Ứng dụng phương pháp phân tích trắc quang đánh giá khả năng quang xúc tác phân hủy một số hợp chất nhóm phenol của vật liệu tổng hợp zno

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHAN HÙNG CƯỜNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT NHÓM PHENOL CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP ZnO LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2017 Chương TỔNG QUAN 1.1 Kẽm Kẽm Oxit 1.1.1 Kẽm Kẽm nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm IIB, chu kì 4, ký hiệu Zn có số hiệu nguyên tử 30 bảng tuần hoàn Trong hợp chất, Zn có số oxi hóa +2 Cấu hình electron nguyên tử Zn : [ Ar ]3d104s2 Kẽm có màu trắng xanh, óng ánh nghịch từ Phân bố tinh thể kẽm lỗng sắt có cấu trúc tinh thể sáu phương với kết cấu lục giác khơng Kẽm kim loại cứng giịn hầu hết nhiệt độ, trở lên dễ uốn từ 100 đến 150 0C Kẽm có độ nóng chảy (419,5 0C, 787,1 0F ) điểm sơi 907 0C Kẽm có khối lượng riêng 7140 kg/m3, độ cứng 2,5 Độ dẫn điện 1,695 * 107 Ω·m Sphalerit khoáng vật quặng kẽm chủ yếu Nó bao gồm phần lớn kẽm sulfua dạng kết tinh ln chứa hàm lượng sắt thay đổi, loại quặng chứa nhiều kẽm với hàm lượng kẽm lên tới 60 đến 62% Khi hàm lượng sắt cao chuyển sang màu đen mờ gọi marmatit [4] Zn mang đầy đủ tính chất hóa học chung kim loại, ngồi cịn có tính chất riêng Tác dụng với dung dịch bazo Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H2 Tác dụng với dung dịch axit Zn + HNO3 đ 4Zn(NO2)2 + 2NO2 + H2O Tùy lượng HNO3 bị khử thành nhiều sản phẩm khác tạo 2NO2, NO, N2O Ứng dụng Kẽm chủ yếu dùng làm lớp chống ăn mòn Sử dụng làm vật liệu anot cho pin 1.1.2 Oxit kẽm (ZnO) Oxit kẽm ZnO chất bột màu trắng khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy ở19500C), có khả thăng hoa, khơng phân hủy đun nóng, độc, màu trắng nhiệt độ thường, màu vàng đun nóng [4] ZnO tồn dạng cấu trúc là: Hình 1.1 Cấu trúc wurtzite ZnO Đây cấu trúc bền, ổn định nhiệt nên cấu trúc phổ biến nhất.Với cấu trúc này, nguyên tử Oxi liên kết với nguyên tử kẽm ngược lại.Trong cấu trúc wurtzite, ô đơn vị ZnO chứa nguyên tử oxi nguyên tử kẽm - Cấu trúc Rocksalt Zn blende (hình 1.2), cấu trúc Rocksalt tồn điều kiện áp suất cao cấu trúc Blende kết tinh đế lập phương Hình 1.2 Cấu trúc Rocksalt (a) Blende (b) ZnO Trong tinh thể ZnO thực ln có ngun tử (hoặc ion) bật khỏi vị trí nút mạng để lại vị trí trống Oxit nano ZnO có nhiều hình dạng khác màng mỏng, sợi nano, dây nano, nano, ống nano hay tồn dạng lá, dạng lò xo, dạng đĩa, dạng cánh hoa…( hình 1.3) Hình 1.3 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) dây nano ZnO (a); ZnO dạng lò xo (b); ZnO dạng kim (c) Tùy vào ứng dụng mà người ta tổng hợp oxit nano ZnO có dạng hình thái khác Ví dụ transitor màng mỏng ZnO (thin film transitors – TFTs) ứng dụng sản xuất màng ảnh màng mỏng ZnO có độ linh động điện tử cao Tuy nhiên để dùng cho hệ cảm biến khí, sợi nano ZnO lựa chọn tồn dạng sợi giúp tăng diện tích tiếp xúc vật liệu ZnO với khí, làm tăng đáng kể độ nhạy so với cảm biến dùng màng mỏng ZnO [16] Oxit ZnO có pha tạp thêm ion kim loại ứng dụng nhiều thực tế chế tạo tạo thiết bị cảm biến khí nhạy cảm với CO [21], sử dụng làm điện cực nhiều thiết bị điện tử pin mặt trời, hình điện phát quang [24], dùng thiết bị cảm biến khí ga [25] Với tính chất quang, điện, hóa