Điều chế và thử hoạt tính quang xúc tác tio2 pha tạp gadolini

MC LC Trang TểM TT DANH MC CC CH VIT TT DANH MC CC BNG DANH MC CC HèNH LI M U Tớnh cp thit ca ti Mc ớch ca ti Nhim v nghiờn cu Nhng úng gúp mi i tng nghiờn cu Gii hn, phm vi nghiờn cu ti Ni dung nghiờn cu CHNG TNG QUAN 1.1 CC DNG TH HèNH V CU TRC TINH TH CA TiO2 1.2 CC TNH CHT CA TiO2 1.3 CC YU T NH HNG N HOT TNH XC TC CA TiO2 1.3.1 Hiu ng tỏi hp electron l trng 1.3.2 Hot tớnh xỳc tỏc ca TiO2 anatase v rutile 1.3.3 Nhit 1.3.4 Khi lng xỳc tỏc 1.3.5 nh hng ca mc tinh th húa 1.3.6 nh hng ca pH ca mụi trng 1.3.7 Hiu ng b mt 1.3.8 nh hng ca cỏc cht by electron, by gc hydroxyl 1.4 NG DNG CA TiO2 10 1.4.1 X lý cht ụ nhim mụi trng 10 1.4.2 X lý cỏc cht ụ nhim vụ c 10 1.4.3 Sn quang xỳc tỏc 10 1.4.4 Dit khun v kh trựng 11 1.5 MT S PHNG PHP LM TNG HOT TNH XC TC QUANG HểA CA TiO2 11 1.6 GII THIU V CC PHNG PHP IU CH TiO2 12 1.6.1 Phng phỏp c in 12 1.6.2 Phng phỏp tng hp ngn la 12 1.6.3 Phõn hy qung tinh Ilmenite 12 1.6.4 iu ch TiO2 bng pha hi nhit thp 12 1.6.5 Sn xut TiO2 bng phng phỏp plasma 13 1.6.6 Phng phỏp vi nh tng 13 1.6.7 Phng phỏp tm 14 1.6.8 Phng phỏp sol gel 14 1.7 TNG QUAN V BENTONITE 16 1.8 CC LOI NC THI 19 1.9 CC CH TIấU NH GI NC 19 1.9.1 Cỏc ch tiờu vt lý 19 1.9.2 Cỏc ch tiờu húa hc 19 1.9.3 Nhu cu húa hc COD (Chemical Oxigen Demand) 19 1.9.4 Tiờu chun Vit Nam (TCVN 5945-1995) v nc thi 22 1.10 CC PHNG PHP NGHIấN CU 24 1.10.1 Phng phỏp nhiu x tia X (X RAY DIFFRACTION) 24 1.10.2 Phng phỏp kớnh hin vi in t quột 26 1.10.3 Phng phỏp phõn tớch nhit 28 CHNG PHNG PHP THC NGHIM 29 2.1 S LC V TIN TRèNH THC NGHIM 29 2.2 HểA CHT, DNG C V THIT B TH NGHIM 29 2.3 TIN HNH TH NGHIM 30 2.3.1 iu ch Gd(NO3)3 t Gd2O3 v xỏc nh nng Gd 3+ 30 2.3.2 Chn v x lý mu nc thi 30 2.3.3 Chn v x lý vi khun, nm mc 31 2.3.4 iu ch TiO2 pha Gd kớch thc nanomet trờn cht mang bentonite bng phng phỏp sol gel 34 CHNG KT QU V THO LUN 36 3.1 KHO ST KH NNG X Lí BOD CA BENTONITE 36 3.2 KHO ST T L KHI LNG TiO2 : BENTONITE N HIU SUT PHN HY COD CA VT LIU 36 3.3 KHO ST NH HNG CA T L PHA TP Gd/TiO2 N HIU SUT PHN HY COD CA VT LIU 37 3.4 KHO ST S TO THNH V PHN HY GEL TiO2 Gd BNG GIN PHN TCH NHIT TRNG LNG (TGA) IU CH VT LIU 38 3.5 KHO ST NH HNG NHIT NUNG MU N HIU SUT PHN HY COD CA VT LIU 40 3.6 KHO ST HM LNG CHT XC TC N HIU SUT PHN HY COD CA VT LIU 40 3.7 KHO ST THI GIAN X Lí CHT HU C TRONG NC THI V KH NNG TI S DNG N HIU SUT PHN HY COD CA VT LIU 41 3.8 KHO ST KH NNG PHN HY METYLEN XANH CA VT LIU TiO2 V TiO2 Gd 42 3.9 KHO ST KH NNG DIT VI KHUN E COLI V NM MC ASPERGILLUS NIGER CA VT LIU 43 3.10 KHO ST KCH THC HT CA VT LIU TiO2 PHA TP Gd V TiO2 PHA TP Gd GN VO CHT MANG BENTONITE BNG NH SEM 44 3.11 KHO ST THNH PHN HểA HC CA VT LIU TiO2 PHA TP Gd V TiO2 PHA TP Gd GN VO CHT MANG BENTONITE BNG NHIU X TIA X (XRD) 47 KT LUN 49 TI LIU THAM KHO 50 TểM TT Trong t n ng t tr n ng n u u v t u T p a Gado n tr n t mang enton te ng p ng p ỏp so ge v t ot tớn quang x tỏ a nú d ỏn sỏng k k n (k ng n t a UV) K t qu o t v t u T p a Gado ini u ỏ u k n t p: t p a Gd/T v s mo t g an mu o ge ng n t nung 00 t g an nung m u g Kớ t t n n 20 nm v k ỏ ng u g n u o t k n ng x tỏ a v t u T p a Gado n t t n so v v t u T k ng p a Gado n D tỏ dng a x ỏn sỏng mt tr p ũng t ng m sau 60 p t s D a ỏ t u ú n t k n u L T g ố ó g m n 100 go T ũn ú k n ng d t nm m Asperg us n ger v v k un E o rt t t S ng nm m Asperg us n ger v v k un E o d t k ong gn 100 m u ú