Quang oxy hóa sâu p XYLEN trên các hệ xúc tá tio2 biến tính

Bộ GIáO DụC V ĐO TạO VIệN KH & CN VIệT NAM VIệN CÔNG NGHệ HóA HọC Nguyễn quốc tuấn QUANG OXY HóA SÂU p-XYLEN TRÊN CáC Hệ XúC TáC TiO2 BIếN TíNH LUậN áN TIếN Sĩ HóA HọC TP Hồ CHí MINH - NĂM 2010 Bộ GIáO DụC V ĐO TạO VIệN KH & CN VIệT NAM VIệN CÔNG NGHệ HóA HọC NGUYễN QUốC TUấN QUANG OXY HóA SÂU p-XYLEN TRÊN CáC Hệ XúC TáC TiO2 BIếN TíNH Chuyên ngnh: Mã số: Hóa Hữu 62.44.27.01 LUậN áN TIếN Sĩ HóA HọC Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TSKH LƯU CẩM LộC GS.TSKH Hồ Sĩ THOảNG TP Hồ CHí MINH - NĂM 2010 LờI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan l công trình nghiên cứu thân Các công trình công bố chung với giáo s hớng dẫn khoa học v cộng tác viên đợc đồng ý, trí cho phép sử dụng đồng tác giả trớc đa vo luận án Các kết nêu luận án l trung thực v cha có công bố ti liệu no Ngời cam đoan Nguyễn Quốc Tuấn MụC LụC Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị Mở đầu .1 CHƯƠNG TổNG QUAN Về VậT LIệU TiO2 CấU TRúC, CáC PHƯƠNG PHáP CHế TạO V ứNG DụNG 1.1 Cấu trúc v tính chất TiO2 1.2 Nguyên lý hoạt động TiO2 nano v ứng dụng lm chất quang xúc tác .7 1.3 Các phơng pháp chế tạo TiO2 nano .12 1.4 Các yếu tố ảnh hởng đến hoạt tính quang xúc tác 17 1.5 ảnh hởng điều kiện phản ứng .22 1.6 Động học phản ứng quang oxy hóa chất xúc tác bán dẫn 24 CHƯƠNG PHƯƠNG PHáP THựC NGHIệM 27 2.1 Lựa chọn vật liệu để chế tạo xúc tác 27 2.2 Chế tạo xúc tác .27 2.3 Các phơng pháp xác định đặc trng lý- hóa vật liệu xúc tác 35 2.4 Khảo sát hoạt tính quang oxy hóa p-xylen pha khí phơng pháp dòng vi lợng 37 2.5 Nghiên cứu động học phản ứng phơng pháp dòng tuần hon .40 2.6 Xác định lợng p-xylen hấp phụ điều kiện xác định 41 2.7 Xử lý số liệu thực nghiệm .42 2.8 Phân tích sản phẩm trung gian tạo thnh phản ứng .45 2.9 Tái sinh xúc tác 46 2.10 Đánh giá sai số tổng phép đo thí nghiệm động học .46 CHƯƠNG KHảO SáT CáC ĐặC TRƯNG Lý-HóA V HOạT TíNH QUANG OXY HóA CủA CáC VậT LIệU XúC TáC .48 3.1 Khảo sát TiO2 thơng phẩm 49 3.2 Khảo sát TiO2 v TiO2 biến tính chế tạo phơng pháp sol-gel 60 3.3 Hệ TiO2 biến tính ion kim loại đợc điều chế phơng pháp thủy nhiệt v TiO2 cấy nitơ phơng pháp tẩm 93 3.4 Khả phục hồi hoạt tính quang oxy hóa mẫu xúc tác 100 3.5 So sánh hoạt tính xúc tác mng TiO2 nano 103 CHƯƠNG NGHIÊN CứU ĐộNG HọC PHảN ứNG 107 KếT LUậN V KIếN NGHị .121 KếT LUậN 121 KIếN NGHị 122 DANH MụC CáC CÔNG TRìNH Đã CÔNG Bố LIÊN QUAN ĐếN LUậN áN 124 TI LIệU THAM KHảO 126 DANH MụC CáC CHữ VIếT TắT AFM Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscope) BLED Diod phát sáng xanh ( Blue light-emitting diode) CCVD Lắng đọng đốt cháy hoá học (Combustion chemical vapor deposition) CEA : Cyclohexylamine CVD Lắng đọng pha hoá học (Chemical vapor deposition) DOS Hm mật độ trạng thái EDX Phổ kế tán sắc theo lợng tia X (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) FESEM Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trờng (Field emisson scanning electron microscope) FID MOCVD Detector ion hóa lửa (Flame Ionization Detector) Lắng đọng hóa học kim loại hữu (Metal - organic chemical vapor deposition) PCO