Nghiên cứu chế tạo tio2 trên vật liệu mang

ĐẠI HỌC Q U Ố C GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ******************* BẢO CÁO TỒ N G KẾT ĐÊ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO T i0 TRÊN VẬT LIỆU MANG m ** • • ĐỂ TÀI KHOA HỌC ĐẶC BIỆT CÁP ĐẠI HỌC QƯĨC GIA MÃ SỐ: QG.07.10 Chủ trì đề tài TS Nguyễn Thị Bích Lộc Các cán tham gia P G S T S Cao T hế Hà TS Nguyễn Xuân Hoàn ThS Nguyễn Xuán Viết T hS Vũ Ngọc Duy NCV Tạ Xuân Dục NCV Nguyễn Thị Bích Phượng Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G I A HÀ N Ộ I TRUNG TÁM T H Ò N G TIN THƯ VIỆN r> T / ‘U O HÀ NỘI, 2009 BÁO CÁO TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo T i vật liệu mang Chủ trì đề tài TS Nguyễn Thị Bích Lộc Các cán tham gia PGS TS Cao Thế Hà TS Nguyễn Xuân Hoàn ThS Nguyễn Xuân Viết ThS Vũ Ngọc Duv NCV T Xuân Dục NCV Nguyễn Thị Bích Phượng Mục tiêu nội dung nghiên cứu Mục tiêu: - Be tài nghiên cứu tổng họp T i chất mang than hoạt tính (AC - than gá) dừa, than tre), thuỷ tinh (S i0 2) MCM-41, khảo sát đặc trưng sản phẩm thi như: dạng tinh thể TĨƠ , phân bố kích thước hạt T i thu vật liệu mmg, hình dạng hạt, phân bố lỗ xốp - tánh giá khả xử lý chất màu chất độc sản phẩm thu Nội dung: - tiề u chế TÌO AC, S 1O MCM-41 phương pháp với thành phin khác (5, 10, 15 % theo khối lượng) - )ánh giá đặc trirng sản phẩm thu phương pháp như: đo hấp phụ đẳig nhiệt Benzen, phân bổ lỗ xổp, phân bổ kích thước hạt, nhiễu xạ tia X, phổ IR, ảm SEM, TEM - ĩánh giá khả xử lý p-nitro phenol xúc tác T i 2/AC - Mnh giá hoạt tính xúc tác T 1O /SÌO thơng qua phản ứng oxi hố phân huỷ ph:nol đỏ chất oxi hoá H O - tánh giá khả xử lý chất độc (Wofatox, Yperit, HCN) T i 2/MCM-41 hệxúc tác quang hoá Các kết đạt được: CiC kết khoa học: + ì>ã tổng hợp được T i vật liệu AC, S 1O M C M -41 T 1O thu (ạna anatase + TÍƠ2 AC làm giàm đáng kể khả tốc độ hấp phụđối với p-NP cùa loại than tinh thể T 1O2 bịt kín phẩn mao quản nhỏvà trungbình ngăn cản phân tử p-NP khuếch tán di sâu vào lỗ mao quản nhỏ cùa than Tuy nhiên, sử dụng phương pháp quang hố với tia u v khả xử lý p-NP cùa than tăng lên đáng kể (từ 120 đến 300 %) gam than hoạt tính gáo dừa mang 10% xúc tác TÌO2 xử lý 65mg p-NP sau 3h + T i 2/ S i xúc tác có khả phân huỷ màu phenol đỏ tốt sử dụng oxi hoá H O + T i 2/MCM-41 có hoạt tính xúc tác quang hố cao xử lý chất độc, độ chuyến hố đạt gần 100 % trona thời gian Các kết đào tạo: + Số Thạc sĩ đào tạo khuôn khổ đề tài: 01 + Số cử nhân đào tạo khuôn khổ đề tài: 01 Tình hình kinh phí tiến độ đề tài Đê tài thực theo đủng tiến độ đăng kí 24 tháng Kinh phí cấp tồng cộng 24 tháng 60 triệu đồng, đến nhận đầy đủ tốn CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI KIIOA Q U Ả N LÝ PGS.