Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu cơ ô nhiễm của vật liệu nano agin5s8

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN VĂN ÁNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM CỦA VẬT LIỆU NANO AgIn5S8 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN VĂN ÁNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM CỦA VẬT LIỆU NANO AgIn5S8 Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 60 44 01 13 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS BÙI ĐỨC NGUYÊN THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Luận văn đƣợc hoàn thành phòng thí nghiệm môn Hóa học vô - Khoa Hóa - Trƣờng ĐHSP - ĐH Thái Nguyên Tôi xin cam đoan số liệu luận văn trung thực, chƣa công bố công trình tài liệu Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Ánh Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN i http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Bùi Đức Nguyên ngƣời tận tình hƣớng dẫn truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm suốt trình em thực đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán nghiên cứu Viện đo lƣờng, phòng hiển vi điện tử quét Viện Dịch Tễ Trung ƣơng nhiệt tình giúp đỡ em thời gian thực nội dung đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn số Thầy, Cô giáo Khoa Hóa học, trƣờng Đai Học Sƣ phạm Thái Nguyên nhiệt tình giúp đỡ em mặt kiến thức hỗ trợ số thiết bị thực nghiệm có liên quan đến đề tài luận văn Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè động viên, chia sẻ giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Văn Ánh Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN ii http://www.lrc.tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ vi MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vật liệu quang xúc tác 1.1.1 Vật liệu quang xúc tác 1.1.2 Cơ chế quang xúc tác vật liệu bán dẫn 1.1.3 Các ứng dụng vật liệu quang xúc tác 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu, ứng dụng vật liệu quang xúc tác 1.3 Giới thiệu chất hữu độc hại môi trƣờng nƣớc 14 1.4 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy chất hữu 16 1.4.1 Ảnh hƣởng khối lƣợng chất xúc tác sử dụng phản ứng 16 1.4.2 Ảnh hƣởng nồng độ đầu chất hữu 16 1.4.3 Ảnh hƣởng ion lạ có dung dịch 17 1.4.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ 17 1.5 Giới thiệu số phƣơng pháp điều chế vật liệu nano 17 1.5.1 Phƣơng pháp hóa ƣớt (wet chemical) 17 1.5.2 Phƣơng pháp học (mechanical) 18 1.5.3 Phƣơng pháp bốc bay 18 1.5.4 Phƣơng pháp hình thành từ pha khí (gas-phase) 18 1.6 Một số phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng luận văn 19 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN iii http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 1.6.1 Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 19 1.6.2 Nhiễu xạ tia X (XRD) 20 1.6.3 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 22 1.6.4 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 23 1.6.5 Phổ tán xạ lƣợng tia X 24 Chƣơng 2: 25 25 25 25 2.2 Hóa chất thiết bị 25 2.2.1 Hóa chất 25 2.2.2 Dụng cụ thiết bị 26 2.3 Cách tiến hành chế tạo vật liệu 26 2.3.1 Phƣơng pháp kết tủa 26 2.3.2 Phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng 27 2.4 27 X (XRD) 27 2.4.2 Phổ tán xạ lƣợng tia X (EDX) 28 2.4.3 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 28 2.4.4 Phổ phản xạ khuếch tán Uv-Vis (DRS) 28 2.5 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất MO vật liệu 28 2.5.1 Khảo sát so sánh khả phân hủy hợp chất MO vật liệu AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp khác 28 2.5.2 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính quang xúc tác vật liệu 28 Chƣơng 3: 31 ,đ 31 (XRD) 31 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN iv http://www.lrc.tnu.edu.vn/ g tia X (EDX) 32 35 -Vis (DRS) 37 3.2 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác vật liệu 38 3.