a T p a Gd kh a TiO2 nano v t uT 2p a gado n quang x tỏ ABSTRACT In this study, we report photocatalytic activity of Gadolinium-doped TiO2 nanoparticles prepared by solgel method on bentonite under visible light The results showed that Gadolinium-doped TiO2 materials were successfully prepared in condition: The ratio of Gd/TiO2 (mole/mole) is 0.5%, the gelling time is two days, and the calcination temperature is 500C in hours The size of obtained TiO2 nanoparticles are very uniform, and their average size values less than 20 nm The photocatalytic activity of Gadolinium-doped TiO2 is higher than that of undoped TiO2 The COD of sewage at Nhieu Loc Thi Nghe channel reached 0% after 60 minutes under visible light In addition, the ability of Gadolinium-doped TiO2 for removal of Aspergillus niger fungi and E coli bacteria is also efficient The yield for Aspergillus niger fungi and E coli bacteria inhibition obtained to be ~ 100% Keywords: TiO2 nanoparticles, Gadolinium-doped TiO2 materials, photocatalytic DANH MC CC CH VIT TT BOD : (Biochemical oxygen Demand), nhu cu oxi húa sinh hc BOD5 : Nhu cu oxy húa sinh hc ngy COD : (Chemical Oxigen Demand), nhu cu oxi húa hc DTA : (Differential Thermal Analyse), phõn tớch nhit vi sai FAS : (Fer Ammonium Sulfatesulfate dammonium de fer), cụng thc Fe[SO4].[NH4]2[SO4].6H2O MMT : (montmorillonite), loi khoỏng sột t nhiờn cú thnh phn chớnh l montmorillonite SEM : (Scanning Electron Microscopy), phng phỏp kớnh hin vi in t quột TGA : (Thermo Gravimetry Analysis), phõn tớch nhit trng lng TCVN : Tiờu chun Vit Nam TTIP : Tetra-isopropyl orthotitanate UV : (Ultraviolet), tia cc tớm XRD : (X Ray Diffraction), phng phỏp nhiu x tia X DANH MC CC BNG STT NI DUNG Trang Bng 1.1 thụng s vt lý ca anatase v rutile Bng 1.9.3 Bng hng dn chn th tớch mu v húa cht phõn tớch 21 ch tiờu COD Bng 1.9.4 Giỏ tr gii hn ca mt s thụng s v nng cht ụ nhim cho phộp theo tiờu chun Vit Nam TCVN (5945-1995) 23 DANH MC CC HèNH STT NI DUNG Trang Hỡnh 1.1a Cỏc dng thự hỡnh ca TiO2 Hỡnh 1.1b ễ mng c s ca anatase (trỏi) v rutil (phi) Hỡnh 1.2 Cỏc quỏ trỡnh quang húa xỳc tỏc ca TiO2 7 Hỡnh 1.7.1a Cu trỳc t din SiO4 v bỏt din MeO6 16 Hỡnh 1.7.1b Cu trỳc tinh th 2:1 ca MMT 17 Hỡnh 1.7.1c Quỏ trỡnh xõm nhp ca cation vo trao i cation Na+ 18 khong gia hai lp MMT 10 Hỡnh 1.10.1a S phn x trờn b mt tinh th 25 11 Hỡnh 1.10.1b Nhiu x k tia X D8- Advance 5005 (Cng Hũa Liờn 26 Bang c) 12 Hỡnh 1.10.2 Kớnh hin vi in t quột SEM 27 13 Hỡnh 2.3.4 S tng hp vt liu TiO2 pha Gd kớch thc 35 nanomet trờn cht mang bentonite bng phng phỏp sol gel 14 Hỡnh 3.2 Hiu sut phõn hy COD theo t l lng TiO2 ; 37 bentonite 15 Hỡnh 3.3 Hiu sut phõn hy COD theo t l pha Gd/TiO2 ca 38 vt liu 16 Hỡnh 3.4 Gin phõn tớch nhit trng lng (TGA) 39 17 Hỡnh 3.5 Hiu sut phõn hy COD theo nhit nung ca vt liu 40 18 Hỡnh 3.6 Hiu sut phõn hy COD theo hm lng cht xỳc tỏc 41 19 Hỡnh 3.7 Thi gian x lý cht hu c v kh nng tỏi s dng ca 41 xỳc tỏc 20 Hỡnh 3.8 chuyn húa metylen xanh ca vt liu TiO2 Gd cỏc 43 t l pha khỏc 21 Hỡnh 3.9a nh chp lng vi khun E.Coli sng sút (sau 1,5 ngy) 43 ca mu i chng (trỏi) v mu cú ph TiO2 Gd (phi) 22 Hỡnh 3.9b nh chp lng nm mc Aspergillus niger sng sút (sau 44 1,5 ngy) ca mu i chng (trỏi) v mu cú ph TiO2 Gd (phi) 23 Hỡnh 3.10a nh SEM mu nano TiO2 pha Gd (chp thang 44 100nm) 24 Hỡnh 3.10b nh SEM mu nano TiO2 pha Gd (chp thang 45 200nm) 25 Hỡnh 3.10c nh SEM mu nano TiO2 pha Gd (chp thang 45 300nm) 26 Hỡnh 3.10d nh SEM mu nano TiO2 pha Gd trờn cht mang 46 bentonite (chp thang 5àm) 27 Hỡnh 3.10e nh SEM mu nano TiO2 pha Gd trờn cht mang 46 bentonite (chp thang 3àm) 28 Hỡnh 3.10f nh SEM mu nano TiO2 pha Gd trờn cht mang 47 bentonite (chp thang 500 nm) 29 Hỡnh 3.11a Gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 47 30 Hỡnh 3.11b Gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 Gd 48 LI M U Trong mt vi thp k gn õy, cựng vi s phỏt trin nhanh chúng ca t nc, cỏc ngnh cụng nghip, nụng nghip, cỏc lng ngh Vit Nam ó cú nhng tin b khụng ngng c v s lng ln cht lng Bờn cnh nhng tỏc ng tớch cc s phỏt trin mang li cng phi k n nhng mt tiờu cc Mt nhng mt tiờu cc ú l cỏc loi cht thi cỏc ngnh nụng nghip, cụng nghip thi ngy cng nhiu lm nh hng n mụi trng sng v sc kho ca ngi dõn Trong ú, bc xỳc nht phi k n chớnh l ngun nc Hu ht cỏc ao h, sụng ngũi i qua cỏc nh mỏy cụng nghip, vựng sn xut nụng nghip Vit Nam u b ụ nhim, c bit l cỏc ao h cỏc ụ th ln nh H Ni v Thnh ph H Chớ Minh Trong s cỏc cht gõy ụ nhim ngun nc, ỏng chỳ ý l nhng cht hu c bn cú kh nng tớch ly c th sinh vt v gõy nhim c cp tớnh, tớnh cho ngi nh: phenol, cỏc hp cht ca phenol, cỏc loi thuc nhum, Rhodamin B, [10]; cỏc loi thuc tr sõu, thuc dit c di, thuc tr nm bnh, [1] Bờn cnh ú, tỡnh trng quỏ ti dõn s dn n s thiu ht trm trng cỏc ngun nc sch cho sinh hot v sn xut cng l nhc nhi Chớnh vỡ vy, t l cn cú nhng cụng ngh hu hiu cú th x lý trit cỏc cht ụ nhim cú mụi trng nc cng nh tỏi s dng ngun nc Titan dioxit (TiO2) l mt nhng vt liu c bn ngnh cụng ngh vt liu ng dng cho cỏc lnh vc y dc, mụi trng, cụng ngh húa hc, sinh hc bi nú cú cỏc tớnh cht lý húa, quang in t khỏ c bit v cú bn cao, thõn thin vi mụi trng Vỡ vy, titan dioxit cú rt nhiu ng dng cuc sng nh húa m phm, cht mu, sn, ch to cỏc loi thy tinh, men v gm chu nhit dng ht mn kớch thc nano một, TiO2 cú nhiu ng dng hn cỏc lnh vc nh ch to pin mt tri, sensor, ng dng lm cht quang xỳc tỏc x lý mụi trng, ch to vt liu t lm sch, sn xut ngun nng lng sch H 2, ch to cm bin khớ v cht hu c .[30] c bit TiO2 c quan tõm lnh vc lm xỳc tỏc quang húa phõn hy cỏc cht hu c v x lý mụi trng Tuy nhiờn phn bc x t ngoi quang ph mt tri n b mt trỏi t ch chim khong 4% nờn vic s dng ngun bc x ny vo mc ớch x lý mụi trng vi xỳc tỏc quang TiO2 b hn ch m rng kh nng s dng nng 40 3.5 Kho sỏt nh hng nhit nung mu n hiu sut phõn hy COD ca vt liu Cỏc thớ nghim nghiờn cu nh hng ca nhit nung n vt liu TiO2 pha Gd c thay i t 400oC, 500oC, 600oC n 700oC, cỏc iu kin thớ nghim khỏc c gi nh trờn Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.4: Hỡnh 3.4 Hiu sut phõn hy COD theo nhit nung vt liu T hỡnh 3.4 cú th thy rng, nhit nung ti u l 5000C Hiu sut phõn hy COD t 100% sau 60 phỳt 3.6 Kho sỏt hm lng cht xỳc tỏc n hiu sut phõn hy COD ca vt liu Cỏc thớ nghim nhm tỡm hm lng xỳc tỏc ti u c thay i t 0,005; 0,01; 0,020(g/ml) nc thi, cỏc iu kin thớ nghim khỏc c gi nh trờn Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.5 40 41 Hỡnh 3.5 Hiu sut phõn hy COD theo hm lng cht xỳc tỏc T hỡnh 3.5 cú th thy rng, hm lng xỳc tỏc ti u l: 0,020(g/ml) nc thi Hiu sut phõn hy COD t 100% sau 60 phỳt 3.7 Kho sỏt thi gian x lý cht hu c nc thi v kh nng tỏi s dng ca xỳc tỏc n hiu sut phõn hy COD ca vt liu Cỏc thớ nghim nhm tỡm thi gian xỳc tỏc ti u ca ln c thay i theo thi gian chiu sỏng: 15; 30; 45; 60; 120; 180 (phỳt) Cỏc thớ nghim tip theo nhm tỡm thi gian xỳc tỏc ti u ca