӫ xúc tác nano composite TiO 2 -SiO 2 trên bӅ mһt cӫa monolith có cҩu trúc tә ong dҥng ӕng (CHM) 7KHRÿyKӋ quang xúc tác có thӇ vұn hành liên tөc thông qua hӋ thӕQJEѫPYj[~FWiFGӉ dàng thu hӗi thông qua viӋc thu hӗL&+0ÿӇ tái sӱ dөng
Cҩu trúc bӅ mһt monolith có nhiӅu hӕc do quá trình sҧn xuҩt và cordierite có hӋ sӕ giãn nӣ nhiӋt thҩS'RÿyviӋc nghiên cӭXSKѭѫQJSKiSÿӇ ÿҧm bҧo xúc tác hӋ TiO2- SiO 2 bám dính tӕt trên bӅ mһWPRQROLWKÿӇ hӋ xúc tác әQÿӏnh và bӅn trong quá trình sӱ dөng là cҫn thiӃt Nӝi dung này nhҵm tìm ra kӻ thuұt phӫ lӟp xúc tác thích hӧSĈӇ ÿiQK giá và tìm ra các thông sӕ công nghӋ phù hӧp, các hӋ quang xúc tác sau khi phӫ ӣ các ÿLӅu kiӋQ NKiF QKDX ÿѭӧF VR ViQK WK{QJ TXD ÿiQK JLi KLӋu quҧ phân hӫ\ ȕ±naphthol Trong các nӝi dung nghiên cӭXWUѭӟc cho thҩy các vұt liӋu (TS5, TS15, TS25) ӣ dҥng bӝt có hoҥt tính cao nhҩt khi nung ӣ nhiӋWÿӝ 500 o C, 2h Nên trong nӝi dung nghiên cӭu này, cҩu trúc lӟp xúc tác TiO 2 hoһc composite TiO 2 -SiO 2 sau khi phӫ ÿѭӧc sҩy khô và nung ӣ
500 o &WURQJKQKѭWUrQHình 3.16 và thӵc hiӋQÿiQK JLi KRҥt tính ӣ pH tӵ nhiên cӫa dung dӏch
+uQK 3.16: C̭u trúc cͯD các lͣS xúc tác trên v̵t lL u cordierit
Trong loҥt nghiên cӭu này, lӟp SiO 2 ÿѭӧc nhúng 2 lҫn, nung ӣ 600 o C trong 3 giӡ 66DXÿyKӋ thӕQJÿѭӧc nhúng vào dung dӏch SiO 2 hai lҫn, làm khô và nhúng vào dung dӏch TS5 hai lҫn, sҩy khô và nung ӣ 500 o C trong 2 giӡ (2S600-2S-76 ĈӇ so sánh, hӋ thӕng quang xúc tác TS5 không có lӟp lót SiO 2 sau này (2S600-TS5) và hӋ monolith không xúc tác (2SiO 2 FNJQJÿmÿѭӧc nghiên cӭu Cҩu trúc cӫa lӟp xúc tác trên bӅ mһWFRUGLHULWÿѭӧc thӇ hiӋn trong Hình 3.16 KӃt quҧ cho thҩy lӟp SiO 2 ÿmÿѭӧc gҳn vào bӅ mһt cӫa các kênh nguyên khӕi Và lӟS [~F WiF 76 ÿѭӧc gҳn vào lӟp SiO 2 ÿm nung 600 o C ChiӅu dày lӟS[~FWiFWKD\ÿәi tӯ ÿӃn 750 nm Ngoài ra, thành phҫn cӫa các phҫn tӱ trên bӅ mһt vұt liӋXÿѭӧc kiӇm tra bҵnJSKѭѫQJSKiS6(0-EDS (Hình 3.17-3.18)