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu AIS1 38 3.2.2 Hoạt tính quang xúc tác AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp khác 40 3.2.3 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO theo thời gian vật liệu AIS1 41 3.2.4 Ảnh hƣởng pH dung dịch đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO AIS1 43 3.2.5 Tái sử dụng vật liệu AIS1 46 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN v http://www.lrc.tnu.edu.vn/ STT CB Conduction Band MO Methyl Orange PEG Polyetylen Glycol TEM Transsmision Electronic Microscopy VB Vanlence Band XRD X-ray Diffraction Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN iv http://www.lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số tác nhân oxi hóa điện cực tiêu chuẩn Bảng 1.2 Các hợp chất hữu thƣờng đƣợc sử dụng nghiên cứu phản ứng quang xúc tác AgIn5S8 14 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN v http://www.lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các trình diễn hạt bán dẫn bị chiếu xạ với bƣớc sóng thích hợp Hình 1.2 Cơ chế quang xúc tác TiO2 tách nƣớc cho sản xuất hiđro Hình 1.3 Vùng hấp thụ lƣợng số bán dẫn loại I-III-VI 12 Hình 1.4 Phổ phản xạ khuếch tán vật liệu (CuAg)xIn2xZn2(1-2x)S2 13 Hình 1.5 Công thức cấu tạo hình ảnh minh họa MO 15 -Vis 19 Hình 1.7 Mô tả tƣợng nhiễu xạ tia X mặt phẳng tinh thể chất rắn 20 Hình 1.8 Sơ đồ mô tả hoạt động nhiễu xạ kế bột 21 Hình 1.9 Kính hiển vi điện tử truyền qua 22 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp khác ghi máy Siemens 31 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp khác ghi máy Bruker 31 33 33 34 34 35 35 36 36 Hình 3.11 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) vật liệu AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp khác 37 Hình 3.12 Phổ phản xạ khuếch tán (DRS) AIS1 so sánh với TiO2 38 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN vi http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 50 45 40 36,57% 35 30,34% H (%) 30 25,03% 25 20,33% 20 15 10 AIS-1 AIS-2 AIS-3 AIS-4 Samples Hình 3.15 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu AgIn 5S8 điều chế phương pháp khác Dựa vào đồ thị so sánh hiệu suất quang xúc tác vật liệu AgIn 5S8 đƣợc điều chế phƣơng pháp khác (hình 3.15) ta thấy vật liệu AIS1 có hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO tốt 3.2.3 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO theo thời gian vật liệu AIS1 Để khảo sát tính ổn định khả quang xúc tác phân hủy MO dƣới điều kiện chiếu sáng Thí nghiệm nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác mẫu AIS1 theo thời gian đƣợc nghiên cứu Kết nghiên cứu đƣợc trình bày hình 3.16 hình 3.17 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 41 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 0.9 0.8 0.7 MO 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 0.6 Abs 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 300 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) Hình.3.16 Phổ hấp thụ phân tử dung dịch MO sau xử lý khoảng thời gian khác vật liệu AIS1 Hình 3.16 thấy giảm rõ rệt cƣờng độ hấp thụ pic đặc trƣng bƣớc sóng cực đại 464 nm MO Sau 15 phút ta thấy cƣờng độ đặc trƣng pic giảm cách đều qua thời gian Điều đƣợc thể rõ xây dựng biểu đồ hình cột biểu diễn hiệu suất quang xúc tác AIS1 (hình 3.17) Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 42 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 100 80 H (%) 60 40 20 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Time (min) Hình 3.17 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất quang xúc tác (H%) phân hủy MO vật liệu AIS1 Hình 3.17 cho biết hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu AIS1 qua mốc thời thời gian khác nhau, cụ thể hiệu suất quang xúc tác tăng dần theo thời gian chiếu sáng Kết nghiên cứu cho thấy, vật liệu AgIn5S8 mà