Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano srtio3

Các các hợp chất hữu cơ thường được sử dụng nghiên cứu trong phản ứng quang xúc tác của TiO 2 ...20... - Phương pháp tổng hợp từ dung dịch: Nhằm hạn chế nhược điểm củaphản ứng pha rắn, n

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ HUY HẢI

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO SrTiO3

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS BÙI ĐỨC NGUYÊN

THÁI NGUYÊN - NĂM 2017

LỜI CAM ÐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa hề được sử dụng trong bất cư môt công trình nào Tôi xincam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm

ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2017

Tác giả luận văn

NGÔ HUY HẢI Xác nhận của Trưởng khoa Hóa học

PGS.TS NGUYỄN THỊ HIỀN LAN

Xác nhận của giáo viên hướng dẫn

PGS.TS BÙI ĐỨC NGUYÊN

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tác giả đã nhận đượcrất nhiều sự quan tâm, động viên và giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo,bạn bè và gia đình

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Khoa Hoa hoc, Phong Đào tạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thai Nguyên, các thầy cô giáo tham giagiảng dạy đã cung cấp những kiến thức giúp tôi trong suốt quá trình học tập vànghiên cứu

-Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo:PGS TS Bùi ĐứcNguyên người đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trìnhnghiên cứu, thực hiện và hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè vàđồng nghiệp những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trongquá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Với khối lượng công việc lớn, thời gian nghiên cứu có hạn, kha năngnghiên cứu còn hạn chế, chắc chắn luận văn không thể tránh khỏi những thiếusót Tác giả rất mong nhận được các ý kiến đóng góp từ thầy giáo, cô giáo vàbạn đọc

Xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2017

Tác giả

Ngô Huy Hải

MỤC LỤC

TRANG BÌAPHỤ i

LỜI CAM ÐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤCLỤC iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾTTẮT vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 VÂT LIÊU NANO 2

1.1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano 2

1.1.2 Perovskit 3

1.1.2.1.Giới thiệu về perovskit 3

1.1.2.2.Cấu trúc lí tưởng của perovskit 5

1.1.2.3.Tính chất của perovskit 6

1.1.2.4.Các phương pháp hóa học điều chế perovskit 7

1.2 Tinh chât quang xuc tac cua vât liêu bán dẫn nano 10

1.2.1 Giới thiệu về xúc tác quang bán dẫn 10

1.2.2 Cơ chế xúc tác quang trên chất bán dẫn 11

1.3 Ứng dụng của vật liệu nano 15

1.3.1 Trong ngành công nghiệp 15

1.3.2 Trong y học 15

1.3.3 Trong lĩnh vực năng lượng và môi trường 16

1.4 GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 20

1.5 CAC PHƯƠNG PHAP PHÂN TICH MÂU TRONG LUÂN VĂN 22

1.5 1 Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 22

1.5 2 Nhiễu xạ tia X (XRD) 22

1.5 3 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 25

1.5.4 Phổ phản xạ khuếch tán UV-ViS (DRS) 25

CHƯƠNG 2: THƯC NGHIÊM 27

2.1 MUC TIÊU VA NÔI DUNG NGHIÊN CƯU 27

2.1.1 Muc tiêu nghiên cưu 27

2.1.2 Nôi dung nghiên cưu 27

2.2 HOA CHÂT VA THIÊT BI 27

2.2.1 Hoa chât 27

2.2.2 Dung cu va thiêt bi 27

2.3 CHÊ TAO VÂT LIÊU 28

2.4 CAC KY THUÂT ĐO KHAO SAT TINH CHÂT CUA VÂT LIÊU 28

2.4.1 Nhiễu xa tia X 28

2.4.2 Hiên vi điên tư truyên qua (TEM) 29

2.4.3 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) 29

2.4.4 Phổ tán xạ tia X (EDX) 29

2.5 QUANG XUC TAC PHÂN HUY HƠP CHÂT RHODAMINE B 29

2.5.1 Thí nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các mẫu vật liệu 29

2.5.2 Hiêu suât quang xúc tác 29

CHƯƠNG 3: KÊT QUA VA THAO LUÂN 31

3.1 THANH PHÂN, ĐĂC TRƯNG CÂU TRUC CUA VÂT LIÊU 31

3.1.1 Kêt qua nhiễu xa tia X(XRD) 31

3.1.2 Kêt qua chup phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) 33

3.1.3 Kết qua chup TEM 33

3.1.4 Kêt qua phô phản xạ khuếch tán UV-Vis 36

3.2 HOAT TINH QUANG XUC TAC PHÂN HUY CHẤT HỮU CƠ 38

3.2.1 Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu 38

3.2.2 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB của vật liệu SrTiO 3 40

3.2.3 Hoat tinh quang xuc tac phân huy metyl da cam của SrTiO3 42

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

Phu luc 1 : Gian đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO 3 ở 400 0 C 50

Phu luc 2: Gian đô nhiễu xa tia X cua vât liêu Nano SrTiO3 ở 500 0 C 50

Phu luc 3: Gian đô nhiễu xa tia X cua vât liêu Nano SrTiO3 ở 600 0 C 50

Phu luc 4: Gian đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO 3 ở 700 0 C 51

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.2 Các các hợp chất hữu cơ thường được sử dụng nghiên cứu trong phản ứng

quang xúc tác của TiO 2 .20

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Phân loại vật liệu theo số chiều 2

Hình 1.2: Cấu trúc lý tưởng (lập phương) của perovskit 5

Hình 1.3: Các quá trình diễn ra trong hạt bán dẫn khi bị chiếu xạ với bước sóng thích hợp 12

Hình 1.4: Giản đồ thế oxi hóa khử của các cặp chất trên bề mặt TiO 2 13

Hình 1.5: Giản đồ năng lượng của pha anatase và pha rutile 14

Hình 1.6: Sự hình thành gốc HO ● và O 2- 14

Hình 1.7: Cơ chế quang xúc tác TiO 2 tách nước cho sản xuất hiđro 18

Hinh1.8: Cương đô tia sang trong phương phap UV-Vis 22

Hình 1.9: Mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt phẳng tinh thể chất rắn 23