học, tính áp điện ZnO nên ứng dụng loại vật liệu đa dạng phong phú ZnO có cấu trúc nano có nhiều ứng dụng công nghiệp khoa học- kỹ thuật làm chất phát quang (Phosphors), dùng mỹ phẩm 1.2 Một số phương pháp điều chế oxit kim loại kích thước nanomet 1.2.1 Phương pháp đồng kết tủa Theo phương pháp đồng kết tủa dung dịch muối chọn với tỉ lệ sản phẩm, thực phản ứng đồng kết tủa (dưới dạng hydroxit, cacbonat, oxalat…) sản phẩm rắn kết tủa thu tiến hành nhiệt phân để thu sản phẩm mong muốn Ưu điểm phương pháp chất tham gia phản ứng phân tán mức độ phân tử, tỷ lệ ion kim loại theo hợp thức hợp chất cần tổng hợp Nhược điểm phương pháp có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả kết tủa hiđroxit nồng độ, pH dung dịch, tỷ lệ chất tham gia phản ứng, nhiệt độ Do cần phải xác định pH để trình đồng kết tủa xảy tính tốn xác tỷ lệ muối kim loại cân dung dịch để sản phẩm kết tủa mong muốn [8,14,25] Tác giả [29] sử dụng phương pháp đồng kết tủa để tổng hợp oxit ZnO có pha tạp Al3+ Khi thay đổi hàm lượng Al3+ hình thái học oxit ZnO hình 1.4 Hình 1.4 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ZnO tinh khiết (a) ZnO-5%Al3+(b) 1.2.2 Phương pháp thủy nhiệt Phương pháp dung dịch nước xảy nhiệt độ áp suất cao gọi phản ứng thủy nhiệt [23,8] Các oxit kim loại thường tổng hợp phương pháp thủy nhiệt kết tủa kết tinh Tổng hợp thủy nhiệt kết tủa sử dụng dung dịch muối tinh khiết kim loại, tổng hợp thủy nhiệt kết tinh dùng hidroxit, sol gel Thành công trình tổng hợp vật liệu phương pháp thủy nhiệt phụ thuộc vào lựa chọn tiền chất, nhiệt độ, pH nồng độ chất phản ứng [14] Trong phương pháp thường sử dụng số chất hữu làm chất hoạt động bề mặt cetyl trimetyl amoni bromua (CTAB), natri dodecyl sunfat (SDS), poli etylen glicol (PEG), etylen diamin (EDA)[25] Bằng phương pháp thủy nhiệt 2500C môi trường kiềm, tác giả [17] tổng hợp oxit nano ZnO pha tạp Al3+ có dạng hình cầu 1.2.3 Phương pháp tổng hợp đốt cháy Trong năm gần đây, phương pháp tổng hợp đốt cháy hay tổng hợp bốc cháy (Combustion Synthesis-CS) trở thành kĩ thuật quan trọng điều chế xử lí vật liệu gốm (về cấu trúc chức năng), composit, vật liệu nano chất xúc tác [24] So với số phương pháp hóa học khác, tổng hợp đốt cháy tạo oxit nano nhiệt độ thấp thời gian ngắn đạt sản phẩm cuối mà khơng cần phải xử lí nhiệt thêm nên hạn chế tạo pha trung gian tiết kiệm lượng [24] Trong trình tổng hợp đốt cháy xảy phản ứng oxi hóa khử tỏa nhiệt mạnh hợp phần chứa kim loại hợp phần không kim loại, phản ứng trao đổi hợp chất hoạt tính phản ứng hợp chất hay hỗn hợp oxi hóa khử Những đặc tính làm cho tổng hợp đốt cháy trở thành phương pháp hấp dẫn để sản xuất vật liệu với chi phí thấp so với phương pháp truyền thống Một số ưu điểm phương pháp đốt cháy thiết bị công nghệ tương đối đơn giản, sản phẩm có độ tinh khiết cao, dễ dàng điều khiển hình dạng kích thước sản phẩm Phương pháp đốt cháy biết trình tổng hợp tự lan truyền nhiệt độ cao phát sinh trình phản ứng (Self Propagating HighTemperature Synthesis Process) hay cịn gọi q trình SHS Tùy thuộc vào trạng thái chất phản ứng, tổng hợp đốt cháy chia thành: đốt cháy trạng thái rắn (Solid State Combustion-SSC), đốt cháy dung dịch (Solution Combustion-SC), đốt cháy gel polime (Polimer Gel CombustionPGC) đốt cháy pha khí (Gas