Tìm hiểu quy trình tổng hợp vật liệu nano pha tạp cawo4 eu3+, al3+ bằng phương pháp hóa Ướt và bước Đầu khảo sát hoạt tính xúc tác quang phân hủy phẩm nhuộm

Tóm lại, với mong muốn nghiên cứu tìm ra vật liệu nano có hoạt tính xúc tác caotrong xử lí các chất gây ô nhiễm môi trường thì chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu là:“Tìm hiểu quy trình t

Trang 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Tầm quan trọng của việc xử lí nước thải 5

1.2 Tổng quan vật liệu 6

1.2.1 Vật liệu CaWO4 6

1.2.2 Ion đất hiếm Eu3+ 13

1.2.3 Hệ vật liệu pha tạp CaWO4: Eu3+ 15

1.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu: 16

1.3.1 Phương pháp đốt cháy 17

1.3.2 Phương pháp sol-gel 19

1.3.3 Phương pháp thủy nhiệt – nung 20

1.4 Phương pháp xúc tác quang xử lí chất màu hữu cơ 22

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 25

2.1 Tìm hiểu quy trình tổng hợp vật liệu 25

2.1.1 Thiết bị và hóa chất 25

2.1.2 Dung dịch nghiên cứu 26

2.1.3 Sơ đồ tổng hợp vật liệu 26

2.2 Tìm hiểu một số phương pháp thực nghiệm nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu 29

2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29

2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 30

2.2.3 Phương pháp tán xạ năng lượng tia X (EDX) 32

2.2.4 Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis 32

2.3 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang của vật liệu 34

2.3.1 Đối tượng xử lí: 34

2.3.2 Quy trình thực hiện: 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Tìm hiểu phương pháp tổng hợp và đặc trưng của vật liệu CaWO4: Eu3+, Al3+ 40 3.1.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) 40

Trang 2

3.1.3 Phổ hấp thụ UV-Vis 48

3.1.4 Đặc trưng hình thái của vật liệu (SEM) 52

3.2 Khảo sát xúc tác quang của vật liệu 55

3.2.1 Khảo sát hoạt tính xúc tác quang khi có mặt H2O2 59

3.2.2 Giải thích cơ chế xúc tác quang KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 68

Trang 3

Hình 1.1 Ô nhiễm môi trường do làng nghề dệt nhuộm truyền thống 5

Hình 1.2 Cấu trúc tứ giác scheelite của CaWO4 [7] 7

Hình 1.3 Bình thủy nhiệt Teflon 21

Hình 1.4 Quá trình quang xúc tác sử dụng TiO2 phân hủy chất hữu cơ 23

Hình 1.12 Cơ chế quá trình xúc tác quang trên vật liệu bán dẫn 24

Hình 2.1 Quy trình tổng hợp mẫu CaWO4: Al3+, Eu3+ bằng phương pháp thủy nhiệt 28

Hình 2.2 Sơ đồ nhiễu xạ tia X 29

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của kính hiển vi điện tử quét 31

Hình 2.4 Nguyên tắc của phép đo phổ hấp thụ UV-Vis 33

Hình 2.5 Cấu trúc phân tử MB 34

Hình 2.6 Các đường cong phân hủy quang của xanh metylen trên các mẫu tổng hợp nano mSBV550.[22] 36

Hình 2.7 Sự phụ thuộc của ln(Co/C) vào thời gian phân hủy MB khi sử dụng các xúc tác ZrO2/ZnO và ZrO2/ZnO pha tạp 5% Ce4+ có chiếu sáng đèn Led 30W.[23] 36

Hình 2.8 Sơ đồ khối của hệ đo phổ huỳnh quang 39

Hình 3.1 Giản đồ XRD của mẫu vật liệu CaWO4 bằng phương pháp thủy nhiệt 41

Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu CaWO4: 4% Eu3+và 0% Al3+ 41

Hình 3.7 Giản đồ XRD của mẫu CaWO4 4% Eu3+, x% Al3+ (x = 0, 2, 4, 6, 8) 44

Hình 3.8 Giản đồ tán xạ năng lượng (EDX) của mẫu CaWO4 4% Eu3+, 0% Al3+ 46

Hình 3.13 Phổ hấp thụ UV – Vis của vật liệu CaWO4 0% Al, 4% Eu 49

Trang 4

Hình 3.18 Ảnh SEM của vật liệu CaWO4 : 4% Eu3+, 0% Al3+ 52

Hình 3.22 Phổ phát xạ của hệ CaWO4: 4% Eu3+, x% Al3+ (x = 0, 2, 8) ở 800oC 58

Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ chất màu 60

Hình 3.24 Phần trăm MB phân hủy với xúc tác CaWO4: 4% Eu3+, x% Al3+ (x=0, 2, 4, 6, 8) có mặt H2O2 30ppm theo thời gian 61

Trang 5

Bảng 1-1 Phân nhóm các nguyên tố đất hiếm [9] 8

Bảng 1-2 Một số đặc điểm của nguyên tố đất hiếm [9] 8

Bảng 2-1 Bảng hóa chất sử dụng 25

Bảng 2-2 Thể tích của các dung dịch nguyên liệu 27

Bảng 3-1 Cấu trúc tinh thể và thông số mạng của vật liệu CaWO4: 4% Eu3+, x% Al3+ (x = 0, 2, 4, 6, 8) 44

Bảng 3-2 Giá trị kích thước trung bình của tinh thể tính theo công thức Scherrer 45

Bảng 3-3 Hàm lượng phần trăm các nguyên tố trong mẫu CaWO4 4% Eu3+, x% Al3+(x = 0, 2, 4, 6, 8) 48

Bảng 3-4 Giá trị năng lượng vùng cấm của hệ vật liệu CaWO4 : 4% Eu3+, x% Al3+ (x=0, 2, 4, 6, 8) 52

Bảng 3-5 Kết quả phân hủy MB sử dụng vật liệu có mặt H2O2 30ppm 60

Trang 6

1 Các chữ viết tắt

XRD Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction)

SEM Phương pháp nhiễu xạ hiển vi điện tử quét (Scaning Eletron Microsoft)UV-Vis Phương pháp hấp thụ phổ UV-Vis