+uQK3.17: &̭XWU~FE͉P̿WFͯDPRQROLWKDWU˱ͣFEVDXNKLSKͯ6LO 2 và QXQJͧ
+uQK3.18: SEM-EDX FͯDxúc tác 2S-600-2S-TS5-5%Ag
Theo kӃt quҧ phân tích ӣ Hình 3.18, các thành phҫn trên bӅ mһt monolith có sӵ phân bӕ NK{QJÿӗQJÿӅX+jPOѭӧng Ag ghi nhұn tҥi vӏ WUtÿѭӧc kiӇm tra nhiӅXKѫQFiF thành phҫn khác, do quá trình tҭm Ag lên bӅ mһt xúc tác phӫ trên Monolith bҵQJSKѭѫQJ pháp lҳQJÿӑQJTXDQJiQKViQJÿmEӏ hҥn chӃ nên dүQÿӃn sӵ NK{QJÿӗQJÿӅu này
2SiO2 2S600-TS5 2S-500-2S-TS5 2S-600-2S-TS5 2S-700-2S-TS5 2S-800-2S-TS5
+uQK3.19: 1JKLrQFͱXYDLWUzFͯDOͣSlót SiO 2 ÿ͙LYͣLK [~FWiF7L2 2 -SiO 2 monolith
KӃt quҧ mô tҧ ӣ Hình 3.19 cho thҩy, khi nhiӋWÿӝ nung lӟp lót SiO 2 WăQJWӯ 500 lên
600 o C, hiӋu suҩt cӫa hӋ [~FWiFWăQJYjKRҥt tính xúc tác giҧm khi nhiӋWÿ{QXQJWăQJWӯ
600 lên 700 và 800qC KӃt quҧ khҷQJÿӏnh rҵng nhiӋWÿӝ nung lӟp lót SiO 2 quyӃWÿӏnh ÿӃn cҩu trúc bӅ mһt cӫa SiO 2 và ҧQKKѭӣng trӵc tiӃSÿӃn hoat tính quang xúc tác cӫa hӋ
Cө thӇ NKLWăQJQKLӋWÿӝ nung, hiӋu suҩt phân hӫ\WăQJOrQWӯ 75,0% (2S500-2S-TS5) lên 83,3% (2S600-2S-767X\QKLrQNKLWăQJQKLӋWÿӝ nung lӟp SiO 2 lên 700 và 800qC hiӋu suҩt lҥL Fy [X Kѭӟng giҧm, 79,9% (2S700-2S-TS5) và 71,4% (2S800-2S-TS5) Ngoài ra, kӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩy hiӋu suҩt phân hӫy E±naphthol cӫa hӋ quang xúc tác monolith vүn thҩSKѫQVRYӟi mүu bӝt, nguyên nhân chính là do mһc dù diӋn tích bӅ mһWULrQJFyWăQJ7L22-SiO 2 ) so vӟi TiO2, QKѭQJ xúc tác phân tán không tӕt trong môi WUѭӡng dung dӏch Ngoài ra, mһc dù trên sӧLTXDQJÿmNKҳFUmQKQKѭQJYLӋc truyӅn ánh sáng trong các rãnh cӫa monolith bӏ hҥn chӃ, làm xúc tác tiӃp xúc kém vӟi ánh sáng nên hiӋu suҩt giҧm [27]
Các mүX[~FWiF7676Yj76ÿѭӧc phӫ trên nӅQ0RQROLWKÿӇ ÿiQKJLiKRҥt tính (Hình 3.20) VӟL [~F WiF 76 ÿҥt hiӋu suҩt phân hӫy là 83,3 FDR KѫQ 76 Yà TS25 lҫQOѭӧt là 73,2% và 65,3%, kӃt quҧ phù hӧp vӟi mүu xúc tác bӝt
Hình 3.20: ̪QKK˱ͧQJW͑O 7L2 2 :SiO 2 ÿ͇QKR̩WWtQK[~FWiFFͯDK Y̵WOL X