điều chế bền, ổn định có hoạt tính cao cho ứng dụng xử lý ô nhiễm môi trƣờng 3.2.4 Ảnh hưởng pH dung dịch đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO AIS1 Trong thông số ảnh hƣởng đến hiệu suất quang xúc tác pH yếu tố quan trọng đóng nhiều vai trò ảnh hƣởng suốt trình phản ứng quang hóa xảy Với mục đích ứng dụng thực tiễn thí nghiệm nghiên cứu khoảng pH = - 13 đƣợc nghiên cứu Kết khảo sát ảnh hƣởng pH khoảng - 13 phản ứng phân hủy MO mẫu AIS1 đƣợc trình bày hình 3.18 hình 3.19 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 43 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 0.8 0.7 pH = 13 pH = 11 pH = pH = pH = pH = pH = 0.6 Abs 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 300 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) Hình 3.18 Ảnh hưởng pH đến hoạt tính quang xúc tác AIS1 Phổ hấp thụ hình 3.18 cho thấy thay đổi pH làm cho hoạt tính quang xúc tác thay đổi Cƣờng độ hấp thụ pic đặc trƣng môi trƣờng axit thấp nhiều so với cƣờng độ hấp thụ pic đặc trƣng môi trƣờng bazơ Tại giá trị pH = cƣờng độ hấp thụ pic đặc trƣng MO thấp Từ xác định đƣợc giá trị pH tối ƣu vật liệu phân hủy MO Dựa vào giá trị phổ hấp thụ phân tử MO ta tính đƣợc hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO hình 3.19 100 80 H (%) 60 40 20 pH=1 pH=3 pH=5 pH=7 pH=9 pH=11 pH=13 pH Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO AIS1 giá trị pH khác Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 44 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Kết thực nghiệm biểu diễn qua hình 3.17 hình 3.18 cho thấy hoạt tính quang xúc tác vật liệu AgIn5S8 môi trƣờng axit tốt nhiều so với môi trƣờng bazơ Hoạt tính quang xúc tác vật liệu AIS1 môi trƣờng có pH = - - tốt so với pH tự nhiên MO (pH = 7) Ngƣợc lại, môi trƣờng bazơ hoạt tính quang xúc tác vật liệu AgIn 5S8 giảm đáng kể, điều chứng tỏ môi trƣờng bazơ kìm hãm khả phân hủy MO vật liệu Theo chúng tôi, nguyên nhân dẫn đến kết do: vật liệu AgIn5S8 bị kích thích lƣợng ánh sáng xảy phản ứng sau: AgIn5S8 + hν → AgIn5S8(e-cb) + AgIn5S8(h+vb) (1) AgIn5S8(e-cb) + O2 → AgIn5S8 + O2.- (2) O2.- + (e-cb) + 2H+ → H2O2 (3) H2O2 + (e-cb) → HO● (một lƣợng nhỏ) + OH- (4) Gốc hiđroxyl HO● sinh từ phản ứng gốc hoạt hóa tác nhân oxi hóa mạnh (với oxi hóa E = 2,8V) nên phản ứng phân hủy hầu hết chất hữu ô nhiễm R + HO● → R’● + H2O R’● + O2 R + h+υb → R’● + O2 RCOO- + h+υb → R● +CO2 Trong môi trƣờng axit (nồng độ ion H+ cao) gốc HO● đƣợc sinh nhiều có chuyển dịch cân theo chiều thuận phản ứng (3), (4) (theo nguyên lý chuyển dịch cân Lơ Sa-tơ-li-ê), điều giải thích môi trƣờng axit hiệu suất phân hủy MO vật liệu cao nhiều so với môi trƣờng trung tính (pH = 7) môi trƣờng bazơ (pH > 7) Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 45 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Ngƣợc lại, môi trƣờng bazơ (nồng độ ion OH- cao) làm cân phƣơng trình (4) xảy theo chiều ngƣợc lại, điều làm cho tạo thành gốc HO● khó khăn dẫn đến khả phân hủy MO vật liệu quang xúc tác bị giảm 3.2.5 Tái sử dụng vật liệu AIS1 Việc thu hồi tái sử dụng vật liệu AgIn5S8 có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu lẫn thực tiễn lẽ việc thu hồi tái sử dụng góp phần làm giảm chi phí xử lý nƣớc thải mẫu AgIn5S8 đƣợc thu hồi tái sử dụng nhiều lần Việc nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác vật liệu AgIn5S8 tái sử dụng đƣợc thể hình 3.20 0.8 MO 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Abs 0.6 0.4 0.2 0.0 300 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) Hình 3.20 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu AIS1 tái sử dụng Hình 3.20 cho thấy thấy giảm rõ rệt cƣờng độ hấp thụ pic đặc trƣng bƣớc sóng cực đại 464 nm MO Sau 15 phút ta thấy cƣờng độ đặc trƣng pic giảm cách đều qua thời gian So sánh với mẫu AIS1 ban đầu khả hấp thụ MO AIS1 qua sử dụng có giảm Tuy nhiên, kết chứng tỏ, vật liệu AIS1 qua sử dụng có hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO tốt Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 46 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm thu đƣợc bàn luận, phân tích trên, kết luận văn đƣợc tổng kết lại nhƣ sau: Đã tổng hợp thành công vật liệu AgIn5S8 phƣơng pháp kết tủa phƣơng pháp thủy nhiệt (XRD), phổ tán xạ lƣợng tia X (EDX), hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Các mẫu vật liệu điều chế đƣợc có cấu trúc pha tinh thể lập phƣơng AgIn5S8, tinh khiết, kích thƣớc hạt trung bình khoảng - 20 nm Đã khảo sát tính chất hấp thụ quang học vật liệu phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) Kết cho thấy, vật liệu thể khả hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến Trong đó, vật liệu AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp kết tủa hấp thụ ánh sáng khả kiến mạnh so với AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp thủy nhiệt Đã khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu đƣợc điều chế phƣơng pháp khác Kết cho thấy AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp kết tủa có hoạt tính cao so với AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp thủy nhiệt lò vi sóng Sau khoảng 150 phút chiếu ánh sáng khả kiến, hiệu suất quang xúc tác đạt gần 100% vật liệu AIS1 Đã khảo sát ảnh hƣởng pH dung dịch đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO vật liệu AgIn5S8 điều chế phƣơng pháp kết tủa Kết cho thấy hiệu suất quang xúc tác tăng mạnh giá trị pH từ đến Đã khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO vật liệu tái sử dụng theo thời gian, từ khẳng định vật liệu tái sử dụng có hiệu suất quang xúc tác tƣơng đƣơng với vật liệu ban đầu Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 47 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002), “Khử amoni nƣớc nƣớc thải phƣơng pháp quang hóa với xúc tác TiO 2”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 40 (3), trang 20-29 [2] Nguyễn Xuân Nguyên, Lê Thị Hoài Nam (2004), “Nghiên cứu xử lý nƣớc rác Nam Sơn màng xúc tác TiO2 lƣợng mặt trời”, Tạp chí Hóa học ứng dụng (8) Tiếng Anh [3] R Asahi, T Morikawa, T Ohwaki, K Aoki, Y Taga, (2001), “VisibleLight Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides”, Science ,293, 269-271 [4] N Bao, Z.T Wei, Z.H Ma, F Liu, G.B Yin, (2010) , “Si-doped mesoporous TiO2 continuous fibers: Preparation by centrifugal spinning and photocatalytic properties”, Journal of Hazardous Materials, 174, 129-136 [5] X.B Chen, S M Samuel (2007), “Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, properties, modifications, and applications”,Chemical Review, 107, 2891−2959 [6] D Chen, J.H Ye, (2007), “Photocatalytic H2 evolution under visible light irradiation on AgIn5S8 photocatalyst”, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 68(2), 2317-232 [7] J Choi, H.W Park , M.R Hoffmann , (2010), “Effects of Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photo-reactivity of TiO2 “Journal of Physical Chemistry C, 114(2), 783-792 [8] Y.Cong, J.L Zhang, F.Chen, M Anpo, D.N He, (2009), “Preparation, Photocatalytic Activity, and Mechanism of Nano-TiO2 Co-Doped with Nitrogen and Iron (III)”, J Phys Chem C, 111, 10618-10623 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 48 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ [9] Y C L Dennis, X.L Fu, C.F Wang, M Ni, K H L Michael , X.X Wang, X.Z Fu, (2010),“Hydrogen Production over Titania-Based Photocatalysts”, ChemSusChem, 3, 681 - 694 [10] F Dong, W.R Zhao and Z.B.Wu, (2008), “Characterization and photocatalytic activities of C, N and S co-doped TiO2 with 1D nanostructure prepared by the nano-confinement effect”, Nanotechnology, 19, 365607 [11].A Kudo, Y Miseki (2009), “Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting”, Chemical Society Reviews”, 38, 253-278 [12] S G Kumar and L