EDX Phương pháp tán xạ năng lượng tia X

mSBV550 Vật liệu nano silica/BiVO4 trung tính

Trang 7

Hiện nay, các nhà khoa học Việt Nam và thế giới đã nghiên cứu và tạo ra nhiềuphương pháp xử lý nước thải khác nhau Trong đó, phương pháp oxy hóa nâng cao sửdụng các chất xúc tác quang bán dẫn để kích hoạt phản ứng oxy hóa, chuyển hóa hoàntoàn các chất hữu cơ thành CO2, H2O ít độc hại hơn hoặc các hợp chất không độc hạiđang được nhiều nước trên thế giới quan tâm và ứng dụng vào thực tiễn Phương phápnày có nhiều ưu điểm như hiệu quả cao, dễ vận hành, không tạo ra ô nhiễm thứ cấp

Vật liệu nano pha tạp CaWO4: Eu3+, Al3+ nổi lên như một loại chất xúc tác tiềmnăng để giải quyết vấn đề ô nhiễm bởi ưu điểm lành tính, không gây hại cho sức khỏecon người và môi trường, nguồn nguyên liệu để chế tạo ra vật liệu rất dễ kiếm cùng giáthành rẻ Khi đưa ra ngoài môi trường, vật liệu pha tạp CaWO4: Eu3+, Al3+ thực hiệnquá trình xúc tác oxi hóa biến các hợp chất hữu cơ gây hại thành các hợp chất vô cơ vôhại như CO2 và nước Hoạt động xúc tác quang phân hủy cao, hiệu quả trong xử lýphẩm nhuộm

Trang 8

Tóm lại, với mong muốn nghiên cứu tìm ra vật liệu nano có hoạt tính xúc tác caotrong xử lí các chất gây ô nhiễm môi trường thì chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu là:

“Tìm hiểu quy trình tổng hợp vật liệu nano pha tạp CaWO4: Eu3+, Al3+ bằng phương pháp hóa ướt và bước đầu khảo sát hoạt tính xúc tác quang phân hủy phẩm nhuộm”

II Mục đích, nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài:

1 Mục đích:

- Tìm hiểu quy trình tổng hợp vật liệu nano pha tạp CaWO4: Eu3+, Al3+ bằng phương pháp hóa ướt

- Từ vật liệu đã tổng hợp được bước đầu khảo sát hoạt tính xúc tác quang

phân hủy phẩm nhuộm của chúng

 Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu bằng phương pháp phân tích hiện đại

 Nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu

- Chương 3: Kết quả và thảo luận

- Chương 4: Kết luận

3 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp vật liệu theo phương pháp hóa ướt (thủy nhiệt – nung)

- Xác định cấu trúc vật liệu sử dụng phương pháp hóa lý và vật lý như:

phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp tán xạ tia X(EDX),phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ UV-Vis

- Nghiên cứu khả năng xúc tác quang của vật liệu trong phản ứng phân hủy

hợp chất màu dưới ánh sang của bóng đèn UV

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Khảo sát tổng hợp vật liệu CaWO4 để tìm ra phương pháp tổng hợp vậtliệu phù hợp với điều kiện Việt Nam Dùng các phương pháp phân tích để

Trang 9

nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu đã tổng hợp được Khảo sát vàchọn ra vật liệu làm xúc tác phản ứng phân hủy phẩm nhuộm xử lý môi trườngđạt hiệu suất cao.

2 IV Kết quả nghiên cứu

Trang 10

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1 Tầm quan trọng của việc xử lí nước thải

Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang gây nhức nhối trong xã hội không chỉriêng ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới Đặc biệt là việc ô nhiễm nguồn nước sinhhoạt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người dân Nước thải của ngànhcông nghiệp dệt may cũng đang gây ảnh hưởng lớn đến sự ô nhiễm nguồn nước của cưdân sinh sống ở gần đó Dệt may là ngành có dây chuyền công nghệ phức tạp, sử dụngnhiều loại công nghệ khác nhau, đồng thời trong quá trình sản xuất sử dụng nhiềunguồn nguyên liệu và hóa chất khác nhau, sản xuất ra nhiều sản phẩm cũng có mẫu mãmàu sắc và chủng loại khác nhau Nguyên liệu chính là bông và sợi tổng hợp để sảnxuất bông và vải sợi pha Các nguyên liệu thô như da, đay và lụa cũng được sử dụng

để sản xuất các sản phẩm liên quan

Bên cạnh những đóng góp to lớn cho sự phát triển kinh tế đất nước và đóng gópđảm bảo an sinh xã hội, hoạt động sản xuất của ngành dệt may cũng kéo theo nhiều tácđộng xấu đến môi trường sinh thái Đặc biệt là nước thải từ các làng nghề dệt nhuộmtruyền thống

Hình 1.1: Nước thải dệt nhuộm xanh chưa qua xử lý gây ô nhiễm môi trường

Dệt nhuộm sử dụng một lượng lớn nước thải cho sản xuất, đồng thời thải ra môitrường một lượng nước thải đáng kể Một trong những loại nước thải ô nhiễm nhất, cóhàm lượng chất hữu cơ cao, khó xử lý do thành phần chất tẩy rửa, độ pH thay đổi từ 9

- 12 Trong quá trình sản xuất sử dụng nhiều hóa chất độc hại để sản xuất thuốcnhuộm: như là phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạomôi trường, tinh bột, men, chất oxy hoá, chất kích thích, chất trung gian, tinh bột, men,chất oxy hóa,… Các chất này thường chứa các ion kim loại hòa tan hoặc kim loạinặng khó phân hủy trong môi trường, có thể gây ô nhiễm môi trường trầm trọng trong

