Chế tạo vật liệu quang xúc tác cấu trúc nano mét AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng và nghiên cứu một số tính chất

23 540 0
Chế tạo vật liệu quang xúc tác cấu trúc nano mét AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng và nghiên cứu một số tính chất

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

MỞ ĐẦU Cùng với phát triển nhanh cơng nghiệp tồn cầu, vấn đề nhiễm mơi trường ngày trở nên nghiêm trọng Nước thải ngành công nghiệp ảnh hưởng đến sức khỏe môi trường sống người Các hệ sinh thái bị cân ảnh hưởng hóa chất Một số hóa chất thuốc nhuộm chứa vịng bezen, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu diện sông hồ nguyên nhân làm thay đổi nội tiết người Vì vậy, việc tìm biện pháp xử lý ô nhiễm nguồn nước thải yêu cầu cấp thiết Bằng phương pháp truyền thống, chất hữu nước thải gom lại sinh lượng nước thải thứ cấp Việc sử dụng chất bán dẫn tác dụng ánh sáng để thúc đẩy trình phân hủy hợp chất hữu thông qua hiệu ứng quang xúc tác có nhiều ưu điểm đơn giản, chi phí thấp, bền mặt hóa học sản phẩm cuối chuỗi phản ứng chất khơng độc hại CO2, H2O… Vì vậy, phương pháp sử dụng vật liệu quang xúc tác để xử lý ô nhiễm môi trường nước giải pháp triệt để thân thiện với môi trường Hiệu ứng quang xúc tác vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) tập trung nghiên cứu Các kết công bố cho thấy vật liệu thuộc họ AWO4 với độ rộng vùng cấm nhỏ, có khả quang xúc tác tác dụng ánh sáng khả kiến Phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng phương pháp tạo mẫu có nhiều ưu điểm đơn giản, tốn thời gian, chi phí thấp điều khiển hình thái học vật liệu Vì vậy, vật liệu nano chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng có nhiều lợi định hướng ứng dụng vật liệu vào lĩnh vực quang xúc tác Sự tái hợp điện tử lỗ trống chất bán dẫn với tốc độ lớn nguyên nhân làm giảm hiệu suất quang xúc tác vật liệu Các biện pháp làm giảm tốc độ tái hợp điện tử lỗ trống chất bán dẫn với mục đích nâng cao hiệu suất quang xúc tác vật liệu quan tâm nghiên cứu Việc phân tán vật liệu quang xúc tác TiO2 SBA-15 việc biến tính bề mặt vật liệu quang xúc tác TiO2, Fe3O4 carbon có tác dụng việc nâng cao hiệu suất quang xúc tác vật liệu Tuy nhiên, việc phân tán vật liệu quang xúc tác SBA-15 biến tính vật liệu carbon chưa tiến hành vật liệu thuộc họ AWO4 Những lý sở để chọn đề tài “Chế tạo vật liệu quang xúc tác cấu trúc nano mét AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng nghiên cứu số tính chất” Mục đích luận án là: nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Phân tán vật liệu quang xúc tác MnWO4 CuWO4 SBA-15 biến tính bề mặt vật liệu CuWO4 carbon Đồng thời, luận án tiến hành đánh giá khả quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu vật liệu chế tạo được, tác dụng ánh sáng khả kiến Những nội dung nghiên cứu luận án là: Chế tạo vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện chế tạo lên: cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang hiệu suất quang xúc tác vật liệu Chế tạo, nghiên cứu vật liệu mao quản trung bình SBA-15 Phân tán vật liệu quang xúc tác MnWO4 CuWO4 SBA-15 nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện chế tạo lên: cấu trúc, hình thái bề mặt, liên kết, tính chất quang hiệu suất quang xúc tác vật liệu MnWO4 CuWO4 SBA-15 Biến tính vật liệu CuWO4 carbon Nghiên cứu ảnh hưởng carbon lên: cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang khả quang xúc tác vật liệu Bố cục luận án Luận án gồm 140 trang không kể phần phụ lục tài liệu tham khảo, gồm 97 hình 35 bảng Ngồi phần mở đầu kết luận, luận án chia thành Chương: Chương 1: Trình bày tổng quan cấu trúc, tính chất vật lí vật liệu thuộc họ AWO4; Cơ chế quang xúc tác phân hủy methylene blue vật liệu bán dẫn, khả quang xúc tác vật liệu thuộc họ AWO4; Các biện pháp nâng cao hiệu suất quang xúc tác vật liệu việc chế tạo vật liệu quang xúc tác SBA-15 biến tính vật liệu carbon Chương 2: Trình bày kỹ thuật thực nghiệm sử dụng luận án, bước thực thí nghiệm phép đo phân tích sử dụng trình nghiên cứu Chương 3: Trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt tính chất vật lí vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Chương 4: Trình bày kết nghiên cứu vật liệu MnWO4 CuWO4 SBA-15 Kết chế tạo vật liệu CuWO4 biến tính carbon 3 CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan họ vật liệu AWO4 1.1.1 Giới thiệu họ vật liệu AWO4 Hầu hết hợp chất AWO4 có cấu trúc tinh thể kiểu tứ giác scheelite ion A có bán kính lớn 0.77Å (Ca, Ba…), cấu trúc tinh thể đơn tà wolframite