Gomathi Devi (2011), “Review on Modified TiO2 Photocatalysis under UV/Visible Light: Selected Results and Related Mechanisms on Interfacial Charge Carrier Transfer Dynamics “, J Phys Chem A, 115(46), 13211-13241 [13] X.Q.Li (2013), “One-pot synthesis and visible light photocatalytic activity of monodispersed AgIn5S8 microspheres”, Materials Research Bulletin, 48(2), 286-289 [14] K Li, B Chai, T.Y Peng, J Mao, L Zan, (2013), “Preparation of AgIn5S8/TiO2 Heterojunction Nanocomposite and Its Enhanced Photocatalytic H2 Production Property under Visible Light”, ACS Catal”, 3(2), 170-177 [15] H.C Liang, X.Z Li, J Nowotny (2010), “PhotocatalyticalProperties of TiO2 Nanotubes”, Solid State Phenomena, 162, 295-328 [16] A L Linsebigler, G G Lu and J T Yates (1995), “Photocatalysis on TiO2 surfaces: Principles, Mechanisms and Selected Results”, Chem Rev 95, 735-758 [17] J.K Olesiak, H Weller (2013), “Synthesis and Application of Colloidal CuInS2 Semiconductor Nanocrystals”, Applied Materials & Interfaces, 5, 12221-12237 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 49 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ [18] S.S Qian, C.S Wang,W.J Liu,Y.H Zhu, W.J Yao and X.H Lu (2011), An enhanced CdS/TiO2 photocatalyst with high stability and activity: Effect of mesoporous substrate and bifunctional linking molecule”, Journal of Materials Chemistry, 21, 4945-4952 [19] Y.Sakatani, H Ando, K.Okusako, H Koike (2004), “Metal ion and N codoped TiO2 as a visible-light photocatalyst”, J Mater Res., 19(7), 21002108 [20] T Torimoto, T.Kameyama, S.Kuwabata (2014), “Photofunctional Materials Fabricated with Chalcopyrite-Type Semiconductor Nanoparticles Composed of AgInS2 and Its Solid Solutions”, The Journal of Physical Chemistry Letters, 5, 336−347 [21] X.X Wang, M.C Liu, Q.Y Chen, K Zhang, J.Chen, M Wang, P.H Guo,L.J Guo (2013), “Synthesis of CdS/CNTs photocatalysts and study of hydrogen production by photocatalytic water splitting”, International journal of hydrogen energy, 38, 13091 - 13096 [22] L Wang, Z.P Yao, F.Z Jia, B Chen and Z.H Jiang (2013), “A facile synthesis of ZnxCd1−xS/CNTs nanocomposite photocatalyst for H2 production”, Dalton Trans.,42, 9976 - 9981 [23] Y.H Zhang, F.Z Lv, T Wu, L.Yu , R.Zhang , B Shen, X.H Meng, Z.F Ye, Paul K Chu, (2011),“F and Fe co-doped TiO2 with enhanced visible light photocatalytic activity”, J Sol-Gel Sci Technol, 59, 387-391 [24] W.J Zhang, D.Z Li, Z.X Chen, M Sun, W.J Li, Q Lin, X.Z Fu (2011)“Microwave hydrothermal synthesis of AgInS2 with visible light photocatalytic activity”, Materials Research Bulletin , 46(7), 975-982 [25] W.J Zhang (2010), “Microwave hydrothermal synthesis and photocatalytic activity of AgIn5S8 for the degradation of dye”, Journal of Solid State Chemistry, 183 (10), 2466-2474 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 50 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ [26] B Zhou, M Schulz, H.Y Lin, S I Shah, J.H Qu, C.P Huang (2009), “Photoeletrochemical generation of hydrogen over carbon-doped TiO2 photoanode”, Applied Catalysis B: Environmental, 92, 41-49 [27] J.F Zhu, Michael Zäch (2009),“Nanostructured materials for photocatalytic hydrogen production”, Current Opinion in Colloid & Interface Science, 14, 260-269 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 51 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ PHỤ LỤC Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample A1 180 170 160 d=3.232 150 140 130 120 100 80 d=2.071 d=2.685 90 d=1.916 d=3.835 70 d=1.407 40 d=1.556 50 d=1.661 d=1.644 60 d=1.689 Lin (Cps) 110 30 20 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Anh TN mau A1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 1) Left Angle: 25.700 ° - Right Angle: 29.390 ° - Left Int.: 72.5 Cps - Right Int.: 72.2 Cps - Obs Max: 27.620 ° - d (Obs Max): 3.227 - Max Int.: 128 Cps - Net Height: 55.8 Cps - FWHM: 1.233 ° - Chord Mid.: 00-025-1329 (*) - Silver Indium Sulfide - AgIn5S8 - Y: 72.72 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 10.82700 - b 10.82700 - c 10.82700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m P1 Giản đồ nhiễu xạ tia X AIS1 70 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample A2 180 170 160 d=3.216 150 140 130 120 100 50 d=1.637 d=2.191 60 40 d=1.442 70 d=2.084 d=2.714 80 d=1.915 90 d=3.783 Lin (Cps) 110 30 20 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Anh TN mau A2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 1) Left Angle: 25.070 ° - Right Angle: 30.800 ° - Left Int.: 49.2 Cps - Right Int.: 42.6 Cps - Obs Max: 27.710 ° - d (Obs Max): 3.217 - Max Int.: 125 Cps - Net Height: 78.6 Cps - FWHM: 1.694 ° - Chord Mid.: 00-025-1329 (*) - Silver Indium Sulfide - AgIn5S8 - Y: 77.08 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 10.82700 - b 10.82700 - c 10.82700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m P2 Giản đồ nhiễu xạ tia X AIS2 70 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample A3 350 340 330 320 d=3.250 310 300 290 280 270 260 250 d=1.909 240 230 220 200 160 150 140 130 120 d=2.694 170 d=3.116 180 d=2.078 d=3.323 190 d=3.814 40 d=1.407 d=1.352 50 d=1.443 60 d=1.561 70 d=1.647 d=1.631 80 d=1.705 90 d=1.757 100 d=2.018 110 d=2.203 Lin (Cps) 210 30 20 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Anh TN mau A3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 1) Left Angle: 26.945 ° - Right Angle: 28.115 ° - Left Int.: 137 Cps - Right Int.: 85.8 Cps - Obs Max: 27.417 ° - d (Obs Max): 3.250 - Max Int.: 275 Cps - Net Height: 159 Cps - FWHM: 0.334 ° - Chord Mid.: 00-025-1329 (*) - Silver Indium Sulfide - AgIn5S8 - Y: 78.58 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 10.82700 - b 10.82700 - c 10.82700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m 01-075-0117 (C) - Silver Indium Sulfide - AgInS2 - Y: 49.95 % - d x by: - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 5.81600 - b 5.81600 - c 11.17000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I-42d P3.Giản đồ nhiễu xạ tia X AIS3 70 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample A4 250 240 230 220 210 d=3.259 200 190 180 170 160 d=1.911 140 130 90 d=2.080 100 d=2.709 110 d=3.117 120 d=3.828 80 d=1.353 40 d=1.559 50 d=1.650 60 d=1.408 70 d=2.205 Lin (Cps) 150 30 20 10 20 30 40 50 60 2-Theta - Scale File: Anh TN mau A4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° 1) Left Angle: 25.985 ° - Right Angle: 28.415 ° - Left Int.: 61.7 Cps - Right Int.: 81.2 Cps - Obs Max: 27.343 ° - d (Obs Max): 3.259 - Max Int.: 169 Cps - Net Height: 96.3 Cps - FWHM: 0.417 ° - Chord Mid.: 00-025-1329 (*) - Silver Indium Sulfide - AgIn5S8 - Y: 79.29 % - d x by: - WL: 1.5406 - Cubic - a 10.82700 - b 10.82700 - c 10.82700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fd-3m P4 Giản đồ nhiễu xạ tia X AIS4 70 [...]... cứu ứng dụng các hợp chất này cho mục đích quang xúc tác xử lý môi trƣờng Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu chế tạo vật liệu AgIn 5S8 bằng 2 phƣơng pháp khác nhau, ảnh hƣởng của phƣơng pháp điều chế đến đặc trƣng cấu trúc, tính chất quang hóa và hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm của vật liệu trong vùng ánh sáng khả kiến đƣợc nghiên cứu một cách hệ thống... thời gian khác nhau bằng vật liệu AIS1 42 Hình 3.17 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất quang xúc tác (H%) phân hủy MO của vật liệu AIS1 43 Hình 3.18 Ảnh hƣởng của pH đến hoạt tính quang xúc tác của AIS1 44 Hình 3.19 Biểu đồ biểu diễn hiệu suất quang xúc tác phân hủy MO của AIS1 tại các giá trị pH khác nhau 44 Hình 3.20 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy MO của vật liệu AIS1 tái sử dụng... kiến cho các ứng dụng quang xúc tác phân tách nƣớc