Điều chế xúc tác LaMO3 (M là Fe, Ni) dạng màng mỏng bằng phương pháp sol gel kết hợp với nhúng phủ. − Nghiên cứu các tính chất lý hóa của xúc tác bằng phương pháp phân tích hiện đại. − Khảo sát hoạt tính các xúc tác trong phản ứng quang phân hủy pxylene trên sơ đồ dòng vi lượng ở vùng ánh sáng khả kiến. 3. Ngày giao luận văn: 30032020 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30062020 5. Họ tên người hướng dẫn: GS. TSKH. Lưu Cẩm LộcĐiều chế xúc tác LaMO3 (M là Fe, Ni) dạng màng mỏng bằng phương pháp sol gel kết hợp với nhúng phủ. − Nghiên cứu các tính chất lý hóa của xúc tác bằng phương pháp phân tích hiện đại. − Khảo sát hoạt tính các xúc tác trong phản ứng quang phân hủy pxylene trên sơ đồ dòng vi lượng ở vùng ánh sáng khả kiến. 3. Ngày giao luận văn: 30032020 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30062020 5. Họ tên người hướng dẫn: GS. TSKH. Lưu Cẩm LộcĐiều chế xúc tác LaMO3 (M là Fe, Ni) dạng màng mỏng bằng phương pháp sol gel kết hợp với nhúng phủ. − Nghiên cứu các tính chất lý hóa của xúc tác bằng phương pháp phân tích hiện đại. − Khảo sát hoạt tính các xúc tác trong phản ứng quang phân hủy pxylene trên sơ đồ dòng vi lượng ở vùng ánh sáng khả kiến. 3. Ngày giao luận văn: 30032020 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30062020 5. Họ tên người hướng dẫn: GS. TSKH. Lưu Cẩm LộcĐiều chế xúc tác LaMO3 (M là Fe, Ni) dạng màng mỏng bằng phương pháp sol gel kết hợp với nhúng phủ. − Nghiên cứu các tính chất lý hóa của xúc tác bằng phương pháp phân tích hiện đại. − Khảo sát hoạt tính các xúc tác trong phản ứng quang phân hủy pxylene trên sơ đồ dòng vi lượng ở vùng ánh sáng khả kiến. 3. Ngày giao luận văn: 30032020 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30062020 5. Họ tên người hướng dẫn: GS. TSKH. Lưu Cẩm Lộc
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ - - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG QUANG OXY HÓA p-XYLENE TRÊN MÀNG MỎNG XÚC TÁC LaMO3 (M = Fe, Ni) TRONG VÙNG ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN GVHD: GS TSKH Lưu Cẩm Lộc SVTH: Nguyễn Phương Linh MSSV: 1611813 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 06/2020 Đại Học Quốc Gia Tp HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc Số: /BKDT KHOA: KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN: KT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN PHƯƠNG LINH MSSV: 1611813 NGÀNH: KT CHẾ BIẾN DẦU KHÍ LỚP: HC16DK Tên luận văn: Nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa p-xylene màng mỏng xúc tác LaMO3 (M = Fe, Ni) vùng ánh sáng khả kiến Nhiệm vụ: − Điều chế xúc tác LaMO3 (M Fe, Ni) dạng màng mỏng phương pháp sol gel kết hợp với nhúng phủ − Nghiên cứu tính chất lý hóa xúc tác phương pháp phân tích đại − Khảo sát hoạt tính xúc tác phản ứng quang phân hủy p-xylene sơ đồ dòng vi lượng vùng ánh sáng khả kiến Ngày giao luận văn: 30/03/2020 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2020 Họ tên người hướng dẫn: GS TSKH Lưu Cẩm Lộc Nội dung yêu cầu LVTN thông qua môn Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 03 năm 2020 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TS ĐÀO THỊ KIM THOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH GS TSKH LƯU CẨM LỘC PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN: Người duyệt: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ luận văn: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong khuôn khổ đề tài ‘‘Nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa p-xylene màng mỏng xúc tác LaFeO3 LaNiO3 vùng ánh sáng khả kiến’’, xúc tác LaFeO3 LaNiO3 điều chế phương pháp sol - gel kết hợp với nhúng phủ tạo màng mỏng Các đặc trưng hóa lý xúc tác phân tích nhiều phương pháp thành phần pha (XRD), phổ Raman, diện tích bề mặt riêng (BET), hình thái bề mặt (SEM, TEM), vùng hấp thu ánh sáng (UV - Vis), nhiệt trọng lượng (TGA) phổ hồng ngoại (FT - IR) Các kết nghiên cứu cho thấy, xúc tác LaFeO3 LaNiO3 tổng hợp có tinh thể hình cầu, có độ bền nhiệt lên đến 500oC Thêm vào đó, LaFeO3 có diện tích bề mặt 32,69 m2/g lớn lượng vùng cấm 1,92 eV thấp xúc tác LaNiO3 (SBET = 26,64 m2/g, Eg = 2,36 eV) p-xylene chọn làm chất đại diện cho hợp chất hữu VOCs để đánh giá hoạt tính quang xúc tác LaFeO3 LaNiO3 điều kiện chiếu xạ đèn LED (gồm 44 đèn mặt (tổng mặt), = 470 nm, công suất 0,24 W/bóng) Ảnh hưởng hàm lượn nước đến độ chuyển hóa p-xylene tiến hành khảo sát Kết thu cho thấy hàm lượng nước thích hợp 15,18 mg/L cho LaFeO3 4,67 mg/L cho LaNiO3, điều kiện độ chuyển hóa p-xylene sau 60 phút đạt 37,09% 22,70% tương ứng 0,88 gxyl/gcat 0,49 gxyl/gcat xúc tác LaFeO3 LaNiO3 Kết đạt đề tài chứng tỏ, xúc tác LaFeO3 LaNiO3 điều chế phương pháp sol - gel có tiềm ứng dụng vùng ánh sáng khả kiến để xử lý hợp chất hữu khó phân hủy i PHOTO - OXIDATION OF p-XYLENE IN GAS PHASE ON LaFeO3 AND LaNiO3 THIN FILM CATALYSTS UNDER THE VISIBLE LIGHT ABSTRACT In this thesis, perovskites including LaFeO3 and LaNiO3 in the form of the thin film was synthesized by sol - gel method combined with a dip coating process The physicochemical characteristics of the catalysts was studied by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, nitrogen physisorption measurements (BET), scanning electron microscopy (SEM, TEM), ultraviolet - visible diffuse reflectance spectroscopy (UV - Vis), thermogravimetric analysis (TGA), and infrared spectroscopy (FT - IR) The results showed that LaFeO3 and LaNiO3 was successfully prepared in the ball shape crystal and thermally stable up to a temperature of 500oC Additionally, the LaFeO3 catalyst was featured by a higher surface area (32.69 m2/g) and a lower band gap energy (1.92 eV) than those of LaNiO3 catalyst (SBET = 26.64 m2/g, Eg = 2.36 eV) The photoactivity of catalyst was evaluated by the oxidation of p-xylene represented VOCs with the radiation sources of LED [44 pieces of light (total surfaces], = 470 nm, power 0.24 W per one) The effect of reaction temperature on LaFeO3 and LaNiO3 activity in photocatalytic oxydation of p-xylene solution were investigated The optimal treatment conditions were established with the moisture content of 15.18 mg/L and 4.67 mg/L and thin film catalyst performed an efficiency of 0.88 gxyl/gcat in LaFeO3, 0.49 gxyl/gcat in LaNiO3 in the earlier 60 minutes of the photooxydation of p-xylene This investigated result showed that LaFeO3 and LaNiO3 synthesized by the conventional solvothermal synthesis has a potential visible light applications in photocatalytic oxidation of persistent organic compounds ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TSKH Lưu Cẩm Lộc tận tâm hướng dẫn, truyền đạt tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình hồn thành luận văn tốt nghiệp Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn hỗ trợ nhiệt tình từ q Thầy q Anh chị phịng Dầu khí - Xúc tác Phịng Q trình & Thiết bị thuộc Viện Cơng nghệ Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Bên cạnh đó, em cảm ơn quý Thầy cô môn Kỹ thuật Chế biến Dầu khí, Khoa Kỹ thuật Hóa học toàn thể giảng viên Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Tiếp đến lời cảm ơn quý Thầy cô hội đồng bảo vệ luận văn dành thời gian để đọc đưa lời nhận xét quý báu giúp luận văn em hoàn thiện đầy đủ Ngồi ra, cảm ơn gia đình bạn bè sát cánh bên cạnh em, động viên em vượt qua khó khăn suốt q trình thực luận văn vấn đề sống Và cuối cùng, kính chúc q Thầy cơ, q Anh chị sức khỏe dồi ngày thành công nghiệp Trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2020 Nguyễn Phương Linh iii MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .x MỞ ĐẦU .1 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung .2 1.4 Ý nghĩa TỔNG QUAN 2.1 Tình hình nhiễm chất hữu khó phân hủy khơng khí phương pháp xử lý 2.1.1 Tình hình nhiễm chất hữu khó phân hủy dễ bay VOCs khơng khí 2.1.2 Các phương pháp xử lý 2.2 Phản ứng quang oxy hóa xúc tác bán dẫn 2.2.1 Định nghĩa .6 2.2.2 Cơ chế chung xúc tác quang 2.3 Đặc điểm cấu trúc phương pháp điều chế perovskite 2.3.1 Cấu trúc tinh thể perovskite 2.3.2 Tính chất perovskite 10 2.3.2.1 Tính chất dẫn điện perovskite 10 2.3.2.2 Tính chất hấp phụ khí perovskite 11 2.3.2.3 Tính chất xúc tác perovskite 11 iv 2.3.3 Các phương pháp điều chế perovskite 13 2.4 Yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang oxy hóa 15 2.5 Các nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa xúc tác perovskite 15 THỰC NGHIỆM .18 3.1 Điều chế xúc tác 18 3.1.1 Hóa chất .18 3.1.2 Dụng cụ .18 3.1.3 Thiết bị .18 3.1.4 Quy trình điều chế xúc tác 18 3.1.4.1 Xúc tác LaFeO3 18 3.1.4.2 Xúc tác LaNiO3 20 3.1.5 Quy trình tạo màng xúc tác lên ống pyrex 22 3.1.5.1 Xử lý bề mặt ống thủy tinh 22 3.1.5.2 Tạo màng xúc tác ống thủy tinh 22 3.2 Nghiên cứu tính chất lý hóa xúc tác 24 3.2.1 Xác định thành phần pha xúc tác phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .24 3.2.1.1 Nguyên tắc 24 3.2.1.2 Thiết bị đo 26 3.2.2 Xác định phổ Raman 26 3.2.2.1 Nguyên tắc 26 3.2.2.2 Thiết bị đo 27 3.2.3 Hiển vi điện tử quét (SEM) 27 v 3.2.3.1 Nguyên tắc 27 3.2.3.2 Thiết bị đo 28 3.2.4 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .28 3.2.4.1 Nguyên tắc 28 3.2.4.2 Thiết bị đo 29 3.2.5 Diện tích bề mặt riêng xúc tác BET 29 3.2.5.1 Nguyên tắc 29 3.2.5.2 Thiết bị đo 31 3.2.6 Xác định khả hấp phụ photon UV - Vis .31 3.2.6.1 Nguyên tắc 31 3.2.6.2 Thiết bị đo 33 3.2.7 Xác định phổ FT - IR 33 3.2.7.1 Nguyên tắc 33 3.2.7.2 Thiết bị đo 33 3.2.8 Phép đo phân tích nhiệt trọng lượng TGA 34 3.2.8.1 Nguyên tắc 34 3.2.8.2 Thiết bị đo 34 3.3 Khảo sát hoạt tính quang xúc tác 34 3.3.1 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 34 3.3.2 Hệ thống phản ứng dòng vi lượng 35 3.3.2.1 Cấu tạo hệ thống phản ứng 35 3.3.2.2 Quy trình tiến hành phản ứng .35 3.3.3 Xác định hàm lượng chất hỗn hợp phản ứng .36 vi 3.3.4 Phân tích hỗn hợp khí 37 3.3.5 Tính tốn xác định độ chuyển hóa, hiệu suất chuyển hóa 38 3.4 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng nước .39 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .40 4.1 Đặc trưng hóa lý xúc tác LaFeO3 LaNiO3 40 4.1.1 Cấu trúc tinh thể xúc tác XRD 40 4.1.2 Phổ Raman 42 4.1.3 Diện tích bề mặt riêng BET 43 4.1.4 Hình thái bề mặt xúc tác SEM 44 4.1.5 Hình thái bề mặt xúc tác TEM 45 4.1.6 Phổ UV - Vis .46 4.1.7 Khảo sát độ bền nhiệt vật liệu TGA .48 4.1.8 Phổ hồng ngoại FT - IR .50 4.2 Hoạt tính xúc tác phản ứng quang oxy hóa p-xylene 51 4.2.1 Xúc tác LaFeO3 51 4.2.2 Xúc tác LaNiO3 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 5.1 Kết luận .56 5.2 Kiến nghị 56 PHỤ LỤC 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO .59 vii 4.1.8 Phổ hồng ngoại FT - IR Hình 4.15 Phổ FT - IR LaFeO3 Phổ FT - IR xúc tác perovskite LaFeO3 mơ tả đỉnh đặc trưng số sóng ν = 555 cm-1 dao động liên kết Fe - O (là đặc điểm chung nhóm BO6 bát diện hợp chất perovskite (ABO3) thường xuất vùng có số sóng khoảng 500 - 700 cm-1) [51], đỉnh số sóng ν = 1474 cm-1 1629 cm-1 kéo dài đối xứng carbonate kim loại, số sóng ν = 3429 cm-1 dao động nhóm -OH bề mặt xúc tác [52] Hình 4.16 Phổ FT - IR LaNiO3 50 Phổ hồng ngoại xúc tác LaNiO3 thể rõ đỉnh đặc trưng dao động Ni O bát diện NiO6 dao động La - Ni tương ứng với số sóng ν = 601 650 cm-1 [44, 53] , dao động H - O - H tự với số sóng ν = 1642 cm-1 dao động nhóm -OH bề mặt xúc tác tương ứng số sóng ν = 3430 cm-1 [54] 4.2 Hoạt tính xúc tác phản ứng quang oxy hóa p-xylene 4.2.1 Xúc tác LaFeO3 Kết khảo sát độ chuyển hóa p-xylene xúc tác LaFeO3 theo chế độ phản ứng với hàm lượng nước thay đổi hình 4.17 Hình 4.17 Độ chuyển hóa p-xylene theo thời gian phản ứng 60 phút xúc tác LaFeO3 với hàm lượng nước khác vùng ánh sáng khả kiến (V = L/h, Cp-xylene = 19 mg/L, CO2 = 300 mg/L, mxt = 15 mg) Sau phút phản ứng, độ chuyển hóa hàm lượng nước 15,20 mg/L đạt giá trị cao 37,1%, hàm lượng 8,65 mg/L (32,7%), tiếp hàm lượng 4,67 mg/L (31,7%) cuối cùng hàm lượng 25,57 mg/L (chỉ đạt 20,2%) Mặc khác, độ chuyển hóa có xu hướng đều, tốc độ chậm, mặc dù lượng xúc tác sử dụng phản ứng nhỏ, 15mg Đối với hàm lượng nước 4,67 mg/L 25 mg/L ta nhận thấy giá trị đạt từ sau phút thứ 10 xấp xỉ mặc dù trước hàm lượng nước 4,67 mg/L ban đầu có độ chuyển hóa cao (hơn 10%) so với hàm lượng nước 25,57 mg/L Sau 60 phút đạt 10% độ chuyển hóa 51 Đối với hàm lượng nước 8,65 mg/L, 15 phút phản ứng đầu tiên, độ chuyển hóa giảm đột ngột Tuy nhiên, sau khảo sát thấy độ chuyển hóa giảm từ từ ổn định kết thúc lại thấp (nhỏ 15%) Như vậy, hàm lượng nước 15,20 mg/L có độ chuyển hóa cao giảm nhẹ theo thời gian, trì xấp xỉ 25% độ chuyển hóa 40 phút đầu Khi kết thúc phản ứng độ chuyển hóa cho thấy hiệu (21%) hẳn hàm lượng nước khác (dưới 15%) Hình 4.18 Độ chuyển hóa hiệu suất chuyển hóa p-xylene 60 phút xúc tác LaFeO3 với hàm lương nước khác vùng ánh sáng khả kiến (V = L/h, Cp-xylene = 19 mg/L, CO2 = 300 mg/L, mxt = 15 mg) Hiệu suất việc xử lý p-xylene 60 phút phản ứng dựa số liệu bảng phụ lục A thể hình bên (hình 4.16) Hiệu suất trình phân hủy theo hàm lượng nước 4,67 mg/L; 8,65 mg/L; 15,20 mg/L; 25,57 mg/L 0,47 gxyl/gcat; 0,71 gxyl/gcat; 0,88 gxyl/gcat; 0,49 gxyl/gcat Kết cho thấy rõ rằng, hiệu suất chuyển hóa p-xylene đạt cao hàm lượng nước tối ưu 15,20 mg/L, tương ứng với giá trị 0,88 gxyl/gcat 4.2.2 Xúc tác LaNiO3 Kết khảo sát độ chuyển hóa p-xylene xúc tác LaNiO3 theo chế độ phản ứng với hàm lượng nước thay đổi hình 4.19 52 Hình 4.19 Độ chuyển hóa p-xylene theo thời gian phản ứng 60 phút xúc tác LaNiO3 với hàm lượng nước khác vùng ánh sáng khả kiến (V = L/h, Cp-xylene = 19 mg/L, CO2 = 300 mg/L, mxt = 15 mg) Sau phút phản ứng, độ chuyển hóa hàm lượng nước 4,67 mg/L đạt giá trị cao 22,7%, hàm lượng 15,20 mg/L (22,4%), tiếp hàm lượng 25,57 mg/L (20,6%) cuối cùng hàm lượng 8,65 mg/L (chỉ đạt 17,3%) Ở xúc tác LaNiO3 chênh lệch độ chuyển hóa hàm lượng nước không nhiều tốc độ giảm theo thời gian chậm Đối với hàm lượng nước 15,20 mg/L 25,57 mg/L có tương đồng độ chuyển hóa đạt Từ sau khoảng 15 phút đầu, độ chêch lệch giá trị độ chuyển hóa thời gian tương ứng khác khơng nhiều (xấp xỉ 1%) Tuy ổn định giá trị đạt cuối thấp (dưới 8%) Xét hàm lượng nước 8,65 mg/L, có độ chuyển hóa ban đầu thấp 17,3% lại giảm nhẹ theo thời gian, phút giảm xấp xỉ 1% giá trị trước Sau 60 phút, lại đạt độ chuyển hóa (9,3%) cao hàm lượng nước khác Như vậy, có hàm lượng nước 4,67 mg/L ban đầu đạt giá trị chuyển hóa cao sau giảm dần Duy trì ổn định độ chuyển hóa 15% 25 phút đầu giảm nhẹ đến phút thứ 60 cịn lại 8,9 mg/L Tuy giá trị độ chuyển hóa cuối thấp 53 (8,9%) so với (9,3%) giá trị hàm lượng nước 8,65 mg/L tương ứng chênh lệch khơng đáng kể Hình 4.20 Độ chuyển hóa hiệu suất chuyển hóa p-xylene 60 phút xúc tác LaNiO3 với hàm lương nước khác vùng ánh sáng khả kiến (V = L/h, Cp-xylene = 19 mg/L, CO2 = 300 mg/L, mxt = 15 mg) Hiệu suất chuyển hóa p-xylene 60 phút phản ứng dựa số liệu bảng 2, phụ lục A thể hình bên (hình 4.20) Hiệu suất trình phân hủy theo hàm lượng nước 4,67 mg/L; 8,65 mg/L; 15,20 mg/L; 25,57 mg/L 0,49 gxyl/gcat; 0,49 gxyl/gcat; 0,44 gxyl/gcat; 0,43 gxyl/gcat Từ kết phân tích cho thấy hiệu suất chuyển hóa p-xylene phụ thuộc vào nồng độ nước Trong hiệu suất đạt cao hàm lượng nước tối ưu 4,67 mg/L, tương ứng với giá trị 0,49 gxyl/gcat Khi so sánh với kết tối ưu nghiên cứu [55] [56] sử dụng nguồn sáng UV - Led (gồm bóng UV có λ = 365 nm, cơng suất 8W 81 bóng đèn Led có λ = 400 – 450 nm, cơng suất tổng cộng 19,2 W) với xúc tác LaFeO3 LaNiO3 đạt hiệu suất chuyển hóa p-xylene tương ứng 1,7 gxyl/gcat 1,5 gxyl/gcat hàm lượng nước tối ưu nghiên cứu 15,18 mg/L ta nhận thấy sử dụng nguồn sáng UV - Vis cho kết thấp (chỉ khoảng 1/2 giá trị cho xúc tác LaFeO3 1/3 giá trị cho xúc tác LaNiO3) với xu hướng đến sử dụng nguồn 54 lượng kết nghiên cứu đáng ghi nhận tiếp tục phát triển thêm Vậy hàm lượng nước tối ưu lựa chọn luận văn cho xúc tác LaFeO3 LaNiO3 15,18 mg/L 4,67 mg/L Từ đánh giá trên, khẳng định hoạt tính quang xúc tác thể vùng ánh sáng khả kiến 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận − Đã điều chế thành công xúc tác LaFeO3 LaNiO3 có dạng hình cầu, có độ bền nhiệt cao 500oC, diện tích bề mặt tương ứng 32,69 m2/g 26,64 m2/g − Khảo sát độ chuyển hóa theo thời gian điều kiện hàm lượng nước khác kết thu hàm lượng nước thích hợp cho hai xúc tác LaFeO3 LaNiO3 15,18 mg/L 4,67 mg/L Ở điều kiện độ chuyển hóa p-xylene sau 60 phút đạt 0,88 gxyl/gxt 0,49 gxyl/gxt tương ứng xúc tác LaFeO3 LaNiO3 5.2 Kiến nghị − Nghiên cứu động học trình quang oxy hóa p-xylene pha khí màng mỏng xúc tác perovskite khác − Khảo sát phản ứng quang oxy hóa pha khí xúc tác perovskite LaFeO3 biến tính LaNiO3 biến tính − Nghiên cứu phương pháp điều chế khác để làm giảm kích thước xúc tác perovskite, nâng cao hiệu suất chuyển hóa p-xylene 56 PHỤ LỤC Phụ lục A: Số liệu thí nghiệm Bảng Độ chuyển hóa p-xylen theo thời gian phản ứng (t) 60 phút xúc tác LaFeO3 với hàm lượng nước khác (V = L/h, Cp-xylene = 19 mg/L, CO2 = 300 mg/L, mxt = 15 mg) X% CH2O = 4,67 CH2O = 8,65 CH2O =15,20 CH2O = 25,57 (mg/L) 31,7 (mg/L) 32,7 (mg/L) 37,1 (mg/L) 20,2 10 19,4 29,4 33,3 19,0 15 13,7 20,2 22,3 22,1 28,1 24,8 - 16,6 15,8 13,6 14,6 12,8 20,5 24,5 - 12,1 13,0 55 11,7 10,2 7,8 8,4 15,6 16,4 14,0 25,1 23,3 20,9 20,1 13,4 11,7 - 60 7,7 14,6 21,0 9,6 H(g/gxt) 60 phút 0,47 0,71 0,88 0,49 t (phút) 20 25 30 35 40 45 50 57 Bảng Độ chuyển hóa p-xylen theo thời gian phản ứng (t) 60 phút xúc tác LaNiO3 với hàm lượng nước khác (V = L/h, Cp-xylene = 19 mg/L, CO2 = 300 mg/L, mxt = 15 mg) X% CH2O = 4,67 CH2O = 8,65 CH2O =15,20 CH2O = 25,57 10 (mg/L) 22,7 17,8 (mg/L) 17,3 16,4 (mg/L) 22,4 14,6 (mg/L) 20,6 17,4 15 18,1 15,5 15,5 13,6 20 15,1 15,7 - 14,4 25 15,7 14,4 14,0 14,7 11,6 13,1 12,6 13,6 10,6 13,9 15,9 10,4 11,7 11,2 10,9 - 9,3 9,8 8,9 11,9 8,7 9,3 11,1 8,6 7,9 10,0 9,5 6,3 0,49 0,49 0,44 0,43 t (phút) 30 35 40 45 50 55 60 H(g/gxt) 60 phút 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Đặng Đình Bạch, Giáo trình hóa học mơi trường NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2011, p 357 [2] TS Trịnh Thị Thanh, Động học môi trường sức khỏe người NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 [3] Faisal I Khan and Aloke Kr Ghoshal, "Removal of volatile organic compounds from polluted air," Journal of loss prevention in the process industries, vol 13, no 6, pp 527-545, 2000 [4] Aydin Berenjian, Natalie Chan, and Hoda Jafarizadeh Malmiri, "Volatile Organic Compounds removal methods: a review," American Journal of Biochemistry Biotechnology, vol 8, no 4, pp 220-229, 2012 [5] GS TS Trần Ngọc Chấn, Ơ nhiễm khơng khí xử lí khí thải (no Tập 3) NXB Khoa học Kỹ thuật, 2001 [6] Xueyang Zhang, Bin Gao, Anne Elise Creamer, Chengcheng Cao, and Yuncong Li, "Adsorption of VOCs onto engineered carbon materials: A review," Journal of hazardous materials, vol 338, pp 102-123, 2017 [7] Muhammad Shahzad Kamal, Shaikh A Razzak, and Mohammad M Hossain, "Catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs)–A review," Atmospheric Environment, vol 140, pp 117-134, 2016 [8] Marye Anne Fox and Maria T Dulay, "Heterogeneous photocatalysis," Chemical reviews, vol 93, no 1, pp 341-357, 1993 [9] Nguyễn Văn Dũng, Phạm Thị Thúy Loan Loan, and Đào Văn Lượng, "Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khống ILMENITE Phần III: Đánh giá hoạt tính quang hóa xúc tác TiO2 phản ứng quang phân hủy axít orange 10," Tạp chí phát triển khoa học công nghệ, vol 9, no 1, pp 2531, 2006 [10] Michael R Hoffmann, Scot T Martin, Wonyong Choi, and Detlef W Bahnemann, "Environmental applications of semiconductor photocatalysis," Chemical reviews, vol 95, no 1, pp 69-96, 1995 59 [11] Oliveros Legrini, E Oliveros, and AM Braun, "Photochemical processes for water treatment," Chemical reviews, vol 93, no 2, pp 671-698, 1993 [12] Andrew Mills and Stephen Le Hunte, "An overview of semiconductor photocatalysis," Journal of photochemistry photobiology A: Chemistry, vol 108, no 1, pp 1-35, 1997 [13] GS TSKH Trần Mạnh Trí, Quang xúc tác Khoa học Ứng dụng NXB Khoa học Kỹ thuật, 2014 [14] Vũ Anh Tuấn Nguyễn Văn Hòa, Đặng Tuyết Phương, Tổng hợp ứng dụng xúc tác quang hóa kích thước nanomet xử lý môi trường (Báo cáo tổng kết đề tài độc lập nghiên cứu phát triển Khoa học Công nghệ) 2007 [15] GS Phạm Văn Tường, Vật liệu vơ (Giáo trình giảng dạy) NXB ĐHQG Hà Nội [16] Vũ Thị Hạnh Thu, "Nghiên cứu chế tạo màng quang xúc tác TiO2 TiO2 pha tạp N ( TiO2:N )," Luận án tiến sĩ vật lý ĐHKHTN-ĐHQG Hồ Chí Minh, 2008 [17] AA Barresi, D Mazza, S Ronchetti, R Spinicci, and M Vallino, "Nonstoichiometry and catalytic activity in ABO3 perovskites: LaMnO3 and LaFeO3," in Studies in Surface Science and Catalysis, vol 130: Elsevier, 2000, pp 12231228 [18] N Ramadass, "ABO3-type oxides—Their structure and properties—A bird's eye view," Materials Science Engineering, vol 36, no 2, pp 231-239, 1978 [19] PQ Thanh, BT Cong, CTA Xuan, and NH Luong, "Melting of the chargeordering state by ruthenium doping in Ca0 6Pr0 4Mn1-yRuyO3 (y ¼ 0, 0.03, 0.05, 0.07) perovskites," Journal of Magnetism Magnetic Materials, vol 310, pp e720-e722, 2007 [20] Hồ Trường Giang, "Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí monoxit cacbon hydro cacbon sở vật liệu perovskite ABO3," Luận văn Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2012 [21] Đỗ Thị Anh Thư, "Chế tạo nghiên cứu tính chất cảm biến nhạy cồn sở vật liệu oxit perovskite," Luận văn Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2011 60 [22] N Chau, DH Cuong, ND Tho, HN Nhat, NH Luong, and BT Cong, "Large positive entropy change in several charge-ordering perovskites," Journal of Magnetism Magnetic Materials, vol 272, pp 1292-1294, 2004 [23] Chintamani Nagesa Ramachandra Rao, "Science," vol 1, ed, 09 May 1997 [24] DJ Singh and II Mazin, "Magnetism, spin fluctuations and superconductivity in perovskite ruthenates," in Ruthenate and Rutheno-Cuprate Materials: Springer, 2002, pp 256-270 [25] JMD Tascon, L Gonzàlez Tejuca, and Colin H Rochester, "Surface interactions of NO and CO with LaMO3 oxides," Journal of Catalysis, vol 95, no 2, pp 558566, 1985 [26] Gojko Kremenić, José ML Nieto, Juan MD Tascón, and Luis G Tejuca, "Chemisorption and catalysis on LaMO3 oxides," Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases, vol 81, no 4, pp 939-949, 1985 [27] MA Pena and JLG Fierro, "Chemical structures and performance of perovskite oxides," Chemical reviews, vol 101, no 7, pp 1981-2018, 2001 [28] Nur Afifah and Rosari Saleh, "Removal of methylene blue dye contaminant by combination of ultrasonic and visible light irradiation using perovskite LaMnO3 nanocatalyst," in Materials Science Forum, 2016, vol 864, pp 99-105: Trans Tech Publ [29] SM Khetre, HV Jadhav, PN Jagadale, SV Bangale, SR Kulal, and SR Bamane, "Solar photodegradation of methylene blue by LaMnO3 nanorods as a heterogeneous catalyst," Archives of Applied Science Research, vol 3, no 4, pp 450-462, 2011 [30] Đỗ Kiên Trung, "Nghiên cứu tổng hợp perovskite LaFeO3 phương pháp đốt cháy gel đánh giá khả xúc tác oxy hóa CO, hấp thụ asen, sắt, mangan," Luận văn thạc sĩ hóa học, Đại học Thái Nguyên, 2011 [31] G Iervolino, V Vaiano, D Sannino, L Rizzo, and P Ciambelli, "Production of hydrogen from glucose by LaFeO3 based photocatalytic process during water 61 treatment," International Journal of Hydrogen Energy, vol 41, no 2, pp 959966, 2016 [32] G Iervolino, V Vaiano, D Sannino, L Rizzo, and P Ciambelli, "Production of hydrogen from glucose by LaFeO3 based photocatalytic process during water treatment," International Journal of Hydrogen Energy, pp 1-8, 2015 [33] Saumitra N Tijare, Meenal V Joshi, Priyanka S Padole, Priti A Mangrulkar, Sadhana S Rayalu, and Nitin K Labhsetwar, "Photocatalytic hydrogen generation through water splitting on nano-crystalline LaFeO3 perovskite," International Journal of Hydrogen Energy, vol 37, no 13, pp 10451-10456, 2012 [34] Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm, Vũ Thế Ninh, Phạm Ngọc Chức, and Dương Thị Lịm, "Tổng hợp perovskit LaFeO3 cấu trúc nano phương pháp đốt cháy gel," VietNam journal of chemistry, vol 52, no 1, p 130, 2014 [35] Fa-tang Li et al., "Facile preparation of porous LaFeO3 nanomaterial by selfcombustion of ionic liquids," Materials letters, vol 65, no 2, pp 406-408, 2011 [36] S Thirumalairajan et al., "Controlled synthesis of perovskite LaFeO3 microsphere composed of nanoparticles via self-assembly process and their associated photocatalytic activity," Chemical Engineering Journal, vol 209, pp 420-428, 2012 [37] M Khettab, S Omeiri, D Sellam, MA Ladjouzi, and M Trari, "Characterization of LaNiO3 prepared by sol–gel: Application to hydrogen evolution under visible light," Materials Chemistry Physics, vol 132, no 2-3, pp 625-630, 2012 [38] Lishan Jia, Juanjuan Li, and Weiping Fang, "Effect of H2/CO2 mixture gas treatment temperature on the activity of LaNiO3 catalyst for hydrogen production from formaldehyde aqueous solution under visible light," Journal of alloys compounds, vol 489, no 2, pp L13-L16, 2010 [39] Bích Thủy Vũ, Mạnh Thắng Ngơ, and Minh Viễn Lê, "Đánh giá hoạt tính quang xúc tác LaNiO₃ phân hủy β-napthol điều kiện chiếu xạ tia UV," Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, vol 1, pp 92-95, 2017 62 [40] Yuanyuan Li, Shanshan Yao, Wei Wen, Lihong Xue, and Youwei Yan, "Sol– gel combustion synthesis and visible-light-driven photocatalytic property of perovskite LaNiO3," Journal of alloys compounds, vol 491, no 1-2, pp 560-564, 2010 [41] Pei Song Tang et al., "Visible-Light Driven BiFeO3 Nanosized Photocatalysts Prepared by a Sol-Gel Process," in Applied Mechanics and Materials, 2012, vol 110, pp 1912-1917: Trans Tech Publ [42] B.D.Cullity, "Elements of X-ray diffraction" Book," 1956 [43] Mohammed Ismael and Michael, "Perovskite-type LaFeO3: Photoelectrochemical properties and photocatalytic degradation of organic pollutants under visible light irradiation," Catalysts Wark, vol 9, no 4, p 342, 2019 [44] M Khettab, S Omeiri, D Sellam, M.A Ladjouzi, and M Traric, "Characterization of LaNiO3 prepared by sol–gel: application to hydrogen evolution under visible light," Materials Chemistry and Physics, vol 132, pp 625-630, 2012 [45] Jinming Shi, "Hydrogenated LaFeO3 with oxygen vacancies for Enhanced Visible light photocatalytic performance," vol 46, no 4, pp 5315-5322, 2020 [46] N Chaban, M Weber, S Pignard, and J , "Phonon Raman scattering of perovskite LaNiO thin films," Applied Physics Letters Kreisel vol 97, no 3, p 031915, 2010 [47] Gaoyang Gou, Ilya Grinberg, Andrew M Rappe, and James M , "Lattice normal modes and electronic properties of the correlated metal LaNiO3," Physical Review B Rondinelli vol 84, no 14, p 144101, 2011 [48] Nguyễn Quốc Tuấn, Lưu Cẩm Lộc, and Hồ Sĩ, "Nghiên cứu chất quang xúc tác TiO2 biến tính Fe2O3 phương pháp sol-gel," Vietnam Journal of Chemistry Thoảng vol 47, no 3, p 292, 2009 [49] MA Gabal , "Auto-combustion synthesis and characterization of perovskite-type LaFeO3 nanocrystals prepared via different routes," vol 45, no 13, pp 1653016539, 2019 63 [50] Yuanyuan Li, Shanshan Yao, Wei Wen, Lihong Xue, and Youwei Yan, "Sol–gel combustion synthesis and visible-light-driven photocatalytic property of perovskite LaNiO3," Journal of Alloys and Compounds, vol 491, pp 560-564, 2010 [51] Sitao Guan, Hua Yang, Xiaofeng Sun, and Tao, "Preparation and promising application of novel LaFeO3/BiOBr heterojunction photocatalysts for photocatalytic and photo-Fenton removal of dyes," Optical Materials Xian vol 100, p 109644, 2020 [52] Pourya Mehdizadeh, Omid Amiri, Somaye Rashki, Masoud Salavati-Niasari, Morteza Salimian, and Loke Kok , "Effective removal of organic pollution by using sonochemical prepared LaFeO3 perovskite under visible light," Ultrasonics sonochemistry Foong vol 61, p 104848, 2020 [53] Kim Ngan Huynh, Kieu Oanh Pham, Manh Thang Ngo, and Minh Vien Le, "Photocatalytic Activity of Lanthanum Nickelate under Simulated Visible-Light Irradiation," Journal of Scientific and Engineering Research,, vol 43, no 3, pp 95-101, 2017 [54] J.D.G Fernandes, "Low-temperature synthesis of single-phase crystalline LaNiO3 perovskite via Pechini method," Materials Letters, vol 53, no 1, pp 122125, 2002 [55] Nguyen Thi Thuy Van Luu Cam Loc, Nguyen Thi Cam Luyen, Bui Thi My Nuong, "Photooxidation of p-xylene on thin film LaFeO3 perovskite," VietNam journal of chemistry, vol 55, pp 92-97, 2017 [56] Bùi Thị Mỵ Nương, "Nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa p-xylene pha khí màng xúc tác perovskite LaMnO3 LaNiO3," Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trường đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2017 64 ... HC16DK Tên luận văn: Nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa p-xylene màng mỏng xúc tác LaMO3 (M = Fe, Ni) vùng ánh sáng khả kiến Nhiệm vụ: − Điều chế xúc tác LaMO3 (M Fe, Ni) dạng màng mỏng phương pháp... thống cách hoạt hóa xúc tác Trong phản ứng xúc tác truyền thống, xúc tác hoạt hóa nhiệt, cịn phản ứng xúc tác quang hóa, xúc tác hoạt hóa hấp thụ ánh sáng Quá trình trình xúc tác quang dị thể phân... mặt xúc tác (FT - IR) − Khảo sát hoạt tính xúc tác phản ứng quang phân hủy p-xylene sơ đồ dòng vi lượng vùng ánh sáng khả kiến 1.4 Ý nghĩa Trong trình nghiên cứu ứng dụng xúc tác quang oxy hóa