ion A2+ có bán kính nhỏ 0.77 Å (Mg, Zn …) Trong cấu trúc tinh thể AWO4 hai cation A2+ W2+ liên kết với oxi để tạo thành bát diện AO6 WO6, chúng xếp thành chuỗi zíc zắc dọc theo trục z (Hình 1.1) Trong đó, ngun tử A W bố trí xen kẽ song song với phương (100) 2+ Hình 1.1 Cấu trúc mạng tinh thể AWO4 Trong năm qua, loại vật liệu AWO4 thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học chúng hứa hẹn có khả ứng dụng cao như: làm vật liệu tia laser, vật liệu phát quang nhấp nháy, oxit ion bán dẫn, ứng dụng cơng nghệ vi sóng, vật liệu từ tính, cảm biến độ ẩm… Gần đây, tính chất quang xúc tác họ vật liệu phát quan tâm nghiên cứu Những công bố gần cho thấy, vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni, Cu…) có độ rộng vùng cấm nhỏ 3.0 eV, chúng có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy Các cơng bố chứng tỏ khả quang xúc tác vật liệu việc thử nghiệm khả quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu tác dụng ánh sáng mặt trời Điều mở khả ứng dụng họ vật liệu vào việc xử lý ô nhiễm môi trường 4 1.1.2 Một số tính chất vật lí vật liệu AWO4 1.1.2.1 Cấu trúc tinh thể họ vật liệu AWO4 Các vật liệu MnWO4, CoWO4 NiWO4 có cấu trúc tinh thể đơn tà thuộc nhóm điểm C2h nhóm khơng gian P2/c Vật liệu CuWO4 có cấu trúc tinh thể tam tà nhóm khơng gian ̅ Trong cấu trúc tinh thể vật liệu MnWO4, CoWO4 NiWO4 có hai vị trí khơng tương đương nguyên tử Oxi (kí hiệu O1 O2), CuWO4 có vị trí khơng tương đương nguyên tử oxi (kí hiệu O1, O2, O3, O4) Điều giải thích khác chiều dài cặp liên kết A-O W-O tinh thể 1.1.2.2 Tính chất điện Các nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu tính chất điện vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) Kết cho thấy, điện trở vật liệu AWO4 thay đổi theo nhiệt độ độ ẩm, sở cho việc ứng dụng vật liệu làm sensor đo độ ẩm 1.1.2.3 Tính chất đa pha sắt điện từ Tính chất từ vật liệu MnWO4 đặc trưng trạng thái phản sắt từ khác Trật tự phản sắt từ xuất nhiệt độ TN3 = 13.5 K Các điểm chuyển pha từ nhiệt độ TN2 = 12.5 K TN1 = 7.4 K, hình thành ba pha trật tự phản sắt từ khác nhau: AF1 (T TN1), AF2 (TN1 T TN2) AF3 (TN2 T TN3) Điện mơi tính chất sắt điện vật liệu MnWO4 bị ảnh hưởng từ trường 1.1.3 Tổng quan kết chế tạo, nghiên cứu tính chất vật lí họ vật liệu AWO4 1.1.3.1 Kết chế tạo nghiên cứu cấu trúc tinh thể họ vật liệu AWO4 Các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni, Cu) chế tạo nhiều phương pháp như: phương pháp hóa, thủy nhiệt Pha tinh thể vật liệu AWO4 (A: Co, Ni, Cu) bắt đầu hình thành, vật liệu ủ nhiệt độ 400 0C Độ kết tinh kích thước hạt vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ ủ Hình thái bề mặt vật liệu MnWO4 phụ thuộc vào độ pH dung dịch Theo lý thuyết nhóm, cấu trúc wolframite có 36 kiểu dao động Trong đó, có 18 kiểu tích cực Raman 18 kiểu tích cực hồng ngoại: Γ = 8Ag + 10Bg + 8Au + 10Bu 5 1.1.3.2 Phổ hấp thụ họ vật liệu AWO4 Trong vật liệu AWO4 (A hóa trị 2), lai hóa trạng thái hóa trị kim loại với trạng thái O2p W5d đóng vai trị quan trọng việc hình thành đáy dải dẫn vật liệu Một số vật liệu có dải cấm rộng trạng thái s cation kim loại AII lai hóa với với trạng thái O2p W5d định, vật liệu có độ rộng vùng cấm nhỏ lai hóa trạng thái p, d f định Các vật liệu AWO4(A: Mn, Co, Ni, Cu) có độ rộng dải cấm nhỏ lai hóa trạng thái d định Các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) có độ rộng vùng cấm hẹp, có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy Điều mở khả ứng dụng vật liệu vào lĩnh vực quang xúc tác, tác dụng ánh sáng mặt trời 1.1.3.3 Các kết nghiên cứu hình thái bề mặt Các nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng độ pH nhiệt độ lên hình thái bề mặt vật liệu MnWO chế tạo phương pháp thủy nhiệt Nhiệt độ cao độ pH lớn điều kiện thúc đẩy cho việc hình thành tinh thể MnWO có dạng que Hình thái bề mặt vật liệu MnWO4 phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ ủ 1.1.4 Phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng sử dụng sóng vi ba có tần số 2,450 ± 0,050 GHz tương ứng với bước sóng 12,2 cm để gia nhiệt cho phản ứng Sử dụng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng tổng hợp vật liệu có nhiều ưu điểm: Phản ứng xảy nhanh, thông thường vài phút nhiệt độ cao đồng nhất; mức độ tinh khiết sản phẩm cao thời gian phản ứng ngắn, có phản ứng phụ; chế tạo hạt có kích thước nano mét, đồng 1.1.5 Tính chất quang xúc tác họ vật liệu AWO4 1.1.5.1 Quá trình quang xúc tác phân hủy methylene blue chất bán dẫn Khi vật liệu quang xúc tác duợc chiếu ánh sáng thích hợp với lượng photon