Trang 11

thời gian dài Các loại hóa chất này nếu không được xử lý, xử lý theo QCVN mà thải

bỏ có thể làm chết vi sinh vật trong môi trường, làm chết cá và động vật thủy sản, cácchất độc này cũng có thể xâm nhập vào nước Ngoài ra, nước thải dệt nhuộm thường

có nồng độ màu rất lớn và thường thay đổi tùy theo loại thuốc nhuộm, lại có nhiệt độcao nên phải được xử lý triệt để trước khi xả thải, để tránh ô nhiễm môi trường[1].Ngành dệt nhuộm thì sử dụng nước nhiều và phát sinh ra nước thải ở rất nhiềucông đoạn khác nhau Nhưng đặc điểm của loại nước thải này là pH cao, nhiệt độ cao,COD và độ màu tương đối cao[1] Vì vậy, cần phải có những biện pháp thích hợp đểquản lý tốt hơn nữa lượng nước thải này Nếu không có các biện pháp để hạn chế sựgia tăng này trong thời gian, các thế hệ tương lai sẽ phải đương đầu với một môitrường ngày càng ô nhiễm Ngày nay, có nhiều phương pháp được áp dụng tại ViệtNam và trên thế giới để xử lý nước thải từ ngành dệt nhuộm, đặc biệt là các chất màuhữu cơ và thuốc nhuộm Sử dụng chất xúc tác quang là một trong những phương pháp

có thể xử lý triệt để loại chất thải khó phân hủy này Và trong số các chất xúc tác xử líchất màu, phẩm nhuộm, các oxide phức hợp dạng vật liệu nano chiếm được nhiềuquan tâm vì hoạt tính xúc tác cao và lợi về kinh tế

1.2 Tổng quan vật liệu

1.2.1 Vật liệu CaWO 4

Vật liệu phát quang tự kích hoạt đã nhận được đáng kể chú ý vì các ứng dụngtiềm năng của chúng trong đi-ốt phát quang, chất màu phát quang, chất soi sáng, chấtxúc tác quang, trong lĩnh vực quang điện tử và quang tử, và vật liệu chủ laze [2] Nhưmột điển hình phosphor tự hoạt hóa, vonfram có năng suất ánh sáng cao, hệ số hấp thụcao, hiệu suất lượng tử cao, độ ổn định hóa học cao và đặc tính phát quang ổn địnhthường được sử dụng làm vật liệu phát quang [3] Vonfram là oxide vô cơ được tạothành bởi kim loại hóa trị hai cation có công thức chung AWO4 (ở đây kim loại A là

Ca, Sr, Ba, Pb,…) Volfram calcium loại Scheelite (CaWO4) là một khoáng chất phátquang tự nhiên nổi tiếng và có đặc tính phát quang tuyệt vời màu xanh lam Nó đã nổitiếng từ lâu với khả năng phát quang mạnh có thể nhìn thấy được, và các tính chấtquang học của tinh thể scheelite đã được nghiên cứu rộng rãi trong nhiều thập kỷ

Là vật liệu được coi là quan trọng nhất trong các vật liệu volframat có cấu trúctinh thể tứ giác scheelite Dựa vào đặc điểm cấu trúc ổn định, đặc tính phát quang tốt

Trang 12

mà CaWO4 có nhiều ứng dụng trong khoa học công nghệ như trong xúc tác quang, đènhuỳnh quang, cảm biến nhiệt độ [4],… Một trong những ứng dụng quan trọng củaCaWO4 là làm chất xúc tác với năng lượng vùng cấm tương đối lớn (khoảng 3,2 đến4,2eV [5]), phù hợp để làm xúc tác quang phân hủy chất màu Trong một nghiên cứutrước đây, Sobbani-Nasab cũng báo cáo hoạt động quang xúc tác của CaWO4, các hạtnano đã phân hủy metyl da cam (MO) khoảng 63% sau 90 phút dưới sự chiếu sáng củađèn UV[6]

Trong tinh thể CaWO4, các ion Ca2+ và W6+ đều liên kết với oxi tạo thành cáckhối 12 mặt CaO8 và khối tứ diện WO4 như hình dưới đây:

Hình 1.2: Cấu trúc tứ giác scheelite của CaWO4 [7]

1.2.2 Hệ vật liệu pha tạp CaWO 4 : Eu 3+

Hiện nay, các hạt nano pha tạp đất hiếm (NP) đã nổi lên như một loại vật liệuphát quang tìm thấy nhiều loại thiết bị [8] Loại NP như vậy có ưu điểm là độ ổn địnhcao, độ sáng, và khả năng xử lý công nghiệp linh hoạt Chúng được sử dụng phổ biếntrong đèn huỳnh quang và màn hình phát quang và có tiềm năng ứng dụng trong laser

và hình ảnh tia X [8] Vật liệu này gồm hai phần chính: mạng nền và phần tử pha tạpLanthanide làm tâm phát quang

Mạng nền CaWO4 được lựa chọn để tổng hợp và nghiên cứu tính chất vì là mộttrong những mạng chủ rất thích hợp để pha tạp các ion đất hiếm, có tần số dao độngphoton thấp, có độ bền nhiệt, độ bền cơ học cao và rất thân thiện với môi trường Sựkết hợp của các ion Eu3+ vào CaWO4 mạng tinh thể biến đổi quang phổ phát quang do

sự thay đổi của các trung tâm phát xạ, tạo ra ánh sáng đỏ cụ thể khi bị kích thích bởiánh sáng có bước sóng UV [9] Trong đề tài này, tôi chọn pha ion Eu3+ vì ion này có

Trang 13

khả năng phát xạ hiệu suất cao vùng màu đỏ với nhiệt độ màu trong khoảng 2000 –

4000 K (phù hợp để kích thích cây trồng ra hoa và đậu quả), từ đó giúp tăng năng suấtcây trồng, giúp đề tài có tính thực tiễn cao.[10]

Khi vật liệu này được pha tạp các ion đất hiếm thì nồng độ pha tạp được tínhtheo tỉ lệ phần trăm số mol ion kim loại (đất hiếm) pha tạp so với tổng số mol ion kimloại có trong dung dịch

Ví dụ: Vật liệu CaWO4: 4% Eu3+, 2% Al3+ trong thành phần có 2 ion kim loại

Eu3+, Al3+ với tổng số mol được coi là 100%, trong đó số mol Eu3+ 4%, 2% là số molcủa Al3+, còn lại là của Ca