Oxy hoá quang xúc tác (Photocatalytic oxidation ) PE Polyethylen PEC Pin mặt trời quang điện hóa (Photoelectrochemical solar cell) PECVD Lắng đọng pha hoá học tăng cờng plasma (Plasma- enhanced chemical vapor deposition) PL Sự quang phát quang (Photoluminescence) PLD Lắng đọng xung laser (Pulse laser deposition) PP Polypropylen SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscope) SP Phơng pháp phun nhiệt phân (Spray pyrolysis method) SPT Kỹ thuật phun nhiệt phân (Spray pyrolysis technique) TCD Detector dẫn nhiệt (Thermal Conductivity Detector ) TEOS Tetraethyl orthosilicat TTIP Tetraisopropyl orthotitanat UV-Vis Bức xạ miền tử ngoại khả kiến VE Phơng pháp bốc bay chân không (Vacuum evaporation) VOCs Các hợp chất hữu dễ bay XRD Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) DANH MụC CáC BảNG Trang Bảng 1.1 Các thông số tính chất vật lý TiO2 Bảng 1.2 Thế oxy hóa số chất thông dụng .8 Bảng 2.1 Lợng chất sử dụng chế tạo 29 Bảng 2.2 áp suất bão hòa H2O nhiệt độ 42 Bảng 3.1 ảnh hởng nhiệt độ nung đến đặc trng P25 49 Bảng 3.2 Khả hấp phụ v hoạt tính xúc tác P25-450, P25-550 phản ứng quang oxy hóa p-xylen 52 Bảng 3.3 ảnh hởng hm lợng nớc đến độ chuyển hóa p-xylen xúc tác P25-450 53 Bảng 3.4 ảnh hởng nhiệt độ nung đến đặc trng ST01, ST21 v ST41 .56 Bảng 3.5 Đại lợng hấp phụ p-xylen v nớctrên mẫu TiO2-ST 59 Bảng 3.6 ảnh hởng điều kiện xử lý đến hoạt tính xúc tác mẫu TiO2ST 59 Bảng 3.7 Đặc trngv hoạt tính hệ xúc tác TiO2-SiO2 chế tạo theo qui trình IV .63 Bảng 3.8 Lợng p-xylen hấp phụ hệ xúc tác TiO2 v TiO2-SiO2 chế tạo theo qui trình IV .68 Bảng 3.9 Các đặc trng lý- hóa v hoạt tính hệ xúc tác TiO2 -SiO2 chế tạo theo qui trình V 70 Bảng 3.10 Lợng p-xylen hấp phụ hệ xúc tác TiO2-SiO2 chế tạo theo qui trình V 76 Bảng 3.11 Thnh phần mẫu xúc tác TiO2- V2O5 chế tạo theo qui trình VI .79 Bảng 3.12: Đặc trng, hoạt tính hệ xúc tác TiO2 v TiO2- V2O5 chế tạo theo qui trình VI 81 Bảng 3.13 Đặc trng v hoạt tính xúc tác FeTi chế tạo theo qui trình VII 84 Bảng 3.14 Độ chuyển hóa v hiệu suất chuyển hóa p-xylen hệ xúc tác FeTi chế tạo theo qui trình VII 89 Bảng 3.15 Hoạt tính quang oxy hóa p-xylen xúc tác 2000FeTi .92 Bảng 3.16 Đặc trng, hoạt tính xúc tác700FeTi, 700VTi, 700CrTi v NTi 95 Bảng 3.17 Hoạt tính quang oxy hóa hóa p-xylen xúc tác 700FeTi, 700VTi, 700CrTi 99 Bảng 3.18 Khả phục hồi hoạt tính hệ xúc tác FeTi .101 Bảng 3.19 Khả phục hồi hoạt tính hệ xúc tác 700FeTi, 700VTi, 700CrTi v NTi 101 Bảng 3.20 So sánh tính chất v hoạt độ xúc tác tốt 104 DANH MụC HìNH Vẽ Đồ THị Trang Hình 1.1 Sự xếp TiO6 octahedra ô đơn vị Hình 1.2 Cơ chế phản ứng bề mặt quang xúc tác TiO2 Hình 1.3 Mô hình chế trình quang xúc tác chất bán dẫn TiO2 10 Hình 1.4 (A) Mô hình orbital phân tử TiO2 sau biến tính kim loại; (B) Hm mật độ trạng thái (DOS) TiO2 trớc v sau biến tính với Fe, Cr, V 20 Hình 1.5 Sơ đồ minh họa chế lm giảm lợng vùng cấm TiO2 N 21 Hình 2.1 Độ phản xạ mng TiO2 quang học chế tạo phơng pháp sol-gel 31 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống thiết bị quang oxy hóa 38 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống dòng vi lợng tuần hon 40 Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn lợng p-xylen lại theo thời gian hấp phụ (phút) 41 Hình 2.5 Đồ thị biểu diễn lợng p-xylen chuyển hóa 60 phút 43 Hình 3.1 Giản đồ XRD xúc tác TiO2 P25 hoạt hoá nhiệt độ khác .50 Hình 3.2 Giản đồ XRD xúc tác TiO2 hoạt hoá nhiệt độ 900oC 50 Hình 3.3 Phổ UV TiO2 Degusa P25 xử lí nhiệt độ khác 50 Hình 3.4 Phổ IR TiO2 P25 xử lí nhiệt độ khác 50 Hình 3.5 Phổ UV mẫu TiO2: 1) ST01; 2,3) ST21 v ST41 56 Hình 3.6 Phổ XRD mẫu TiO2 ST01, ST21 v ST41 57 Hình 3.7 Phổ IR TiO2 58 Hình 3.8 Phổ IR xúc tác 62 139 120 Tai W.P., Kim J.G., et al (2005), Preparation and humidity sensing behaviors of nanostructured potassium tantalate: titania films, Sensors and Actuators B- Chemical 105 (2), pp.199 203 121 Tamura Takashi, Nihei Yukari (2002), Non-magnetic substrate including TiO2 for a magnetic head and magnetic head, United States Patent 6426848 122 Tennakone, K., Tilakaratne, C T K., Kottegoda, I R M (1995), Photocatalytic degradation of organic contaminants in water with TiO2 supported on polythene films, J Photochem Photobiol A: Chem., 87, pp 177179 123 Thierry Cassagneau, Janos H Fendler, and Thomas E Mallouk (2000), Optical and Electrical Characterizations of Ultrathin Films Self-Assembled from 11Aminoundecanoic Acid Capped TiO2 Nanoparticles and Polyallylamine Hydrochloride, Langmuir 16, pp 241 246 124 Titanium-Oxide Photocatalyst, Three Bond Technical News 62 (1), pp Three Bond Co., Ltd Tokyo, Japan (2004), 125 TsungYeh Yang, et al (2003), UV Enhancement of the gas sensing properties of nano-TiO2, Rev Adv Mater Sci 4, pp 48 54 126 Turchi C.S and Ollis D.F (1990), Photocatalytic degradation of organic water contaminants: Mechanism involving hydroxyl radical attack J Catal 122, pp.178 -192 127 Umebayashi T., Yamaki T., Itoh H., Asai K (2002), Analysis of electronic structures of 3d transition metal-doped TiO2 based on band calculations, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 63(10), pp 19091920 128 Viguie J C and Spitz J (1975), Chemical vapor deposition at low temperatures, J Electrochem Soc 122, pp 585 588 129 V T Bich, T T Duc, N T Tinh, T B Ngoc, N L Lam, V T M Hanh and T X Hoai (2005), Visible Light Photocatalysis in Nitrogen-doped Titanium Oxides for Environmental Applications, Proceeding of the Eighth German- Vietnamese Seminar on Physics and Engineering, Hanoi University of Technology, Vietnam, pp 86 89 140 130 Xiaohong Wu *, Qin Wei, Jiang Zhaohua (2006), Influence of Fe3+ ions on the photocatalytic activity of TiO2 films prepared by micro-plasma oxidation method, Thin Solid Films, 496, pp 288 292 131 Xiao Yan, Jing He, David G.Evans, Xue Duan, Yuexiang Zhu (2005), Preparation, Characterization and photocatalytic activity of Si-doped and rare earth-doped TiO2 from mesoporous precursors, Applied Catalysis B: Environmental 55, pp 243-252 132 Yamazaki, S., Matsunaga, S., Hori, K (2001), Photocatalytic degradation of trichloroethylene in water using TiO2 pellets Wat Res 35, pp.1022-1028 133 Yu J.C., Lin J., Kwok R.W.M (1998), Ti1xZrxO2 solid solutions for the photocatalytic degradation of acetone in air, J Phys Chem B 102 (26), p 5094 134 Zhang Q H., Gao L., Guo J K (2000), Effects of calcination on the photocatalytic properties of nanosized TiO2 powders prepared by TiCl4 hydrolysis Appl Catal B: Environ 26 (3), p 207-215 135 Zhangfu Yuan (2007), Effect of metal ion dopants on photochemical properties of anatase TiO2 films synthesized by a modified sol-gel method, Thin Solid Films 515, pp.70917095 136 Zhao Z., et al (2002), Transparent conducting ZnO:Al film via CCVD for amorphous silicon solar cells, Preprint of Poster 4P2.11 to be present at 29th IEEE PVSC New Orleans, 20 24th May 2002 137 Zhou, H And Smith, D.H (2002) Advanced technologies in water and wastewater tremtment J Environ Eng Sci.1, pp 247-264 138 Zhu, Y.F., Zhang, L., Wang, L., Fu, Y., Cao, L.L (2001), The preparation and chemical structure of TiO2 film photocatalysts supported on stainless steel substrates via the sol-gel method, J Mater Chem 11, pp.1864-1868 139 Wang Chuan-yi, Bottcher Christoph, Bahnemann Detlef W and Dohrmann Jurgen, K (2003), A comparative study of nanometer sized Fe(III)-doped TiO2 photocatalysts: Synthesis, characterization and activity, J Mater Chem 13, pp.23222329 141 140 Wang C., Rabani J., Bahnemann D.W and Ohrmann J.K (2002), Photonic efficiency and quantum yield of formaldehyde formation from methanol in the presence of various TiO2 photocatalysts J Photochem Photobiol A, 148, pp 169 -176 141 Wang C.M and Chungb S.L (2007), Dye-sensitized solar cell using a TiO2 nanocrystalline film electrode prepared by solution combustion synthesis, NSTI Nanotech, California, Copyright â 2007 CRC Press 142 Wang O, Wang L, Chen J, Wu Y, Mi Z (2007), Deactivation and regeneration of titanium silicate catalyst for epoxidation of propylene J Mol Catal A: Chem pp 27373-80 143 Wang W., Chiang L.W, Ku Y (2003), Decomposition of benzene in air streams by UV/TiO2 process J Hazard Mater 101, pp 133-146 144 Warrier K.G.K., Baiju K.V., Sibu C.P., Rajesh K., Krishna Pillai P., Mukundan P (2005), W Wunderlich, Materials Chemistry and Physics, 90, pp.123 127 145 WO/2003/070640 (2002), Mixed-Metal Oxide Particles by Liquid Feed Flame Spray Pyrolysis of Oxide Precursors in Oxygenated Solvents CrossReference to Related Applications, Patentscopeđ, Serial No 60/358, 496 Tiếng Nga 146 . (1964), , , M 147 A A (1983), , cc 16 148 (1976), , 17(5), cc 1095 109 Phụ lục 1: Hình ảnh thiết bị v sơ đồ phục vụ luận án Thiết bị XRD Bruker D8 Advance Thiết bị FE-SEM JEOL 7401 Thiết bị Chemisorption - ChemBET 3000 TPR/TPD Quantachrome Phổ kế hấp thụ Shimadzu UV-Vis 2540 (Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng) Máy quang phổ IR hiệu BRUKER (Viện Công nghệ Hóa học) (a) (b) (a) - ảnh chụp hệ thống quang oxi hóa phân hủy p-xylen; (b) - Phổ phát xạ tơng ứng đèn BLED Sơ đồ dòng vi lợng nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa p-xylen Thiết bị sắc ký khí GC Agilent Technology 6890 plus Thiết bị GC/MS Agilent Technology 6890N/5793 iner Phụ lục Số liệu thực nghiệm nghiên cứu động học phản ứng quang oxi hóa p-xylen xúc tác TiO2 Degusa P25 (rtn - tốc độ phản ứng xác định theo thực nghiệm; rtt - tốc độ phản ứng tính tòan theo phơng trình 4.7 ) 70,7 67,3 64,5 52,2 37,4 2,1 0,62 0,69 0,75 1,00 1,31 hPa 105 91,64 92,28 92,81 95,13 97,93 11 12,48 12,41 12,35 12,10 11,78 Lux 872 11,93 872 11,25 872 10,92 872 8,74 872 6,22 872 63,3 60 57,6 46,7 33,5 3,9 1,43 1,56 1,65 2,08 2,59 105 82,78 83,94 84,78 88,61 93,24 11 13,47 13,34 13,25 12,82 12,31 19,66 18,72 18,10 14,66 10,45 872 872 872 872 872 0,068 0,129 0,186 0,201 0,216 0,074 0,081 0,086 0,110 0,137 8,6 37,3 53,8 45,8 36,4 11 12 13 14 15 58,4 55,7 53,4 43,4 31,1 6,67 2,77 2,95 3,11 3,78 4,60 105 84,50 85,45 86,26 89,77 94,08 11 13,28 13,17 13,08 12,69 12,21 30,95 29,88 28,45 23,16 16,54 872 872 872 872 872 0,109 0,208 0,299 0,324 0,348 0,144 0,154 0,162 0,198 0,244 32,0 26,1 45,8 38,7 30,0 16 17 18 19 20 52,7 50,1 48,1 39 27,9 11,3 5,34 5,64 5,86 6,89 8,15 105 86,50 87,41 88,17 91,31 95,21 11 13,05 12,95 12,88 12,52 12,09 47,91 45,20 43,39 35,26 25,31 872 872 872 872 872 0,164 0,312 0,449 0,486 0,522 0,279 0,295 0,307 0,363 0,433 69,8 5,5 31,6 25,2 17,1 21 22 23 24 25 40,1 38,1 36,6 29,6 21,1 3,9 2,34 2,41 2,47 2,75 3,08 105 90,92 91,67 92,15 94,61 97,59 4,7 6,26 12,48 6,19 11,86 6,13 11,54 5,8544 9,36 5,52 6,55 872 872 872 872 872 0,043 0,082 0,118 0,127 0,136 0,095 0,098 0,100 0,110 0,123 120,3 19,24 15,2 13,0 9,75 TT 10 X % Pxyl PO2 PH2O PCO2 rtt rth, ng Mol/g,h % 0,041 0,078 0,112 0,121 0,13 0,033 0,036 0,039 0,053 0,070 20,8 53,5 64,8 55,9 46,0 63,3 60 57,6 46,7 33,5 3,9 1,43 1,56 1,65 2,08 2,59 105 82,78 83,94 84,78 88,61 93,24 8,6 11,07 10,94 10,85 10,42 9,91 19,66 18,72 18,10 14,66 10,45 872 872 872 872 872 0,068 0,129 0,186 0,201 0,216 0,069 0,075 0,080 0,101 0,127 1,2 41,6 57,0 49,7 41,2 63,7 60,4 58 47,2 33,9 3,9 1,42 1,54 1,64 2,06 2,58 105 82,64 83,80 84,64 88,43 93,10 15,1 17,58 17,46 17,36 16,94 16,42 19,87 18,63 18,01 14,60 10,55 872 872 872 872 872 0,069 0,13 0,187 0,203 0,219 0,080 0,088 0,093 0,119 0,151 15,9 32,6 50,1 41,5 31,2 54,9 52,5 50,5 41,1 29,6 3,9 1,76 1,85 1,93 2,30 2,75 105 85,73 86,57 87,275 90,57 94,61 25,5 27,64 27,55 27,47 27,10 26,65 17,08 16,30 15,68 12,73 9,32 872 872 872 872 872 0,059 0,113 0,163 0,177 0,191 0,117 0,123 0,129 0,156 0,189 97,8 9,1 20,8 12,1 1,1 63,3 60 57,6 46,7 33,5 3,9 1,43 1,56 1,65 2,08 2,59 105 82,78 83,94 84,78 88,61 93,245 11 13,47 13,34 13,25 12,82 12,31 19,56 18,63 18,01 14,90 10,78 872 872 872 872 872 0,068 0,129 0,186 0,201 0,216 0,073 0,081 0,086 0,109 0,137 8,6 37,3 53,8 45,8 36,4 65,1 62,8 60,4 49 33,9 3,9 1,36 1,45 1,54 1,99 2,578 140 117,159 117,96 118,80 122,80 128,10 11 13,54 13,45 13,36 12,91 12,32 20,61 19,98 19,03 15,54 10,78 872 872 872 872 872 0,07 0,135 0,195 0,211 0,219 0,083 0,089 0,094 0,122 0,159 18,5 34,4 51,6 42,1 27,5 70,7 66,5 64,2 52,1 36,1 3,9 1,14 1,31 1,40 1,87 2,49 210 185,183 186,66 187,47 191,71 197,339 11 13,76 13,59 13,51 13,03 12,48 22,52 21,25 20,30 16,49 11,42 872 872 872 872 872 0,076 0,143 0,207 0,224 0,233 0,087 0,099 0,106 0,142 0,188 14,3 30,5 48,7 36,7 19,2 56 77,2 3,9 0,89 342 314,90 11 14,01 24,42 872 0,083 0,087 4,7 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 57 75,3 58 72,8 59 59 60 40,9 0,96 1,06 1,60 2,30 315,57 316,44 321,29 327,64 13,94 13,84 13,30 12,59 23,78 23,15 18,71 13,00 872 872 872 872 0,162 0,235 0,254 0,264 61 62 63 64 65 2,34 2,34 2,34 2,34 2,34 88,62 88,62 88,62 88,62 88,62 18,8 18,8 18,8 18,8 18,8 12,48 12,48 12,48 12,48 12,48 686 713 760 771 862 0,209 0,214 0,222 0,223 0,238 40 40 40 40 40 0,094 0,104 0,155 0,221 41,8 55,9 38,9 16,2 Phụ lục Số liệu thực nghiệm nghiên cứu động học phản ứng quang oxy hóa p-xylen xúc tác TiO2 biến tính 2% Fe phơng pháp sol-gel (rtn - tốc độ phản ứng xác định theo thực nghiệm; rtt - tốc độ phản ứng tính toán theo phơng trình 4,7 ) STT X Pxyl % PO2 PH2O PCO2 hPa Lux rtt rlt Mol/g.h Sai số % 76 0,94 73,88 25,82 23,71 659 0,146 0,139 4,3 71,7 1,10 75,64 24,98 22,37 659 0,183 0,167 8,9 66,6 1,30 77,73 23,99 20,78 659 0,255 0,201 21,3 57,9 1,64 81,29 22,29 18,06 659 0,333 0,261 21,5 35,3 2,52 90,54 17,88 11,01 659 0,406 0,434 6,9 69,5 2,03 76,54 24,55 37,09 659 0,228 0,310 36,2 65 2,33 78,38 23,68 34,68 659 0,319 0,362 13,3 60,2 2,65 80,35 22,74 32,12 659 0,394 0,419 6,2 51,7 3,22 83,83 21,08 27,59 659 0,508 0,524 3,1 10 30 4,67 92,72 16,85 16,01 659 0,590 0,816 38,4 18 55,3 1,74 82,35 16,78 17,25 659 0,212 0,287 35,6 19 45,1 2,14 86,53 14,79 14,07 659 0,259 0,365 41,0 21 76 0,94 73,88 25,82 23,71 659 0,146 0,139 4,3 22 71,7 1,10 75,64 24,98 22,37 659 0,206 0,167 19,0 23 66,6 1,30 77,73 23,99 20,78 659 0,255 0,201 21,3 24 57,9 1,64 81,29 22,29 18,06 659 0,333 0,261 21,5 25 35,3 2,52 90,54 17,88 11,01 659 0,406 0,434 6,9 26 77,4 0,88 73,30 34,09 24,15 659 0,148 0,125 15,6 27 74,1 1,01 74,66 33,45 23,12 659 0,213 0,145 31,8 28 68,5 1,23 76,95 32,36 21,37 659 0,262 0,180 31,3 29 60,4 1,54 80,27 30,78 18,84 659 0,347 0,233 32,8 30 38,1 2,41 89,40 26,43 11,89 659 0,438 0,394 10,1 31 68,3 1,24 77,03 45,32 21,31 659 0,131 0,171 30,6 32 65,2 1,36 78,30 44,71 20,34 659 0,187 0,190 1,2 33 61,5 1,50 79,82 43,99 19,19 659 0,236 0,212 9,8 34 51,2 1,90 84,03 41,98 15,97 659 0,294 0,279 5,3 35 29,8 2,74 92,80 37,81 9,30 659 0,342 0,430 25,5 36 69,5 1,19 55,60 34,53 37,64 659 0,231 0,147 36,5 37 65 1,37 58,79 33,00 35,20 659 0,324 0,175 46,2 38 60,2 1,55 62,21 31,38 32,60 659 0,400 0,206 48,6 39 51,7 1,88 68,25 28,50 28,00 659 0,516 0,266 48,5 40 30 2,73 83,67 21,16 16,25 659 0,598 0,443 25,9 41 75 0,98 156,69 36,39 40,62 659 0,249 0,200 19,7 42 70,4 1,15 159,96 34,83 38,13 659 0,351 0,241 31,3 43 65,1 1,36 163,72 33,04 35,26 659 0,433 0,290 32,9 44 57,2 1,67 169,34 30,36 30,98 659 0,571 0,367 35,7 45 36,5 2,48 184,05 23,36 19,77 659 0,728 0,589 19,1 46 79,9 0,78 285,20 38,05 43,27 659 0,266 0,215 18,9 47 75,2 0,97 288,54 36,46 40,73 659 0,375 0,269 28,2 48 70,6 1,15 291,81 34,90 38,24 659 0,469 0,324 31,1 49 62,3 1,47 297,71 32,09 33,74 659 0,621 0,425 31,6 50 39,8 2,35 313,71 24,47 21,56 659 0,794 0,725 8,7 51 77,6 0,87 417,84 37,27 42,03 659 0,258 0,292 13,0 52 72,9 1,06 421,18 35,68 39,48 659 0,364 0,357 1,8 53 67,7 1,26 424,88 33,92 36,67 659 0,450 0,431 4,2 54 59,1 1,60 430,99 31,01 32,01 659 0,589 0,558 5,4 55 37,6 2,43 446,27 23,73 20,36 659 0,750 0,900 20,0 56 76 0,94 97,53 25,82 23,71 659 0,146 0,160 9,9 57 70,6 1,15 98,06 24,77 22,03 571 0,135 0,164 21,3 58 68,8 1,22 98,24 24,42 21,47 541 0,132 0,163 23,4 59 63,7 1,42 98,74 23,42 19,87 469 0,122 0,158 29,8 60 71,7 1,10 97,95 24,98 22,37 659 0,206 0,190 7,8 61 66,6 1,30 98,45 23,99 20,78 571 0,191 0,187 2,0 62 64,8 1,37 98,63 23,64 20,22 541 0,186 0,185 0,8 63 60,4 1,54 99,06 22,78 18,84 469 0,174 0,174 0,1 64 66,6 1,30 98,45 23,99 20,78 659 0,255 0,226 11,5 65 61,8 1,49 98,93 23,05 19,28 571 0,237 0,216 8,8 66 60,2 1,55 99,08 22,74 18,78 541 0,231 0,210 8,8 67 56 1,72 99,50 21,92 17,47 469 0,215 0,194 9,4 72 35,3 2,52 101,53 17,88 11,01 659 0,406 0,459 13,2 73 32,7 2,62 101,79 17,38 10,20 571 0,376 0,398 5,9 74 31,9 2,66 101,86 17,22 9,95 541 0,367 0,376 2,5 75 29,8 2,74 102,07 16,81 9,30 469 0,342 0,323 5,8 Hi nc bóo hũa, g/l Phụ lục 4: áp suất nớc bão hòa theo nhiệt độ điều kiện áp suất at Nhiệt độ, oC áp suất bão hòa, g/l 0,00484 0,00680 10 0,00940 15 0,01283 20 0,01729 25 0,02304 30 0,03036 35 0,03960 40 0,05114 45 0,06544 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 10 20 30 o Nhit , C 40 50 Phụ lục 5: áp suất p-xylen bão hòa theo nhiệt độ áp suất at áp suất bão hòa, mmHg Nhiệt độ, oC -6,9 16,8 10 28,3 20 41,1 40 55,3 60 64,4 100 76,8 200 95,5 400 116,7 760 139,1 y = -3E-11x + 1E-08x - 4E-07x + 0,0001x + 0,0025x + 0,1178x + 1,7337 R =1 p sut hi, mmHg 800 700 600 500 400 300 200 100 0 30 60 90 120 o Nhit , C Chuyển đổi đơn vị áp suất: 1at = 735mmHg; 1mmHg = 133,3Pa 150 [...]... (r) vo p suất riêng phần của p- xylen (Pp -xylen) trên xúc tác P2 5 .111 Hình 4.3 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen (r) vo p suất riêng phần oxy ( PO ) trên xúc tác P2 5 112 2 Hình 4.4 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen (r) vo p suất riêng phần hơi nớc ( PH O ) trên xúc tác P2 5 112 2 Hình 4.5 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen. .. theo phơng ph p thủy nhiệt (VIII) v biến tính với N theo phơng ph p tẩm (IX) 96 Hình 3.27 Phổ IR của các xúc tác TiO2 biến tính .96 Hình 3.28 ảnh SEM của các mẫu xúc tác 97 Hình 3.29 Phổ UV-VIS của các mẫu TiO2 biến tính 97 Hình 4.1 Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng (r) vo độ chuyển hóa p- xylen (X) 111 Hình 4.2 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen. .. 3.23 Phổ Raman của các xúc tác TiO2 biến tính với Fe ở các hm lợng khác nhau đợc chế tạo theo phơng ph p sol-gel .87 Hình 3.24 Phổ h p thu ánh sáng tử ngoại-khả kiến UV-Vis của các xúc tác biến tính bởi Fe3+ bằng phơng ph p sol-gel .87 Hình 3.25 Sự phụ thuộc độ chuyển hóa của p- xylen vo thời gian phản ứng trên xúc tác 2000FeTi 93 Hình 3.26 Giản đồ XRD của các xúc tác TiO2 biến tính. .. vapor deposition), các phơng ph p lắng đọng pha hơi hoá học (CVD) (chemical vapor deposition) v nhiều phơng ph p khác, kể cả các phơng ph p kết h p giữa vật lý v hóa học hay kết h p giữa các phơng ph p khác nhau 13 1.3.1 Phơng ph p vật lý Các phơng ph p vật lý dùng để chế tạo vật liệu nano v mng nano thờng dựa trên nguyên tắc giảm kích thớc (top down) Theo đó, vật liệu dạng khối ban