Phase Combustion-GPC)  Phương pháp tổng hợp đốt cháy gel polime Để ngăn ngừa tách pha tạo đồng cao cho sản phẩm, phương pháp hóa học thường sử dụng tác nhân tạo gel Một số polime hữu sử dụng làm tác nhân tạo gel poli (vinyl acetal) (PVAc), poli (vinyl ancol) (PVA), poli (acrylic axit) (PAA), với có mặt số cacbohidrat (monosaccarit, disaccarit), hợp chất poli hydroxyl (sorbitol, manitol) [26] Một số polime đóng vai trị nhiên liệu PVAc, PAA, gelatin nên phương pháp gọi phương pháp đốt cháy gel polime Trong phương pháp này, dung dịch tiền chất gồm dung dịch muối kim loại (thường muối nitrat) trộn với polime hòa tan nước tạo thành hỗn hợp nhớt Làm bay nước hoàn toàn hỗn hợp đem nung thu oxit mịn Các polime đóng vai trị mơi trường phân tán cho cation dung dịch, ngăn ngừa tách pha nhiên liệu cung cấp nhiệt cho trình đốt cháy gel, làm giảm nhiệt độ tổng hợp mẫu Pha, hình thái học mẫu chịu ảnh hưởng yếu tố chất, hàm lượng polime sử dụng, pH, nhiệt độ tạo gel, nhiệt độ thời gian nung Phương pháp chưa nghiên cứu kĩ có số ưu việt rõ rệt công nghệ không phức tạp, dễ triển khai khơng địi hỏi thiết bị đặc biệt, hoá chất dễ kiếm, rẻ tiền thời gian phản ứng ngắn nhiệt độ thấp Đây công nghệ có nhiều hứa hẹn lĩnh vực chế tạo oxit nano Tuy nhiên việc nghiên cứu, đánh giá giải thích yếu tố ảnh hưởng đến tạo pha đồng pH, hàm lượng PVAc cho vào mẫu, nhiệt độ tạo gel hạn chế nghiên cứu cho số vật liệu 1.2.4 Phương pháp sol-gel 1.2.4.1.Giới thiệu phương pháp sol-gel Giữa năm 1800 quan tâm phương pháp sol – gel để tạo gốm sứ kính biết đến với Ebelman Graham nghiên cứu gel Silic Năm 1950 - 1960 Roy cộng tác sử dụng phương pháp sol – gel để tạo gốm sứ với thành phần đồng chất hóa học, bao gồm: Si, Al, Zr… mà không sử dụng phương pháp gốm truyền thống [28] Một hệ sol phân tán hạt rắn có kích thước khoảng 0,1 đến 1µm chất lỏng, có chuyển động Brown làm lơ lửng hạt Sol có thời gian bảo quản giới hạn (kém bền) hạt sol hút dẫn đến đơng tụ (tự keo tụ) hạt keo Một hệ gel trạng thái mà chất lỏng rắn phân tán vào nhau, mạng lưới chất rắn chứa thành phần chất lỏng Tiền chất phần tử ban đầu để tạo hạt keo (sol) Nó tạo thành từ thành tố kim loại hay kim, bao quanh phối tử khác Các tiền chất chất vô kim loại hay hữu kim loại Công thức chung tiền chất : M(OR)X Trong đó: M kim loại R nhóm alkyl có cơng thức CnH2n+1 Những chất hữu kim loại sử dụng phổ biến alkoxysilans, tetramethoxysilan (TMOS), tetraethoxysilan (TEOS) Dĩ nhiên alkoxy khác aluminate, titanate borat sử dụng phổ biến q trình sol-gel 1.2.4.2 Các giai đoạn xảy sol-gel Quá trình sol-gel phương pháp hóa học ướt tổng hợp phần tử huyền phù dạng keo rắn chất lỏng sau tạo thành nguyên liệu lưỡng pha khung chất rắn, chứa đầy dung môi xảy trình chuyển tiếp sol-gel [26] Trong trình sol-gel phần tử trung tâm trải qua hai giai đoạn hóa học bản: thủy phân ngưng tụ (dưới xúc tác axit bazơ) để hình thành mạng lưới toàn dung dịch Giai đoạn thủy phân [26]: Phản ứng thủy phân thay nhóm alkoxide (-OR) liên kết kim loại alkoxide nhóm hydroxyl (-OH) để tạo thành liên kết kim loại-hydroxyl 10 27 Yasunori Morinaga, Keijiro Sakuragi, Norifumi Fujimura, Taichiro Ito(1997), “Effect of Ce- doping on the growth of ZnO thin films”, Journal of Crystal Growth, 174, pp 691- 695 28 Dhere R.G, Moutinho H.R, Asher