lớn luợng vùng cấm vật liệu, điện tử nhận luợng chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn Ở vùng hóa trị có lỗ trống mang điện tích dương (h+) thiếu diện tử vùng dẫn có diện tử mang điện tích âm (e-), chúng tạo thành cặp diện tử - lỗ trống Ở đó, e- bị bẫy phân tử oxi hịa tan mơi trường để tạo thành , lỗ trống h+ tác dụng với H2O/OH- bề mặt để tạo thành OH• Trong đóng vai trị chất khử mạnh • OH đóng vai trị chất oxi hóa mạnh, chúng tương tác làm phân hủy hợp chất hữu môi trường 6 1.1.5.2 Một số kết nghiên cứu khả quang xúc tác vật liệu AWO4 Các kết công bố gần cho thấy, vật liệu AWO4 có khả quang xúc tác phân hủy methyl orange methylene blue, tác dụng ánh sáng nhìn thấy 1.2 Một số kết nghiên cứu nhằm nâng cao khả quang xúc tác vật liệu quang xúc tác 1.2.1 Phân tán vật liệu quang xúc tác SBA-15 Việc chế tạo vật liệu quang xúc tác TiO2 SBA-15 nhà khoa học tiến hành nghiên cứu Vật liệu quang xúc tác chế tạo SBA-15 có diện tích bề mặt lớn, khả hấp phụ chất hữu tốt SBA-15 làm tăng tiếp xúc vật liệu quang xúc tác hợp chất hữu Ngoài tái hợp điện tử lỗ trống giảm, vật liệu quang xúc tác phân tán SBA-15 1.2.2 Biến tính vật liệu quang xúc tác carbon Khả quang xúc tác vật liệu FeWO4 sau biến tính carbon, tác dụng ánh sáng nhìn thấy thử nghiệm với dung dịch phenol Vật liệu FeWO4 khơng có tác dụng hiệu ứng quang xúc tác, vật liệu FeWO4 sau biến tính carbon có tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy phenol Kết luận chương 1 Các vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy Đồng thời, vật liệu thể khả quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu tác dụng ánh sáng nhìn thấy Chưa có nghiên cứu nghiên cứu cách hệ thống ảnh hưởng yếu tố: thời gian, nồng độ chất quang xúc tác, nguồn sáng độ pH dung dịch… lên trình quang xúc tác họ vật liệu AWO4 Nhiều nghiên cứu tiến hành nâng cao khả quang xúc tác vật liệu TiO2, FeWO4… cách phân tán vật liệu SBA-15 biến tính bề mặt vật liệu carbon Tuy nhiên chưa có cơng bố tiến hành nghiên cứu tương tự họ vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) 7 CHƢƠNG CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu Các mẫu nghiên cứu luận án chủ yếu chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Bên cạnh đó, số mẫu chế tạo phương pháp thủy nhiệt, phương pháp phản ứng pha rắn 2.1.1 Chế tạo vật liệu AWO4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Việc sử dụng hỗ trợ vi sóng tổng hợp chất có nhiều ưu điểm: phản ứng xảy nhanh cung cấp nhiệt độ cao đồng nhất; mức độ tinh khiết sản phẩm cao thời gian phản ứng ngắn, có phản ứng phụ; chế tạo hạt có kích thước nano, đồng đều; an tồn với mơi trường, tạo lượng sản phẩm lớn Quy trình chế tạo vật liệu AWO4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng trình bày Hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt quy trình chế tạo vật liệu AWO phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu SBA15 2.1.2 Chế tạo vật liệu SBA-15 vật liệu AWO4 SBA-15 2.1.2.1 Quy trình chế tạo vật liệu SBA-15 phương pháp thủy nhiệt Thủy nhiệt phương pháp hiệu để chế tạo vật liệu với kích thước nhỏ Phương pháp tiết kiệm lượng, khơng gây hại mơi trường phản ứng tiến hành hệ kín Quy trình chế tạo vật liệu SBA – 15 phương pháp thủy nhiệt trình bày Hình 2.2 8 2.1.2.2 Chế tạo vật liệu AWO4 phân tán SBA-15 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Vật liệu AWO4/SBA-15 chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Quy trình chế tạo vật liệu AWO4/SBA-15 trình bày Hình 2.3 2.1.3 Chế tạo vật liệu AWO4 biến tính carbon phương pháp phản ứng pha rắn Vật liệu AWO4 biến tính carbon chế tạo phương pháp phản ứng pha rắn hỗn hợp vật liệu AWO4 PVP môi trường nitơ Quy trình chế tạo vật liệu AWO4 biến tính carbon trình bày Hình 2.4 PVP + C2H5OH CuWO4 Ủ nhiệt CuWO4 - C Hình 2.3 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu AWO4/ SBA-15 Hình 2.4 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu AWO4 biến tính carbon 2.2 Khảo sát đặc trƣng mẫu Phép đo nhiễu xạ tia X mẫu đề tài thực thiết bị nhiễu xạ kế Siemens D5005 với xạ CuKα (λ = 1,5406 Å) nhiệt độ phịng với góc 2 từ 20 ÷ 70 0C Thiết bị đặt phịng phân tích cấu trúc tia X thuộc Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Phép đo phổ tán xạ Raman thực hệ Raman Jobin- Yvon T64000 đặt Trường ĐHSP Hà Nội Bước sóng kích thích sử dụng λ = 532,5 nm, dải đo từ 100  1000 cm-1 Ảnh TEM mẫu nghiên cứu chụp hệ JEOL JEM 1010 đặt Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương 9 Ảnh SEM mẫu nghiên cứu chụp kính hiển vi điện tử quét