ҦQKKѭӣng cӫDS+ÿӃn hoҥt tính quang xúc tác TiO 2 -SiO 2 /monolith
Thí nghiӋm khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫa pH cӫa dung dӏch E±QDSKWKROÿѭӧc thӵc hiӋn ӣ pH4, pH6, pH8 và pH tӵ nhiên cӫa dung dӏch khoҧQJÿѭӧc mô tҧ ӣ Hình 3.21 KӃt quҧ thí nghiӋm cho thҩy ӣ pH4 hiӋu suҩt phân hӫ\ÿҥt cao nhҩt là 83,4% và hiӋu suҩt giҧm mҥQKNKLWăQJOrQÿӃQS+ĈLӅu này có thӇ là do ҧQKKѭӣng cӫDÿLӋn tích bӅ mһt vұt liӋXÿӃn khҧ QăQJKҩp phө cӫa E±naphthol lên bӅ mһt vұt liӋu ӣ FiFP{LWUѭӡng pH khác nhau Cө thӇÿLӇPÿҷQJÿLӋn cӫa vұt liӋu TS5 vào khoҧQJÿLӅXQj\FyQJKƭD là bӅ mһt vұt liӋXWtFKÿLӋQGѭѫQJNKLS+QKӓ KѫQ'RÿyNKLӣ pH8, ion Na + tӗn tҥi trong dung dӏch có thӇ bӏ hҩp phө lên bӅ mһW76OjPFKHÿLFiFWkP[~FWiFFӫa TS5 làm giҧm hiӋu suҩt phân hӫy E±naphthol chӍ ÿҥt 42,5% sau 30p chiӃu xҥ Ӣ giá trӏ pH thҩp KѫQTXiWUuQKSKҧn ӭng sӁ hҥn chӃ ҧQKKѭӣng cӫa viӋFSKkQO\NKLÿyE±naphthol tӗn tҥi ӣ dҥng phân tӱ tӯ ÿyWăQJKLӋu suҩt phân hӫy
2S-600-2S-TS55-pH6 2S-600-2S-TS55-pH tu nhien 2S-600-2S-TS55-pH8
+uQK3.21: ̪QKK˱ͧQJFͯDS+ÿ͇QKL XVX̭WSKkQKͯ\E±naphthol FͯDY̵WOL X6-600-
Hoҥt tính quang xúc tác TiO 2 -SiO 2 -Ag/monolith
Nghiên cӭu này sӱ dөng hӋ xúc tác 2S600-2S-TS5-$JYjWKD\ÿәLKjPOѭӧng Ag +jPOѭӧng Ag ҧQKKѭӣng rõ rӋWÿӃn hiӋu suҩt phân hӫy E±naphthol (Hình 3.22) là do Ag làm giҧm khҧ QăQJWiLWә hӧp electron và lӛ trӕQJYjWăQJKLӋu suҩt hҩp thu quang Khi KjPOѭӧng AJWăQJOrQKLӋu suҩt phân hӫy E-QDSKWKROWăQJVDX90 phút chiӃu xҥ mүu 2S-600-2S-TS5-5%Ag cho hiӋu suҩt phân hӫ\ÿҥt khoҧng 93,54%FDRKѫQPүu 2S-600- 2S-76 ÿҥt khoҧng 80,36% và mүu 2S-600-2S-TS5-2%$J ÿҥt khoҧng 83,99% Tuy QKLrQNKLKjPOѭӧng bҥFÿѭӧFWăQJWKrPKLӋu suҩt phân hӫy có sӵ WKD\ÿәi, cө thӇ mүu 2S-600-2S-TS5-10%Ag hiӋu suҩt phân hӫy chӍ ÿҥt khoҧng 67,56% sau 90 phút chiӃu xҥ 'RKjPOѭӧQJ$JWăQJTXiFDRGүQÿӃn viӋc các hҥW$JQj\FKHÿLFiFYұt liӋu xúc tác, làm cho hoҥt tính xúc tác cӫa vұt liӋu giҧm.