Hình 1.10: Sơ đồ mô tả hoạt động nhiễu xạ kế bột 24

Hình 1.11: Kính hiển vi điện tử truyền qua 25

Hinh 3.1 Gian đô nhiễu xa tia X cua cac vât liêu nano SrTiO 3 ở 400 o C 31

Hinh 3.2 Gian đô nhiễu xa tia X cua cac vât liêu nano SrTiO 3 ở 500 o C 31

Hinh 3.3 Gian đô nhiễu xa tia X cua cac vât liêu nano SrTiO 3 ở 600 o C 32

Hinh 3.4 Gian đô nhiễu xa tia X cua cac vât liêu nano SrTiO 3 ở 700 o C 32

Hinh 3.5: Phô EDX cua mẫu SrTiO 3 33

Hinh 3.6 Anh TEM cua vât liêu nano SrTiO 3 -400 o C 34

Hinh 3.7 Anh TEM cua vât liêu nano SrTiO 3 -700 o C 35

Hình 3.8 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của SrTiO 3 điều chế ở các nhiệt độ khác nhau 36

Hình 3.9 Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của SrTiO 3 -700 o C so sánh với TiO 2 37

Hinh 3.11 Phổ hấp phụ phân tử của RhB ban đầu và sau bị hấp phụ bởi vật liệu SrTiO 3 ở những khoảng thời gian khác nhau 39

Hình 3.12 Sự thay đổi phổ hấp thụ phân tử của dung dịch RhB xử lý bằng các vật liệu SrTiO 3 40

Hình 3.13 Hiệu suất quang xúc tác phân hủy RhB của SrTiO 3 41

Hình 3.14 Sự thay đổi phổ hấp thụ phân tử của dung dịch MO xử lý bằng các vật liệu SrTiO 3 sau những khoảng thời gian chiếu sáng khác nhau 42

Hình 3.15 Hiệu suất quang xúc tác phân hủy metyl dacam của các mẫu vật liệu dưới ánh sáng khả kiến 43

DANH MUC CAC TƯ VIÊT TĂT

vii

MỞ ĐẦU

Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt nam, các nhà khoa học đang nỗlực nghiên cứu để tìm ra chất bán dẫn quang xúc tác có hiệu suất cao để ứngdụng xử lý các chất hữu cơ độc hại có trong môi trường nước thải

Gần đây các hợp chất có cấu trúc perovskite, đặc biệt là hợp chất ABO3

(A = Sr, Ba, Pb, Ca và B = Ti, Zr) đã được quan tâm nghiên cứu rộng rãi docác ứng dụng to lớn của chúng trong kỹ thuật và đời sống Trong họ vật liệuABO3, vật liệu điện môi strontium titanate SrTiO3 (STO) được nghiên cứunhiều hơn cả, nhất là sau khi khám phá ra tính chất sắt điện của chúng Vật liệuABO3 thể hiện những đặc tính rất thú vị như tính chất quang hóa, tính chất sắtđiện,tính chất áp điện và nhiều tính chất khác Tuy nhiên, các nghiên cứu tậptrung nhiều vào tính chất điện từ của chúng, các nghiên cứu về ứng dụng quangxúc tác của hệ vật liệu STO còn rất ít.Đặc biệt, đối với họ vật liệu ABO3, sựthay thế các nguyên tố khác vào các vị trí của A hoặc B hoặc thay thế đồngthời cùng lúc hai vị trí tạo ra rất nhiều sự thay đổi tính chất Khi có sự pha tạp,tính chất qunga, điện của các vật liệu perovskite có khá nhiều hứa hẹn cải thiện

để phù hợp với các mục đích ứng dụng khác nhau

Do đó, em chọn đề tài “Tông hơp, nghiên cưu đăc trưng câu truc va

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 VÂT LIÊU NANO

1.1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano

Công nghệ nano [2] là tổ hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết

bị máy móc và các hệ kỹ thuật mà chức năng của chúng được xác định bởi cấutrúc , tức là đơn vị cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100 nm Công nghệ xuấthiện trên cầu nối của một số ngành khoa học (hoá học, vật lý, cơ học, khoa họcvật liệu, sinh học và nhiều lĩnh vực khác của khoa học), ngày càng đi sâu vàonhiều lĩnh vực hiện đại của khoa học và kỹ thuật và thông qua chúng, nó đi vàođời sống của chúng ta

Vật liệu nano [2] là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thướcnano mét Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái:rắn, lỏng và khí Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu

là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí Thông thường vật liệu nanođược phân ra thành nhiều loại, phụ thuộc vào hình dạng, cấu trúc của vật liệu

và kích thước của vật liệu v.v

Hình 1.1 Phân loại vật liệu theo số chiều

Về mặt cấu trúc thì vật liệu nano được phân ra thành 4 loại: vật liệu nanokhông chiều (0D), một chiều (1D), hai chiều (2D) và ba chiều (3D) (hình 1.1)

- Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước, không còn

chiều tự do nào cho điện tử) Ví dụ : đám nano, hạt nano v.v

- Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước

nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù) Ví dụ: dây nano,

ống nano v.v

- Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước

nano, hai chiều tự do Ví dụ: màng mỏng, v.v

- Vật liệu nano ba chiều là vật liệu dạng khối được cấu tạo từ các hạt tinhthể Vật liệu có cấu trúc nano hay composite trong đó chỉ có một phần của vậtliệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có không chiều, một chiều, haichiều đan xen lẫn nhau

Ngoài ra để phân biệt được các dạng vật liệu nano người ta còn dựa vào

1.1.2.1 Giới thiệu về perovskit

Các oxit hỗn hợp dạng perovskit (gọi tắt là perovskit) có công thức tổngquát là ABO3 (trong đó, A là cation có kích thước lớn hơn B) Chúng có cấutrúc tương tự như CaTiO3 (là khoáng chất được đặt tên cho nhóm hợp chấtnày) Parravano là người có những công trình nghiên cứu sớm nhất vềperovskit (thực hiện năm 1952, 1953) [5] Trong công thức trên, A là cation cókích thước lớn hơn B, thường là các cation nguyên tố đất hiếm, kim loại kiềm,

Ngoài tính chất xúc tác, các perovskit còn được quan tâm bởi những tínhchất vật lí của chúng như tính điện từ áp điện, điện nhiệt, từ tính và quang điện

1.1.2.2 Cấu trúc lí tưởng của perovskit

Cấu trúc lí tưởng của perovskit là dạng lập phương A là cation có kíchthước lớn hơn B, thường là các kim loại đất hiếm, kiềm, kiềm thổ hoặc các ion

có kích thước lớn như Pb2+ và Bi3+, còn B là các kim loại chuyển tiếp 3d, 4d,5d (như Co, Cu, Ni, Pt, Fe, Mn,…) Trong cấu trúc tinh thể, A là cation có 12liên kết với oxi, B là cation có 6 liên kết với oxi [5] Mạng lưới của perovskitthuộc hệ lập phương CaTiO3, cation Ti nằm ở trong tâm lập phương, 6 ion oxinằm ở các mặt, 8 ion Ca nằm ở các đỉnh, mỗi tế bào chứa một phân tử CaTiO3

A là cation lớn, B là cation nhỏ Anion thường là oxi, trong một số trường hợp

có thể là florua, cloru a 2 / 2 a, iodua, sunfua, hay hidrua Trong mạng lưới tinhthể perovskit thường xuất hiện lỗ trống cation A, còn anion B thì hầu như chưa

gặp lỗ trống Trật tự sắp xếp của BX3 – perovskit là tương tự cấu trúc ReO3 hay

WO3 Hợp chất NaxWO4 có mạng lưới đơn giản cấu trúc perovskit biến dạngtrong mọi giá trị của x

Lỗ trống anion ít gặp và thường xuất hiện với nồng độ lỗ trống bé ví dụ titanatstoti có công thức SrTiO2.5 đồng hình với cấu trúc SrTiO3 Trong cấutrúc lí tưởng, các nguyên tử tiếp xúc với nhau Khoảng cách B – X bằng a/2,khoảng cách A - X bằng a 2 / 2 (a là cạnh của lập phương) Từ đó, ta có mốiquan hệ giữa các bán kính ion rA + r X = 2 (rB + rX) Người ta thấy rằng cácperovskit có cấu trúc lập phương lý tưởng hoặc biến dạng chút ít vẫn còn ởdạng hợp chất ABX3 ngay cả khi mối quan hệ này không được tuân thủ Để đo

độ lệch ra khỏi cấu trúc này lý tưởng Goldschmidt đưa ra yếu tố tương thích t: t

= rA + rX / 2 (rB + rX) Biểu thức này cũng có thể áp dụng cho những bán kínhion thu được bằng thực nghiệm ở nhiệt độ phòng Đối với biểu thức lí tưởng (t

=1) Perovskit lệch khỏi cấu trúc lí tưởng thì t thấp hơn (0.75< t < 1) Trongnhững trường hợp như vậy cấu trúc biến dạng trở thành tứ diện, mặt thoi hoặccác hệ số có đối xứng thấp hơn Tất nhiên nhiều oxit kiểu perovskit có kiểu đahình, hơn nữa mối tương quan hình học không phải là điều kiện đủ để có tinhthể perovskit bền Bởi vì các cation A và B phải bền với số phối trí 12 hoặc(8+4) hoặc (6 + 6) tương ứng, từ điều kiện này ta có giới hạn thấp của các bán

0 0

kính cation Trong hệ oxit giới hạn này là rA > 0.90 A ; rB > 0.51 A

Hình 1.2 Cấu trúc lý tưởng (lập phương) của perovskit

Mặc dù đối với cấu trúc perovskit lí tưởng t = 1 nhưng kiểu cấu trúc nàyvẫn tồn tại ở dạng thấp hơn (0.75 < t < 1) Cấu trúc lập phương lí tưởng nàyxuất hiện trong một trường hợp giá trị t’rất gần với 1và ở các nhiệt độ cao hơn.

Trong đa số các trường hợp thì xuất hiện sự méo mạng tinh thể Sự lệchkhỏi cấu trúc lí tưởng dẫn đến các hệ tinh thể có tính đối xứng thấp hơn giảmdần như là orthorhomic (trực thoi), rhombohedral (mặt thoi), tetragonal (tứgiác), monoclinic (đơn tà hay một nghiêng), và triclicnic (tam nghiêng hay tànghiêng) Cấu trúc méo mạng có thể tồn tại ở nhiệt độ phòng nhưng nó có thểchuyển sang cấu trúc lập phương ở nhiệt độ cao Sự chuyển pha cấu trúc này cóthể xuất hiện nhiều bước qua các pha méo trung gian [4]

1.1.2.3 Tính chất của perovskit

Tính chất vật lí của perovskit: Các perovskit được chú ý bởi tính chất vật

lý của chúng: tính chất từ, tính chất điện và tính quang học Còn hoạt tính xúctác của chúng mới bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1952 bởi Parravano Hoạttính của 1 chất xúc tác được quyết định bởi nhiều yếu tố như khả năng hấp thụcác chất phản ứng, khả năng oxi hóa - khử của các cation trong xúc tác, tínhaxit - bazo, độ bền nhiệt, và bề mặt riêng của xúc tác

- Tính chất hấp phụ của perovskit: Tính chất hấp thụ của perovskitABO3+ (B là kim loại chuyển tiếp) ở 25oC phụ thuộc vào cấu trúc điện tử của

B3+ và lớn nhất đối với Fe3+.Các nghiên cứu cho thấy O2 và CO hấp thụ trêncác tấm bề mặt khác nhau, trong khi CO có liên kết với cả oxi bề mặt và ionkim loại của perovskit

- Tính chất oxi – hóa khử của perovskit: Hoạt tính xúc tác của perovskitđược quyết định chủ yếu bởi tính chất oxi hóa-khử của các kim loại trong xúctác Quyết định nhất là kim loại chuyển tiếp B, nó đóng vai trò là trung tâmhoạt động của xúc tác trong các quá trình oxi hóa - khử

1.1.2.4 Các phương pháp hóa học điều chế perovskit

Các phương pháp hóa học tổng hợp perovkit rất phong phú: perovskit

có thể được tổng hợp từ pha rắn, pha khí, từ dung dịch hay tổng hợp trênchất mang

- Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha rắn Phương pháp cổđiển nhất để điều chế perovskit là nghiền trộn thật kỹ các oxit kim loại hoặccác muối nitrat, cacbonat, hidroxit của các kim loại theo tỷ lệ thích hợp rồinung ở nhiệt độ cao Do phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ cao nên sản phẩmtạo ra có kích thước hạt lớn, độ đồng đều kém

- Phương pháp dùng các phản ứng rắn - rắn thường dùng để điều chế cácperovskit mà diện tích bề mặt không phải yếu tố quan trọng Tất nhiên, phươngpháp nhiệt bị hạn như các đơn tinh thể hoặc các lớp mỏng Vì phương pháp nàyrất hay dùng để điều chế các ceramic nên được gọi là phương pháp gốm Ưuđiểm của phương pháp này là đơn giản Hỗn hợp cơ học gồm các oxit đơn giản

và một số chất đầu cần thiết khác thường được nung ở nhiệt độ rất cao (trên

10000C) để các pha rắn phản ứng hoàn toàn với nhau Điều này gây cho cácphương pháp có nhược điểm là diện tích bị mặt bị giảm rất mạnh Đa số cácperovskit tổng hợp được có diện tích nhỏ hơn 1m2/g Cho nên phương pháp ítđược sử dụng trong xúc tác vì diện tích bề mặt quá thấp thì tính tổng thể củasản phẩm cũng khó đảm bảo do phản ứng pha rắn - rắn rất khó xảy ra hoàntoàn [5]

- Ngày nay, đã có một số cải tiến nhằm tạo ra sản phẩm có các tính chấttốt hơn như: sử dụng hợp lí tỉ lệ của các cation kim loại, sử dụng bột rắn đãđược phản ứng sơ bộ, sử dụng vật liệu ban đầu có tính oxi hóa cao, sử dụngphức kim loại, sử dụng áp suất Gần đây, người ta còn tổng hợp perovskit bằngphương pháp nghiền cơ học các hỗn hợp oxit rắn ở áp suất O2 cao Bằng cách

bổ sung một số chất phụ gia thích hợp, các sản phẩm tạo thành có diện tích bề

mặ t r i ê n g k h á l ớ n Tuy nhiên, bề mặt riêng giảm đáng kể khi nung ởnhiệt độ cao

- Phương pháp tổng hợp từ dung dịch: Nhằm hạn chế nhược điểm củaphản ứng pha rắn, người ta đã phát triển phương pháp sol - gel và đồng kết tủacác ion kim loại từ dung dịch sử dụng các tiền chất như: hidroxit, xyanua,oxalat, cacbonat, xitrat,

Các phần tử của các tiền chất trong dung dịch phân bố gần nhau tạo môitrường phản ứng tốt cho quá trình hình thành sản phẩm Do đó, nhiệt độ đòi hỏithấp hơn các phương pháp cổ điển khác Ngoài ra, các phương pháp tổng hợp

từ dung dịch còn có các ưu điểm như khống chế tốt hơn tỉ lệ nguyên tử, độ tinhkhiết và kích thước hạt Vì vậy, sản phẩm được tổng hợp theo phương phápnày có độ đồng đều và hoạt tính xúc tác cao

- Phương pháp tổng hợp từ dung dịch có 2 nhóm chính: Nhóm thứ nhấtdựa trên quá trình kết tủa cùng với quá trình lọc, ly tâm để tách riêng chất rắn

và dung môi; nhóm thứ 2 dùng các quá trình nhiệt như bay hơi, thăng hoa, đốtcháy, để loại bỏ dung môi phương pháp dựa trên quá trình kết tủa:

Phương pháp hidroxit: do độ tan của các hidroxit kém và có nhiều dạng

kết tủa khác nhau nên phương pháp này thường được sử dụng [5] Các cationkim loại đồng kết tủa với các tác nhân kết tủa như là dung dịch NH3, muối

Na2CO3,… Sau đó, nhiệt phân các hidroxit thu được, để thu được phức hợp cácoxit kim loại

Phương pháp này được gọi là phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp oxalat: nguyên tắc của phương pháp này dựa trên phản

ứng của các cacbonat, hidroxit hoặc oxit thích hợp với axit oxalic tạo ra sảnphẩm gồm các oxalat, CO2, H2O Sản phẩm được nung trong khí quyển O2 đểtạo thành perovskit [5]

Phương pháp sol- gel: là phương pháp hay được sử dụng nhất, bao gồm

các bước cơ bản: tổng hợp các alkoxit kim loại, thực hiện có điều khiển quátrình thủy phân và polime hóa; sấy; nung [5]

Phương pháp citrat: phương pháp này được nghiên cứu bởi Zhang và

các cộng sự Bằng cách sử dụng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng(TG), nhiễu xạ Rơnghen (XRD) và phổ hồng ngoại (IR), người ta nhận thấyrằng các tiền chất citrat bị phân hủy theo nhiều bước trước khi perovskit đượchình thành, bao gồm các bước sau: phân hủy phức citrat, loại bỏ các ioncacbonat, nitrat Sau khi nung ở 600oC – 700oC thì pha tinh thể được hìnhthành Vì phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ nung thấp nên sản phẩm tạo thành

từ phương pháp này có bề mặt riêng tương đối cao (30-40 g/m2) Người ta giảthiết rằng phức citrat trong dung dịch giúp kim loại phân tán gần nhau hơn nênnhiệt độ hình thành perovskit thấp hơn [5]

Một số phương pháp sol - gel khác: gần đây, người ta phát triển một số phươngpháp sol-gel khác sử dụng tiền chất là axitpoliacrylic, polietylenglycol, axitmalic Sản phẩm tạo ra có độ đồng đều cao và bề mặt riêng lớn Ưu điểm nổitrội nhất của phương pháp tổng hợp từ dung dịch là khả năng chế tạo đượcnhững vật liệu mới có cấu trúc đồng đều [6] Tuy nhiên, phương pháp này cũng

có một số nhược điểm sau:

