Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang xúc tác của vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn)

Mục đích của luận án là nghiên cứu, chế tạo vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn) bằng các phương pháp hóa hỗ trợ vi sóng, thủy nhiệt, sol-gel và khảo sát một số tính chất vật lí của họ vật liệu. Thử nghiệm hoạt tính quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7 và Bi2Ti2O7 trong việc phân hủy RhotaminB (RhB) dưới ánh sáng nhìn thấy. Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI o0o PHẠM KHẮC VŨ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU BiMO (M=V, Ti, Sn) Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 9.44.01.04 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ Hà Nội, 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học PGS TS Lục Huy Hoàng PGS TS Nguyễn Văn Hùng Phản biện 1: GS TS Vũ Đình Lãm Phản biện 2: PGS TS Trần Ngọc Khiêm Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Hoàng Nam Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp: Trường họp tại: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi … … ngày … tháng … năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia, Hà Nội - Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Nguyen Dang Phu, Luc Huy Hoang, Pham Khac Vu, Meng-Hong Kong, Xiang-Bai Chen, Hua Chiang Wen, Wu Ching Chou Control of crystal phase of BiVO4 nanoparticles synthesized by microwave assisted method, Journal of Materials Science: Materials in Electronics 27 (2016) 6452-6456 Khac Vu Pham, Van Hung Nguyen, Dang Phu Nguyen, Danh Bich Do, Mai Oanh Le, and Huy Hoang Luc Hydrothermal Synthesis, Photocatalytic Performance, and Phase Evolution from BiOCl to Bi2Ti2O7 in the Bi-Ti-Cl-O System, Journal of Electronic Materials 46 (2017) 6829-6833 Nguyen Dang Phu, Pham Khac Vu, Dang Duc Dung, Do Danh Bich, Le Mai Oanh, Luc Huy Hoang, Nguyen Van Hung, Pham Van Hai Temperaturedependent preparation of bismuth pyrostannate Bi2Sn2O7 and its photocatalytic characterization, Materials Chemistry and Physics 221 (2019) 197-202 Phạm Khắc Vũ, Vũ Hoài Thương, Đặng Trung Đức, Nguyễn Đăng Phú, Lục Huy Hoàng Nguyễn Văn Hùng Tổng hợp vật liệu Bi2Sn2O7/CoFe2O4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng hoạt tính quang xúc tác, JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE 62 (2017) 3-9 Phạm Khắc Vũ, Nguyễn Văn Hùng Lục Huy Hoàng Ảnh hưởng độ pH lên cấu trúc tính chất hạt nano Bi2Sn2O7 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng, Kỷ yếu Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS 2017 (2017 ) 404-407 MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trường ô nhiễm nguồn nước vấn đề tồn cầu Việc tìm biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước yêu cầu cấp thiết Bằng phương pháp truyền thống, chất hữu nước thải gom lại sinh lượng nước thải thứ cấp Việc sử dụng chất bán dẫn tác dụng ánh sáng để thúc đẩy trình phân hủy hợp chất hữu thông qua hiệu ứng quang xúc tác có nhiều ưu điểm đơn giản, chi phí thấp, bền mặt