Các vật liệu này có ứng dụng chủ yếu làm chất xúc tác quang phân hủy các phẩmnhuộm màu Ví dụ: vật liệu xúc tác quang CaWO4: Bi3+ đã được sử dụng như chất xúc tác

để chuyển hóa các phẩm nhuộm màu như xanh methylene, m-xylene, methyl da cam… Trong đề tài này, tôi nghiên cứu tổng hợp vật liệu có nền là CaWO4 pha tạp Eu(III)

và Al(III) vì khi sử dụng ion Al3+ đồng pha tạp sẽ làm tăng cường hiệu suất phát quangcủa ion đất hiếm thông qua cơ chế làm giảm tính đối xứng trường tinh thể Sự khác nhau

về độ âm điện và bán kính ion giữa Al3+ và Eu3+ dẫn đến sự thay đổi cục bộ của tinh thể,cũng như làm tăng xác suất chuyển dời lưỡng cực điện của ion đất hiếm.[10]

1.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu:

1.3.1 Phương pháp đốt cháy

Cơ sở của phương pháp đốt cháy là nhờ phản ứng oxi hóa - khử giữa tác nhân oxihóa, thường là nhóm nitrate (-NO3) chứa trong muối nitrate của kim loại, với các tácnhân khử là nhiên liệu hữu cơ có chứa nhóm amino (-NH2) Bột nano oxide kim loại

có thể nhận được sau khi sự bốc cháy xảy ra trong lò nung (muffle) hay trên một tấmnóng (hot template) ở nhiệt độ thường dưới 500oC Các tiền chất được sử dụng trongphương pháp đốt cháy là các muối nitrate của kim loại có trong thành phần của vậtliệu, các tác nhân khử thường dùng là ure, glycine, cacbohydrazide hayoxalyldihydrazide có công thức hóa học tương ứng là (NH2)2CO, NH2CH2COOH,CH6ON4, C2H6O2N4 Phản ứng oxi hóa - khử xảy ra giữa hai nhóm nitrate (-NO3) củacác muối nitrate của các kim loại Y, RE và nhóm amine (-NH2), khi có trong cùng một

hệ Nhóm amine có hai chức năng chính là tạo phức với cation kim loại do đó làm tăngkhả năng hòa tan của muối trong dung dịch và cung cấp nhiên liệu cho phản ứng cháyđốt cháy

Trang 14

Sau khi trộn lẫn trong dung dịch, tiền chất được làm khô và nung đến nhiệt độthích hợp thì phản ứng cháy nổ xảy ra Phản ứng xảy ra ở đây là phản ứng oxi hóa-khửtỏa nhiệt và mãnh liệt Sự nung nóng nhận được gây ra một ngọn lửa trong vài phút,kết quả nhận được là bột sản phẩm ở dạng bọt, trương phồng trong dụng cụ chứa(thường là các chén nung) Phản ứng cháy nổ tỏa nhiệt làm giải thoát một nhiệt lượnglớn, mà nó có thể nhanh chóng đốt nóng hệ lên tới nhiệt độ trên 1600oC.

Phương pháp này tỏ ra khá linh hoạt, sản phẩm thu được có độ đồng nhất cao vìcác vật liệu ban đầu đã được trộn lẫn ở quy mô phân tử trong dung dịch Hơn nữa, giáthành cho tổng hợp sản phẩm thấp, thiết bị cho việc tổng hợp vật liệu đơn giản, và cóthể thực hiện việc tổng hợp ở quy mô lớn Kích thước hạt của sản phẩm có thể đượcđiều khiển bằng cách thay đổi tác nhân phản ứng, tỉ lệ mol của các thành phần oxi hóa,khử, cũng như nhiệt độ nung mẫu Các điều kiện này có thể được khống chế để nhậnđược các hạt nano có kích thước mong muốn Vì vậy, phương pháp đốt cháy đã được

áp dụng để tổng hợp một số loại vật liệu nền khác nhau như Y2O3, SrAl2O4, LaPO4,YSZ (ZrO2 được ổn định bởi Y2O3), TiO2

1.3.2 Phương pháp sol-gel

Sol-gel là phương pháp rất linh hoạt, có thể điều khiển quá trình tạo gel, sấy,nung để tạo ra vật liệu có tính chất mong muốn, cho phép tổng hợp các vật liệu làoxide phức hợp siêu mịn, có tính đồng nhất và độ tinh khiết hóa học cao Nhờ phươngpháp sol-gel, ta có thể tổng hợp được các tinh thể có kích thước cỡ nanomet, các phathủy tinh, tạo được các dạng vật liệu khác nhau ở dạng bột, khối, màng mỏng.[11]

Phương pháp sol-gel citrate lần đầu tiên được Pechini sử dụng năm 1967, đặcbiệt khi gốm siêu dẫn được phát hiện năm 1987 thì phương pháp này càng được pháttriển Phương pháp này dựa trên cơ sở tạo phức giữa ion kim loại và phối tử hữu cơ.Quá trình tạo gel mô tả theo sơ đồ sau:

Dung dịch Acid citric → Phức đơn nhân → Phức đa nhân → Sol → Gel

Người ta có thể sử dụng phối tử hữu cơ khác nhau như acid citric, axetic, acidstearic… hoặc sử dụng hỗn hợp một số phối tử hữu cơ trong quá trình tổng hợp gel.Phương pháp sol-gel citrate dùng phối tử acid citric

Trang 15

Cơ sở của phương pháp là sự tạo phức của ion kim loại Mn+ và phối tử citricHOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH, phản ứng có thể biểu diễn đơn giản bởiphương trình sau:

Mn++ H4L ↔ Phức + H+

Khả năng tạo phức của các cation kim loại khác nhau với acid citric là khác nhau,

để cho tất cả các kim loại đi vào hết trong cùng một phức đa nhân phải điều chỉnh tỷ

số Ac: ∑ Mn+ và pH Khả năng tạo phức của các cation kim loại càng lớn thì tỉ số molAc: ∑ Mn+ và pH càng thấp và ngược lại Từ đó cho thấy rằng dựa vào khả năng tạophức của các cation kim loại có thể dự đoán trước điều kiện tổng hợp oxide phức hợptheo phương pháp sol-gel citrate.[11]