S, Li X, Ribelin R, and Gessert T, Young D, “Characterization of SnO2 Films Prepared Using Tin Tetrachloride and Tetra Methyl Tin Precursors”, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO 80401, 1998 29 F.Giovannelli, A Ngo Ndimba, P DiaZ-Chao, M Motelica-Heino, P.I Raynal, C Autret, F Delorme (2014), “Synthesis of Al- doped ZnOnanoparticles by aqueous coprecipitation”, Powder Technology, 262, 203-208 30 C.Aydın, M.S.AbdEl-sadek, Kaibo Zheng, I.S Yahia, F Yakuphanoglu (2013), “Synthesis, diffused reflectance and electrical properties of nanocrystalline Fe-doped ZnO via sol–gel calcination technique”, Optics & Laser Technology, 48, 447-452 71 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 KẼM VÀ KẼM OXIT 1.1.1 KẼM 1.1.2 OXIT KẼM (ZNO) 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ OXIT KIM LOẠI KÍCH THƯỚC NANOMET 1.2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA 1.2.2 PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT 1.2.3 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ĐỐT CHÁY 1.3 CHẤT XÚC TÁC QUANG VÀ CƠ CHẾ PHẢN ỨNG QUANG XÚC TÁC 13 1.3.1 KHÁI NIỆM 13 1.3.2 VÙNG HÓA TRỊ – VÙNG DẪN, NĂNG LƯỢNG VÙNG CẤM 13 1.3.3 CẶP ELECTRON – LỖ TRỐNG QUANG SINH 14 1.3.4 CƠ CHẾ PHẢN ỨNG QUANG XÚC TÁC 15 1.4 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ 16 1.4.1.GIỚI THIỆU VỀ PHENOL 17 1.5 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN VẬT LIỆU 20 1.5.1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỆT TG - DTA 20 1.5.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ PHẢN XẠ KHUẾCH TÁN UV-VIS-DRS 26 1.6 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG PE VÀ PR 28 1.6.1 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG 28 1.6.1.1 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ VỚI ĐẦU DỊ KHỐI PHỔ( GC – MS ) 29 1.6.1.2 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG VỜI ĐẦU DÒ KHỐI PHỔ ( LC – MS ) 29 1.6.1.3 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG VỚI ĐẦU DÒ UV 30 1.6.1.4 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG VỚI ĐẦU DỊ ĐIỆN HĨA 30 1.6.2 PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI - KHẢ KIẾN UV – VIS 31 Chương 2THỰC NGHIỆM .32 2.1 DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 34 72 2.1.1 HÓA CHẤT 34 2.1.2 DỤNG CỤ, MÁY MÓC 34 2.2 TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU ZNO 35 2.2.1.QUY TRÌNH TỔNG HỢP ZNO 35 2.2.2.1 PHÂN TÍCH NHIỆT 37 2.2.2.2 PHÉP ĐO NHIỄU XẠ TIA X (XRD) 37 2.2.2.3.CHỤP ẢNH SEM VÀ TEM 37 2.2.2.4.PHEP DO PHỔ UV – VIS DR 38 2.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU ZNO TỔNG HỢP ĐỐI VỚI XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PE VA PR BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG 38 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .42 3.1 PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU 44 3.1.1 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN PHA VÀ CẤU TRÚC CỦA MẪU ZNO TỔNG HỢP ĐƯỢC 45 3.1.2 NGHIÊN CỨU BỀ MẶT VI MÔ CỦA VẬT LIỆU 47 3.2 PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PR VÀ PE 49 3.2.1 XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG HẤP THỤ CỰC ĐẠI CỦA PR VÀ PE 49 3.3.1.1 KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PR 56 3.3.1.2 KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PE 58 3.3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NUNG MẪU 60 3.3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NUNG MẪU 5000C 1H VÀ 5000 2H 61 3.3.5 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ PR 63 3.3.5 Ảnh hưởng loại ánh sáng .63 KẾT LUẬN .