+uQK3.22: ̪QKK˱ͧQJFͯDKjPO˱ͫQJE̩Fÿ͇QKL XVX̭WSKkQKͯ\E ± QDSKWKROFͯDK
ĈiQKJLiÿӝ bӅn vұt liӋu
Thí nghiӋPÿiQKJLiÿӝ bӅn cӫa mүu 2S600-2S-TS5-5%$Jÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua kiӇm tra hiӋu suҩt phân hӫy E±naphthol theo sӕ lҫn tái sӱ dөng Sau mӛi lҫn sӱ dөng, mүX[~FWiFPRQROLWKÿѭӧc rӱa vài lҫn vӟLQѭӟc cҩWVDXÿyVҩy khô ӣ 120 o C, cuӕi cùng nung ӣ 350 o C trong 2 giӡ ÿӇ loҥi bӓ E±naphthol và các sҧn phҭm phân hӫy KӃt quҧ cho thҩy không có sӵ WKD\ÿәi lӟn vӅ hiӋu suҩt phân hӫy E±naphthol sau 5 lҫn sӱ dөng HiӋu suҩt phân hӫ\ÿҥt 87,32% trong 90 phút ӣ lҫn tái sӱ dөng thӭ 5 lҫn, giҧm 6,22% so vӟi lҫn xӱ Oêÿҫu tiên là 93,54% (Hình 3.23)
2S-600-2S-TS5 2S-600-2S-TS5-2%Ag 2S-600-2S-TS5-5%Ag 2S-600-2S-TS5-10%Ag
MӭFÿӝ khoáng hóa E-naphthol cӫa vұt liӋu 2S600-2S-TS5-5%$Jÿѭӧc mô tҧ ӣ hình 3.24 KӃt quҧ cho thҩy hiӋu suҩt khoáng hóa WăQJQKDQKWURQJSK~Wÿҫu tiên, sau
30 phút xӱ lý mӭFÿӝ NKRiQJKyDÿҥt 57,5%, sau 60 phút là 70,8%, sau 90 phút 71,4% và
120 phút là 73,8% Tӯ kӃt quҧ hiӋu suҩt phân hӫy E-naphthol và hiӋu suҩt khoáng hóa (%ҧQJ3.10) cho thҩy mӝt phҫn E -naphthol bӏ phân hӫy chuyӇn thành các sҧn phҭm trung gian và phҫn lӟQÿmEӏ chuyӇn hóa thành khí CO 2
Hình 3.23: Hi u sṷt phân hͯy E-naphthol sau 5 l̯n tái s͵ dͭng
+uQK 3.24: 0ͱFÿ͡NKRiQJKyDE-naphtKROFͯDY̵WOL X2S600-2S-TS5-5%Ag
%̫QJ3.116RViQKKL XVX̭WSKkQKͯ\YjW͝QJKjPO˱ͫQJ&KͷXF˯72&
Theo kӃt quҧ TOC, có thӇ thҩy rҵng hiӋu suҩt phân hӫy E-naphthol sau 120 phút chiӃu xҥ ÿѭӧFÿREҵng UV-9LVÿҥt 94,0%, tuy nhiên tәQJKjPOѭӧng cacbon hӳXFѫWăQJ theo thӡLJLDQÿLӅu này do sӵ phân hӫy cӫa E-naphthol tҥo thành các hӧp chҩt trung gian Bên cҥQKÿy kӃt quҧ SKkQ WtFKKjPOѭӧng E-naphthol bҵQJSKѭѫQJSKiS*&-MS cho thҩy, sau 30 phút chiӃu xҥ, nӗQJÿӝ E-naphthol còn lҥi là 4,73ppm so vӟi nӗQJÿӝ ban ÿҫu là 10,14ppm Sau 120 phút chiӃu xҥ, nӗQJ ÿӝ E-naphthol là 2,10ppm (khoҧng 79,3%) So sánh vӟi kӃt quҧ UV-Vis, nhұn thҩy có sӵ sai sӕ giӳDSKѭѫQJSKiSÿR*&-
MS và UV-VisÿLӅu này là do sӵ sinh ra các sҧn phҭm trung gian trong quá trình phân hӫy, dүQÿӃQWURQJTXiWUuQKÿR89-Vis các peak bӏ dӡLÿLKRһc che mҩt
Theo kӃt quҧ cӫa GC-MS cho thҩy, electron TS5 sӁ bӏ kích thích khi nhұQQăQJ Oѭӧng tӯ tia UV, các electron này sӁ nhҧ\UDQJRjLÿӇ tҥo thành cһp e - electron và lӛ trӕng h + Cһp e - và h + phҧn ӭng vӟi H 2 O, tҥo ra các gӕc tӵ do OH ༦ và O 2 - , các gӕc này phҧn ӭng vӟi các hӧp chҩWȕ-naphthol