Quá trình tạo gel trong phương pháp sol-gel tạo phức do yếu tố động học quyếtđịnh nên khó điều khiển Đây là hạn chế nhưng cũng là ưu điểm của phương pháp này

do quá trình ngưng tụ tiếp tục diễn biến làm biến đổi cấu trúc gel và làm biến đổi tínhchất của sản phẩm Ưu điểm nổi bật của phương pháp sol-gel theo con đường tạo phức

so với phương pháp sol-gel thủy phân alkoxide kim loại là có thể dùng cho nhiều kimloại và giá thành hạ hơn rất nhiều

Hiện nay, phương pháp sol-gel là kĩ thuật sử dụng rộng rãi và tỏ ra có ưu việt đểtạo ra các vật liệu khối, màng mỏng có cấu trúc nano, bột với độ mịn cao hoặc dạngsợi có cấu trúc đa tinh thể hay vô định hình mà các phương pháp khác khó thực hiệnđược

Từ tổng quan trên ta có thể thấy được mỗi phương pháp tổng hợp vật liệu đều

có những ưu điểm và nhược điểm nhất định Trong đó, cả ba phương pháp: phươngpháp đốt cháy, phương pháp thủy nhiệt và phương pháp sol-gel tỏ ra khá linh hoạt cho

độ đồng nhất cao vì các vật liệu ban đầu đã được trộn lẫn ở quy mô phân tử trong dungdịch Hơn nữa, giá thành tổng hợp vật liệu đơn giản, phù hợp với điều kiện trong nước

mà vẫn có thể tạo những vật liệu nano chất lượng Kích thước hạt sản phẩm có thểđiều khiển bằng cách thay đổi điều kiện phản ứng để nhận được các hạt nano kíchthước mong muốn

1.3.3 Phương pháp hoá ướt

Phương pháp hoá ướt (thủy nhiệt – nung) đã trở thành một trong những phươngpháp quan trọng để tổng hợp vật liệu Phương pháp này có rất nhiều lợi thế trong chếtạo vật liệu có kích thước nano cho hàng loạt các ứng dụng công nghệ như điện tử,quang điện tử, xúc tác, lưu trữ dữ liệu từ tính,

Trang 16

Phương pháp hoá ướt (thủy nhiệt – nung) có thể được định nghĩa là bất kì phảnứng khác pha nào khi có mặt của dung dịch với dung môi nước hoặc khoáng hóa ởđiều kiện áp suất và nhiệt độ cao để hòa tan, tái kết tinh (phục hồi) vật liệu mà thườngkhông tan trong điều kiện thường Ở phương pháp hoá ướt (thủy nhiệt-nung), nướcthường được sử dụng như là một trong những dung môi của hệ Chất lỏng tới hạn haynước tới hạn cung cấp một môi trường phản ứng tuyệt vời cho công nghệ thủy nhiệttổng hợp vật liệu nano, chúng cho phép thay đổi tốc độ phản ứng, trạng thái cân bằngbằng cách thay đổi hằng số điện môi, đặc biệt với áp suất và nhiệt độ, từ đó làm chotốc độ phản ứng cao hơn và kích thước hạt thu được nhỏ hơn Các sản phẩm phản ứng

có thể ổn định trong chất lỏng tới hạn dẫn đến sự hình thành các hạt tốt

Phương pháp hoá ướt (thủy nhiệt – nung) là phương pháp tổng hợp các đơn tinhthể mà sự hình thành phụ thuộc vào độ hòa tan của các chất vô cơ trong nước ở áp suấtcao Sự hình thành tinh thể có được nhờ một thiết bị là một bình kín autoclave, trong

đó chứa dung dịch mẫu bao gồm tiền chất và nước Sự thay đổi nhiệt độ được giữ cốđịnh ở hai đầu của bình, ở vị trí nóng hơn thì hòa tan các chất còn ở vị trí lạnh hơn sẽtạo ra các mầm hình thành tinh thể Bình autoclave thường làm bằng thép dày với mộtbình kín ở trong chịu được nhiệt độ và áp suất cao trong một thời gian dài

Hình 1.3: Bình thủy nhiệt Teflon

Vật liệu dùng để chế tạo bình thủy nhiệt phải trơ với các dung môi và đượcđóng kín Ban đầu chất lỏng thủy nhiệt chỉ bao gồm nước và các tiền chất ở trạng tháirắn Khi nhiệt độ và áp suất tăng dần, các tiền chất liên tục bị hòa tan khiến cho nồng

độ của chúng tăng lên, thậm chí khi vượt qua điểm giới hạn bão hòa thì vật liệu tiềnchất vẫn tiếp tục bị hòa tan Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, các phân tử cókích thước to bị thủy phân hoặc không bền nên trong dung dịch lúc này chỉ gồm cácphần tử có kích thước rất nhỏ Tại một điểm qúa bão hòa nhất định xảy ra quá trình kết

Trang 17

tinh tự phát, nồng độc chất lỏng trong dung dịch giảm và ta thu được sản phẩm Cácyếu tố ảnh hưởng tới quá trình thủy nhiệt là nhiệt độ, áp suất và thời gian phản ứng.

Ưu điểm của phương pháp này là có thể điểu chỉnh kích thước hạt bằng nhiệt độthủy nhiệt, điều chỉnh hình dạng hạt bằng các vật liệu ban đầu, vật liệu được tổng hợp ởnhiệt độ tương đối thấp , không gây ô nhiễm môi trường do được thực hiện trong hệ kín,sản phẩm thu được có chất lượng cao, nguyên liệu rẻ tiền, tiêu tốn ít năng lượng…

Tuy nhiên, khi tổng hợp vật liệu bằng phương pháp hoá ướt (thủy nhiệt – nung)

sẽ gặp một số hạn chế là các hạt thu được thường hay bị kết đám, cần sử dụng một sốchất hoạt động bề mặt phù hợp với vật liệu chế tạo

1.4 Phương pháp xúc tác quang xử lí chất màu hữu cơ

Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nước gây ra bởi các chất thải màu hữu cơđộc hại trong các nghành công nghiệp sơn và dệt nhuộm rất lớn Để hạn chế phát thảichất màu hữu cơ độc hại gây ô nhiễm môi trường trong các nghành công nghiệp này,