- Sự liên kết trong màng yếu

- Có độ thẩm thấu cao

- Rất khó để điều khiển độ xốp

- Dễ bị rạn nứt trong quá trình nung sấy

Phương pháp dựa trên quá trình xử lí nhiệt: Phương pháp đốt cháy: gần

đây, người ta tổng hợp một số ferrit và các vật liệu siêu dẫn thông qua quá trìnhhòa tan nitrat trong kim loại trong cồn, nguyên tử hóa dung dịch thu được bằng

oxi qua vòi phun, đốt cháy cồn, thu được sản phẩm rắn Phương pháp sấy đông khô: kĩ thuật sấy đông khô tương đối đơn giản, bao gồm hòa tan muối trong

dung dịch thích hợp (thông thường là nước) làm lạnh nhanh dung dịch để giữđược được độ đồng nhất cao, sấy đông khô dung dịch đóng băng tạo muối

không ngậm nước, phân hủy tạo muối oxit Phương pháp sấy phun plasma: kỹ

thuật plasma có thể chia thành 2 bước chính: quá trình bom hỗn hợp phản ứng,quá trình hình thành và liên kết các giọt nóng chảy Tiền chất sử dụng có thể làrắn, lỏng, khí Phương pháp nhiều ưu điểm, sản phẩm tinh khiết, kích thước hạtnhỏ, hoạt tính cao Do đó, đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như gốm,điện tử và xúc tác.

Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha khí Phương pháp tổnghợp qua phản ứng pha khí chủ yếu dùng để tổng hợp các màng perovskit, cóthể sử dụng nhiều kỹ thuật laser, phun xạ mantheron, bay hơi chùm điện tử

- Ưu điểm: phương pháp đốt laser thì có thể tạo được nhiều loại vậtliệu [6]

- Nhược điểm: chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm vì hiệu suất củachúng thấp Phương pháp plasma một chiều và xoay chiều có thể dùng để tạorất nhiều vật liệu khác nhau nhưng lại không thích hợp để tạo vật liệu hữu cơ vìnhiệt độ của nó có thể đến 9000°C [6]

Phương pháp tổng hợp trên chất mang Trong lĩnh vực xúc tác, các vậtliệu hoạt đòi hỏi có hoạt tính và độ bền cao Do đó, chúng phải có một số tínhchất như bề mặt riêng lớn, hoạt tính oxi cao tính chọn lọc sản phẩm cao, cấutrúc bền vững Một số xúc tác perovskit như cobaltit và manganit thể hiện hoạttính cao đối với phản ứng oxi hóa CO và khử NO có thể so sánh với kim loạiquý hiếm Tuy nhiên, xúc tác này hạn chế là do bị ngộ độc SO2, bề mặt riêngthấp, độ bền cơ học kém Để khắc phục vấn đề này người ta phát triển phươngpháp phân tán các perovskit trên bề mặt chất mang

1.2 Tinh chât quang xuc tac cua vât liêu bán dẫn nano

1.2.1 Giới thiệu về xúc tác quang bán dẫn

Thuật ngữ xúc tác quang đã được dùng từ những năm 1920 để mô tả cácphản ứng được thúc đẩy bởi sự tham gia đồng thời của ánh sáng và chất xúc tác.Vào giữa những năm 1920, chất bán dẫn ZnO được sử dụng làm chất nhạysáng trong phản ứng quang hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ Ngaysau đó

TiO2 cũng đã được nghiên cứu về đặc điểm phân hủy quang này Hầu hết cácnghiên cứu trong lĩnh vực hóa quang bán dẫn diễn ra vào những năm 1960, dẫnđến việc ra đời pin hóa điện quang, sử dụng TiO2 và Pt làm điện cực để thựchiện quá trình phân chia nước, vào đầu những năm 1970 Đầu những năm 1980,TiO2 được sử dụng lần đầu tiên xúc tác cho các phản ứng quang phân hủy cáchợp chất hữu cơ Từ đó, các nghiên cứu trong lĩnh vực xúc tác quang chủ yếutập trung vào lĩnh vực oxi hóa xúc tác quang hóa các hợp chất hữu cơ trong môitrường nước và tiêu diệt các loại vi khuẩn, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trongmôi trường khí, ứng dụng trong xử lý môi trường nước bị ô nhiễm.

Cho tới nay, nhiều chất bán dẫn có hoạt tính xúc tác quang đã đượcnghiên cứu như: TiO2 (năng lượng vùng cấm bằng 3,2 eV); SrTiO3 (3,4 eV),

Fe2O3 (2,2 eV); CdS (2,5 eV); WO3 (2,8 eV); ZnS (3,6 eV); FeTiO3 (2,8 eV);ZrO2 (5 eV); V2O5 (2,8 eV); Nb2O5 (3,4 eV); SnO2 (3,5 eV)….Trong nhữngchất bán dẫn trên, cho tới nay TiO2 được nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất vì

nó có năng lượng vùng cấm trung bình, không độc, diện tích bề mặt riêng cao,giá thành rẻ, có khả năng tái chế, hoạt tính quang hóa cao, bền hóa học và quanghóa

1.2.2 Cơ chế xúc tác quang trên chất bán dẫn

Xét về khả năng dẫn điện, các vật liệu rắn thường được chia thành chấtdẫn điện, bán dẫn và chất cách điện Nguyên nhân của sự khác nhau về tínhdẫn điện là do chúng khác nhau về cấu trúc vùng năng lượng Ở kim loại, cácmức năng lượng liên tục, các electron hóa trị dễ dàng bị kích thích thành cácelectron dẫn Ở chất bán dẫn và chất cách điện, vùng hóa trị (VB) và vùng dẫn(CB) được cách nhau một vùng trống, không có mức năng lượng nào Vùngnăng lượng trống này được gọi là vùng cấm Năng lượng khác biệt giữa haivung VB va CB được gọi là năng lượng vùng cấm (Eg) Khi bị kích thích vớinăng lượng thích hợp, các electron trên vùng hóa trị có thể nhảy lên vùng dẫn

và hình thành một lỗ trống trên vùng hóa trị Cặp electron dẫn trên vùng dẫn và

lỗ trống trên vùng hóa trị là hạt tải điện chính của chất bán dẫn [4]