ln 2, ln c thay i theo thi gian chiu sỏng: 60; 120; 180 (phỳt) Hiu sut phõn hy COD (%) Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.6 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 82.50 67.50 67.50 82.50 75.00 Ln Ln 57.50 42.50 32.50 30 42.50 60 Ln 90 120 150 180 210 Thi gian xỳc tỏc (phỳt) Hỡnh 3.6 Thi gian x lý cht hu c v kh nng tỏi s dng ca xỳc tỏc 41 42 T hỡnh 3.6 cú th thy rng, ln s dng u tiờn, thi gian xỳc tỏc ti u l 60 phỳt, hiu sut phõn hy COD t 100% Khi tỏi s dng xỳc tỏc ln 2, ch cũn 82,5% v ln ch cũn 75% sau 180 phỳt iu ny cho thy cn cú nghiờn cu tip theo hot húa vt liu xỳc tỏc TiO2 Gd nu mun nõng hiu sut phõn hy COD lờn hn na nhng ln sau 3.8 Kho sỏt kh nng phõn hy metylen xanh ca vt liu TiO2 v TiO2 Gd ỏnh giỏ v so sỏnh kh nng quang xỳc tỏc ca vt liu TiO2 v TiO2 Gd cn kho sỏt chuyn húa (kh nng phõn hy) metylen xanh ca chỳng theo cụng thc: ẹoọ chuyeồn hoựa = D0 D D0 Trong ú: D0: l mt quang ca metylen xanh lỳc u D: l mt quang ca metylen xanh sau thc hin cỏc phn ng quang xỳc tỏc ca vt liu TiO2 v TiO2 Gd Cỏch tin hnh: - Cõn 0,15g bt TiO2 kớch thc nano bin tớnh Gd cho vo cc cha 200ml dung dich metylen xanh 0,01g/l ó pha Khuy h n hp 30 phỳt búng ti t n cõn bng hp ph - Sau ú dựng ốn compac 40W chiu sỏng v khuy trn liờn tc vũng 10 phỳt, 40 phỳt - Dung dch metylen xanh sau phõn hy c li tõm loi ht bt TiO2 kớch thc nano bin tớnh Tin hnh o mt quang xỏc nh chuyn húa Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.7 42 43 Hỡnh 3.7 chuyn húa metylen xanh ca vt liu TiO2 v TiO2 Gd cỏc t l pha khỏc T hỡnh 3.7 cho thy mu TiO2 pha Gd cú kh nng xỳc tỏc quang húa cao hn nhiu so vi TiO2 khụng pha Mu TiO2 Gd 0,5% v s mol cng ó chng t cú chuyn húa cao nht, ch cn c chiu sỏng bng ốn Compac 40W chuyn húa ó t 77,06% sau 10 phỳt v t 90,06% sau 40 phỳt 3.9 Kho sỏt kh nng dit vi khun E.coli v nm mc Aspergillus niger ca vt liu Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.8a v 3.8b Hỡnh 3.8a nh chp lng vi khun E.Coli sng sút (sau 1,5 ngy) ca mu i chng (trỏi) v mu cú ph TiO2 Gd (phi) 43 44 Hỡnh 3.8b nh chp lng nm mc Aspergillus niger sng sút (sau 1,5 ngy) ca mu i chng (trỏi) v mu cú ph TiO2 Gd (phi) T hỡnh 3.8a v 3.8b cho thy di tỏc dng ca ốn Compac 40W, vt liu TiO2 Gd cú kh nng dit vi khun E.Coli v nm mc Aspergillus niger rt tt, lng vi khun v nõm mc sng sút (sau 1,5 ngy) trờn a Petri cú ph TiO2 Gd l rt ớt, thm khụng cũn tn ti Nhng thớ nghim ny cho thy vi khun v nm mc ó b phõn hy trờn b mt tớnh oxi húa mnh ca TiO2 quang xỳc tỏc 3.10 Kho sỏt kớch thc ht ca vt liu TiO2 pha Gd v TiO2 pha Gd gn vo cht mang bentonite bng nh SEM Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.9a, 3.9b v 3.9c Hỡnh 3.9a nh SEM mu nano TiO2 pha Gd (chp thang 100nm) 44 45 Hỡnh 3.9b nh SEM mu nano TiO2 pha Gd (chp thang 200nm) Hỡnh 3.9c nh SEM mu nano TiO2 pha Gd (chp thang 300nm) nh SEM cỏc hỡnh 3.9a, 3.9b, 3.9c cho thy TiO2 pha Gd cú dng ht, cú kớch thc rt nh (t khong 6,14 n 15,9 nm) v phõn b ng u, ớt b kt t thnh ỏm ú s cú din tớch b mt riờng ln nờn l cht xỳc tỏc tt 45 46 Hỡnh 3.9d nh SEM mu nano TiO2 pha Gd trờn cht mang bentonite (chp thang 5àm) Hỡnh 3.9e nh SEM mu nano TiO2 pha Gd trờn cht mang bentonite (chp thang 3àm) 46 47 Hỡnh 3.9f nh SEM mu nano TiO2 pha Gd trờn cht mang bentonite (chp thang 500 nm) nh SEM cỏc hỡnh 3.9d, 3.9e, 3.9f cho thy gn TiO2 lờn bentonite xut hin cỏc ht cú kớch thc nanomet rt u bờn cnh cỏc ht bentonite cú kớch thc