Hitachi S-4800 có độ phóng đại từ 20 đến 800000 lần Thiết bị đặt Viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Phép đo phổ hấp thụ thực hệ đo JACO V – 670 đặt Bộ mơn Vật lí chất rắn, Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phép đo thực khoảng bước sóng từ 200  900 nm Phép đo phổ hồng ngoại thực khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phổ hồng ngoại ghi phổ kế Thermo Nicolet 6700 khoảng 400 đến 4000 cm-1 Trước đo, mẫu nghiền ép viên với KBr Phép đo diện tích bề mặt (BET) thực hệ đo TriStar 3000 V6.07 A, khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA CÓ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG 3.1 Kết nghiên cứu, chế tạo vật liệu MnWO4 20 (130) (-211) (201) (121) (002) (-102) (111) (-111) (110) C-êng ®é (®.v.t.y) (011) 3.1.1 Ảnh hưởng thời gian vi sóng 40 ph 30 ph Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu MnWO4 chế tạo với thời gian vi sóng khác 20 ph 30 40 50 60 10 ph 70 Gãc 2Theta (®é) Các mẫu MnWO4 hỗ trợ vi sóng thời gian khác kết tinh đơn pha tinh thể với cấu trúc đơn tà wolframite, thuộc nhóm khơng gian P2/c (Hình 3.1) Thời gian hỗ trợ vi sóng có ảnh hưởng rõ rệt lên kích thước hạt vật liệu MnWO4 Cụ thể, mẫu MnWO4 hỗ trợ vi sóng 10 phút cho hạt có kích thước trung bình khoảng 25 nm Khi tăng thời gian hỗ trợ vi sóng lên 20, 30 40 phút, kích thước hạt vật liệu MnWO4 tương ứng khoảng 30; 60 80 nm 10 3.1.2 Ảnh hưởng cơng suất vi sóng Các mẫu MnWO4 chế tạo công suất vi sóng 150, 300 450 W Cơng suất vi sóng ảnh hưởng không đáng kể đến cấu trúc tinh thể vật liệu MnWO4 Khi tăng cơng suất vi sóng từ 150 đến 450 W, kích thước hạt vật liệu MnWO4 giảm từ 41 xuống 28 nm Khi công suất vi sóng tăng từ 150 đến 450 W, phổ hấp thụ vật liệu MnWO4 có dịch phía bước sóng ngắn, độ rộng vùng cấm quang vật liệu MnWO4 có xu hướng tăng Kích thước hạt vật liệu MnWO4 từ 41 xuống 28 nm 3.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ Khi tăng nhiệt độ ủ, độ kết tinh kích thước hạt vật liệu MnWO4 tăng, số mạng vật liệu MnWO4 tương đối ổn định Khi tăng nhiệt độ nung từ 150 0C lên 600 0C, kích thước hạt tăng từ 31 lên 80 nm Khi nhiệt độ ủ mẫu tăng, độ rộng vùng cấm quang vật liệu có xu hướng giảm Tất mẫu MnWO4 ủ nhiệt độ từ 150 đến 600 oC có bờ hấp thụ nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Độ rộng vùng cấm quang vật liệu MnWO4 ủ nhiệt độ khác nhỏ, từ 2,6 đến 2,9 eV Bờ hấp thụ vật liệu MnWO4 nằm vùng ánh sáng khả kiến Kết ảnh SEM mẫu MnWO4 nung nhiệt độ khác (Hình 3.12) cho thấy, kích thước hạt vật liệu MnWO4 tăng theo nhiệt độ ủ Mẫu ủ nhiệt độ 300 oC có nhiều ưu điểm hình thái bề mặt cho ứng dụng quang xúc tác: cho hạt có kích thước nhỏ (khoảng 45 nm), hạt có độ đồng cao, khoảng trống hạt lớn (a) (b) (c) (d) Hình 3.12 Ảnh SEM mẫu MnWO4 ủ nhiệt độ 150 oC (a), 300 oC (b), 450 0C (c) 600 oC (d) Các kết phân tích cho thấy, mẫu MnWO4 ủ 300 0C có độ rộng vùng cấm hẹp mẫu ủ 150 0C Mẫu MnWO4 ủ 300 0C cho hạt có độ đồng 11 pH=5 pH=7 cao mẫu ủ 450 0C Vì vậy, 300 0C nhiệt độ ủ tối ưu lựa chọn cho việc chế tạo vật liệu MnWO4 3.1.4 Ảnh hưởng độ pH pH=5 pH=7 pH=9 pH=11 pH=9 pH=11 Hình 3.16 Ảnh SEM mẫu MnWO4 chế tạo điều kiện độ pH khác Các mẫu MnWO4 chế tạo độ pH khác kết tinh đơn pha tinh thể MnWO4 Độ rộng vùng cấm quang vật liệu MnWO4 giảm độ pH dung dịch tăng từ đến tăng độ pH dung dịch tăng từ đến Tuy nhiên tăng độ pH dung dịch từ lên 11, kích thước hạt vật liệu MnWO4 giảm, độ rộng vùng cấm quang vật liệu lại có xu hướng giảm Khi tăng độ pH từ lên 7, kích thước hạt tăng từ 25 nm lên 50 nm, hình dạng hạt có dạng hạt gạo (Hình 3.16) Khi chế tạo độ pH = 9, vật liệu MnWO4 cho hạt có dạng hình que, chiều dài khoảng 70 nm chiều rộng khoảng 15 nm Khi tăng độ pH từ lên 11, mẫu có dạng miếng có kích thước lớn 3.2 Kết nghiên cứu chế tạo vật liệu AWO4 (A: Co, Ni Cu) 20 30 50 Gãc Theta (®é) 25 35 (200) (002) (02-1) (020) 30 (121) (111) (1-11) (11-1) (-1-1-1) (110) (01-1) (011) (1-10) (b) (120) (-140) 60 CoWO4 70 C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) (-311) (041) NiWO4 (113) (331) (022) (-113) (-202) 40 (202) (201) (-211) (-112) (030) (022) (031) (200) (002) (200) (-102) (-112) (-211) (130) (002) (-111) (020) (-110) (011) (-111) (020) (011) (110) (100) (a) (010) C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) 3.2.1 Kt qu đo nhiễu xạ tia X 40 Gãc Theta (®é) Hình 3.18 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu CoWO4 (a), NiWO4 (b) CuWO4 (c) 12 Các vật liệu CoWO4 NiWO4 thu có cấu trúc đơn tà wolframite, thuộc nhóm khơng gian P2/c Vật liệu CuWO4 thu có