Trong xúc tác quang, khi chất bán dẫn bị kích thích bởi một photon cónăng lượng lớn hơn năng lượng vùng dẫn thì một cặp electron – lỗ trống đượchình thành Thời gian sống của lỗ trống và electron dẫn là rất nhỏ, cỡ nanôgiây Sau khi hình thành, cặp electron - lỗ trống có thể trải qua một số quátrình như: tái hợp sinh ra nhiệt; lỗ trống và electron di chuyến đến bề mặt vàtương tác với các chất cho và chất nhận electron Trong các quá trình trên, cácquá trình tái hợp làm cho hiệu suất của quá trình xúc tác quang giảm Quá trìnhcho nhận electron trên bề mặt chất bán dẫn sẽ hiệu quả hơn nếu các tiểu phân

vô cơ hoặc hữu cơ đã được hấp phụ sẵn trên bề mặt Xác suất và tốc độ của quátrình oxi hóa và khử của các electron và lỗ trống phụ thuộc vào vị trí bờ vùngdẫn, vùng hóa trị và thế oxi hóa khử của tiểu phân hấp phụ [4]

Hình 1.3: Các quá trình diễn ra trong hạt bán dẫn khi bị chiếu xạ với bước

sóng thích hợp.

Trong đo:

1 Sự kích thích vùng cấm;

2 Sự tái hợp electron và lỗ trống trong khối;

3 Sự tái hợp electron và lỗ trống trên bề mặt;

4 Sự di chuyển electron trong khối;

5 Electron di chuyển tới bề mặt và tương tác với chất nhận(acceptor);

6 Lỗ trống di chuyển tới bề mặt và tương tác với chất cho

Trong xúc tác quang, TiO2 là một xúc tác lý tưởng vì nó bền về mặt hóahọc và lỗ trống sinh ra trong TiO2 có tính oxi hóa cao Như được chỉ ra ở hình1.5, thế oxi hóa của lỗ trống sinh ra trên bề mặt TiO2 là + 2,53V so với thế điệncực chuẩn của điện cực hidro, trong dung dịch nước pH = 7 Lỗ trống này dễdàng tác dụng với phân tử nước hoặc anion hidroxyl trên bề mặt của TiO2 tạothành gốc hiđroxyl tự do Thế của cặp HO●/OH- chỉ nhỏ hơn so với thế oxi hóacủa lỗ trống một chút nhưng vẫn lớn hơn thế oxi hóa của ozôn (O3/O2) [4]

TiO2 + h → e

-cb + h+

h+ + H2O → HO● + H+

h+ + OHˉ → HO●

Thế oxi hóa khử của electron trên vùng dẫn sinh ra bởi TiO2 là -0,52V,

đủ âm để có thể khử phân tử oxi thành anion superoxit

e

-cb + O2 → O2ˉ

O2ˉ + H+ → HOO●

HOO● + H2O → H2O2 + HO●

Hình 1.5: Giản đồ năng lượng của pha anatase và pha rutile.

Vùng dẫn của rutile có giá trị gần với thế khử nước thành khí hidro (thếchuẩn là 0,00V), trong khi với anatase thì cao hơn mức này một chút, đồngnghĩa với một thế khử mạnh hơn Theo như giản đồ hình 1.6 thì anatase có khảnăng khử O2 thành O2-, như vậy là ở anatase các electron chuyển lên vùng dẫn

có khả năng khử O2 thành O2- Sư hinh thanh cac gốc OH● và O2- đươc minhhoa ơ hình 1.7

Cac gốc HO● có tính oxi hóa mạnh không chon loc nên khi co măt TiO2

làm xúc tác trong điều kiên chiếu sang, sẽ oxi hoa đươc nhiều hơp chất hưu cơ

R + HO● → R’● + H2OR’● + O2 → San phâm phân huy

υ υ

O2

Quá trình oxi hóa cac chất hữu cơ cung co thể xay ra do phan ưng trưctiếp của chung vơi lô trống quang hoa đê tạo thanh cac gốc tư do sau đo phânhuy dây chuyền tạo thanh sản phâm

R + h+ → R’● + O2→ San phâm phân huyRCOO- + h+ → R● +CO2

-Dạng anatase có khả năng khử O2 thành O2 còn rutile thì không Do đóanatase có khả năng nhận đồng thời oxi và hơi nước từ không khí cùng ánh sáng tử ngoại để phân hủy các hợp chất hữu cơ Tinh thể anatase dưới tác dụng của

ánh sáng tử ngoại đóng vai trò như một cầu nối trung chuyển điện tử từ H2Osang O2, chuyển hai chất này thành dạng  và HO● là hai dạng có hoạt tính oxihóa cao có khả năng phân hủy chất hữu cơ thành H2O và CO2

Như vậy khi TiO2 anatase được chiếu sáng với photon có năng lượng lớnhơn năng lượng Eg sẽ tạo ra cặp điện tử - lỗ trống linh động Trong khí quyển

có rất nhiều hơi nước, oxi; mà thế oxi hoá - khử của nước và oxi thoả mãn yêucầu trên nên nước đóng vai trò là chất cho và khí oxi đóng vai trò là chất nhận

để tạo ra các chất mới có tính oxi hoá - khử mạnh (HO● và O2-) có thể oxi hoáhầu hết các chất hữu cơ bị hút bám lên bề mặt vật liệu

1.3 Ứng dụng của vật liệu nano

1.3.1 Trong ngành công nghiệp

Hiện nay, các tập đoàn sản xuất điện tử đã bắt đầu đưa công nghệ nanovào ứng dụng, tạo ra các sản phẩm có tính cạnh tranh từ chiếc máy nghe nhạciPod đến các con chip có dung lượng lớn với tốc độ xử lý cực nhanh …

1.3.2 Trong y học

Để chữa bệnh ung thư người ta tìm cách đưa các phân tử thuốc đến đúngcác tế bào ung thư qua các hạt đóng vai trò là “ xe tải kéo’’, tránh được hiệuứng phụ gây ra cho các tế bào lành Y tế ngày nay đang nhằm vào những mụctiêu bức xúc nhất đối với sức khỏe con người, đó là các bệnh do di truyền có

nguyên nhân từ gien, các bệnh hiện nay như: HIV/AIDS, ung thư, tim mạch,

các bệnh đang lan rộng hiện nay như béo phì, tiểu đường, liệt rung, mất trí nhớ,

rõ ràng y học là lĩnh vực được lợi nhiều nhất từ công nghệ này Đối với việcsửa sang sắc đẹp đã có sự hình thành phẩu thuật thẩm mỹ, nhiều lọai thuốcthẩm mỹ có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da Đây là mộtthị trường có sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với công nghệ kiệt xuất mới ra đờinhư công nghệ [11, 12]

Ngoài ra, các nhà khoa học tìm cách đưa công nghệ vào việc giải quyếtcác vấn đề mang tính toàn cầu như thực trạng ô nhiễm môi trường ngày cànggia tăng Việc cải tiến các thiết bị quân sự bằng các trang thiết bị, vũ khí rất tốitân mà sức công phá khiến ta không thể hình dung nổi

Trong công nghệ điện tử viễn thông: Khoa học đa phát sinh nhiều loạivật liệu có ích trong công nghệ như ống cacbon, thanh, hạt nano.Vật liệu mới

có tính chất vận chuyển ion nhanh chóng và được ứng dụng nhiều trong côngnghệ điện Đồ họa đại diện của một Rotanane, hữu ích như một công tắc Vậtliệu có kích thước nano đôi khi được sử dụng như một tế bào năng lượng mặttrời, có gía trị kinh tế cao hơn so với các tế bào năng lượng mặt trời truyềnthống Silicon

1.3.3 Trong lĩnh vực năng lượng và môi trường

a) Xử lý chất hữu cơ độc hại

TiO2 được đánh giá là chất xúc tác quang hóa thân thiện với môi trường

và hiệu quả nhất, nó được sử dụng rộng rãi nhất cho quá trình quang phân hủycác chất ô nhiễm khác nhau [1] Chất quang xúc tác TiO2 còn có thể được sửdụng để diệt khuẩn, như đã tiến hành tiêu diệt vi khuẩn E.coli Do có khả năngoxi hóa mạnh nên TiO2 đã được chiếu xạ, thường được dùng để loại bỏ các tếbào u trong quá trình chữa trị ung thư Bản chất phản ứng quang xúc tác củachất bán dẫn không phức tạp Nhờ vào sự hấp thụ các photon có năng lượnglớn hơn năng lượng vùng cấm của TiO2 mà các electron bị kích thích từ VB lên

CB, tạo các cặp electron - lỗ trống Các phần tử mang điện tích này sẽ di

chuyển ra bề mặt để thực hiện phản ứng oxi hóa khử, các lỗ trống có thể thamgia trực tiếp vào phản ứng oxi hóa các chất độc hại, hoặc có thể tham gia vàogiai đoạn trung gian tạo thành các gốc tự do hoạt động để tiếp tục oxi hóa cáchợp chất hữu cơ bị hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác tạo thành sản phẩm cuốicùng là CO2 và nước ít độc hại nhất Quá trình quang phân hủy này thường baogồm một hoặc nhiều gốc hoặc các phần tử trung gian như *OH, O2-, H2O2, hoặc

O2, cùng đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng quang xúc tác

b) Chê tao cac loai sơn quang xuc tac

TiO2 còn được sử dụng trong sản xuất sơn tự làm sạch, tên chính xác củaloại này là sơn quang xúc tác TiO2 Thực chất sơn là một dạng dung dịchchứa vô số các tinh thể TiO2 cỡ chừng 8  25nm Do tinh thể TiO2 có thể lơlửng trong dung dịch mà không lắng đọng nên còn được gọi là sơn huyền phùTiO2 Khi được phun lên tường, kính, gạch, sơn sẽ tự tạo ra một lớp màngmỏng bám chắc vào bề mặt

Nguyên lý hoạt động của loại sơn trên như sau: Sau khi các vật liệu đượcđưa vào sử dụng, dưới tác dụng của tia cực tím trong ánh sáng mặt trời, oxi vànước trong không khí, TiO2 sẽ hoạt động như một chất xúc tác để phân huỷ bụi,rêu, mốc, khí độc hại, hầu hết các chất hữu cơ bám trên bề mặt vật liệu thành

H2O và CO2 TiO2 không bị tiêu hao trong thời gian sử dụng do nó là chất xúctác không tham gia vào quá trình phân huỷ

Cơ chế của hiện tượng này có liên quan đến sự quang - oxi hoá các chấtgây ô nhiễm trong nước bởi TiO2 Các chất hữu cơ béo, rêu, mốc, bám chặtvào sơn có thể bị oxi hoá bằng cặp điện tử - lỗ trống được hình thành khi cáchạt nano TiO2 hấp thụ ánh sáng và như vậy chúng được làm sạch khỏi màngsơn Điều gây ngạc nhiên là chính lớp sơn không bị tấn công bởi các cặp oxihoá - khử mạnh mẽ này Người ta phát hiện ra rằng, chúng có tuổi thọ khôngkém gì sơn không được biến tính bằng các hạt nano TiO2

c) Xử lý ion kim loại độc hại ô nhiễm nguồn nước

Khi TiO2 bị kích thích bởi ánh sáng thích hợp giải phóng các điện tửhoạt động Các ion kim loại nặng sẽ bị khử bởi điện tử và kết tủa trên bề mặtvật liệu Vật liệu bán dẫn quang xúc tác, công nghệ mới hứa hẹn được áp dụngnhiều trong xử lý môi trường Chất bán dẫn kết hợp với ánh sáng UV đã đượcdùng để loại các ion kim loại nặng và các hợp chất chứa ion vô cơ Ion bị khửđến trạng thái ít độc hơn hoặc kim loại từ đó dễ dàng tách được [1],[2] Ví dụ:

2hν + TiO2 → 2e + 2h+ (5)

Hg2+(aq) ↔ Hg(ads) ( Bị hấp phụ lên bề mặt vật liệu) (6)