đã có nhiều biện pháp xử lý nước thải màu được đưa ra như phương pháp hóa lý,phương pháp sinh học và phương pháp hóa học Trong đó phương pháp hóa học theohướng oxy hóa hóa học sử dụng các chất bán dẫn có hoạt tính xúc tác quang để phânhủy chất màu hữu cơ mang lại hiệu quả cao, do phương pháp này phân hủy chất màuhữu cơ độc hại thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước, không gây hại cho môitrường

Quang xúc tác (Photocatalyst) là 1 nhánh trong ngành vật lý - hóa học có liênquan với các hiệu ứng hóa học của ánh sáng Nói chung, thuật ngữ này được sử dụng

để mô tả phản ứng hóa học do hấp thụ tia cực tím (có bước sóng từ 100 đến 400 nm),hấp thụ ánh sáng khả kiến (400-750nm) hoặc bức xạ hồng ngoại (750-2500nm) Chấtxúc tác (ở đây là TiO2) không tự thay đổi hoặc mất đi trong phản ứng hóa học, nó chỉđóng vai trò là xúc tác Mô hình quang xúc tác thể hiện ở hình dưới đây:

Hoạt tính quang xúc tác của TiO2 hay tốc độ quá trình tạo gốc hydroxyl OH cóđược do sự tạo thành của electron quang sinh e- (e- trong vùng dẫn) và lỗ trống quangsinh h+ (h+ trong vùng hóa trị) Electron quang sinh và lỗ trống quang sinh chính lànguyên nhân dẫn đến các quá trình hoá học xảy ra, bao gồm quá trình oxy hoá đối với

lỗ trống quang sinh và quá trình khử đối với electron quang sinh Tuy nhiên, electronquang sinh ở trạng thái kích thích (vùng dẫn) không bền, dễ tái kết hợp với lỗ trốngquang sinh h+ trong vùng hóa trị, làm mất hoạt tính quang xúc tác của TiO2 Các

Trang 18

electron quang sinh và lỗ trống quang sinh có thể di chuyển ra bề mặt hạt xúc tác vàtác dụng trực tiếp hay gián tiếp với các chất hấp thụ trên bề mặt.

Hình 1.4: Cơ chế quá trình xúc tác quang trên vật liệu bán dẫn

Các electron quang sinh trên bề mặt chất xúc tác có khả năng khử mạnh Nếu cómặt O2 hấp thụ lên bề mặt xúc tác sẽ xảy ra phản ứng tạo O2- (ion supe-oxide) trên bềmặt và tiếp sau đó xảy ra phản ứng với H2O tạo thành OH Các lỗ trống có tính oxyhoá mạnh và có khả năng oxy hoá nước thành HO Các gốc tự do OH, O2-, đóngvai trò quan trọng trong cơ chế phân huỷ hợp chất hữu cơ Trong đó gốc tự do OH làmột tác nhân oxy hoá rất mạnh, không chọn lọc và có khả năng oxy hoá nhanh chónghầu hết các chất hữu cơ cho sản phẩm phân hủy cuối cùng là CO2 và H2O

Tuy nhiên, yếu điểm của loại vật liệu bán dẫn là sử dụng tia UV trong quá trìnhphản ứng Tia UV nguy hiểm khi tiếp xúc trực tiếp với con người và chỉ chiếm 5%trong ánh sáng mặt trời Vì vậy, gần đây thì một loại xúc tác mới đang dành nhiều sựquan tâm của các nhà nghiên cứu đó là các vật liệu này có thể sử dụng ánh sáng nhìnthấy trong quá trình quang xúc tác, có độ bền hóa học và hoạt tính quang hóa tươngđối cao Đó là các vật liệu nano oxide phức hợp như là vật liệu vonframat, vật liệuvanadat, …

Ví dụ: Vật liệu nano Zd2Zr2O7:Ag (viết gọn là NZO:Ag) được tổng hợp và dùnglàm xúc tác quang phân hủy một loại phẩm nhuộm màu đỏ cờ là Moderacid red (RS).[12]

Trang 19

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM2.1 Phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Phương pháp kế thừa

Đây là phương pháp thu thập các tài liệu, các kết quả nghiên cứu của các tác giả

có liên quan đến đề tài Trên cơ sở số liệu thu thập, tiến hành tổng hợp, phân tích vàđánh giá

2.1.2 Phương pháp thống kê so sánh

Từ các số liệu nhóm nghiên cứu thu thập được em lựa chọn phương pháp tổng

hợp vật liệu CaWO 4 bằng phương pháp hóa ướt (thủy nhiệt – nung) phù hợp với điềukiện của Việt Nam

2.2 Tìm hiểu quy trình tổng hợp vật liệu

2.2.1 Thiết bị và hóa chất

a) Hóa chất:

Bảng 2-1 Bảng hóa chất sử dụng

Trang 20

- Máy li tâm cho phép 3500 vòng/phút.

2.2.2 Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu

- Pha dung dịch Ca(NO3)2 0,2M: Cân 4,72 gam muối ngậm nướcCa(NO3)2.4H2O, đem hòa vào nước cất rồi định mức trong bình 100ml Ta được100ml dung dịch Ca(NO3)2 0,2M trong suốt không màu

- Pha dung dịch Na2WO4 0,2M: Cân 65,968 gam muối ngậm nướcNa2WO4.2H2O, đem hòa vào nước cất rồi định mức trong bình 500ml Ta được500ml dung dịch Na2WO4 0,2M trong suốt không màu

- Pha dung dịch Eu(NO3)3 0,1M: Cân 35,792 gam Eu2O3, thêm từ từ 3,2 mldung dịch HNO3 65%, đun nóng thu được dung dịch trong suốt Để nguội sau đó rótvào bình định mức 1000 ml, rửa và tráng cốc nhiều lần bằng nước cất, sau đó thêmnước cất đến vạch định mức ta được 1000 ml dung dịch Eu(NO3)3 0,1M