ln hn nhiu iu ny chng t TiO2 ó c gn vo nn bentonite 3.11 Kho sỏt thnh phn húa hc ca vt liu TiO2 pha Gd bng nhiu x tia X (XRD) Kt qu c trỡnh by hỡnh 3.10a v 3.10b Hỡnh 3.10a Gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 47 48 Hỡnh 3.10b Gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 - Gd So sỏnh hai gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 v TiO2 - Gd hỡnh 3.10a v 3.10b cú th cho mt s nhn xột: Hu ht cỏc pic gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 hỡnh 3.10a u cú gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 Gd hỡnh 3.10b, c bit l pic ti gúc 25,360 27,460 cú d 3,51 vỡ õy l pic c trng ca TiO2 S pha ca Gd vo vt liu ó thnh cụng c chng minh qua mt s im khỏc hai gin trờn nh sau: - Tuy hu ht cỏc pic gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 hỡnh 3.10a u cú gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 Gd hỡnh 3.10b nhng giỏ tr d ca cỏc pic gin cú s chờnh lch dự khỏ nh - Gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 Gd hỡnh 3.10b khụng cú pic cú d = 3,24429 v d = 1,66482 nh gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 hỡnh 3.10a - Gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 Gd hỡnh 3.10b cú thờm pic cú d = 1,2643019.4 m gin nhiu x tia X ca vt liu TiO2 hỡnh 3.10a khụng cú 48 49 KT LUN ó xỏc nh cỏc iu kin thớch hp iu ch vt liu TiO2 pha Gd trờn cht mang bentonite bng phng phỏp sol gel i t TTIP, CH3COOH v C2H5OH vi t s mol l nTTIP : nCH COOH : nC H OH 1: :10 , t l pha Gd/TiO2 l 0,5% v s mol, thi gian mui gel l ngy, t l gel/bentonite l : 4, nhit nung l 500oC, thi gian nung mu l gi Vt liu nano TiO2 pha 0,5% mol Gd cú kh nng quang xỳc tỏc tt v ch cn ỏnh sỏng kh kin, hiu sut phõn hy COD ca nc thi kờnh Nhiờu Lc Th Nghố t 100% sau 60 phỳt Trc õy vỡ s dng TiO2 khụng pha nờn mun t kt qu ny phi mt 180 phỳt v phi c chiu sỏng bng tia UV Vi vt liu TiO2 Gd nano, ch cn ỏnh sỏng kh kin, chuyn húa ca metylen xanh t 77,06% sau 10 phỳt v t 90,06% sau 40 phỳt Ngoi chỳng cũn cú kh nng dit gn nh trit nm mc, vi khun nờn cú kh nng ng dng lm sn quột tng cho cỏc phũng m 49 50 TI LIU THAM KHO [1] Phan V An (2008), Nghiờn cu x lý nc nhim phenol bng mng TiO2, khúa lun tt nghip, i hc Bỏch khoa Thnh ph H Chớ Minh [2] Nguyn Vn Bỡnh (1999), Hot tớnh xỳc tỏc ca bentonite Thun Hi ó c bin tớnh phn ng chuyn húa mt s hp cht hu c, lun ỏn tin s Húa hc, i hc Khoa hc T nhiờn [3] Nguyn Vit Cng (2007), Nghiờn cu ch to lp phim mng TiO2 ph trờn si thu tinh v ng dng x lý nc ụ nhim phenol, vi sinh vt, lun thc s Cụng ngh mụi trng, i hc Bỏch khoa Thnh ph H Chớ Minh [4] ng Mu Chin (2008), Nghiờn cu ch to vt liu nano t lm sch v dit khun trờn gch men, Phũng thớ nghim Cụng ngh nano, i hc quc gia Thnh ph H Chớ Minh [5] Nguyn Vn Dng, Nguyn Nhu Liu, Nguyn Hu Trớ, Trn Trớ Luõn (2003), Nghiờn cu v iu ch vt liu xỳc tỏc quang húa TiO2 t sa khoỏng illmenite Vit Nam, K yu hi ngh húa hc ton quc ln th IV, H Ni [6] Nguyn Vn Dng, Hong Hi Phong, Phm Thỳy Loan, Cao Th H, o Vn Lng Bng (2007), Nghiờn cu iu ch vt liu xỳc tỏc quang húa TiO2 t sa khoỏng Ilmenite, Tp phỏt trin khoa hc v cụng ngh, T 10 (6), Tr 25 31 [7] Trn Th c, ng Xuõn Dng, Nguyn Trng Tnh, Nguyn Xuõn Hoi (1999), Ch to in cc bỏn dn cú cu trỳc nano bng phng phỏp sol gel, Tp Húa hc, T 37 (s 4), Tr 11 15 [8] Thõn Vn Liờn (2005), Nghiờn cu qui trỡnh x lý, hot hoỏ bentonite Vit Nam sn xut bentonite xp, Bỏo cỏo kt qu nghiờn cu ti hp tỏc theo ngh