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .66 73 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc wurtzite ZnO Hình 1.2 Cấu trúc Rocksalt (a) Blende (b) ZnO Hình 1.3 Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) dây nano ZnO (a); ZnO dạng lò xo (b); ZnO dạng kim (c) Hình 1.5 Phản ứng thuỷ phân 11 Hình 1.6 Phản ứng ngưng tụ 11 Hình 1.7 Vùng lượng chất dẫn điện, bán dẫn, chất dẫn điện 14 Hình 1.8 Electron lỗ trống quang sinh chất bán dẫn bị kích thích 14 Hình 1.9 Cơ chế xúc tác quang chất bán dẫn 15 Hình 1.10 Cơng thức cấu tạo Phenol 17 Hình 1.11 Cơng thức cấu tạo phenol đỏ 18 Hình 1.12 Cân phản ứng phenol vàng phenol đỏ 19 Hình 1.13 Sơ đồ để mẫu cặp nhiệt điện cho TG -DTA 21 Hình 1.14 Sơ đồ tán xạ tia X nguyên tử 22 Hình 1.15 Sơ đồ nhiễu xạ tia X tinh thể 22 Hình 1.16 Sơ đồ cấu tạo máy SEM 25 Hình 2.1.Sơ đồ chế tạo vật liệu ZnO 36 Hình 3.1 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu gel 44 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bột ZnO (ZAC) nung 500oC 1h 45 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bột ZnO (ZAH) nung 500oC 1h 46 Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bột ZnO (ZAA) nung 500oC 1h 46 Hình 3.5 Ảnh chụp SEM vật liệu ZAA (a) ZAC (b) 5000C 1h 47 74 Hình 3.6 Ảnh chụp TEM vật liệu tổng hợp 5000C 1h 48 Hình 3.7 Giản đồ phổ hấp thụ UV – Vis DRS 48 Hình 3.8 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang dung dịch phenol đỏ vào bước song phép xác định PR 49 Hình 3.9 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang dung dịch phenol đỏ vào bước song phép xác định PE 50 Hình 3.10 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quangcủa PR vào nồng độ dung dich 51 Hình 3.11 Đường chuẩn xác định nồng độ PR 51 Hình 3.12 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quangcủa PE vào nồng độ dung dich 53 Hình 3.13 Đường chuẩn xác định nồng độ phenol 53 Hình 3.14 Hiệu suất chuyển hóa PR mẫu ZAH, ZAA ZAC nung 5000C thời gian 1h 58 Hình 3.15 Độ hấp thụ Phenol theo thời gian 59 Hình 3.16 Hiệu suất chuyển hóa PR mẫu ZAA ZAC nung 5000C, 6000 C thời gian nung 1h 61 Hình 3.17 Hiệu suất chuyển hóa PR mẫu ZAC, ZAA nung thời gian khác 63 Hình 3.18 Hiệu suất chuyển hóa PR mẫu ZAC 5000C 1h nồng độ PR khác 65 Hình 3.19 Hiệu suất chuyển hóa PR mẫu ZAC 5000C 1h chiếu nguồn sáng khác 66 75 DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG 2.1 BẢNG KÍ HIỆU SẢN PHẨM 37 BẢNG 2.2 BẢNG PHA CÁC DUNG DỊCH CHUẨN PE (PR) XÁC ĐỊNH KHOẢNG TUYẾN TÍNH 40 3.1 PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU 44 3.2 PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG PR VÀ PE 49 BẢNG 3.1 ĐỘ HẤP THỤ QUANG CÁC DUNG DỊCH PR NỒNG ĐỘ PPM ĐẾN 30 PPM 50 BẢNG 3.2 ĐỘ HẤP THỤ QUANG CÁC DUNG DỊCH PE NỒNG ĐỘ PPM ĐẾN 30 PPM 52 BẢNG 3.3 KẾT QUẢ ĐO LẶP LẠI ĐỘ HẤP THỤ CỦA PR TRONG MẪU ZAC 5000C 1H SAU 120 PHÚT 55 BẢNG 3.4 KẾT QUẢ ĐO LẶP LẠI ĐỘ HẤP THỤ CỦA PE TRONG MẪU ZAC 5000C 1H SAU 120 PHÚT 56 BẢNG 3.5 ẢNH HƯỜNG CỦA TIỀN CHẤT TỚI KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PR CỦA VẬT LIỆU ZNO 5000C 1H 57 BẢNG 3.6 ẢNH HƯỜNG CỦA TIỀN CHẤT TỚI KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PE CỦA VẬT LIỆU ZNO 5000C 1H 57 BẢNG 3.7 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NUNG MẪU TỚI KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PR CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP 60 BẢNG 3.8 ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NUNG MẪU TỚI KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PR CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỚP 60 BẢNG 3.9 ẢNH HƯỞNG CỦA LOẠI ÁNH SÁNG CHIẾU TỚI KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PR CỦA VẬT LIỆU ZNO 64 BẢNG 3.10 ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ PR TỚI KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CHUYỂN HÓA PR CỦA VẬT LIỆU ZNO 64 76 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHAN HÙNG CƯỜNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT NHÓM PHENOL CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP ZnO LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC 77 THÁI NGUYÊN - 2017 78 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHAN HÙNG CƯỜNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT NHÓM PHENOL CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP ZnO Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trương Thị Thảo THÁI NGUYÊN - 2017 LỜI CẢM ƠN Lời em xin tỏ lịng cảm ơn chân thành tới thầy Khoa Hóa học Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên trang bị kiến thức cho em hai năm học tập nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo trường Đại học khoa học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Hóa học cán nhân viên phịng thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thực khoá luận tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới người hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành khố luận tốt nghiệp Trương Thị Thảo Dù cố gắng trình thực khố luận này, cịn hạn chế mặt lực, thời gian nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót cần bổ sung, sửa chữa Vì em mong nhận góp ý, bảo q thầy để khố luận tốt nghiệpcủa em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Học viên Phan Hùng Cường TÍNH CẤP THIẾT, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Trong hai thập kỷ gần đây, trình xúc tác quang hố vật liệu bán dẫn xem phương pháp hiệu có triển vọng thay phương pháp truyền thống để xử lý các chất hữu môi trường nước khơng khí Khi chất bán dẫn chiếu sáng với xạ UV có lượng lớn lượng vùng cấm bán dẫn làm phát sinh cặp điện tử lỗ trống (e-/h+) mà sau cặp e-/h+ di chuyển bề mặt hạt để khởi đầu cho phản ứng oxy hoá khử chất hữu hấp phụ bề mặt chất bán dẫn đa số trường hợp, trình oxi hóa khử dẫn đến oxi hố hồn toàn chất hữu thành CO2 H2O Nhiều báo cáo khoa học thời gian gần tập trung vào vật liệu bán dẫn điển hình ZnO, TiO2, có tính quang xúc tác mạnh việc ứng dụng mơi trường, có nhiều cơng trình nước nghiên cứu vật liệu Ngoài cịn có vật liệu ZnO pha ngun tố nhóm 3d tạo thu kết khoa học tốt mở đường cho ứng dụng vật liệu Không dừng lại ZnO mà nghiên cứu tiếp tục mở rộng tìm kiếm, phát vật liệu pha từ loãng mới, số ZnO ZnO vật liệu có ứng dụng thực