- Pha dung dịch Al(NO3)3 0,1M: Cân 18,75 gam muối ngậm nướcAl3(NO3)3.9H2O, đem hòa vào nước cất rồi định mức trong bình 500ml Ta được500ml dung dịch Al(NO3)3 0,1M trong suốt không màu

- Pha dung dịch màu xanh metylen 30ppm: Cân 0,03 gam bột xanh metylen,đem hòa vào nước cất rồi định mức trong bình 1000ml Ta được 1000ml dung dịchxanh metylen 30ppm màu xanh

2.2.3 Khảo sát tổng hợp vật liệu

a) Phương pháp tổng hợp vật liệu CaWO 4 : 4% Eu 3+ và x% Al 3+ (x = 0, 2, 4, 6, 8)

LấyVCa 2+

ml dung dịch Ca(NO3)2 0,2M cho vào cốc 250 ml, đặt lên máy khuấy

từ (không gia nhiệt) Thêm tiếp VEu 3 

ml dung dịch Eu(NO3)3 0,1M và VAl 3+

ml dungdịch Al(NO3)3 vào cốc, khuấy từ Tiếp tục thêm vào cốc 50 ml dung dịch Na2WO40,2M

Khuấy kết tủa trong 2 giờ (có gia nhiệt ở 50oC), rồi đem thủy nhiệt ở 190oCtrong 4 giờ Lọc tách phần kết tủa

Đem kết tủa đi sấy 200oC trong 8 giờ thu được chất rắn màu trắng đục Tiếp tụcnung phần chất rắn thu được ở 400oC trong 2 giờ

Chất rắn sau khi nung, nghiền bằng cối mã não, ta thu được sản phẩm

Trang 21

Bảng 2-2: Thể tích của các dung dịch nguyên liệu

Ca

V

0,2M(ml)

3

Eu

0,1M(ml)

3+

Al

V

0,2M(ml)

Trang 22

2.3 Tìm hiểu một số phương pháp thực nghiệm nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu.

2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng sớm và phổ biến nhất để nghiên cứucấu trúc vật rắn và thành phần pha của vật rắn Vì tia X có bước sóng tương đương vớikhoảng cách cách giữa các nguyên tử trong tinh thể vật rắn

Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp các thông tin về sự hình thành và biến đổipha tinh thể của vật liệu tổng hợp Nó còn cho phép phân tích bán định lượng đối vớikích thước, cấu trúc tinh thể và hàm lượng pha trong vật liệu

Phương pháp nhiễu xạ tia X là phương pháp phân tích không phá hủy vật mẫu.Các định hướng của nhiễu xạ chỉ phụ thuộc vào mạng lưới tinh thể Tất cả những tinhthể có cấu trúc mạng thì có định hướng nhiễu xạ

Khi chiếu một chùm tia X vào tinh thể, điện từ trường của tia X sẽ tương tác vớicác nguyên tử nằm trong mạng tinh thể Các tia khuếch tán từ tương tác này có thểgiao thoa với nhau Nếu gọi góc tới của tia X với mặt phẳng tinh thể là θ thì sự giaothoa chỉ có thể xảy ra nếu thỏa mãn phương trình Bragg:

2dsinθ = n𝜆

Hình 2.2: Sơ đồ nhiễu xạ tia X

Phương pháp nhiễu xạ tia X cho phép xác định kích thước tinh thể trung bìnhdựa trên phân tích hình dáng và đặc điểm đường cong phân bố cường độ (profile) củađường nhiễu xạ dọc theo trục đo góc 2θ Việc đo các cực đại nhiễu xạ tia X theo cácgóc θ khác nhau sẽ cho phép xác định được kích thước trung bình của hạt theo côngthức Debye-Scherrer:

D= 0,89 λ

βcosθcosθθ

Trang 23

Trong đó:

D là kích thước tinh thể trung bình của hạt

𝜆 là bước sóng tia X ( nguồn tia X ở đây là CuKα, λ = 0,154 nm)

β là độ rộng của vạch phổ ở chiều cao bằng một nửa cường độ cực đại (rad)

θ là góc tại pic cực đại

Công thức Debye-Scherrer thường được áp dụng đối với những hạt hình cầu Đây chỉ là công thức kinh nghiệm, không thể phản ánh chính xác kích thước tinh thểcủa hạt Tuy nhiên, công thức trên vẫn sử dụng hiệu quả trong những nghiên cứu banđầu

Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu thu được nghiên cứu trong đề tài được ghi tạiViện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trên máySIEMENS D5000 của hãng Siemens ( Cộng hòa Liên bang Đức) bức xạ CuKαđiệnthế 35kV, cường độ dòng điện 30 mA

2.3.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microsoft, viết tắt là SEM) là mộtloại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vậtbằng cách sử dụng một chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu Việc tạo ảnh của mẫuvật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tươngtác của chùm điện tử với bề mặt mẫu Hiện nay, kính hiển vi điện tử quét (HVĐTQ) làmột công cụ hữu dụng trong việc nghiên cứu ảnh vi hình thái bề mặt vật liệu

Nguyên tắc hoạt động: chùm electron hẹp sau khi ra khỏi thấu kính hội tụ sẽđược quét lên bề mặt mẫu Các electron đập vào mẫu, bị phản xạ tạo thành một tậphợp các hạt thứ cấp đi tới detector Tại đây, các electron sẽ được chuyển thành tín hiệuđiện Các tín hiệu điện sau khi được khuếch đại đi tới ống tia catot và được quét lênảnh Các vùng tối và sáng trên ảnh phụ thuộc vào số hạt thứ cấp đập vào ống tia catot,tức là phụ thuộc vào góc nảy ra của các electron sau khi tương tác với các bề mặt mẫu.Chính vì thế mà ảnh SEM thu được phản ánh hình dạng, cấu trúc bề mặt của vật liệu

Hình 2.3: Hình sơ đồ nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử quét

Trang 24

Kính hiển vi điện tử quét có ưu điểm nổi bật và mẫu phân tích có thể đưa trựctiếp vào thiết bị mà không cần phải phá hủy Điều đó đảm bảo giữ nguyên hiện trạngcủa mẫu Một ưu điểm nữa của kính HVĐTQ có thể hoạt động ở chân không thấp Tuychỉ là công cụ để nghiên cứu bề mặt (nghiên cứu lớp bên ngoài của vật) và độ phângiải bị hạn chế bởi khả năng hội tụ chùm tia điện tử nhưng với ưu thế dễ sử dụng vàgiá thành thấp hơn rất nhiều so với kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) nên kínhhiển vi điện tử quét được sử dụng phổ biến hơn kính hiển vi điện tử truyền qua.