Hình 3.24: Phә GC-MS cӫa E-naphthol a) 10ppm, sau phân hӫ\Gѭӟi ánh sáng UV b) 15, c) 30 và d) 60 phút và (e) phә ion ӣ thӡLÿLӇm 18,389 phút
Hình 3.25: &ѫFKӃ phҧn ӭng phân hӫy E-naphthol a) b) c) d) e)
Các hӧp chҩWȕ-naphthol bӏ phân hӫy tҥo ra các gӕc C 9 H 7 + và C 5 H 15 O + , tӯ ÿyFiF gӕc tӵ do OH ༦ và O 2 - sӁ tiӃp tөc phҧn ӭQJÿӇ tҥo Tetradecane, 2,4-Di-tert-butyl Phenol và
%HQ]DOGHK\GH VDX ÿy WLӃp tөc phân hӫy ra Toluen, axit oxalic và các gӕc C5H 3 + Sҧn phҭm sau quá trình phân hӫy tiӃp theo bao gӗm Acetaldehyde, Acid Formic, Acid Acetic và cuӕi cùng là CO2 YjQѭӟc [45, 46] Dӵa trên các kӃt quҧ này và các báo cáo tài liӋu, FRQÿѭӡng phân hӫ\TXDQJ[~FWiFÿѭӧFÿӅ xuҩt cӫa E-QDSKWKROWURQJQѭӟc qua chҩt xúc WiFÿѭӧc minh hӑa trong Hình 3.25
&+ѬѪ1*.ӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ
K͇t lu̵n
Trong nghiên cӭXQj\ÿmWәng hӧp thành công mүu vұt liӋu xúc tác TiO 2 -SiO 2 vӟi tӍ lӋ n TiO2 :n SiO2 :5, nhiӋWÿӝ nung 500 o C trong 2h cho hiӋu suҩt phân hӫy hӧp chҩt E- naphthol (10ppm) cao nhҩWÿҥt 78,5%(vӟi hҵng sӕ tӕFÿӝ phҧn ӭQJÿҥt 1,29x10 -2 phút -1 ) WURQJÿLӅu kiӋn ánh sáng khҧ kiӃn và 95,6%(vӟi hҵng sӕ tӕFÿӝ phҧn ӭQJÿҥt 1,95x10 -2 phút -1 ) WURQJ ÿLӅu kiӋn ánh sáng UV Bên cҥQK ÿy [~F WiF 7L22-SiO 2 tҭm Ag, TS5- 5%Ag, có hiӋu suҩt phân hӫ\ÿҥt 94,7% (hҵng sӕ tӕFÿӝ phҧn ӭQJÿҥt 2,34x10 -2 phút -1 ) sau 90 phút chiӃu xҥ Gѭӟi ánh sáng UV KӃt quҧ cho thҩy xúc tác composite TiO 2 -SiO 2 tҭm Ag ÿҥt hiӋu quҧ cao cho quá trình phân hӫy hӧp chҩt E-naphthol
Bên cҥQKÿyFiFSKѭѫQJSKiSSKӫ xúc tác TiO 2 -SiO 2 lên nên MonoOLWKFNJQJÿѭӧc nghiên cӭu Vӟi lӟp SiO 2 (2 lҫn nhúng) ÿѭӧc nung ӣ 600 o C phӫ lên trên bӅ mһt Monolith ÿmJL~SFҧi thiӋn khҧ QăQJEiPGtQK[~FWiFOrQ0RQROLWKWăQJFѭӡng hoҥt tính xúc tác cho hӋ xúc tác, cө thӇ hiӋu xuҩt phân hӫy cӫa hӋ xúc tác 2S-600-2S-T6ÿҥt 83,2% sau
180 phút chiӃu xҥĈӕi vӟi hӋ xúc tác 2S-600-2S-TS5-5%Ag hiӋu suҩWÿҥt 93,54% sau 90 phút chiӃu xҥ và 94,75% sau 180 phút chiӃu xҥ, cho thҩy rҵng hӋ xúc tác TiO2-SiO 2 - Ag/Monolith có tiӅPQăQJWURQJӭng dөng thӵc tiӉn
+ѫQQӳa, tính bӅn cӫa hӋ [~FWiFTXDQJ0RQROLWKFNJQJÿѭӧc khҧo sát HӋ xúc tác ÿѭӧc làm sҥch sau mӛi lҫn phҧn ӭng và kӃt quҧ WKXÿѭӧc sau 5 lҫn tái sӱ dөng, hiӋu suҩt phân hӫy E-naphthol giҧm 6,22%, tӯ 93,54% còn 87, GR ÿy KӋ [~F WiF ÿѭӧc ӭng dөng trong thӵc tiӉn là khҧ thi.