hóa học sản phẩm cuối chuỗi phản ứng chất khơng độc hại CO2, H2O… Vì vậy, phương pháp sử dụng vật liệu quang xúc tác để xử lý ô nhiễm môi trường nước giải pháp triệt để thân thiện với môi trường Họ vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn) bao gồm vật liệu Bi2M2O7 (M=Ti, Sn) vật liệu BiVO4 tập trung nghiên cứu Các kết công bố cho thấy vật liệu thuộc họ BiMO (M=V, Ti, Sn) với độ rộng vùng cấm nhỏ, có khả quang xúc tác tác dụng ánh sáng khả kiến Một số cơng trình nghiên cứu vật liệu xúc tác tổ hợp có từ tính TiO2/ CoFe2O4, Bi2WO6/CoFe2O4, ZnFe2O4/Bi2WO6 Họ vật liệu cấu trúc dị thể có từ tính dựa Bi2M2O7 không làm tăng hiệu quang xúc tác kéo dài thời gian sống cặp điện tử - lỗ trống quang mà cịn thu hồi vật liệu sau phản ứng quang xúc tác từ trường nhằm thu hồi tái sử dụng giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp cho môi trường Vật liệu có tính sắt điện, sắt từ số nhóm nghiên cứu nước quan tâm Nhóm nghiên cứu Viện Khoa học Vật liệu có cơng bố quốc tế nghiên cứu phổ tán xạ Raman, tính sắt điện, tính chất từ vật liệu đa pha sắt từ họ BaMO3 Nhóm nghiên cứu Trung tâm vật liệu nano Trường Đại học Sư phạm Hà Nội nghiên cứu cấu trúc thơng qua phổ Raman, tính chất sắt điện, tính chất từ họ vật liệu multiferoic Nhóm nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hợp tác nhóm nghiên cứu Trường Đại học Ulsan - Hàn Quốc có cơng bố tính chất đa pha sắt điện từ màng mỏng vật liệu multiferoic Mn0.92Ca0.08As Các nghiên cứu nói định hướng ứng dụng chủ yếu dựa hiệu ứng sắt điện từ mà chưa tập trung nghiên cứu khả quang xúc tác vật liệu Ở Việt Nam, họ vật liệu BiMO (M=V,Ti,Sn) chưa phát triển nghiên cứu chưa có cơng bố tính chất quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu hệ vật liệu Những lý sở để chọn đề tài luận án “Chế tạo nghiên cứu tính chất quang xúc tác vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn)” Mục đích luận án nghiên cứu, chế tạo vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn) phương pháp hóa hỗ trợ vi sóng, thủy nhiệt, sol-gel khảo sát số tính chất vật lí họ vật liệu Thử nghiệm hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7 Bi2Ti2O7 việc phân hủy RhotaminB (RhB) ánh sáng nhìn thấy Nghiên cứu tổ hợp vật liệu Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 nhằm thu hồi vật liệu sau sử dụng vật liệu quang xúc tác vào môi trường nước tránh gây ô nhiễm thứ cấp Đồng thời luận án đưa quy trình cơng nghệ để điều khiển việc hình thành pha cấu trúc vật liệu BiVO4 Những nội dung luận án là: Chế tạo vật liệu BiVO4, nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang vật liệu Nghiên cứu điều khiển trình hình thành chuyển pha vật liệu BiVO4 2 Chế tạo vật liệu Bi2Ti2O7, nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ lên cấu trúc, hính thái bề mặt, tính chất quang hoạt tính quang xúc tác vật liệu Nghiên cứu nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 Chế tạo vật liệu nano Bi2Sn2O7, nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang hoạt tính quang xúc tác vật liệu Tổ hợp vật