nh th vi Hn Quc, H Ni, thỏng 5/2005 [9] Thõn Vn Liờn v cng s (2005), Lm giu, lm sch v hot hoỏ bentonite Di Linh Lõm ng v bentonite Tuy Phong, Bỡnh Thun, Hi ngh Khoa hc v Cụng ngh ht nhõn ton quc ln th VI, Lt thỏng 10 nm 2005 50 51 [10] Ngụ S Lng (2005), nh hng ca cỏc yu t quỏ trỡnh iu ch n kớch thc ht v cu trỳc tinh th ca TiO2, Tp Khoa hc, Khoa hc t nhiờn v cụng ngh, i hc quc gia H Ni, T.XXI, N.2, Tr 16 22 [11] Ngụ S Lng (2006), Kho sỏt quỏ trỡnh iu ch titan ioxit dng bt kớch thc nano bng phng phỏp thu phõn titan tetraclorua, Tp Khoa hc, Khoa hc t nhiờn v cụng ngh, T XXII, No 3C AP, Tr 113 118 [12] Ngụ S Lng, ng Thanh Lờ (2008), nh hng ca thnh phn v nhit dung dch, nhit nung n kớch thc ht v cu trỳc tinh th ca TiO2 iu ch bng phng phỏp thy phõn TiCl4, Tp húa hc, T.46 (2A), Tr.169 177 [13] Ngụ S Lng, ng Thanh Lờ (2008), iu ch bt anatase kớch thc nanomột bng cỏch thu phõn titan isopropoxit dung mụi cloroform nc, Tp húa hc, T.46 (2A), Tr 177 189 [14] Ngụ S Lng, Nguyn Vn Tin, Nguyn Vn Hng, Thõn Vn Liờn, Trn Minh Ngc (2009), Nghiờn cu quy trỡnh iu ch titan ioxit kớch thc nanomột t tinh qung Ilmenit H Tnh bng phng phỏp axit sunfuric Kho sỏt quỏ trỡnh thy phõn ng th dung dch titanyt sunfat cú mt ure iu ch titan ioxit kớch thc nano một, Tp húa hc, T.47 (2A), Tr 150 154 [15] Vừ Quang Mai, Trn Th Cỳc Phng (2008), Tng hp xờri ioxit siờu mn bng phng phỏp sol gel t xờri(IV) nitrat v axit tartric, Tp khoa hc i hc Hu (Chuyờn san khoa hc t nhiờn) ISSN 1859 1388, s 48, Tr 119 124 [16] Vừ Vn Tõn, Vừ Quang Mai, Nguyn Tn Phc (2013), Nghiờn cu iu ch v th hot tớnh quang xỳc tỏc TiO2 pha Europi, Tp i hc Si Gũn, s 14, trang 8898 [17] Hong Nhõm (2005), Húa vụ c III, Nh xut bn Giỏo dc, H Ni [18] Nguyn Hong Ngh (2002), Lý thuyt nhiu x tia X, Nh xut bn Giỏo dc, H Ni 51 52 [19] Hong Triu Ngc (2010), Kho sỏt cỏc iu kin tng hp bt nano YFe2O3, khúa lun tt nghip, Trng i hc S phm Thnh ph H Chớ Minh [20] Nguyn Xuõn Nguyờn, Phm Hng Hi (2002), Kh amoni nc v nc thi bng phng phỏp quang húa vi xỳc tỏc TiO2, Tp Khoa hc v cụng ngh, Tp 40 (s 3), Tr 20 29 [21] Lờ Phỳc Nguyờn, Phm Nguyn Kim Tuyn (2012), Nghiờn cu x lý nc thi bng TiO2 trin khai x lý nc thi ch, r rỏc v chn nuụi heo, Tp i hc Si Gũn (s 10), Tr 32 40 [22] Nguyn Xuõn Nguyờn, Lờ Th Hoi Nam (2004), Nghiờn cu x lý nc r rỏc Nam Sn bng mng xỳc tỏc TiO2 v nng lng mt tri, Tp húa hc v ng dng [23] Phan Th Hong Oanh (2010), Chuyờn Phõn tớch cu trỳc vt liu vụ c, Trng i hc S phm Thnh ph H Chớ Minh [24] Nguyn Vn Phc, Nguyn Th Thanh Phng, Phan Xuõn Thnh (2010), Thớ nghim Húa k thut Mụi trng, Nh xut bn i hc Quc Gia Thnh ph H Chớ Minh [25] Trn Xuõn Phng (2004), Nghiờn cu tng hp bentonite hu c lm cht to cu trỳc cho dung dch khoan gc du, lun thc s, i hc quc gia H Ni [26] Ngụ Th Thun, Trn Nh Mai, Nguyn Th Thanh Bo (1998), Mt s ý kin nh hng cu trỳc l xp n phn ng phõn b li bt i xng toluen, Tuyn cỏc cụng trỡnh Hi ngh Húa hc ln th 3, 1998 [27] Dng Th Khỏnh Ton (2006), Kho sỏt quỏ trỡnh iu ch v ng dng TiO2 kớch thc nano một, lun thc s khoa hc, i hc Khoa hc t nhiờn i hc quc gia H Ni [28] Trn Mnh Trớ (2005), S dng nng lng mt tri thc hin quỏ trỡnh quang xỳc tỏc trờn TiO2 x lý nc v nc thi cụng nghip, Tp Khoa hc v cụng ngh, T.43, (s 2), Tr 63 77 52 53 [29] Trn Mnh Trớ, Trn Mnh Trung (2005), Cỏc quỏ trỡnh oxy húa nõng cao x lý nc v nc thi C s khoa hc v ng dng, Nh xut bn Khoa hc v K thut, H Ni [30] Akira Fujishima, Kazuhito Hashimoto, Toshiya