Hg2+(ads) + 2e → Hg(ads) (7)2H2O ↔ 2H+ + 2OH- (8)2OH- + 2h+ → H2O + 1/2 O2 (9)Rất nhiều ion kim loại nhạy với sự chuyển quang hóa trên bề mặt chấtbán dẫn như là Au, Pt, Pd, Ag, Ir, Rh Đa số chúng đều kết tủa trên bề mặt vậtliệu Ngoài sự khử bằng điện tử, các ion còn bị oxi hóa bởi lỗ trống trên bề mặttạo oxit Những chất kết tủa hoặc hấp phụ trên bề mặt được tách ra bằng phươngpháp cơ học hoặc hóa học [1],[2]

d) Điều chế hiđro từ phân hủy nước

Quang xúc tác phân hủy nước tạo H2 và O2 thu hút được rất nhiều sựquan tâm của các nhà khoa học Bởi vì đây là quá trình tái sinh năng lượng

và hạn chế được việc phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch dẫn đến sự phátthải khí CO2

Việc sản xuất H2 bằng chất quang xúc tác TiO2 được thể hiện trong hình1.11 Về mặt lý thuyết, tất cả các loại chất bán dẫn đáp ứng các yêu cầu nói trênđều có thể được sử dụng như một chất xúc tác quang để sản xuất H2 Tuy nhiên,hầu hết các chất bán dẫn, chẳng hạn như CdS và SiC tạo ra ăn mòn quang điệnhóa, không phù hợp để tách H2O Với hoạt tính xúc tác mạnh, ổn định hóa họccao và thời gian tồn tại lâu của cặp điện tử - lỗ trống, TiO2 đã là một chất xúctác quang được sử dụng rộng rãi Hiện nay, hiệu suất chuyển đổi từ năng lượngmặt trời để sản xuất H2 bằng quang xúc tác TiO2 tách nước vẫn còn thấp, chủyếu là vì các lý do sau:

Tái tổ hợp của cặp điện tử - lỗ trống kích thích quang: điện tử trong vùng

CB có thể tái tổ hợp với lỗ trống trong vùng VB và giải phóng năng lượng dướidạng sinh ra nhiệt hay photon

Xảy ra phản ứng ngược: Phân tách nước thành hiđro và oxi là một quátrình có năng lượng ngày càng tăng, do đó phản ứng ngược (tái tổ hợp củahiđro và oxi vào trong nước) dễ dàng xảy ra

Không có khả năng sử dụng ánh sáng nhìn thấy: Độ rộng vùng cấm củaTiO2 là khoảng 3,2 eV và chỉ có ánh sáng UV có thể được sử dụng cho sảnxuất hiđro

Để giải quyết những vấn đề trên và mục tiêu sử dụng ánh sáng mặttrời trong các phản ứng quang xúc tác sản xuất hiđro có tính khả thi, những

lỗ lực liên tục được thực hiện để thay đổi trong các cấu trúc của vật liệuTiO2 nhằm mở rộng khả năng quang xúc tác của vật liệu này sang vùng ánhnhìn thấy Nhiều tác giả đã thử nghiệm bằng cách pha tạp các ion kim loại,ion phi kim, họ đã chứng minh được điều đó có ảnh hưởng hiệu quả đếnviệc sản xuất hiđro [13]

1.4 GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Bảng 1.2 Các các hợp chất hữu cơ thường được sử dụng nghiên cứu trong

Dẫn xuất halogen của

Axit Cacboxylic Fomic, oxalic, malic, benzoic, salixilic, phtalic,butanoic, 4-aminobenzoic, p-hydroxybenzoic.

Dẫn xuất halogen của

Hợp chất của phenol Phenol, 4-clorphenol, 4-flophenol,pentaclophenol ,2,4-điclophenol

Chất có hoạt tính bề mặt Natridodecylsunfat, polyetilen glycol, trimetylphotphat, tetrabutylammoniphotphatThuốc diệt cỏ Metylviologen, atrazine, propetryne, prometon,bentazon

Chất màu Metyl xanh, Metyl tím, metyl da cam, metyl đỏ,rhodamine B, eosin B

Trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn Rhodamine B như một chấthữu cơ độc hại điển hình để nghiên cứu trong phản ứng quang xúc tác củacác vật liệu

Rhodamine B diethylammonium chloride) có công thức phân tử là C28H31ClN2O3 Khối lượngmol \là 479,02g/mol Công thức cấu tạo của Rhodamine B:

([9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-Rhodamine B là những tinh thể màu tối có ánh xanh hay ở dạng bột màunâu đỏ Nhiệt độ nóng chảy khoảng từ 210 oC đến 211oC Rhodamine B là mộtthuốc nhuộm lưỡng tính, độc hại, tan tốt trong methanol, ethanol, nước(khoảng

50 g/L) Độ hoà tan trong 100 gam dung môi: nước 0,78 gam (26oC), rượuetylic

1,74 gam Dung dịch nước và rượu etylic có màu đỏ ánh xanh nhạt phát huỳnhquang màu đỏ mạnh, đặc biệt rõ trong các dung dịch loãng Dung dịch nướchấp thụ cực đại với ánh sáng có λ = 552 nm

Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính Qua tiếp xúc, nó gây dị ứng hoặclàm mẩn ngứa da, mắt, Qua đường hô hấp, nó gây ho, ngứa cổ, khó thở, đaungực Qua đường tiêu hóa, nó gây nôn mửa, có hại cho gan và thận Nếu tích tụdần trong cơ thể nó gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thầnkinh cũng như có thể gây ung thư Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine

B gây ung thư với liều lượng 89,5mg/kg qua đường uống hoặc tiêm vào tĩnhmạch , khi Rhodamine B đi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành amin thơmtương ứng có phần độc hại hơn loại Rhodamine B thường, gây ung thư và pháttriển khối u dạ dầy, tại đây Rhodamine B và dẫn xuất của nó sẽ tác động mạnh

mẽ đến các quá trình sinh hóa của tế bào gây ung thư gan, vì gan là cơ quantạng đầu tiên lọc chất Rhodamine B Một số thực nghiệm khác cho thấyRhodamine B tác động phá vỡ cấu trúc ADN và nhiễm sắc thể khi đưa vào nuôicấy tế bào