liệu Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 nhằm thu hồi vật liệu quang xúc tác Ý nghĩa khoa học luận án Thực trạng ô nhiễm môi trường vấn đề nghiêm trọng, mối đe dọa nhiều quốc gia Việc nghiên cứu chế tạo vật liệu quang xúc tác BiMO (M=V, Ti, Sn) cấu trúc nano mét có ý nghĩa thiết thực việc giải ô nhiễm môi trường nước Các vật liệu nano chế tạo Bi2Sn2O7, Bi2Ti2O7 thể hoạt tính quang xúc tác cao việc phân hủy chất hữu độc hại, khó phân hủy Việc tổ hợp vật liệu quang xúc tác Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 có ý nghĩa lớn việc thu hồi vật liệu sau sử dụng, tránh gây ô nhiễm mơi trường thứ cấp Việc đưa quy trình cơng nghệ điều khiển trình hình thành chuyển pha vật liệu BiVO4 có ý nghĩa quan trọng việc chế tạo vật liệu cho ứng dụng hoạt tính quang xúc tác vật liệu Vì kết nghiên cứu luận án mang tính khoa học mang tính định hướng ứng dụng rõ ràng Bố cục luận án Luận án gồm 122 trang không kể phần phụ lục tài liệu tham khảo, gồm 97 Hình 23 Bảng Ngồi phần mở đầu kết luận, luận án chia thành Chương: Chương 1: Trình bày tổng quan cấu trúc, tính chất vật lí, hoạt tính quang xúc tác vật liệu thuộc họ BiMO (M=V, Ti, Sn) Biện pháp thu hồi vật liệu quang xúc tác cách tổ hợp vật liệu với vật liệu từ tránh gây ô nhiễm mối trường thứ cấp sau sử dụng vật liệu quang xúc tác Các biện pháp nâng cao hoạt tính quang xúc tác cách tạo lớp chuyển tiếp dị thể hai bán dẫn Chương 2: Trình bày kỹ thuật thực nghiệm sử dụng luận án, thiết kế thí nghiệm phép đo phân tích sử dụng q trình nghiên cứu Chương 3: Trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang vật liệu BiVO4 Trình bày quy trình cơng nghệ nhằm điều khiển trình chuyển pha vật liệu Chương 4: Trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang, hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 Biện pháp nâng cao hoạt tính quang xúc tác Bi2Ti2O7 cách tổ hợp vật liệu với vật liệu BiOCl Chương 5: Trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang, hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7 Tổ hợp vật liệu Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 để thu hồi vật liệu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu Bi2Sn2O7 1.1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu Bi2Sn2O7 Họ vật liệu Pyrochlores có cơng thức chung A2B2O7, cation A lớn thường thuộc nhóm 1-3 bảng hệ thống tuần hoàn B thường ion kim loại chuyển tiếp Cấu trúc dựa kiểu mạng Fluorite bị lỗi anion, với lệch vị trí cation, kết hợp với dịch chuyển vị trí tương đối nhỏ so với tinh thể lý tưởng Kết thường mô tả dạng hai lớp mạng oxide xuyên vào với thành phần tổng cộng A2B2O6O’ Các thành phần Vonfram giả đồng B2O6 gồm liên kết bát diện BO6 không gian ba chiều, với B nằm tâm bát diện, bao quanh sáu nguyên tử O nằm đỉnh bát diện Mạng A2O’ có liên kết thẳng O’-A - O’ anion O’ xuất mạng tứ diện Độ dài liên kết A- O’ ngắn, khoảng 2,2 – 2,3 Å, tương tự xếp tìm thấy Cu2O Một cation A nằm vịng sáu ngun tử hình thành liên kết với anion O2-, hai liên kết ngắn hình thành với anion O’ vng góc với