Watanabe (1999), TiO2 photocatalysis fundamentals and applications, CMC, Co., Ltd 1999 [31] Akira Fujishima, K.Honda (1972), Nature 37, 238 [32] Ani K John, S Savithri, K R Prasad and G D Surender (2005), Characteristics of TiO2 nanoparticles synthesized through low temperature acrysol process, India [33] Chung Kyung Jung, I S Bae, Y H Song, J H Boo (2005), Plasma surface modification of TiO2 photocatalysts for improvement of catalytic efficiency, Surface & Coatings Technology 200, pp 1320 1324 [34] David Jarus (2005), Nanoclay containing compositions and methods of making them, WO 2005/056644 A2, Jun 23, 2005 [35] El Maghraby E.M, Nakamura Y, Rengakuji S (2008), Composite TiO2 SnO2 nanostructured films prepared by spin coating with high photocatalytic performance, Center for Instrumental Analysis, Toyama University, 3190 Gofuku, Toyama 930 8555, Japan [36] L C Klein (1988), Sol gel technology for thin films fibers, perform, electronics and specialty shapes, Noyes Publication, Park Ridge, New Jersey, USA [37] Lee MS, Hong SS, Mohseni M (2005), Synthesis of photocatalytic nanosized TiO2 Ag particles with sol gel method using reduction agent, J Molec Catal A, 242, pp 135 140 [38] O Carp, C.L.Huisman, A.Reller (2004), Photoinduced reactivity of titanium dioxide, (32), pp 33 177 [39] Soo Keun Lee, Andrew Mills (2004), Detoxification of water by semiconductor photocatalysis, J Ind Eng Chem, Vol 10 (No.2), 173 187 [40] Xiaobo Chen and Samuel S Mao (2007), Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications and Applications, Chem Rev, Vol 107, pp 2891 2959 53 54 [41] Zhijie Li, Bo Hou, Yao Xu, Dong Wu, Yuhan Sun, Wei Hu, Feng Deng (2005), Comparative study of sol gel hydrothermal and sol gel synthesis of titania nanotubes, Materials Research Society, Vol 19 (No 2), pp 417 422 54 [...]... vấn đề có tính thời sự Vì vậy đề tài “ĐIỀU CHẾ VÀ THỬ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TiO2 PHA TẠP GADOLINI là rất cần thiết 2 Mục đích của đề tài: Điều chế TiO2 nano và TiO2 nano pha tạp Gd với mục đích làm tăng hiệu suất quá trình quang xúc tác của TiO2 nano theo hướng dịch chuyển độ rộng vùng cấm từ vùng tử ngoại tới vùng khả kiến 3 Nhiệm vụ nghiên cứu: – Điều chế TiO2 nano và nghiên cứu cách pha tạp nguyên... liệu có khả năng quang xúc tác TiO2 nano có pha tạp đất hiếm Gd, nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè 6 Giới hạn, phạm vi nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu điều chế TiO2 nano, pha tạp nguyên tố đất hiếm Gadolini vào TiO2 nano, cố định chúng vào chất mang là bentonite Đánh giá khả năng quang xúc tác của chúng 7 Nội dung nghiên cứu: Điều chế TiO2 nano và TiO2 nano có pha tạp nguyên tố đất hiếm Gadolini bằng... nguyên tố đất hiếm Gadolini tối ưu vào TiO2 nano 2 3 – Thử nghiệm hoạt tính quang hóa của TiO2 nano và TiO2 nano pha tạp Gd 4 Những đóng góp mới: – Pha tạp thành công Gd vào TiO2 nano – Cố định vật liệu TiO2 nano pha tạp Gd thành công vào chất mang là bentonite để tránh tác hại vật liệu nano ra môi trường và cũng để thu hồi vật liệu nano dễ dàng – Dùng vật liệu vật liệu TiO2 nano pha tạp Gd trên chất... gian vài chục ps trong phản ứng quang xúc tác của TiO2 1.3.2 Hoạt tính xúc tác của TiO2 anatase và rutile Trong quá trình xúc tác, năng lượng cần cung cấp cho rutile là 3,05 eV, anatase là 3,29 eV, nhờ vào giá trị năng lượng của vùng cấm lớn hơn, anatase thể hiện hoạt tính