điều chế hiđro hoặc xử lý ion kim loại, hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm [18] Nhiều nghiên cứu chế tạo vật liệu CdS trên nền ống cacbon cho phản ứng phân hủy chất hữu cơ ô nhiễm đã đƣợc thực hiện [21], các kết quả nghiên cứu cho thấy hệ xúc tác CdS/CNTs có hoạt tính cao trong vùng ánh sáng khả kiến Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu gần đây cho thấy sunfua... hưởng của nhiệt độ Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu cơ chỉ ra rằng trong trƣờng hợp chung, khi tăng nhiệt độ thì tốc độ tái kết hợp của cặp e-/ h+ tăng, đồng thời còn làm quá trình giải hấp thụ của chất hữu cơ trên bề mặt chất xúc tác tăng dẫn đến làm giảm hiệu suất quang xúc tác Tuy nhiên, cũng có những nghiên cứu cho thấy, hiệu suất quang xúc tác. .. hiện nghiên cứu theo hƣớng chế tạo vật liệu hỗn hợp AgIn 5S8/TiO2 cho ứng dụng tách hiđro từ nƣớc Kết quả nghiên cứu cho thấy AgIn 5S8 thể hiện hoạt tính tốt cho việc tăng cƣờng hoạt tính của TiO2 trong vùng ánh sáng khả kiến 1.3 Giới thiệu các chất hữu cơ độc hại trong môi trƣờng nƣớc Bảng 1.2 Các các hợp chất hữu cơ thƣờng đƣợc sử dụng nghiên cứu trong phản ứng quang xúc tác của AgIn5S8 Loại hợp chất. .. gian và an toàn Xét về khả năng quang xúc tác phân hủy Metyl da cam (MO) chẳng thua kém gì so với sử dụng chất xúc tác là xNx - TiO2 Do đó, thông qua các thí nghiệm, cơ chế liên quan đến quá trình quang xúc tác của vật liệu AgIn5S8 đã đuợc đề xuất và thảo luận 1.1.2 Cơ chế quang xúc tác trên vật liệu bán dẫn Xét về khả năng dẫn điện, các vật liệu rắn thƣờng đƣợc chia thành chất dẫn điện, bán dẫn và chất. .. hiện hoạt tính quang xúc tác cao cho phản ứng điều chế hiđro từ dung dịch có chứa ion S2- và SO32dƣới điều kiện chiếu sáng ánh sáng khả kiến Tác giả W.J Zhang và các cộng sự [25] đã thực hiện phản ứng tổng hợp AgIn5S8 bằng phƣơng pháp thủy nhiệt vi sóng Kết quả nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác cho thấy AgIn 5S8 thể hiện hoạt tính quang xúc tác phân hủy metyl da cam cao hơn rất nhiều so vật liệu TiO2... Học liệu - ĐHTN 2 http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về vật liệu quang xúc tác 1.1.1 Vật liệu quang xúc tác Trong những năm gần đây các hợp chất quang xúc tác đã thu hút đáng kể sự quan tâm Trong những thập kỷ qua khoa học đã có những tiến bộ lớn trong việc thực hiện tổng hợp, kiểm soát các hình thái khác nhau của các dạng vật liệu quang xúc tác, bao gồm các hạt nano, thanh nano, ... với sự có mặt của urê 1.4 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ 1.4.1 Ảnh hưởng của khối lượng chất xúc tác sử dụng trong phản ứng Hiệu suất quang xúc sẽ bị ảnh hƣởng của khối lƣợng chất xúc tác sử dụng Hiệu suất quang xúc tác tăng khi khối lƣợng chất quang xúc tác tăng, bởi vì khi tăng lƣợng chất xúc tác sẽ làm tăng số lƣợng các hạt mang điện (e -, h+) dƣới ánh sáng... nano, dây nano, ống nano và đã nghiên cứu đƣợc chính xác thành phần, cấu trúc tinh thể, kích thƣớc, hình dạng của các vật liệu nano và có thể điều chỉnh tính chất vật lý và hóa học nhƣ mong muốn Là một trong những chất quang xúc tác quan trọng nhất, AgIn5S8 dự kiến sẽ là một vật liệu có nhiều triển vọng trong lĩnh vực quang điện và quang hóa do năng lƣợng hoạt hóa trực tiếp Eg nhỏ (1,7 eV) và có hiệu ... SƢ PHẠM NGUYỄN VĂN ÁNH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM CỦA VẬT LIỆU NANO AgIn5S8 Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ Mã số: 60 44 01 13... điều chế đến đặc trƣng cấu trúc, tính chất quang hóa hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất hữu ô nhiễm vật liệu vùng ánh sáng khả kiến đƣợc nghiên cứu cách hệ thống Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN... ứng dụng quang xúc tác phân tách nƣớc điều chế hiđro xử lý ion kim loại, hợp chất hữu gây ô nhiễm [18] Nhiều nghiên cứu chế tạo vật liệu CdS ống cacbon cho phản ứng phân hủy chất hữu ô nhiễm đƣợc