Ảnh kính hiển vi điện tử quét của mẫu bột MWO4 (M=Ca, Mn, Co) được ghitrên hệ FE-SEM trên máy HITACHI S - 4800 ( Nhật Bản) với độ phóng đại 100000lần, tại Phòng thí nghiệm trọng điểm của Viện khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoahọc và Công nghệ Việt Nam

2.3.3 Phương pháp tán xạ năng lượng tia X

Phương pháp tán xạ tia X (Energy-dispersive X-ray spectroscopy hay EDS, EDXhoặc XEDS) là một kỹ thuật phân tích được sử dụng để phân tích nguyên tố hoặc đặctính hóa học của một mẫu dựa trên việc khảo sát sự tương tác của nguồn kích thích tia

X và mẫu, chính là tìm ra các tia X đặc trưng của các nguyên tố trong thành phầnmẫu.Thành phần hóa học tại lân cận điểm nghiên cứu của sản phẩm điểm nghiên cứucủa sản phẩm sau khi tổng hợp được xác định bằng phổ tán xạ năng lượng tai X thứcấp Trong các máy chụp SEM, người ta ghép thêm một mođun tán xạ năng lượngEDX Khi chùm tia electron tương tác với các mẫu sẽ phát ra các tia X đặc trưng củacác nguyên tố này Máy đo phổ phát xạ năng lượng sẽ ghi lại các tia X này Vị trí vàcường độ của phổ tán xạ năng lượng cho phép xác định các nguyên tố và hàm lượngcủa chúng trong mẫu tại thời điểm nghiên cứu

Giản đồ EDX của mẫu vật liệu tổng hợp trong khóa luận được đo bằng máy chụpEDX tại Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trên

hệ FE – SEM trên máy HITACHI S - 4800 (Nhật Bản)

2.3.4 Phương pháp phổ hấp thụ UV-Vis

Đo phổ hấp thụ là kỹ thuật đo sự phụ thuộc của độ hấp thụ ánh sáng vào bướcsóng đo thông qua việc so sánh cường độ của ánh sáng trước và sau khi tương tác vớivật chất Quang phổ của một nguyên tử hay phân tử phụ thuộc vào cấu trúc năng lượngcủa chúng nên phổ hấp thụ cung cấp thông tin giúp nhận biết các hợp chất, đồng thờithông qua việc nghiên cứu sự tương tác của vật liệu với ánh sáng chiếu vào ta có thể

Trang 25

biết được thông tin như độ rộng vùng cấm, các chuyển đổi quang học trong tinh thể từ

đó ta biết được tính chất của vật liệu

Quả cầu tích phân có dạng hình cầu, mặt trong được bọc một lớp có hệ số phản

xạ là 100% Do đó, năng lượng chiếu tới một điểm trong quả cầu sau lần phản xạ đầutiên là như nhau đối với các mẫu có bề mặt không phẳng như mẫu bột, phản xạ tại bềmặt là phản xạ tán [8]

Quả cầu tích phân có tác dụng tập trung các tia sáng được phản xạ từ mẫu vàthu lại ở detector Nguyên tắc phương pháp đo phổ hấp thụ bằng quả cầu tích phânđược trình bày trên hình 2.4:

Hình 2.4: Nguyên tắc của phép đo phổ hấp thụ UV-Vis

Môi trường hấp thụ ánh sáng tuân theo định luật Beer – Lambert:

I0( v ) là cường độ của chùm tia tới

I ( v ) là cường độ của chùm tia sáng sau khi đi qua môi trường

α (v ) là hệ số hấp thụ của vật liệu đối với photon có năng lượng h v

d là quãng đường ánh sáng truyền qua mẫu

R là hệ số phản xạ của mẫu

Trang 26

Sự phụ thuộc vào năng lượng photon h v thay vào bước sóng 𝜆 của hệ số hấpthụ được gọi là phổ hấp thụ.

Phép đo phổ hấp thụ được thực hiện trên hệ đo JACO V – 670 được đặt tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Phép đo được thựchiện trong khoảng bước sóng từ 200 - 900 nm

2.4 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang của vật liệu

2.4.1 Đối tượng xử lí:

Để thăm dò hoạt tính xúc tác quang của hệ vật liệu đã điều chế thành công, phẩmnhuộm màu xanh methylene (Methylene Blue) được sử dụng để làm đối tượng nghiêncứu

Xanh methylene, còn được gọi là methylthioninium chloride, là một dẫn xuấtchính thức của phenothiazin MB có tên là 3,7-bis(Dimethylamino)-phenothiazin-5-ium chloride, có công thức phân tử là C16H18ClN3S Đó là một loại bột màu xanh lá câyđậm có chứa dung dịch xanh trong nước Hình thức hydrate hóa có 3 phân tử nướctrong mỗi phân tử xanh methylene Xanh methylene có pH là 3 trong nước (10g/l) ở25°C (77°F).[13]

Hình 2.4: Cấu trúc phân tử MB

2.4.2 Quy trình thực hiện:

Các mẫu vật liệu xúc tác dạng bột được khảo sát hoạt tính quang xúc tác trongphản ứng phân hủy các phẩm nhuộm xanh methylene (Methylene Blue) dưới bức xạánh đèn UV Các mẫu vật liệu khảo sát hoạt tính xúc tác là CaWO4 pha tạp cố định 4%

Eu3+ và Al3+ lần lượt là 0%, 2%, 4%, 6%, 8% được tổng hợp theo phương pháp thủynhiệt, nồng độ xanh methylene là 30 ppm

Các hệ vật liệu được thử hoạt tính xúc tác theo tỉ lệ 0,2 gam vật liệu/200 ml dungdịch phẩm nhuộm

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	2,3 MB