Báo cáo tiểu luận quang xúc tác nano titan oxide

Báo cáo tiểu luận quang xúc tác nano titan oxide

Báo cáo tiểu luận CBGD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH HVTH: NGUYỄN THANH THẢO UYÊN MSHV: 11054193 THÁNG 11/2012 QUANG XÚC TÁC NANO TITAN OXIDE 2 NỘI DUNG BÁO CÁO 1. TỔNG QUAN • Vật liệu titan oxide (TiO 2 ) • Phản ứng quang xúc tác 2. ỨNG DỤNG • Oxy hóa các hợp chất hữu cơ • Oxy hóa chất khí 3. KẾT LUẬN 3 1. TỔNG QUAN Đặc điểm vật liệu TiO 2 • Không đắt tiền; • Chất oxy hóa mạnh; • Không độc hại; • Bền quang. 4 a) Anatase b) Rutile c) Brookite Hình 1. Cấu trúc tinh thể TiO 2 1. TỔNG QUAN Cấu trúc vật liệu TiO 2 5 Rutile Anatase Hình 2: Góc bát diện trong cấu trúc tinh thể TiO 2 1. TỔNG QUAN Cấu trúc vật liệu TiO 2 6 1. TỔNG QUAN Cấu trúc vật liệu TiO 2 Bảng 1: Tỉ khối và năng lượng vùng cấm TiO 2 Rutile Anatase Tỉ khối ρ (g/cm 3 ) 4,250 3,894 E bangap (eV) 3,1 3,2 7 • Quá trình quang xúc tác là một trong những quá trình oxy hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Advanced Oxidation Process (AOP) 8 • Quá trình oxy hóa nâng cao được định nghĩa là những quá trình phân hủy oxy hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH được tạo ra in situ ngay trong các quá trình xử l ý. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác 9 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Zhou, H. and Smith, D.H., 2001 10 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác US EPA, 1998; US EPA. 2001 [...]... nước thải 19 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa các chất màu Phương pháp cổ điển:  Hấp phụ trên than hoạt tính;  Siêu lọc;  Thẩm thấu ngược;  Keo tụ bởi tác nhân hóa học;  Trao đổi ion; …… 20 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa thuốc nhuộm H Lachheb và các cộng sự, năm 2002 đã khảo sát xúc tác quang hóa TiO2 dạng dung dịch huyền phù khi chiếu xạ UV phân hủy 3 loại thuốc nhuộm: Congo Red (CR), Crocein Orange (OG), và Methyl Red (MR)... phenol bằng xúc tác quang hóa TiO2 có sự hiện diện UV 27 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa phenol Rahmani AR PhD et al., 2008 28 Rahmani AR PhD et al., 2008 29 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa phenol Kết quả chỉ ra rằng ở pH = 11 kết hợp với UV thì đạt kết quả tốt nhất Sau 9 giờ phản ứng, lượng phenol phân hủy đạt hơn 80% Điều này có thể giải thích, khi phenol ở trong môi trường kiềm (pH=11) sẽ chuyển thành dạng ion phenoxide dễ...1 TỔNG QUAN Quang xúc tác 11 1 TỔNG QUAN Cơ chế hình thành gốc tự do hydroxyl *OH Vùng dẫn (CB) e-CB + O2 → *O2- (Gốc ion superoxit) 2*O2- + 2H2O → H2O2 + 2OH- + O2 e- H2O2 + e-CB → *OH + OH- hυ - electron + hole e- e-... Appl Catal B: Environ 39, 75 (2002) 21 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa thuốc nhuộm H Lachhed et al., Appl Catal B: Environ 39, 75 (2002) 22 2 ỨNG DỤNG trên Oxy hóa thuốc nhuộm Acid Orange 7 (AO 7) khi sử dụng xúc tác quang hóa TiO2 W.Z Tang, H An, Chemosphere 31 (1995) 4157 V Meshko, L Markovska, M Mincheva, A.E Rodrigues, Wat Res 35 (2001) 3357 W.S Kuo, P.H Ho, Chemosphere 45 (2001) 77 C Galindo, P Jacques, A... ứng của *OH Gốc hydroxyl *OH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây: i) Phản ứng cộng với các hợp chất không no dây thẳng hoặc vòng thơm, tạo ra gốc mới hydroxylat hoạt động: *OH + CH2=CH2 → *CH2-CH2(OH) 13 1 TỔNG QUAN Cơ chế và phương thức phản ứng của *OH Gốc hydroxyl *OH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây: ii) Phản ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc... trong môi trường kiềm (pH=11) sẽ chuyển thành dạng ion phenoxide dễ phân hủy hơn phenol Rahmani AR PhD et al., 2008 30 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa chất khí 31 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa các chất khí  Nitric oxide (NO và NO2)  Sulfur dioxide (SO2)  Cacbon monoxid (CO)  Các hợp chất dễ bay hơi (VOCs) Ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe như gây buồn ngủ, đau đầu, đau họng và tinh thần mệt mỏi… 32 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa khí... Lee, 2003 33 2 ỨNG DỤNG Oxy hóa khí NO • TiO2 (Degussa) dạng thương mại • Sử dụng màng lọc đặc biệt hiệu quả cao (HEPA) và cacbon hoạt tính (AC) • Quạt ly tâm sử dụng để hướng không khí đi vào chất xúc tác • Tại bề mặt màng TiO2 được chiếu UVA, UVC • Nồng độ NO được đo bằng hệ thống phân tích NO Chemiluminescence (Thermo Environmental Instrument Inc Model 42c) C.H Ao, S.C Lee, 2003 34 2 ỨNG DỤNG Oxy... ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc không no, tạo thành nước và gốc mới hoạt động: *OH + CH3-CO-CH3 → *CH2COCH3 + H2O 14 1 TỔNG QUAN Cơ chế và phương thức phản ứng của *OH Gốc hydroxyl *OH có thể tác kích với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây: iii) Phản ứng trao đổi điện tử tạo ra gốc ion mới hoạt động: *OH + CH3-S-C6H5 → [CH3-S-C6H5]+* + OH- 15 1 TỔNG QUAN Cơ chế và phương thức phản ứng của . Báo cáo tiểu luận CBGD: PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HẠNH HVTH: NGUYỄN THANH THẢO UYÊN MSHV: 11054193 THÁNG 11/2012 QUANG XÚC TÁC NANO TITAN OXIDE 2 NỘI DUNG BÁO CÁO 1. TỔNG QUAN • Vật liệu titan oxide. xử l ý. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác 9 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Zhou, H. and Smith, D.H., 2001 10 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác US EPA, 1998; US EPA. 2001 11 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác 12 1. TỔNG QUAN Cơ. 3,894 E bangap (eV) 3,1 3,2 7 • Quá trình quang xúc tác là một trong những quá trình oxy hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng. 1. TỔNG QUAN Quang xúc tác Advanced Oxidation Process (AOP) 8 •