tế nhiều lĩnh vực khác khoa học đời sống ZnO chất bán dẫn, có vùng cấm rộng, tính truyền qua cao, tính dẫn điện độ hoạt động hóa học mạnh Đây tính chất hấp dẫn vật liệu để tạo khả ứng dụng nhiều lĩnh vực như: chế tạo điện cực pin mặt trời, gương phản xạ nhiệt, sensor hóa học, quang xúc tác… Từ ứng dụng trên, chọn đề tài khóa luận là: “Ứng dụng phương pháp phân tích trắc quang đánh giá khả quang xúc tác phân hủy số hợp chất nhóm phenol vật liệu tổng hợp ZnO” DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT CB Vùng dẫn (Conduction band) DTA Phân tích nhiệt vi sai (Differential thermal analysis) Eg Năng lượng vùng cấm (Band gap energy) EDX Phổ tán sắc lượng tia X (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) PR Phenol đỏ PE Phenol PVA Polyvinyl Acetate SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) TG Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetric analysis) XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) UV-Vis Tử ngoại khả kiến (Ultraviolet–visible spectroscopy) UV-Vis DR Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy) VB ZAO Vùng hoá trị (Valence band) (Kẽm, Poly vinyl Acetate, Axit Oxalic cồn) ZAC ZAH (Kẽm Acetate,Axit Oxalic cồn) (Kẽm Acetat, Axit Oxalic nước ) Sau bảo vệ, học viên sửa chữa luận văn theo ý kiến phản biện biên hội đồng (sau ngày 13/07 gửi cho đại điện lớp xin xác nhận nhà trường vào biên bản) Các giấy tờ sau đóng kèm vào cuối luận văn: Báo cáo giải trình nội dung sửa chữa theo ý kiến hội đồng có ký xác nhận GVHD PGS.TS Dương Nghĩa Bang (file word đính kèm) Bản biên họp hội đồng đánh giá luận văn (sau ngày 13/07 có xác nhận xong nhà trường) 02 nhận xét phản biện Văn file 1008 (file pdf đính kèm) Sau hồn thiện giấy tờ sau, học viên đóng vào sau luận văn bìa cứng gửi cho thư viện Gửi thư viện bao gồm: Luận văn cứng, tóm tắt luận văn, đĩa CD ghi nội dung tồn văn (bìa, mở đầu, danh mục, nôi dung chương, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục); tóm tắt luận văn; Thư viện cần gửi: Trung tâm thông tin thư viện trường Đại học Khoa học (tầng nhà điều hành); Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên để lấy xác nhận nộp lưu chiểu (chú ý phải mang thẻ học viên nộp) Trước nộp học viên qua VPK Hóa (202) lấy giấy tờ xác nhận hoàn trả thủ tục cho nhà trường để xin xác nhận cho nhanh Sau nộp xong học viên mang giấy tờ sau trở lại phịng đào tạo để hồn thiện hồ sơ: + Giấy xác nhận nộp lưu chiểu 02 thư viện + Giấy xác nhận hoàn trả thủ tục với nhà trường (Xác nhận thư viện ĐHKH, Tài chính, Khoa hóa học, Đào Tạo) + 01 tóm tắt luận văn ... CƯỜNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRẮC QUANG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY MỘT SỐ HỢP CHẤT NHÓM PHENOL CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP ZnO LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2017 Chương TỔNG... Abs vật liệu Phép đo thực máy U-4100 khoa Hoá học – Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên 2.3 Đánh giá khả quang xúc tác vật liệu ZnO tổng hợp xúc tác chuyển hóa PE PR phương pháp phân tích trắc quang. .. nung sấy 1.3 Chất xúc tác quang chế phản ứng quang xúc tác 1.3.1 Khái niệm Trong hóa học, khái niệm phản ứng xúc tác quang dùng để nói đến phản ứng xảy tác dụng đồng thời chất xúc tác ánh sáng,