ĨS N g u y ễ n V ãn Nội TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN » -tA H i f li í L i in u r SU M M AR Y REPORT Title of the subject: Synthesis of T i on support materials Code No: QG.07.10 Project leader Dr Nguyen Thi Bich Loc Participants Asso prof Dr Cao The Ha Dr Nguyen Xuan Hoan MSc Nguyen Xuan Viet MSc Vu Ngoc Duy BA Ta Xuan Due BA Nguyen Thi Bich Phuong O BJECTIV E + Synthesis o f T i on AC (activated carbon), S i and M CM -41, characterizing the products: crystaline form, particle size distribution o f T i 2, morphology and pore size distribution + Evaluating the products' photocatalytic activity for treatment o f dyes and toxic compounds M AIN C O NTENTS - Synthesizing T i 1 AC, S i and MCM-41 with different weight ratios (5, 10, 15 %) using Impregnation method - Characterizing obtained products using XRD, 1R, SEM, TEM, measuring isotherm curve o f Benzene vapor, pore size distribution, particle size distribution - Evaluating p- nitrophcnol treatment efficiency by T i 2/AC combined with UV radiation - Evaluating photocatalytic activity o f T i 2/ S i in red phenol degradation with oxidant H20 - Evaluating toxin degradation ability o f T i 2/MCM-41 in photocatalytic system, examined toxins including: Wofatox, Yperit, HCN M A JO R RESULTS: Scientific results: + T i particles dispersed throughout on carrier surface T i was in the form o f anatase + T i 2/AC had lower p-NP adsorption capacity due to that T i covered micro and m edium pores and prevented p-NP diffusion in to pores However, p-NP treatment * efficiency increased (120 - 300 %) when using TiCVAC + UV compared to T 1O + AC gram coconut AC containing 10 % T 1O2 can remove 65 mg p-NP after hours + T i 2/ S i revealed to be a good catalyst in photocatalytic process for degrading color compounds + T i 2/MCM-41 showed excellent photocatalytic activity for toxin treatment, toxin could be removed completely within hours Educational results: This project had supported financial for 01 Bachelor thesis and 01 Master thesis 7.E x p e n d itu re and Schedule The project has finished on time (24 months) The budget (60 million VND) has been fully received and completely used as being listed in the balance sheet FA CU LTY OF CHEMISTRY PROJECT LEADER PGS.TS N guyen V an Noi HANOI U N IV ERSITY OF SCIENCE M Ở ĐÂU C H Ư Ơ N G I TỔ NG QUAN T À I LIỆU 11 1.1 Vật liệu m ao quản trung bình xúc tác quang hóa T i 11 1.1.1 V ật liệu mao quản trung bình 11 1.1.2 T ính chất, cấu trúc phưưng pháp tổng hợp vật liệu mao quản 12 trung b ìn h M CM-41 1.1.3 X úc tác quang hóa U V /T i0 13 1.1.4 C ác phưưng pháp đưa T i lên chất mang 17 1.1.4.1 Phương pháp tẩin (the im pregnation m ethod) 17 I ỉ.4.2 Phương pháp kết tủa 17 1.1.4.3 Phương pháp đỏng kết tủa 17 1.1.4.4 Phương pháp sol-gel 17 1.2 (ỉiớ i thiệu số chất độc phương pháp xử lý 18 1.2.1 (ỉiớ i thiệu m ột sô chát độc nguy hiểm 18 1.2.1.ỉ Chất độc Metyl Parathion (wofatox) 18 1.2.1.2 C hất độc Ypcrit 19 1.2.1.3 C hất độc HCN 20 1.2.2 C ác phương pháp xử ỉý chất độc 21 1.2.2.1 Phương pháp hấp phụ 21 1.2.2.2 Phương pháp oxy hóa 21 1.2.2.3 Phương pháp hấp phụ xúc tác 21 1.2.2.4 Phương pháp oxi hóa tiên tiên 22 1.2.2.5 Phưưng pháp oxy hóa quang hố xúc tác 22 I.3 ứng dụng xúc tác quang hóa đê xử lý chất độc 23 C H Ư Ơ NG n ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PH ÁP N G H IÊN c ứ u 26 II.1 Đ ối tượng nghiên