Ki͇n ngh͓
Nghiên cӭXÿm[iFÿӏQKÿѭӧc hӋ xúc tác quang TiO 2 -SiO 2 -Ag/Monolith phù hӧp trong quá trình phân hӫy các chҩt hӳXFѫӭng dөng trong quá trình xӱ OêQѭӟc thҧi Tuy nhiên, nghiên cӭu vүQFKѭDKRjQWKLӋn, mӝt sӕ kiӃn nghӏ ÿӇ mӣ rӝng ӭng dөng cӫa nghiên cӭXÿѭӧFWUuQKEj\GѭӟLÿk\
- Cҫn khҧo sát thêm sӵ ҧQKKѭӣng cӫDÿӝ dày lӟp xúc tác
- Nghiên cӭu thêm tính ӭng dөQJÿӇ phù hӧp sӱ dөQJGѭӟi ánh sáng mһt trӡi
- Ӭng dөng hӋ xúc tác TiO 2 -SiO 2 -Ag/Monolith cho các phҧn ӭng phân hӫy cỏc hӧp chҩt hӳXFѫ NKiFQKѭ3KHQRO7ROXHQôFiFSKҧn ӭng xӱ lý sinh hӑc, nhҵPÿiQKJLiFKtQK[iFWtQKӭng dөng thӵc tiӉn
1 Ngoc-Quoc-Duy Vo , Ngoc-Diem-Trinh Huynh , Minh-Vien Le, Kieu-Duyen Vo, Dai-Viet N Vo, ³Fabrication of Ag-Photodeposited TiO 2 /Cordierite Honeycomb Monolith Photoreactors for 2-1DSKWKRO 'HJUDGDWLRQ´, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol 95, no 10, pp 2628-2637, 2020
2 Minh-Vien Le, Ngoc-Quoc-Duy Vo, Quoc-Cuong Le, Vy Anh Tran, T Que- Phuong Phan, Chao-Wei Huang, Van-Huy Nguyen, ³Manipulating the Structure and Characterization of Sr 1-x La x TiO 3 Nanocubes toward the Photodegradation of 2-Naphthol under Artificial Solar Light´ , Catalysts, vol 11, no 5, 564, 2021
3 Ngoc-Quoc-Duy Vo, NgocǦDiemǦTrinh Huynh, Huu-Tai Huynh, Triet-Han Ngo, Van Hoang Luan, Ho Thi Ngoc Suong, Van-Huy Nguyen, Minh-Vien Le, ³7L2 2 - SiO 2 coatings onto cordierite honeycomb monolith support for effective SKRWRFDWDO\WLF GHJUDGDWLRQ RI ȕ-QDSKWKRO LQ D ZDWHU VROXWLRQ´ , Material Letter, vol 302, 130461, 2021
[1] ,$OL0$VLP7$.KDQ³/RZFRVWDGVRUEHQWVIRU the removal of organic SROOXWDQWVIURPZDVWHZDWHU´J Environ Manage., vol 113, pp 170-183, 2012 [2] M Megharaj, B Ramakrishnan, K Venkateswarlu, N Sethunathan, R Naidu, ³%LRUHPHGLDWLRQ DSSURDFKHV IRU RUJDQLF SROOXWDQWV D FULWLFDO SHUVSHFWLYH´
Environ Int., vol 37, no 8, pp 1362-1375, 2011
[3] < 0 6ORNDU $ 0 /H 0DUHFKDO ³0HWKRGV RI GHFRORUDWLRQ RI WH[WLOH ZDVWHZDWHUV´Dyes Pigm., vol 37, no 4, pp 335-356, 1998
[4] K Ikehata, M Gamal El-'LQ6$6Q\GHU³2]RQDWLRQDQGDGYDQFHGR[LGDWLRQ WUHDWPHQWRIHPHUJLQJRUJDQLFSROOXWDQWVLQZDWHUDQGZDVWHZDWHU´Ozone Sci Eng., Vol 30, no 1, pp 21-26, 2008
[5] C &RPQLQHOOLV ³(OHFWURFDWDO\VLV LQ WKH HOHFWURFKHPLFDO FRQYHUVLRQFRPEXVWLRQ RIRUJDQLFSROOXWDQWVIRUZDVWHZDWHUWUHDWPHQW´Electrochim Acta., vol 39, no 11-12, pp 1857-1862, 1994
[6] G D .DQJ