đầu sẽ bị phân tán... khảo sát các đặc trng lý -hóa v xác định hoạt tính của vật liệu chế tạo đợc trong quang oxy hóa p- xylen nhằm tìm ra qui luật hoạt động của các vật liệu với phơng diện l một chất xúc tác quang oxy hóa, lm cơ sở khoa học cho việc nâng cao phẩm chất v khả năng ứng dụng của TiO2 nano 5 Nghiên cứu v đề xuất phơng trình động học của phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen trên xúc tác TiO2 v TiO2 biến tính ý nghĩa... công nghi p Đến nay, các phơng ph p vật lý chủ yếu l để chế tạo các mng oxit bán dẫn quang học 1.3.2 Phơng ph p lắng đọng hoá học Phơng ph p hoá học l phơng ph p tổng h p từ các các phân tử để tạo thnh vật liệu với các kích thớc hạt theo mong muốn Phơng ph p ny có u điểm l không đòi hỏi các thiết bị đắt tiền v tiêu tốn năng lợng nh các phơng ph p vật lý Nguyên tắc l kết h p hoá học nhờ một số phản ứng... chuyển ti p v nitơ nhằm thay đổi tính chất quang, tính h p phụ của vật liệu v tăng hoạt độ quang oxy hóa sâu các chất hữu cơ bay hơi trong vùng ánh sáng khả kiến, với mục tiêu nâng cao hiệu quả xử lý khí thải dới ánh sáng mặt trời 3 Xác định điều kiện thích h p cho phản ứng quang oxy hóa hon ton một h p chất hữu cơ l p- xylen trong pha khí trên các hệ xúc tác TiO2 v TiO2 biến tính khác nhau 4 Kết h p khảo... quang hóa Đề ti đã g p phần vo việc nghiên cứu có hệ thống những nội dung sau: 1 Điều chế mng TiO2 v TiO2 biến tính bằng phơng ph p sol-gel, phơng ph p thủy nhiệt v kỹ thuật sol-gel nhúng-phủ phù h p với điều kiện Việt Nam 4 Khẳng định khả năng ứng dụng phơng ph p thủy nhiệt trong điều chế mng TiO2 v TiO2 biến tính lm xúc tác quang oxy hóa khí thải từ nguồn nguyên liệu thô, rẻ tiền 2 Quá trình phân... theo phơng ph p solgel có sử dụng chất phân tán (qui trình V) 75 Hình 3.15a Phổ h p thu UV của các xúc tác TiO2/ SiO2 75 Hình 3.15b Phổ UV của các xúc tác 1) 15Ti85Si v 2) 15Ti85Si-N 75 Hình 3.16 Phổ IR của các xúc tác TiO2 thuần v V2O5 -TiO2 80 Hình 3.17 Phổ Raman của các xúc tác TiO2 v V2O5 -TiO2 với thnh phần V2O5 khác nhau 80 Hình 3.18 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của các. .. của các mẫu xúc tác TiO2- V2O5 80 Hình 3.19 ảnh FE-SEM của mng xúc tác 110V-Ti 82 Hình 3.20 Phổ UV-Vis của các mng mỏng xúc tác TiO2 v V2O5 -TiO2 với thnh phần V2O5 khác nhau 82 Hình 3.21 Giản đồ XRD của các xúc tác biến tính với Fe bằng phơng ph p solgel với hm lợng Fe thay đổi từ 0 ữ 2,00% 85 Hình 3.22 ảnh SEM của các xúc tác TiO2 biến tính với Fe theo phơng ph p solgel ... tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen (r) vo p suất riêng phần oxy ( PO ) xúc tác P2 5 112 Hình 4.4 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen (r) vo p suất riêng phần nớc... độ phản ứng (r) vo độ chuyển hóa p- xylen (X) 111 Hình 4.2 Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng quang oxy hóa sâu p- xylen (r) vo p suất riêng phần p- xylen (Pp -xylen) xúc tác P2 5 .111 Hình 4.3 Sự phụ... deposition), phơng ph p lắng đọng pha hoá học (CVD) (chemical vapor deposition) v nhiều phơng ph p khác, kể phơng ph p kết h p vật lý v hóa học hay kết h p phơng ph p khác 13 1.3.1 Phơng ph p vật lý Các