cấu trúc tam tà wolframite, thuộc nhóm khơng gian ( ̅ ) (Hình 3.18) Các vật liệu nano AWO4 cho hạt có kích thước nhỏ (từ 27 đến 40 nm) Do đó, vật liệu AWO4 (A: Co, Ni Cu) chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng cho phù hợp với mục đích ứng dụng vật liệu vào lĩnh vực quang xúc tác 3.2.2 Kết đo phổ tán xạ Raman Kết cho thấy, ta quan sát 11 đỉnh tán xạ Raman vật liệu CoWO4, 11 đỉnh tán xạ Raman vật liệu NiWO4 10 đỉnh tán xạ Raman vật liệu CuWO4 Các kết tương đối phù hợp với kết công bố phổ tán xạ Raman vật liệu AWO4 3.2.3 Kết đo phổ hấp thụ Độ rộng vùng cấm quang vật liệu AWO4 (A: Co, Ni Cu) tương đối nhỏ (từ 2,2 đến 2,7 eV) Bờ hấp thụ vật liệu nằm vùng ánh sáng nhìn thấy 3.2.4 Kết chụp ảnh SEM Vật liệu CoWO4 bao gồm hạt có hình dạng giả cầu hình hộp chữ nhật Kích thước hạt vật liệu CoWO4 phân bố chủ yếu khoảng từ 40 đến 55 nm Vật liệu NiWO4 bao gồm hạt có dạng giả cầu, kích thước hạt khoảng 30 đến 40 nm Kích thước hạt vật liệu CuWO4 phân bố chủ yếu khoảng 40 đến 45 nm 3.2.5 Kết đo XPS Kết đo phổ XPS vật liệu AWO4 (A: Mn, Ni Cu) chứng tỏ, trạng thái oxi hóa nguyên tố A +2, nguyên tố W +6 O -2 (Hình 3.17) Các trạng thái oxi hóa phù hợp với trạng thái oxi hóa nguyên tố A (A: Mn, Ni Cu), W O công thức phân tử AWO4 Điều chứng tỏ, vật liệu AWO4 (A: Mn, Ni Cu) chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng có độ kết tinh tốt Kết hoàn toàn phù hợp với kết nghiên cứu vật liệu trình bày phần MnWO4 O1s Mn2p W4d W4p C1s W4f 200 400 600 Mn C-ờng độ t-ơng ®èi (®.v.t.y) C-êng ®é t-¬ng ®èi (®.v.t.y) 13 800 640 36 38 650 655 40 Năng l-ợng liên kết (eV) O C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) W 34 645 Năng l-ợng liên kết (eV) Năng l-ợng liên kết (eV) 528 530 532 534 Năng l-ợng liên kết (eV) Hỡnh 3.17 Phổ XPS vật liệu MnWO4 vùng phổ tương ứng với nguyên tố Mn, W O 3.3 Thử nghiệm khả quang xúc tác 3.3.1 Xây dựng đường cong chuẩn dung dịch xanh methylen (MB) Để tính tốn định lượng nồng độ MB dung dịch thông qua phổ hấp thụ, xây dựng đường cong chuẩn mô tả mối liên hệ nồng độ dung dịch MB với cường độ đỉnh hấp thụ 665 nm 3.3.2 Khảo sát trình hấp phụ MB vật liệu CuWO4 bóng tối Sau để bóng tối, nồng độ MB giảm cịn 76 % Điều có nghĩa sau giờ, nồng độ MB bị hấp phụ vào bề mặt CuWO4 đạt khoảng 24 % Khả hấp phụ MB lên bề mặt vật liệu CuWO4 đạt giá trị bão hòa thời gian hấp phụ đạt đến 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian lên trình quang xúc tác vật liệu CuWO4 Theo thời gian chiếu sáng, cường độ đỉnh hấp thụ 665 nm giảm Vị trí đỉnh hấp thụ có xu hướng dịch phía bước sóng ngắn Sau chiếu sáng, nồng độ MB cịn lại dung dịch 37 % (Hình 3.29) 14 (a) 0h 0.6 0.4 (b) 100 C/C0 (%) §é hÊp thô 0.8 80 60 5h 0.2 40 0.0 550 600 650 B-íc sãng (nm) 700 Thêi gian (h) Hình 3.29 Phổ hấp thụ MB tác dụng quang xúc tác vật liệu CuWO4 theo thời gian ánh sáng đèn xenon (a) thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ vị trí 665 nm theo thời gian (b) 3.3.4 Ảnh hưởng nồng độ CuWO4 dung dịch MB lên trình quang xúc tác Trong khoảng thời gian, khả quang xúc tác phân hủy MB vật liệu CuWO4 với nồng độ CuWO4 dung dịch MB khác khác Trong ánh sáng, nồng độ mẫu tăng từ g/l đến g/l, khả phân hủy MB mẫu tăng dần tiến tới giá trị khoảng 85 % Tuy nhiên, tăng nồng độ mẫu từ g/l lên 1.5 g/l, khả phân hủy MB mẫu tăng nhỏ 3.3.5 Ảnh hưởng độ pH dung dịch lên trình quang xúc tác Sau chiếu sáng, tăng độ pH dung dịch MB từ tới 11, suy giảm nồng độ MB dung dịch tăng từ 54 % lên 78 % Khi tăng độ pH dung dịch lên 12, nồng độ MB giảm xuống 64 % Tốc độ phản ứng làm quang xúc tác phân hủy MB tăng độ pH dung dịch tăng từ đến 11 Tốc độ quang xúc tác phân hủy MB cao (với giá trị k’ = 0,284) độ pH 11 Khi độ pH tăng lên 12, tốc độ quang xúc tác giảm mạnh (k’ = 0,204) 3.3.6 So sánh khả quang xúc tác vật liệu thuộc họ AWO4 Các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) có khả quang xúc tác phân hủy MB ánh sáng đèn xenon Tuy nhiên, vật liệu AWO4 khác thể khả quang xúc tác khác (Hình 3.33) Sau tác dụng hiệu ứng quang xúc tác CoWO4, 95 % MB dung dịch bị phân hủy, NiWO4 làm phân hủy 89 % methylene blue Trong MnWO CuWO4 phân hủy tương ứng 70 79 % methylene blue dung dịch 15 100 (a) MnWO4 MnWO4 (b) CoWO4 NiWO4 CuWO4 CoWO4 80 NiWO4 Ln C0/C C/C0 (%) CuWO4 60 40 20 0 Thêi gian (h) 6 Thêi gian (h) Hình 3.33 Sự thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ vị trí 665 nm dung dịch MB tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy MB vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) ánh sáng đèn xenon sau (a) thay đổi