cao hơn rutile trong hầu hết phản ứng quang hóa xúc tác với oxi là tác nhân oxi hóa Tuy nhiên, rutile lại cho thấy khả năng xúc tác. .. bằng phương pháp sol–gel và so sánh khả năng quang xúc tác của chúng Nghiên cứu các yếu tố: 1 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến vật liệu 2 Ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp Gd /TiO2 đến vật liệu 3 Khả năng xử lý quang xúc tác của TiO2 nano và TiO2 nano pha tạp Gd đến COD của nước và khả năng diệt vi trùng, diệt nấm mốc 4 Khả năng làm mất màu metylen xanh của TiO2 nano và TiO2 nano pha tạp Gd 3 4 Chƣơng 1 TỔNG... PHƢƠNG PHÁP LÀM TĂNG HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG HÓA CỦA TiO2 [1], [4], [5], [6], [10], [11], [12], [13], [14], [32], [34] Vì TiO2 có ứng dụng rộng rãi, được xem là một vật liệu tiềm năng, nên việc đẩy mạnh khả năng quang xúc tác của TiO2 đang được các nhà khoa học quan tâm Những nghiên cứu tác động vào khả năng của xúc tác quang hóa này nhằm các mục tiêu sau:  Mở rộng vùng hấp thu quang học từ vùng UV... Chọn và xử lý bề mặt chất rắn trước khi tẩm  Tẩm dung dịch chứa pha hoạt tính lên chất rắn và loại bỏ phần dung dịch dư  Xử lý nhiệt xúc tác (sấy, nung)  Hoạt hóa xúc tác Đối với xúc tác TiO2 có thể đưa các kim loại pha thêm vào hệ bằng phương pháp này 1.6.8 Phƣơng pháp sol – gel 1.6.8.1 Giới thiệu chung Ngày nay, phương pháp sol – gel là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi và tỏ ra ưu việt để chế tạo... như: CoTSPc (Cobaltetrasulfophthalocyanine) KF , SiO2 , … vào mạng tinh thể TiO2 Hầu hết những sản phẩm được biến tính có hoạt tính xúc tác cao hơn so với TiO2 ban đầu trong vùng ánh sáng nhìn thấy Trong công trình này, chúng tôi thông báo một số kết quả nghiên cứu của đề tài điều chế vật liệu TiO2 pha tạp gadolini trên chất mang bentonite và ứng dụng xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải kênh Nhiêu... thấp và hợp chất polyme trong đó có các bát diện Ti(OH)6 liên kết với nhau qua cầu nối OH, dạng β – titanic khó tan trong cả axit và kiềm do sự mất nước và chuyển từ cầu nối OH trong dạng α sang dạng β TiO2 tác dụng một số chất khác: TiO2 + HF → H2TiF6 + H2O TiO2 + NaHSO4 → Ti(SO4)2 + Na2SO4 + 2H2O 1.2.2 Tính chất xúc tác quang hóa của TiO2 TiO2 là chất bán dẫn cảm quang, có nhiều đặc điểm của chất xúc. .. chất xúc tác quang hóa tốt Xúc tác quang hóa là chất có tác dụng thúc đẩy nhanh phản ứng hóa học dưới tác dụng của ánh sáng, nhưng không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng Các chất xúc tác quang hóa tốt phải có những đặc điểm sau:  có chiều rộng vùng cấm không quá lớn để có thể sử dụng được ánh sáng nhìn thấy hoặc ánh sáng vùng UV gần  Trơ về mặt hóa học và sinh học 6 7  Có hoạt tính xúc tác ổn ... số kết trước vấn đề có tính thời Vì đề tài “ĐIỀU CHẾ VÀ THỬ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC TiO2 PHA TẠP GADOLINI cần thiết Mục đích đề tài: Điều chế TiO2 nano TiO2 nano pha tạp Gd với mục đích làm... ưu vào TiO2 nano – Thử nghiệm hoạt tính quang hóa TiO2 nano TiO2 nano pha tạp Gd Những đóng góp mới: – Pha tạp thành cơng Gd vào TiO2 nano – Cố định vật liệu TiO2 nano pha tạp Gd thành cơng vào... có khả quang xúc tác TiO2 nano có pha tạp đất Gd, nước thải kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè Giới hạn, phạm vi nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu điều chế TiO2 nano, pha tạp ngun tố đất Gadolini vào TiO2 nano,