cứu 26 11.2 C ác phương pháp nghiên cứu 26 II.2.1 26 T ổ n g hợp T ì () 2/AC 11.2.2 T ổ n g h ợ p T i 2/S i 27 11.2.3 T ổ n g hợp T i()2/M CM -41 28 11.2.4 C ác phương pháp đánh giá tiêu kỹ thuật xúc tác 29 11.2.5 Phương pháp phàn tích sác ký khí 37 II.2.6 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (U V -V IS) 40 IL2.7 Nội dung thực nghiệm 41 II 2.7.1.Khả xử lý p-NP than hoạt tính mang T O 41 11.2.7.2 Phản ứng oxi hoá phenol đỏ H20 vói xúc tác T i 2/S i 42 11.2.7.3 Xử lý chất độc trôn xúc tác T i0 2/M CM -41 43 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 111.1 Đ ặc trưng T i0 2/AC 45 r a Đặc trưng T i0 2/S i 46 111.3 49 Đặc trưng T i0 2/M CM -41 111.4 Khả xử lý quang hoá T i0 2/AC, T i 2/S i0 2, T i 2/M C M - 58 41 ỈII.4.1 Khả xử lý para nitrophenoỉ T Í0 2/AC 58 111.4.1.1 Tốc độ hấp phụ khả nảng hấp phụ 58 III.4.1.2 Khả xử lý p-NP kết họp hai trình xúc tác quang hóa hấp phụ in Khả xử lý phenol đỏ X i0 2/S i0 60 Ilỉ.4.2.1 ảnh hưởng chất xúc tác tia u v đến phản ứng oxi hoá 60 IIL4.2.2 Khảo sát phản ứng oxi hoá mẫu xúc tác 5% 10% 62 t ỉo 2/ s ì o ĨII.4.2.3 Ảnh hưửng lưọng xúc tác đến độ chuyển hoá phenol đỏ 64 111.4.2.4 ảnh hưởng hàm lưọng H20 phản ứng oxi hoá 65 111.4.2.5 Đ ộng học phản ứng oxi hoá phenol đỏ H20 vói xúc tác 65 T i 2/S Ỉ 111.4.2.6 Phổ hấp thụ UV-VIS sản phẩm 66 IIL4.3 K xử lý chất độc T i0 2/M CM -41 68 111.4.3.1 Xử lý wofatox 68 111.4.3.2 Xử lý Yperit 72 111.4.3.3 Xử lý HCN 77 IV KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 MỞ ĐẦU Hiện nay, ỏ nhiẽm mơi trường vấn đề nóng bỏng tồn cầu gây ảnh hường trực tiếp tới sức khỏe người, chất độc nguy hại thải từ nhà máy, xí nghiệp sản xuất hàng hóa cùa ngành công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ, nỏng nghiệp, giao thông vận tải chất thải sinh hoạt.v.v Đặc biệt, Việt nam sau chiến tranh tổn dư lượng khổng lồ chất độc nguy hiểm, khó phân hủy mà đế quốc Mỹ ném xuống chiến trường Miền nam như: Díoxin, chất độc lân, xianua yperit Các chất tổn d chưa xử lý, gây tác hại cho hệ người Việt nam vùng bị nhiễm độc Nước ta có diện tích đất nơng nghiệp lớn, hàng năm có lượng lớn chất hảo vệ thực vật, chất diệt cỏ sử dụng phòng chống sâu bệnh cho lúa, ngơ, khoai cịn khơng lượng thuốc hạn sử dụng chứa kho, rò rỉ mơi trường Do vậy, có lượng khổng lồ chất bảo vệ thực vật gây ô nhiễm nguồn nước, khơng khí đất Bên cạnh đó, chất màu chất thải không xử lý từ ngành công nghiệp công nghiệp dệt, sản xuất sơn rhối nguy hiểm mơi trường nước ta Do đó, xuất nhiều công nghệ xử lý chất như: Dùng than hoạt tính hấp phụ, dùng chất oxi hóa mạnh để phân hủy, chơn lẩp xuống lịng đất thiêu đốt Nhược điểm phương pháp đắt tiền, hiệu xử lý chưa cao Đó nguyên nhân làm xuất nhiều nghiên cứu lĩnh vực xử lí loại hợp chất gây nhiễm Xúc tác quang hoá dị thể (XTQHDT) thu hút dược tập trung nghiên cứu nhiều nhà khoa học, đặc biệt vấn đề khống hố hồn tồn - tức phân huỷ chất ô nhiễm hữu môi trường nước thành sản phẩm vô vô không độc hại C 2, I i 20 , N O ,, c r , Một chất sử dụng làm xúc tác quang hóa, đị thể T i Chất nghiên cứu nhiều số quốc gia Nhật bản, Mỹ Xúc tác T i có ưu điểm giá thành rẻ, bén điều kiện môi trường khác nhau, không độc hại, khơng gây nhiễm thứ cấp, có khả dùng ánh sáng mặt trời Tuy nhiên, T i có diện tích bề mặt riêng thấp, khổrig có cấu trúc lỗ xốp, hiệu sử dụng chúng xúc tác quang hóa chưa cao Muốn phát huv hết hiệu T i phải đưa dạng kích thước nhỏ cỡ nanomet, việc cịn hạn chế Do đó, việc nghiên cứu biện pháp nâng cao hiệu xúc tác T i đặt ra, với hướng biến tính T i tẩm plúi lên bé mặt vật liệu hấp phụ có cấu trúc mao quản, có diện tích bề mặt riêng lớn cần thiết Vì vậy, sờ khoa học thực tiễn đó, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu "Nghiên cứu chế tạo TiOj vật liệu mang" với mục tiêu tạo xúc tác hiệu cho xử lý chất độc hại môi trường phương pháp ơxi hố tiên tiến 10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀ I LIỆU 1.1 Vật liệu mao quản trung hình xúc tác quang hóa T i 1.1.1 Vật liệu mao quản trung hình Vậi liệu mao quản trung bình lần tổng hợp nhà nghicn cứu hãng Mobil gồm loại vật liệu MCM-41, MCM-48, MCM-52 Chúng có cấu trúc mao quản đồng giống Zeolit kích thước lỗ rộng gấp -4 lần zeolit diện tích bề mặt riêng BET lớn (từ 500 -1500 m2/g) gọi rây phân tử Có thể so sánh vật liệu mao quản trung bình với loại vật liệu có cấu trúc xốp khác sau: Vật liệu mao qn trung bình có phân bố lỗ đơn phàn tán kích thước lỗ nằm vùng từ 20 - 50 A°, cịn xeolit có kích thước lỗ đơn phân tán, kích thước lỗ nhỏ (r < 15 A°) chủ yếu Các loại vật liệu có phân bố lỗ đa phân tán than hoạt tính, cấu trúc lỗ có ba loại lỗ nhỏ, lỗ trung lỗ lớn [8], [26], [21 ] So sánh phân bố kích thước lỗ vật liệu mao quản trung bình loại vật liệu khác đưa bảng Bảng Sự phân bỏ lỗ lơại vật liệu Kích thưóc lỗ Vật liệu dạng tinh thể Lỗ nhỏ 1A° lnm Lỗ lớn Lỗ trung 2ni n 1Onm 50n -n lOOnm lfim ■4 ► Họ Zeolit VLMQTB Vật liệu dạng vơ định hình Than hoạt tính Vật liệu mao quản trung bình sử dụng cóng nghệ xúc tác hóa dầu, cơng nghệ x Lý mỏi trường ứng dụng làm vật liệu hấp phụ xúc tác hộp lọc chất độc quân Vật liệu MQTB phân loại theo cấu trúc: Họ vật liệu MQTB gổm nhiều dạng tuỳ thuộc chất chất HĐBM, chất chất phản ứng ban đầu, nhiệt độ, độ pH phản ứng: Cáu trúc lục lăna hexagonal MCM-41, cấu trúc lập phương cubic MCM-48, cấu trúc lớp mỏng-laminar MCM-50, cấu trúc không trật tự KIT-1, L3 Việc nghiên cứu tìm hộ xúc tác ý nhiều việc thương mại hố cịn hạn chế Việc nghiên cứu tiếp tục chủ yếu định hướng cải thiện tính chất vật liệu nhằm tăng ưu điểm hiệu Đối với than tre nhận thấy kết tương tự với than dừa trẽn Nhưng than tre có khác biệt hẩn hấp phụ túy hấp phụ kết hợp quang hỏa xúc tác, tăng khả xử lý lên tới gần 300% (53,7 mg TRE10+UV so với 16,3mg TRE 10 khơng có UV) Điều nảy giải thích than tre có hệ mao quản lớn, nên hệ phân tứ p-NP sau bị phân hùy quang hóa xúc tác thành chất vơ dễ dàng ngồi dung dịch nhường chỗ cho phân tử p-NP mới, làm tãng tốc độ 10 20 10 10 so 60 cùa phản ủng quang hóa xúc tác gây nên khác biệt lớn so với than dừa Tuy nhiên nhìn tổng thể khả xử lý p-NP điều kiện nhu nhau, nhận thấy than DỪA10+UV cho kết tốt nhất, 64 mg pNP/g than Vi loại than sử dụng cho nghiên cứu sâu để áp dụng thành cơng khà kết hợp hai trình hấp phụ quang hóa xúc tác việc xử lý chất hữu độc hại 70 Limnsp-NI*»úlỷdiầicirrnIj;Ihmt,nig/g Hình 3.8 Khà xử lỳ p-NP cùa loại Than dừa có Vứ khơng có tia v KÉT LU Ậ N Phương pháp sol-gel phương pháp tốt để mang TÌƠ2 lên loại than Chúng tơi nghiên cứu thành cơng việc mang TìOị lèn hai loại than hoạt tính sản xuất từ gáo dừa tre với ti lệ 10% (theo khối lượng) Các tinh thể T i0 anatase mang bề mặt than hoạt tính xác nhận qua ảnh SEM giản đồ nhiễu xạ XR.D Việc có mặt chất xúc tác T 1O2 than làm giảm đáng kể khả tốc độ hấp phụ pNP loại than tinh thề T 1O2 bịt kín phần mao qn nhỏ trung bình ngăn cản phân tử p-NP khuếch tán sâu vào lỗ mao quàn nhỏ than Tuy khả nảng hấp phụ cùa ioại than mang xúc tác giảm sử dụng u v khả xử lý p-NP than táng lên nhiều (từ 120 đến 300%) Như kết hợp hai phương pháp xúc tác quang hóa hấp phụ đem lại kết Hình 3.9 Khá xừ lý p-NP loại Than tre có khơng có tia u v quan, xử lý 65mg p-NP I gam than hoạt tinh gáo dừa mang 10% xúc tác TÌOị sau 3h * Cơng trình dược thực với hỗ trợ cùa đề tài QG-07-10 TÀI LIỆU THAM KHẢO J M Hermane, Catalysis Today 53, tr 115-129, (1999) Zi Gao, Applied Catalysis B: Environmental 39 tr 135-147,(2002) R Bauer, Catalysis today 53 (1999) tr 131-144 K R Patil, Materials Letter 4062, tr 245-252, ( 2002) J Hayahi, A Kazehaya, K Muroyama, Carbon 38 1873-1878,(2000) M J B Evan, E Halliop, J A MacDanald, Carbon 37, 269-274 (1999): Lusel Sirghi, To Jouru Toki, Yoshinori Hatanaka, Surface coatings technology 187 tr.358-363, (2004) Su Y.R, Yu J.G, Lin J Journal o f Solid State chemistry 180(7), tr.2080-2087, (2007) Lê Văn Cát, Nguyễn Đức Thắng, Quách Đăng Triều, Tạp chi Hỏa học, T20, No2, Tr 1-3, (1982).' 23 « HỘI KHKT PHÂN TÍCH HỐ, LÝ VÀ SINH HỌC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học Độc lập- T ự - Hạnh phúc GIẤY XÁC NHẬN ĐÃNG BÀI Toà soạn Tạp chí Phân tích Hố, Lý Sinh học xác nhận đăng báo: TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN cứư TÍNH CHẤT x ú c TÁC QUANG HÓA CỦA T i02 p h ủ t r ê n V ậ t l i ệ u MCM-41 V S i0 Của tập thể tác giả Nguyễn Thị Bích Lộc, Vũ Thị Diên Cơ quan cơng tác: Khoa Hố, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội Hà nội ngày tháng năm 2009 TỔ N G HỢP VÀ N G H IÊ N c ú u TÍN H CHAT x ú c TÁ C Q U A N G HOÁ C ỦA T i p h ủ t r ê n V ậ t l i ệ u M C M - VÀ S I N G U Y Ễ N THỊ BÍCH LỘC, v ũ THỊ DIÊN Khoa Hóa.Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Đ H Q G Hà Nội SU M M A R Y Synthesizing TiO? on A C , S 1O and MCM-41 with different weight ratios (5, 10, 15 %) using Impregnation m ethod.Characterizing obtained products using XRD, IR, SEM, TEM , m easurine isotherm curve o f Benzene vapor, pore size distribution, particle size distribution Evaluating photocatalytic activity o f T ÌO /SÌO in red phenol degradation with oxidant H O TÌO /SÌO revealed to be a good catalyst in photocatalvtic process for degrading color compounds I-MỞ ĐẦU Đầu thập niên 90 kỉ XX phát minh mang tính đột phá hãns Mobil Jà tổng hợp thành côn g vật liệu mao trung bình (MQTB) M 4IS, mở hội đầy triển vọng lĩnh vực tổng hợp xúc tác Đảy loại vật liệu có bề mặt riêng lớn (1400m 2/g), m ao quản có khả nâng tạo nhóm chức bể mặt [1 -4 ] Vì thế, vật liệu M QTB trở thành chất tốt cho nhiều loại xúc tác Các ơxít kim loại cùa Titan dược biết đến chất xúc tác cho q trình ơxi hố - khử Chúng có hoạt tính tốt cho q trình này, song hạn chế bẻ mặt riêng, dễ bị ngộ độc bời tạp chất [6 ], Đ ể khắc phục hạn ch ế tổ hợp tính chất tốt loại vật liệu, ứng dụng phương pháp tổng hợp phân bố oxit kim loại Titan lên vật liệu M QTB vật liệu nén S i tạo lên hệ vật liệu có nhiều tính vượt trội [5], Tính chất cấu trúc phân tích phương pháp vật lí đại, vật liệu tổ ns hợp thể tốt tính xúc tác có khả ứng dụng thực tế II-TH ựC N H G IỆM T ổ n g hợp T iO V M C M -4 Hoá chất: Cetvltrim etvlam onibrom ua (CTAB): C | H 3 (CH3)TNBr (Merck) Tetraorthosilicat (TEOS): (C ,H ) dSi (Merck) Tetraisopropylorthotitanat (TIPOTi): (i-C H ) 4Ti (M erck) Isopropanol tuyệt đối (ÍPOH): (C H 3)2CHOH (M erck) A monihidroxit 25%: N H OH Q uy trình tổng hợp: Hồ tan C TA B vào hồn hợp NH4OH dung dịch cho pH = 12 Khuấy mạnh hỗn hợp vịng 15 phút dược dung dịch có màu suốt Nhò từ từ TEOS trộn isopopanol vào dung dịch dung dịch Đồng thời khuấy mạnh TIPO Ti với isopropanol dược dung dịch Nhỏ thật từ từ dung dịch vào dung dịch 2, khuấy mạnh giữ pH không đồi Chuyển gel vào bình cầu cất hồi lưu vịng ngày nhiệt độ 50 °c Sau dó làm lạnh đến nhiệt độ phòng Lọc rửa sản phẩm cất tới pH=7 Đe khơ qua đêm nhiệt độ phịng sấy 10°c 5h Nung nhiệt độ 550°c thu bột màu trắng mịn Tổng hợp T i0 2/S i0 Tetraisopropyltitanat (M erck) n-hexan : Silicdioxit : T i(O C H7)4iso C6 H |4 : S 1O Q uy trình tons hợp : Tetraisopropyltitanate T i(O C H )4 ‘so hoà tan vào n-hexan Dung dịch dược tẩm lên S 1O Q úa trình tẩm tiến hành với tốc độ khuấy cao (500 vòng/phút) liên tục đến thu hỗn hợp sền sệt Làm thí nghiệm nhiệt độ 50°c tiến hành khuấv tro n s vòng máy khuấy từ M ầu thu để khô tự nhiên vịng 24 sấy m ẫu khơ nhiệt độ 110°c để loại hết n-hexan làm khô mẫu N ung m ẫu điều chế dược °c thu xúc tác TiOi/SiCX Các phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nhiễu xạ tia X (Powder X-ray diffraction - XRD): Phổ XRD ghi máy VNƯ - SIM ENS - 5005, ứng với ống pháp tia X bàng với bước sóng Ku= 1,5406 A°, góc quét 20 tương ứng với chất, tốc độ quét 0,2 °/s Bộ môn Vật lý chất rắn - K hoa Vật lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN - Đ o độ hấp thụ quang máv quang phổ UV-VIS khoa Hoá học Đ H K H TN HN - Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scaning Electron microscopy - SEM): mẫu chụp m áy SEM JEO L-JSM 5410L V (Nhật) Bộ môn Vật lý chất rắn K hoa Vật lý trường Đại học Khoa học T ự nhiên, Đ H Q G HN Chế độ chụp OPa lOkV khoảng cách làm việc 8-19m m , giá trị phóng đại tối đa X 200.000 - Phương pháp hiển vi điện tử truyền q ua (transmision Electron M icroscopy - TEM ): M ộu chụp hiệu điện 80,0 K V phòng vi điện tử, Viện vệ sinh dịch tễ trung ương, có độ phóna đại ảnh 300000 - 500000 lần [II- K Ế T Q U Ả VÀ T H Ả O LUẬN P h ổ n h iẻ u xạ tia X c ủ a m ả u T i 2-M C M -4 rnảu xúc tác T i / S i VNU**N.SIEMENS OSOOS- M»u 5% TÖ2 5*02 Hình la : mẫu 5% T iO r MCM-41 Hình lb : Mầu 5% T i / S i M ầu T i 2-M CM-41 (h: 3.1.a) có pic đặc trưng góc 20 ~3°, dấu hiệu đặc trưng cho cấu trúc lục lăna mao quản trung bình vật liệu Trên giản đồ nhiễu xạ ta thấy không xuất pic đặc trưng cùa tinh thể TÍO?, chứng tỏ T i vào mạng tinh thê Tuy nhiên, xuất pic nhỏ hơn, cịn TÌO dạng anatase tự do, pic có cường độ thấp rộng chứng tỏ T i Có kích thước nhỏ T rong mẫu vật liệu phần lớn T i chui vào lỗ mao quản cùa M CM -41, phàn năm m n s dạne hạt tự Nhiễu xạ tia X cùa m ẫu 5% (h:3.1b) T i cho thấy chất S i dạng vô định hình, thấy xuất pic dạng tinh thể T i dạng anatase với cường độ yếu chân pic trải rộng Tinh thể TÍÜ d ạne anatase có khả năne phân tán tốt đồng Pic xuất góc quét 20 = 25.5° d = 3.520 chứng tỏ dạng tinh thể chi tồn với hàm lượng nhỏ C hất dạng vơ định hình, điều làm tăng khả hoạt động xúc tác H ìn h ả n h S E M c ủ a m ẫ u T i - M C M - l Hình 3.2.a:M ầu SE M T i 2-MCM-41 Hình 3.2.b :Ảnh TEM T i 2-MCM-41 Ọua ảnh chụp SHM mẫu 5% T ¡ 2- M CM -41, ta thấy hạt vật liệu có kích thước tươna đối done (kích thước hạt khoảng 0,5|im) Tuy nhiên, xuất m ột số đám hạt nhỏ vô định hình chứng tỏ mẫu vật liệu này, T 1O chưa hoàn toàn vào trone m n s tứ diện, mà cịn phần ngồi m ạne có kích thước nhỏ Điêu phù hợp với hình ành nhiễu xạ tia X thu mẫu Trên hình ảnh TEM cùa mẫu % T i0 2-M C M -41, ta thấy vật liệu tổna hợp dược thể dược cấu trúc hexagonal đồng vật liệu mao quàn trune bình Sự xuất dải màu đen hạt titan oxit với kích thước nhỏ hinh thành mao quản làm cho thành mao quản vật liệu dàv hơn, đ n s kính lỗ m ao quàn giảm Q ua ành T E M cho thấy phân tán tốt (khá đồng đều) tiểu phân oxit kim loại Kích cỡ hạt khoảng 12nm Khả xúc tác cùa vật liệu phénol khảo sát khả xúc tác vật liệu c h ế tạo được, chúng tơi tiến hành thí nghiệm phenol đỏ với mẫu phénol phênol sau phàn ứng có xúc tác Các mẫu phân tích phổ hấp thụ quang nm nm lìn h 3.3.a phơ IJV-vis phenol dó Hình 3.3.b: phổ ƯV-vis phenol đỏ qua xúc tác TÌO /SÌO T phổ UV-vis cua sản phẩm phàn ime oxy hố cho thấy phenol đị bị phân huỷ ồn tồn trona phổ ƯV-vis phenol đỏ xuất pic đặc trưna trona khoảng 250nm v 445nm N h n s sau phản ứna ta không thấv xuất lộ t đưìm a pic mà VI- KẾT LUẬN Đã tồng họp được T iO i với kích thước khoảng 12nm phân tán đồng vât liệu vật M C M -4 Đã chế tạo thành công chất xúc tác T ÌO /SÌO với thành phẩn khác T i Đã sử d ụ n a phươne pháp vật lí nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SE-M) hiển vi điện tử truyền qua từ dó xác định kích thước hạt khả phân tán chất MCM -41 S i Dã đánh eiá hoạt tính xúc tác TÌO /SÌO thơng qua phản ứng oxi hố phân huý phenol đò hâu hết phenol đỏ bị phân huỷ hết * C ơng trình thực vói hỗ trọ đề tài Q G -0 -1 T ẢI LIỆU THAM KHẢO Basab Chakraborty, V isw anathan.B.(1999) “ Surface acidity o f M CM-41 by institu IR studies o f piridinc adsortion” , Catalysis Today,49, p p 253-260 Berty.J( 1991) , “catalyst for Detraction o f toxic Organnic C hem icals” , Us patent 5, ,3 C o n g -Y a n Cheng, Hong-Xin li and Mark E David (1993), “ Studies on mesoporous mateirals I Synthesis and characterisation o f M C M -41”, M icroporous mateirals, 2, PP 17-26 C h un -G u ey Wu and T h o m as Bein (1996), “ M crowave syntheses o f molecular sieve M C M -4 ” , Chem C om m un, p p 925-927 Occelli M.L, Biz s (2000), “ Surfacetant effects on the physical propertis o f m esoporous silica and silicat” , Journal o f molecular cataliss A: Chemical, 151, PP.225-231 K uo-T seng Li, chia-Chieh lin (2004), “ Propylene epoxidation ofver Ti/MCM-41 catalysts prepared by chemical vapor deposition” , Catalysis Today, 97,pp 257-261 « :¡ Ỉ JAI IIỌC QUỐC GIA HẢ NỘI U i N t ; DAI HỌC KHOA HỌC T ự N H IÊN So: 293 /SĐII CỘNG HÒA XÀ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Hù Nôi, n g v 2 thiíì ì /KI/I1 2004 • 'I VI T ĐỊNH ( ỦA HIỆU TRUỒNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TựNHIÊN V/\ CÙUL’ nhạn tic lài luận án tiến sĩ cán hướng dẩn NCS năm 2004 H IỆ U T R Ư Ở N G T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N í 'ùn Quy d ịn lì VC lơ chức hoạt dộng Đ ụ i học Quốc nùi Hù N ội dược /' : ! h.ình t/ìco Ọuị cì (lịnh s ố 600/rC C B ngày 0ì /10/200ỉ cùiì Giám dốc Đ ọi học Ọuỏc a u H Xội; Cun Ọu \ cỉìâ Dào tạo sau đại học dược ban hành theo Ọuyct định sô ■V- C(>(K) Q D -B G D & D T ĩìiiìiY 08/6/2000 Bộ trưởng Bộ Giáo dục vù Đào tạo: c ’m cư Ọu\ chê đào tạo sau đại học Đ i học Quốc ÍỊÙI Hà N ộ i dược biin iù tìtì ỉ/ico Ọin c dịnh sỏ Ỉ5 /Đ T n g ầ ỵ 09/02/2004 cùn Giám đốc D ại học Quốc iỊÌíì Hà \ ị '/ Cùn Q uyci ctịnh s ổ 12/SĐH ngày 12/08/2004 r Quyết clịnh số 291/S Đ H ÌIL‘J\ JV/10/2004 cùn Giảm dốc Đ i hục Quốc gia Hừ N ộ i việc công nhận Mỉhièn L ƯU sinh ¡1.1111 2004 củit írườns Đ ụi học Khoa học Tự nhiên - Đ i học Quốc gìn Ilù N ộ i; Theo íỉc nghị cùiì iìíit Trưởna phịng Sau đại học Chú nhiệm Khoa Hóa hoe Q U Y Ế T Đ ỊN H D ic u J ; Còiiịĩ nhận đề tài luân án tiến sĩ người hướng dẫn nghiên cứu sinh Vũ Hiệp Hào, sau: IV‘ 11 dề lài: Nựhiơn cứu tổng hợp titan đioxil biến tỉnh có kích cỡ nano ứng dụng ( ’huyên ngành: Hóa lí thuyết hóa lí Mã số: 1.04.04 ( an hộ hướng dần: HDC: TS Nguyễn Thị Bích Lộc, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHỌGÌ IN HDP: PGS TS Cao T hế Mà, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN I lililí thức clào tạo: Điều Tập trung, năm (2004 - 2008) Niiơời hướng đản nghiên cứu sinh có nhiệm vụ lợi ghi Hong Quy chè Đào lạo sau đại học hành Diều : Các õng (bà): Trưởng phịng Sau đại học, Chủ nhiệm Khoa Hóa học, Thủ n ướng dơn vị liên quan, nghiên cứu sinh người hướng dẫn có lèn Dieu I chịu trách nhiệm thi hành Quyết định Vi y/ uìuìtt N hư Đ ic u ì: - I ưu SOI ! J& JSB ùfD uy Cam DAI HOC QUỐC GIA HA NÓI Kl o m ; ĐAI H ỌC KHOA HỌC T ự NH1KN CƠNí; HỊA XÃ HÔI C H I' NGHĨ \ VIẼT N \ \ Đ ộ c lạ p - 'l d o - H n h p h ú c Sò: 943/Q Đ -K H TN -SĐ H Ha N ót, ntị(h‘ 20 ihúnạ ĩ nãnt 2(J0