nồng độ MB trình quang xúc tác vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) theo mơ hình Langmuir – Hinshelwood (b) 3.3.7 Khả quang xúc tác vật liệu MnWO4 tác dụng ánh sáng mặt trời Vật liệu MnWO4 thể khả quang xúc tác phân hủy MB tác dụng ánh sáng mặt trời Sau 120 phút chiếu sáng, nồng độ MB lại dung dịch 47 % Kết luận chương Các vật liệu MnWO4, CoWO4, NiWO4 CuWO4 chế tạo thành cơng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Cấu trúc tinh thể, hình thái học tính chất quang vật liệu chịu ảnh hưởng điều kiện chế tạo điều kiện xử lí thời gian vi sóng, cơng suất vi sóng, độ pH dung dịch nhiệt độ ủ Khả quang xúc tác vật liệu thể thông qua khả phân hủy MB tác dụng ánh sáng nhìn thấy Các kết tóm tắt sau: Vật liệu MnWO4 chế tạo thành cơng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Độ pH, thời gian, cơng suất vi sóng nhiệt độ ủ có ảnh hưởng đến kích thước hạt, tính chất quang hình thái bề mặt vật liệu MnWO4 Vật liệu MnWO4 thu cho hạt có dạng hình cầu độ pH 5, có dạng hạt gạo pH 7, có dạng hình que pH có dạng miếng độ pH 11 Khi nhiệt độ ủ tăng từ 150 lên 600 0C, kích thước hạt vật liệu tăng từ 31 lên 80 nm Khi thay đổi điều kiện công nghệ, rộng vùng cấm quang vật liệu MnWO4 nằm khoảng từ 2,21 đến 2,85 eV Ở điều kiện chế tạo với độ pH 7, thời gian vi sóng 30 phút, cơng suất vi sóng 300 W nhiệt độ ủ 300 0C, vật liệu MnWO4 kết tinh đơn pha tinh thể với cấu trúc 16 đơn tà wolframite, thuộc nhóm khơng gian P2/c, cho hạt có kích thước nano mét (37 nm) có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy (Eg = 2,56 eV) Các vật liệu nano AWO4 (A: Co, Ni Cu) chế tạo thành công phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng với điều kiện cộng nghệ tương tự áp dụng để chế tạo vật liệu MnWO4 Các vật liệu CoWO4, NiWO4 CuWO4 (A: Co, Ni Cu) kết tinh đơn pha đa tinh thể nhiệt độ ủ tương ứng 500, 450 500 0C Các vật liệu nano AWO4 (A: Co, Ni Cu) chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng cho hạt có kích thước nằm khoảng 23 – 29 nm Độ rộng vùng cấm quang tương ứng vật liệu CoWO4, NiWO4 CuWO4 2,72; 2,98 2,15 eV Khả quang xúc tác vật liệu CuWO4 phụ thuộc vào: nguồn sáng, thời gian chiếu sáng, nồng độ chất quang xúc tác môi trường độ pH môi trường Vật liệu CuWO4 thể khả quang xúc tác tốt điều kiện: chiếu sáng đèn xenon, nồng độ chất quang xúc tác môi trường g/l, độ pH môi trường 11 Tất vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) chế tạo thể khả quang xúc tác tác dụng ánh sáng đèn xenon Sau quang xúc tác, vật liệu MnWO4, CoWO4, NiWO4 CuWO4 có khả quang xúc tác phân hủy tương ứng 89; 95; 70 79 % MB dung dịch Kết thử nghiệm cho thấy, vật liệu MnWO4 có khả quang xúc tác tác dụng ánh sáng mặt trời CHƢƠNG MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU MnWO4 CuWO4 4.1 Phân tán vật liệu AWO4 SBA-15 (a) MnWO4 (b) MnWO4/SBA15 (b) (a) 30 40 50 60 Gãc Theta (®é) Hình 4.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc thấp vật liệu SBA-15 trước sau phân tán MnWO4 CuWO4 Hình 4.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc lớn vật liệu MnWO4 vật liệu MnWO4/SBA-15 (a) CuWO4 C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) 4.1.1 Kt qu o nhiu x tia X (b) CuWO4/SBA-15 (b) (a) 24 28 32 36 Gãc Theta (®é) Hình 4.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X góc lớn vật liệu CuWO4 vật liệu CuWO4/SBA-15 17 Cấu trúc tinh thể vật liệu SBA-15 bền vững sau phân tán MnWO4 CuWO4 Hằng số mạng a vật liệu SBA-15 giảm sau phân tán MnWO4 CuWO4 Có tồn đơn pha tinh thể MnWO4 CuWO4 mẫu MnWO4/SBA-15 CuWO4/SBA-15 4.1.2 Kết chụp ảnh TEM Ảnh TEM vật liệu SBA-15 trước sau phân tán MnWO4 CuWO4 trình bày Hình 4.4 Trên bề mặt SBA-15 xuất mảng bám phủ lên bề mặt vật liệu Tại số vị trí, ống mao quản SBA-15 không quan sát Điều chứng tỏ, vật liệu MnWO4 CuWO4 phân tán rãnh mao quản vật liệu SBA-15, mà cịn có tượng kết đám MnWO4 CuWO4 bề mặt SBA-15 Hình 4.4 Ảnh TEM vật liệu SBA-15 trước (a) sau phân tán MnWO4 (b) CuWO4 (c) MnWO4 SBA-15 MnWO4/SBA-15 800 1080 1630 970 585 500 875 1000 1500 2000 -1 Sè sãng (cm ) Hình 4.5 Phổ FTIR vật liệu MnWO4, SBA-15 v MnWO4/SBA-15 SBA-15 CuWO4/SBA-15 CuWO4 C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) 4.1.3 Kt qu o ph hấp thụ hồng ngoại 600 900 1200 1500 -1 Sè sãng (cm ) Hình 4.6 Phổ FTIR vật liệu CuWO4, SBA-15 CuWO4/SBA-15 Trên phổ hấp thụ hồng ngoại vật liệu MnWO4/SBA-15 CuWO4/SBA-15 (Hình 4.5 4.6) xuất đỉnh hấp thụ đặc trưng cho vật liệu SBA-15 đỉnh hấp thụ đặc trưng cho vật liệu MnWO4 CuWO4 Tuy nhiên, vị trí cường độ 18 đỉnh có thay đổi so với đỉnh phổ tương ứng vật liệu MnWO4 CuWO4 Kết đo phổ hấp thụ hồng ngoại chứng tỏ, vật liệu MnWO4 CuWO4 phân tán vật liệu SBA-15 mà cịn có liên kết vật liệu MnWO4 CuWO4 với vật liệu SBA-15 4.1.4 Kết đo diện tích bề mặt BET Cấu trúc xốp vật liệu SBA-15 tương đối bền vững, sau phân tán MnWO4 CuWO4 (Hình 4.7) Đường kính mao quản vật liệu SBA-15 giảm sau phân tán MnWO4 CuWO4 Diện tích bề mặt thể tích mao quản vật liệu SBA-15 giảm đáng kể, sau phân tán MnWO4 CuWO4 250 SBA-15 HÊp phơ Nh¶ hÊp phơ L-ỵng hÊp phơ(cm /g) 500 400 MnWO4/SBA-15 Hình 4.7 Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ vật liệu SBA-15, MnWO4/SBA-15 CuWO4/SBA-15 200 500 CuWO4/SBA-15 250 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 áp suất t-ơng đối (P/P0) 4.1.5 nh hng ca vic phân tán SBA-15 lên khả quang xúc tác vật liệu MnWO4 CuWO4 100 MnWO4 MnWO4-SBA15 (a) (b) 1.5 Ln(C0/C) C/C0 (%) 80 60 40 1.0 0.5 MnWO4 20 MnWO4-SBA15 0.0 Thêi gian (h) 6 Thêi gian (h) Hình 4.8 Sự thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ vị trí 665 nm dung dịch MB tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy MB vật liệu MnWO4 MnWO4/SBA-15 ánh sáng đèn xenon (a), thay đổi nồng độ MB trình quang xúc tác vật liệu MnWO4 MnWO4/SBA-15 theo mơ hình Langmuir – Hinshelwood (b) 19 Sau quang xúc tác tác dụng ánh sáng, lượng MB bị phân hủy tác dụng MnWO4/SBA-15 CuWO4/SBA-15 gây tương ứng lớn khoảng 13 11 % so với lượng MB bị phân hủy tác dụng MnWO4 CuWO4 tinh khiết (Hình 4.8a Hình 4.9a) Sau phân tán SBA-15, tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng MnWO4 tăng 1,3 lần, tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng CuWO4 tăng 1,5 lần (Hình 4.8b Hình 4.9b) 100 CuWO4 CuWO4/SBA-15 (a) (b) Ln (C0/C) C/C0 (%) 80 60 40 20 CuWO4 CuWO4/SBA-15 0 Thêi gian (h) Thêi gian (h) Hình 4.9 Sự thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ vị trí 665 nm dung dịch MB tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy MB vật liệu CuWO4 CuWO4/SBA-15 ánh sáng đèn xenon (a), thay đổi nồng độ MB trình quang xúc tác vật liệu CuWO4 CuWO4/SBA-15 theo mơ hình Langmuir – Hinshelwood (b) 4.2 Biến tính vật liệu CuWO4 carbon 200 021 002 121 * * 120 * 11 111 020 10 11 111 02 * WO3 110 01 011 C-ờng độ t-ơng đối (đ.v.t.y) 4.2.1 Kết đo nhiễu xạ tia X (b) Hình 4.10 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu CuWO4 trước (a) sau biến tính carbon (b) (a) 25 30 35 40 Gãc theta (®é) Có thay đổi số mạng tinh thể vật liệu CuWO4 trình biến tính vật liệu carbon (Hình 4.10) Kích thước hạt tinh thể vật liệu CuWO4 trước sau biến tính carbon ước lượng công thức Scherrer từ giản đồ nhiễu xạ tia X tương ứng cỡ 27 38 nm 20 4.2.2 Kết đo phổ hấp thụ Trên phổ hấp thụ vật liệu CuWO4 trước biến tính carbon xuất hai dải hấp thụ có đỉnh vị trí 430 600 nm (Hình 4.11) Ngồi ra, phổ hấp thụ vật liệu CuWO4 xuất dải hấp thụ có đỉnh vị trí có bước sóng lớn 700 nm Các đỉnh hấp thụ vật liệu CuWO4 bị dịch phía ánh sáng đỏ, sau vật liệu biến tính carbon §é hÊp thơ 0.9 0.8 0.7 (b) 0.6 (a) 400 600 800 1000 1200 B-íc sãng (nm) Hình 4.11 Phổ hấp thụ mẫu CuWO4 trước (a) sau (b) biến tính carbon Hình 4.12 Phổ FTIR mẫu CuWO4 trước (a) sau (b) biến tính carbon 4.2.3 Kết đo phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) Trên phổ FTIR vật liệu CuWO4 sau biến tính carbon (Hình 4.12) ngồi xuất đỉnh phổ đặc trưng cho dao động tinh thể CuWO4, cịn có xuất đỉnh phổ đặc trưng cho dao động tinh thể WO3 liên kết carbon Có xuất pha tinh thể WO3 carbon bề mặt vật liệu CuWO4 sau biến tính carbon 4.2.4 Kết chụp ảnh SEM Trong mẫu CuWO4 trước biến tính carbon, hạt hình thành rõ ràng Các hạt có dạng hình bầu dục có kích thước trung bình cỡ 45 nm Trong vật liệu CuWO4 sau biến tính carbon, hạt có dạng giả cầu, kích thước hạt trung bình cỡ 70 nm Các hạt CuWO4 sau biến tính carbon có xu hướng liên kết với thành chuỗi, chuỗi có khe hở rộng 4.2.5 Kết chụp TEM đo EDX Các mặt phẳng mạng tinh thể (102) (031) CuWO4 với khoảng cách mặt phẳng mạng tương ứng 0,21 0,18 nm, quan sát cách rõ ràng ảnh HR-TEM mẫu CuWO4 trước biến tính carbon 21 Trên ảnh HR-TEM mẫu CuWO4 sau biến tính carbon (Hình 4.14), ngồi xuất họ mặt phẳng (102) tinh thể CuWO4 với khoảng cách mặt phẳng mạng 0.21 nm, cịn có xuất họ mặt phẳng mạng (020) tinh thể WO3, với khoảng cách mặt phẳng mạng 0.35 nm Hình 4.14 Ảnh TEM hình ảnh mạng tinh thể mẫu CuWO4 trước (a) sau (b) biến tính carbon 4.2.6 Ảnh hưởng việc biến tính bề mặt carbon lên khả quang xúc tác vật liệu CuWO4 (b) Ln (C0/C) CuWO4 CuWO4-C 0 Thêi gian (h) Hình 4.16 Sự thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ vị trí 665 nm dung dịch MB tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy MB vật liệu CuWO4 CuWO4- C ánh sáng đèn xenon (a), thay đổi nồng độ MB trình quang xúc tác vật liệu CuWO4 CuWO4- C theo mơ hình Langmuir – Hinshelwood (b) Sau quang xúc tác tác dụng ánh sáng, lượng MB bị phân hủy tác dụng CuWO4- C gây lớn khoảng 12 % so với lượng MB bị phân hủy tác dụng CuWO4 Tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng CuWO4- C gấp 1.5 lần tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng CuWO4 tinh khiết (Hình 4.16) 22 Kết luận chương Các vật liệu MnWO4 CuWO4 phân tán thành công vật liệu SBA-15, vật liệu CuWO4 biến tính bề mặt carbon Khả quang xúc tác vật liệu sau phân tán SBA-15 biến tính carbon cải thiện Các kết tóm tắt sau: Các vật liệu MnWO4 CuWO4 phân tán thành công vật liệu SBA-15 Cấu trúc tinh thể vật liệu MnWO4 CuWO4 không bị thay đổi phân tán vật liệu SBA-15, vật liệu MnWO4 CuWO4 kết tinh đơn pha tinh thể mẫu MnWO4/SBA-15 CuWO4/SBA15 Cấu trúc vật liệu SBA-15 tương đối ổn định phân tán MnWO4 CuWO4 Thu chứng chứng tỏ có liên kết vật liệu MnWO4 CuWO4 với vật liệu SBA-15 qua dấu hiệu: Sự giảm cường độ đỉnh hấp thụ hồng ngoại vị trí 585 875 cm-1 vật liệu MnWO4/SBA-15 so với đỉnh tương ứng phổ hấp thụ hồng ngoại vật liệu MnWO4; Sự dịch đỉnh hấp thụ vị trí 555; 729 910 cm-1 phổ hấp thụ hồng ngoại vật liệu CuWO4/SBA-15 so với đỉnh tương ứng phổ hấp thụ hồng ngoại vật liệu CuWO4; Và giảm cường độ dải hấp thụ hồng ngoại có đỉnh vị trí 970 cm-1 MnWO4/SBA-15 CuWO4/SBA-15 so với đỉnh tương ứng vật liệu SBA-15 Sau phân tán SBA-15, tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng MnWO4 tăng 1,3 lần, tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng CuWO4 tăng 1,5 lần Kết giải thích tăng diện tích tiếp xúc vật liệu quang xúc tác với môi trường, sau vật liệu phân tán SBA-15 Vật liệu CuWO4 biến tính bề mặt thành cơng carbon Sau CuWO4 biến tính bề mặt, có hình thành lớp carbon vơ định hình bề mặt hạt nano tinh thể CuWO4, đồng thời có xuất pha tinh thể WO3 mẫu Sự xuất chuỗi đỉnh hấp thụ có vị trí từ 1400 - 1600 cm-1 cho đặc trưng dao động C = C Và đỉnh hấp thụ vùng 1000 - 1300 cm-1 đặc trưng cho dao động C – O phổ hấp thụ hồng ngoại vật liệu CuWO4 – C chứng liên kết carbon bề mặt vật liệu CuWO4 Sau biến tính bề mặt carbon, khả quang xúc tác phân hủy MB vật liệu CuWO4 tăng gấp 1,5 lần Kết giải thích tốc độ tái hợp điện tử lỗ trống vật liệu CuWO4 giảm, sau CuWO4 biến tính bề mặt carbon 23 KẾT LUẬN Luận án nghiên cứu, chế tạo vật liệu quang xúc tác AWO4 có cấu trúc nano mét phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Phân tán vật liệu quang xúc tác AWO4 vật liệu SBA-15 biến tính bề mặt vật liệu AWO4 carbon, nhằm nâng cao khả quang xúc tác vật liệu Đồng thời, luận án tiến hành thử nghiệm khả quang xúc tác vật liệu chế tạo Các kết luận án đạt đóng góp luận án tóm tắt sau: Các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) chế tạo thành công phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) chế tạo kết tinh đơn pha tinh thể tương ứng Có thể sử dụng điều kiện công nghệ trình chế tạo để kiểm sốt kích thước hạt hình thái bề mặt vật liệu Các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng có vùng cấm hẹp (từ 2,15 đến 2,98 eV), có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy Tất vật liệu AWO4 chế tạo thể khả quang xúc tác tác dụng ánh sáng mặt trời Sau quang xúc tác ánh sang đèn xenon, vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni Cu) có khả quang xúc tác phân hủy tương ứng 89; 95; 70 79 % MB dung dịch Các vật liệu MnWO4 CuWO4 đơn pha tinh thể tương ứng phân tán bề mặt mà phân tán ống mao quản vật liệu SBA-15 Đồng thời, có liên kết vật liệu MnWO4 CuWO4 với vật liệu SBA-15 Cấu trúc vật liệu SBA-15 tương đối ổn định sau phân tán vật liệu MnWO4 CuWO4 Sau phân tán SBA-15, tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng MnWO4 tăng 1,3 lần, tốc độ phản ứng quang xúc tác phân hủy MB tác dụng CuWO4 tăng 1,5 lần Điều giải thích sau phân tán vật liệu SBA-15, diện tích tiếp xúc vật liệu quang xúc tác với mơi trường tăng Vật liệu CuWO4 biến tính thành cơng carbon Sau biến tính, có hình thành lớp carbon vơ định hình bề mặt hạt nano tinh thể CuWO4 đồng thời có xuất pha tinh thể WO3 Có chứng liên kết carbon bề mặt vật liệu CuWO4 Sau biến tính carbon, khả quang xúc tác phân hủy MB vật liệu CuWO4 tăng gấp 1,5 lần giải thích chế giảm tốc độ tái hợp điện tử lỗ trống

Ngày đăng: 23/08/2016, 08:42

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan