Đang tải... (xem toàn văn)
Trong bài báo này, chúng tôi chế tạo vật liệu ZnWO4 bằng phương pháp thủy nhiệt ở nhiệt độ 180oC với độ pH của dung dịch khác nhau và thảo luận về cấu trúc, tính chất quang và quang xúc tác của hệ vật liệu.
Zn, W O bát diện ZnO6 WO6 Các giá trị thu hoàn tồn phù hợp với Hình Phổ tán xạ Raman nghiên cứu thực nghiệm [12] lí thuyết [13] ZnWO4 trước Khi pH tăng đến 8, vị trí đỉnh phổ −1 pH = 5, 6, 7, 8, 9, 10 11 408 679 cm có cường độ giảm so với mẫu có pH thấp Chúng tơi cịn quan sát dịch vị trí đỉnh phổ tán xạ Raman pH mẫu có pH lớn 8, minh họa vị trí đỉnh 907 cm-1 bên phải Hình Khi pH = 10, quan sát rõ vị trí đỉnh 436 cm−1 mà đỉnh phổ khơng có tính tốn nghiên cứu khác tinh thể ZnWO4 Các kết thu phổ tán xạ Raman có phù hợp với kết phổ XRD, khẳng định rằng, tăng pH lên đến 8, ngồi đóng góp pha ZnWO4 mẫu cịn tồn pha tinh thể ZnO Theo Wang [14], pH cao, Zn2+ dung dịch NH3 tạo thành Zn(NH3 )2+ 2− − Từ Zn(NH3 )2+ kết hợp OH tạo thành Zn(OH) từ tạo thành ZnO 4 68 Ảnh hưởng pH lên cấu trúc tính chất quang xúc tác vật liệu ZnWO4 Hình Ảnh SEM mẫu ZnWO4 pH = 5, 6, 7, 8, 11 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu ZnWO4 (pH = 5-11) trình bày Hình Kết cho thấy mẫu chế tạo với pH = bao gồm hạt có độ đồng cao Kích thước hạt ước lượng khoảng 80-100 nm Khi độ pH tăng, mẫu trở nên không đồng đều, ảnh SEM quan sát thấy kết đám hạt Điều dự đốn làm giảm diện tích bề mặt riêng, dẫn tới giảm hiệu ứng quang xúc tác vật liệu Hình Phổ hấp thụ mẫu ZnWO4 pH = 5-11 Hình Sự phân hủy MB ppm vật liệu ZnWO4 pH = 5-11 Phổ hấp thụ mẫu ZnWO4 pH = 5-11 trình bày Hình Phổ hấp thụ mẫu có bờ hấp thụ rõ ràng, bờ dịch phía bước sóng dài pH mẫu tăng Và bề rộng vùng cấm quang (Eg ) giảm Ước lượng giá trị Eg mẫu khoảng 3,12-3,23 eV Bằng tính tốn lí thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) Fu cộng [15] cho thấy, vùng hóa trị trạng thái lai O 2p, Zn 3d W 5d, nhiên đỉnh vùng hóa trị chủ yếu gồm trạng thái O 2p Vùng dẫn chủ yếu gồm trạng thái W 5d phần trạng thái O 2p Bờ hấp thụ xuất phổ hấp thụ điện tích nhận lượng kích thích, chuyển từ trạng thái O 2p dải hóa trị lên trạng thái W 5d dải dẫn Chưa có giải thích rõ ràng việc thay đổi giá trị Eg vật liệu 69 N.M Hùng, N.T.M Châu, L.T Hằng, D.T.X Thảo, N.V Minh pH Tuy nhiên, Siriwong nhóm nghiên cứu [16] cho tỉ số chiều dài đường kính nano ZnWO4 làm ảnh hưởng đến thay đổi Eg Trong kết chúng tôi, không loại trừ đóng góp pha ZnO vào vào thay đổi bờ hấp thụ bề rộng vùng cấm mẫu với pH > Ảnh hưởng pH trình chế tạo ZnWO4 lên khả phân hủy MB Hình Dung dịch MB sử dụng có nồng độ ppm, ánh sáng kích thích vùng tử ngoại với bước sóng 254 nm Sau 3,5 chiếu sáng, nồng độ MB dung dịch giảm 55-85% sử dụng mẫu chế tạo với pH khác Mẫu ZnWO4 với pH = làm phân hủy 85% lượng MB dung dịch sau 3,5 chiếu sáng với tốc độ phản ứng phân hủy cao nhất, 0,42 mg/giờ Tốc độ phân hủy MB mẫu với pH = cao mẫu có pH < mẫu có độ kết tinh tốt hơn, kích thước hạt đồng Kết với mẫu với pH = cao so với mẫu có pH > mẫu với pH > có lẫn pha thứ 2, hình thái bề mặt vật liệu đồng hơn, có kết đám đám tinh thể, làm giảm diện tích bề mặt làm giảm hiệu suất phản ứng quang xúc tác Kết luận Vật liệu ZnWO4 (pH = 5-7) đơn pha cấu trúc chế tạo thành công phương pháp thủy nhiệt Hình thái bề mặt cấu trúc tính thể vật liệu bị ảnh hưởng pH khác dung dịch gốc Vật liệu với pH = cho độ đồng cao, kích thước hạt khoảng 80-100 nm Với giá trị pH này, kết tinh vật liệu đánh giá tốt Bề rộng vùng cấm vật liệu giảm pH tăng, giá trị khoảng 3,12-3,22 eV Khả phân hủy MB mẫu có pH = tốt phân hủy tới 85% nồng độ MB sau 3,5 chiếu sáng Lời cảm ơn: Bài báo thực hỗ trợ đề tài NCKH cấp Cơ sở năm 2014 Trường Đại học Mỏ - Địa chất TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] H Wang, F.D Medina, D.D Liu, and Y.D Zhou, 1994 The line shape and zero-phonon line of the luminescence spectrum from zinc tungstate single crystals J Phys.: Condens Matter 6, pp 5373-5386 [2] H Kraus, V.B Mikhailik, Y Ramachers, D Day, K.B Hutton, and J Telfer, 2005 Feasibility study of a ZnW O4 scintillator for exploiting materials signature in cryogenic WIMP dark matter searches J Phys Lett B 610, pp 37-44 [3] A Kuzmin, R Kalendarev, A Kursitis, and J Purans, 2007 Confocal spectromicroscopy of amorphous and nanocrystalline tungsten oxide films J Non-Cryst Solids 353, pp 1840-1843 [4] K.M Garadkar, L.A Ghule, K.B Sapnar, and S.D Dhole, 2013 A facile synthesis of ZnW O4 nanoparticles by microwave assisted technique and its application in photocatalysis Mater Res Bull 48, pp 1105-1109 [5] B Gao, H Fan, X Zhang, and L Song, 2012 Template-free hydrothermal synthesis and high photocatalytic activity of ZnW O4 nanorods Mater Sci Eng B 177, pp 1126-1132 70 Ảnh hưởng pH lên cấu trúc tính chất quang xúc tác vật liệu ZnWO4 [6] M.J Kim, and Y.D Huh, 2010 Ligand-assisted hydrothermal synthesis of ZnW O4 rods and their photocatalytic activities Mater Res Bull 45, pp 1921-1924 [7] S.Y Lee, and S.J Park, 2013 T iO2 photocatalyst for water treatment applications J Ind Eng Chem 19, pp 1761-1769 [8] Y Shavisi, S Sharifnia, S.N Hosseini, and M.A Khadivi, 2014 Application of T iO2 /perlite photocatalysis for degradation of ammonia in wastewater J Ind Eng Chem 20, pp 278-283 [9] J.C Brice, and P.A.C Whiffin, 1967 Solute striae in pulled crystals of zinc tungstate Brit J Appl Phys 18, pp 581-585 [10] M Bonanni, L Spanhel, M Lerch, E Fuglein, and G Muller, 1998 Conversion of colloidal ZnO-WO3 heteroaggregates into strongly blue luminescing ZnW O4 xerogels and films Chem Mater 10, pp 304-310 [11] F.S Wen, X Zhao, H Huo, J.S Chen, E Shu-Lin, and J.H Zhang, 2002 Hydrothermal synthesis and photoluminescent properties of ZnW O4 and Eu3+ -doped ZnW O4 Mater Lett 55, pp 152-157 [12] H.W Shim, I.S Cho, K.S Hong, A.H Lim, and D.W Kim, 2011 Wolframite-type ZnW O4 nanorods as new anodes for Li-ion batteries J Phys Chem C 115, pp 16228-16233 [13] D Errandonea, F J Manjón, N Garro, P Rodríguez-Hernández, S Radescu, A Mujica, A Mu˜noz, and C.Y Tu, 2008 Combined Raman scattering and ab initio investigation of pressure-induced structural phase transitions in the scintillator ZnW O4 Phys Rev B 78, pp 054116(1-12) [14] H Wang, J Xie, K Yan, and M Duan, 2011 Growth mechanism of different morphologies of ZnO crystals prepared by hydrothermal method J Mater Sci Technol 27, pp.153-158 [15] H Fu, J Lin, L Zhang, and Y Zhu, 2006 Photocatalytic activities of a novel ZnW O4 catalyst prepared by a hydrothermal process Appl Catal A: Gen 306, pp 58-67 [16] P Siriwong, T Thongtem, A Phuruangrat, and S Thongtem, 2011 Hydrothermal synthesis, characterization, and optical properties of wolframite ZnW O4 nanorods Cryst Eng Comm 13, pp 1564-1569 ABSTRACT Influence of different pH values on structure and properties of ZnWO4 materials Pure monoclinic ZnWO4 materials were synthesized using the hydrothermal method in solutions with pH of less than Structural and optical properties of as-prepared ZnWO4 samples were investigated using Raman scattering and absorption spectra measurement The band gap of ZnWO4 samples decreased with increasing pH value and it was roughly estimated to be 3.12÷ 3.23 eV The photocatalytic activity of ZnWO4 was investigated in the photo degradation of methylene blue (MB) at ppm under UV excitation About 85% of the MB was degraded by ZnWO4 (pH = 7) after 3.5 h of excitation 71 .. .Ảnh hưởng pH lên cấu trúc tính chất quang xúc tác vật liệu ZnWO4 Hình Ảnh SEM mẫu ZnWO4 pH = 5, 6, 7, 8, 11 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu ZnWO4 (pH = 5-11) trình bày... Kết luận Vật liệu ZnWO4 (pH = 5-7) đơn pha cấu trúc chế tạo thành công ph? ?ơng ph? ?p thủy nhiệt Hình thái bề mặt cấu trúc tính thể vật liệu bị ảnh hưởng pH khác dung dịch gốc Vật liệu với pH = cho... tới giảm hiệu ứng quang xúc tác vật liệu Hình Ph? ?? hấp thụ mẫu ZnWO4 pH = 5-11 Hình Sự ph? ?n hủy MB ppm vật liệu ZnWO4 pH = 5-11 Ph? ?? hấp thụ mẫu ZnWO4 pH = 5-11 trình bày Hình Ph? ?? hấp thụ mẫu có