vịng, dẫn đến liên kết bát diện méo (Hình 1.1a) Hình 1.1 (a) Cấu trúc mạng tinh thể Pyrochlores lí tưởng dọc theo trục (1,1,0) bát diện BO6 cation dẫn A [27], (b) Biểu đồ biểu diễn pha αBi2Sn2O7, Bi: màu vàng, Sn: màu đen, O′: màu đỏ nguyên tử O góc bát diện màu đỏ [74] Bi2Sn2O7 bán dẫn thuộc họ Pyrochlores (Hình 1.1b), cấu trúc tinh thể tồn ba pha chính: α-Bi2Sn2O7 có cấu trúc monoclinic với số mạng a = 13,0502 Å ; b = 15,0545 Å c = 21,5114 Å, β = 90,038 o; β-Bi2Sn2O7 có cấu trúc lập phương tâm mặt với số mạng a = 21,4 Å; γ-Bi2Sn2O7 có cấu trúc lập phương Pyrochlores với số mạng a = 10,73 Å Bi2Sn2O7 hình thành cấu trúc pha nhiệt độ khác nhau, pha α-Bi2Sn2O7 có cấu trúc monoclinic hình thành nhiệt độ phòng (T < 410 K), nhiệt độ khoảng 410 K pha β-Bi2Sn2O7 xuất với cấu trúc lập phương tâm mặt (410 K < T < 900 K), khoảng 903 K pha γ-Bi2Sn2O7 có cấu trúc lập phương Pyrochlores hình thành (T > 900 K) 1.1.2 Tính chất quang vật liệu Bi2Sn2O7 1.1.2.1 Cấu trúc điện tử vật liệu vật liệu Bi2Sn2O7 Kết tính tốn lý thuyết cho thấy, vật liệu Bi2Sn2O7 bán dẫn vùng cấm nghiêng độ rộng vùng cấm cỡ 2,68 eV 1.1.2.2 Phổ hấp thụ vật liệu Bi2Sn2O7 Trong công bố thu từ thực nghiệm cho thấy, bờ hấp thụ vật liệu Bi2Sn2O7 nằm vùng ánh sáng nhìn thấy, độ rộng vùng cấm quang 2,78 eV 2,88 eV Trong nghiên cứu khác, độ rộng vùng cấm quang vật liệu Bi2Sn2O7 có giá trị từ 2,362 eV đến 2,462 eV 1.1.3 Hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7 Các kết công bố gần cho thấy, vật liệu Bi2Sn2O7 có khả quang xúc tác phân hủy Methyl orange (MO), Methylene blue (MB) As (III) tác dụng ánh sáng nhìn thấy 1.1.4 Các nghiên cứu nhằm tăng cường khả quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7 Các nghiên cứu nâng cao khả quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7, sử dụng chất hoạt hóa bề mặt CTAB q trình chế tạo vật liệu Bi2Sn2O7 (C-BSO), chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7-TiO2, phân tán vật liệu Bi2Sn2O7 lên bề mặt vật liệu Reduced graphene oxide (RGO) Kết cho thấy hoạt tính quang xúc tác vật liệu tổ hợp cao so với vật liệu Bi2Sn2O7 1.1.5 Các nghiên cứu nhằm thu hồi vật liệu Bi2Sn2O7 Các vật liệu quang xúc tác có kích thước nano dễ dàng phân tán vào nước giúp cho trình phân hủy chất hữu có hiệu cao Nhưng sau phản ứng quang xúc tác việc phân tách chất xúc tác khỏi nước trở nên khó khăn nên gây nhiễm thứ cấp cho môi trường sống Hơn vấn đề thu hồi chất xúc tác cịn có ý nghĩa tái sử dụng cho lần Một cách thu hồi có hiệu quả, thân thiện với mơi trường sử dụng chất xúc tác có từ tính, sau phản ứng chất xúc tác dễ dàng thu hồi thơng qua từ trường ngồi Các cơng bố gần đây, vật liệu tổ hợp TiO2/CoFe2O4, Bi2WO6/CoFe2O4 ZnFe2O4/Bi2WO6 chế tạo thành công kết hợp ưu điểm hoạt tính quang xúc tác cao việc phân hủy Methylene blue (MB) Rhodamine B (RhB) với việc thu hồi dễ dàng từ tính 1.2 Tổng quan vật liệu Bi2Ti2O7 1.2.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu Bi2Ti2O7 Vật liệu Bi2Ti2O7 bán dẫn thuộc họ Pyrochlores, có cấu trúc lập phương, thuộc nhóm khơng gian Fd3̅m, số mạng tinh thể khoảng a = 10,4 Å nhiệt độ môi trường Vật liệu Bi2Ti2O7 không ổn định nhiệt độ cao, chuyển sang pha Aurivillius Bi4Ti3O12 nhiệt độ 743 K Các đơn tinh thể Bi2Ti2O7 pha lỗng với đơn vị tăng gấp đơi có cấu trúc lập phương tâm mặt số mạng a = 20,68 Å 1.2.2 Tính chất quang vật liệu Bi2Ti2O7 1.2.2.1 Cấu trúc điện tử vật liệu Bi2Ti2O7 Trong tính tốn lý thuyết cho thấy vật liệu Bi2Ti2O7 bán dẫn có vùng cấm nghiêng, độ rộng vùng cấm cỡ 2,46 eV Trong tính tốn lý thuyết khác thu vật liệu Bi2Ti2O7 bán dẫn có vùng cấm thẳng, bề rộng dải cấm cỡ 2,6 eV 1.2.2.2 Phổ hấp thụ vật liệu Bi2Ti2O7 Trong kết thực nghiệm cho thấy, Bi2Ti2O7 chất bán dẫn có bờ hấp thụ nằm vùng khả kiến Độ rộng dải cấm vật liệu Bi2Ti2O7 thu từ thực nghiệm 2,95 eV; 2,9 eV; 2,74 eV 2,8 eV 1.2.3 Tính chất quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 Các kết công bố gần cho thấy, vật liệu Bi2Ti2O7 có khả quang xúc tác phân hủy Methylene blue (MB), Rhodamine B (RhB) Methyl orange (MO) chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy ánh sáng tử ngoại, khả quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 cao nhiều so với vật liệu TiO2 1.2.4 Các nghiên cứu nhằm tăng cường khả quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 Để nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 xạ mặt trời, số nghiên cứu điều chỉnh công nghệ chế tạo nhằm làm giảm độ rộng vùng cấm vật liệu Các nghiên cứu pha tạp chất Mn, Fe vào vật liệu Bi2Ti2O7 làm dịch bờ hấp thụ ánh sáng đỏ qua cải thiện hoạt tính quang xúc tác vật liệu Một số nghiên cứu khác tổ hợp vật liệu Bi2Ti2O7 với bán dẫn khác để hình thành vật liệu tổ hợp có cấu trúc dị thể Một số vật liệu tổ hợp với Bi2Ti2O7 cho hoạt tính quang xúc tác cải thiện công bố như: Reduced grapheme oxide (RGO), TiO2, BiVO4 Bi4Ti3O12 1.2.5 Thảo luận chế quang xúc tác Khi chiếu ánh sáng thích hợp với lượng photon lớn độ rộng dải cấm vật liệu Bi2Ti2O7, điện tử dải hóa trị trạng thái Bi 6s O 2p hấp thụ lượng photon ánh sáng chiếu vào chuyển lên dải dẫn trạng thái Ti 3d Trong dải hóa trị xuất lỗ trống mang điện tích dương (h+) dải dẫn xuất điện tử mang điện tích âm (e -) Các điện tử - lỗ trống tự di chuyển tới bề mặt tiếp điểm vật liệu quang xúc tác Ở đó, e- bị bẫy phân tử oxi hịa tan mơi trường để tạo thành O2 , lỗ trống h+ tác dụng với H2O/OH- bề mặt để tạo thành OH• Trong O2 đóng vai trị chất khử mạnh OH• đóng vai trị chất oxi hóa mạnh, chúng tương tác làm phân hủy hợp chất hữu môi trường 1.3 Tổng quan vật liệu BiVO4 1.3.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu BiVO4 Các tính chất BiVO4 phụ thuộc mạnh vào nhiều dạng cấu trúc tinh thể, có cấu trúc tinh thể dạng scheelite zircon Cấu trúc scheelite có cấu trúc tetragonal (nhóm khơng gian: I41/a với a = b = 5,1470 Å; c = 11,7216 Å) monoclinic (nhóm khơng gian: I2/b với a = 5,1935 Å; b = 5,0898 Å; c = 11,6972 Å, β = 90,3871 o), gọi clinobisvanite Dạng zircon cấu trúc tinh thể tetragonal với nhóm không gian: I41/a với a = b = 7,303 Å c = 6,584 Å Hình 1.2 B mơ tả cấu trúc ô đơn vị sở monoclinic BiVO4 gồm tứ diện VO4 khối đa diện BiO8 Bốn nguyên tử O bao quanh vị trí V tám nguyên tử O bao quanh vị trí Bi Tứ diện VO4 kết nối với BiO8 cách chia sẻ nguyên tử O đỉnh Các nguyên tử Bi V xếp luân phiên dọc theo trục tinh thể, làm cho monoclinic BiVO4 thể đặc tính cấu trúc phân lớp Hình 1.2 (A) Giản đồ lượng cho (t-z) BiVO4 (m-s) BiVO4; (B) Cấu trúc tinh thể monoclinic clinobisvanite BiVO4 Cấu trúc đa diện tương ứng biểu diễn (B), tứ diện VO4 màu cam, đa diện BiO8 màu xanh 1.3.2 Tính chất dao động mạng vật liệu BiVO4 Trong cấu trúc monoclinic - scheelite vật liệu BiVO4 có 15 phonon quang học: 3Ag + 4Au + 6Bg + 4Bu, kiểu dao động (3Ag + 6Bg) tích cực Raman, kiểu dao động (4Au + 4Bu) tích cực hồng ngoại 1.3.3 Tính chất quang vật liệu BiVO4 Như trình bày vật liệu BiVO4 có ba dạng cấu trúc: monoclinic scheelite (s-m), tetragonal scheelite (s-t) tetragonal zircon (z-t) Cấu trúc tetragonal BiVO4 có bề rộng dải cấm cỡ 2,9 eV chủ yếu hấp thụ ánh sáng tử ngoại Cấu trúc monoclinic scheelite BiVO4 có bề rộng dải cấm cỡ 2,4 eV chủ yếu hấp thụ ánh sáng nhìn thấy Sự hấp thụ ánh sáng tử ngoại hai cấu trúc: tetragonal monoclinic BiVO4 liên quan đến chuyển dời điện tử từ trạng thái O 2p dải hóa trị đến trạng thái V 3d dải dẫn (Hình 1.38A) Trong hấp thụ ánh sáng khả kiến chuyển dời điện tử từ trạng thái Bi 6s từ trạng thái lai Bi 6s O 2p dải hóa trị lên trạng thái V 3d dải dẫn Ngoài ra, liên kết Bi-O cấu trúc monoclinic BiVO4 bị biến dạng méo, điều làm tăng phân tách điện tử lỗ trống sinh q trình chiếu sáng 1.3.4 Tính chất quang xúc tác vật liệu BiVO4 Vật liệu nano BiVO4 có bờ hấp thụ vùng ánh sáng khả kiến, nên việc ứng dụng vật liệu việc phân hủy chất hữu ánh sáng mặt trời quan tâm nghiên cứu Các kết công bố gần cho thấy, vật liệu Bi2Sn2O7 có khả quang xúc tác phân hủy Methylene blue (MB) Rhodamine B (RhB) tác dụng ánh sáng nhìn thấy Có nghiên cứu pha monoclinic BiVO4 có khả quang xúc tác tốt Tuy nhiên lại có nghiên cứu khác rằng, vật liệu tồn dạng hai pha tetragonal monoclinic BiVO4 lại có hoạt tính quang xúc tác cao dạng đơn pha monoclinic BiVO4 Việc nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ lên trình hình thành pha chuyển pha vật liệu BiVO4 có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác vật liệu CHƯƠNG CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Quy trình chế tạo vật liệu phương pháp chế tạo vật liệu Để chế tạo vật liệu nghiên cứu, ba phương pháp: hóa có hỗ trợ vi sóng, thủy nhiệt sol-gel sử dụng luận án 2.1.1 Chế tạo vật liệu nano Bi2Sn2O7 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Việc sử dụng hỗ trợ vi sóng tổng hợp chất có nhiều ưu điểm: phản ứng xảy nhanh cung cấp nhiệt độ cao đồng nhất; mức độ tinh khiết sản phẩm cao thời gian phản ứng ngắn, có phản ứng phụ; chế tạo hạt có kích thước nano, đồng đều; an tồn với mơi trường, tạo lượng sản phẩm lớn Quy trình chế tạo vật liệu Bi2Sn2O7 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng trình bày Hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo vật liệu nano Bi2Sn2O7 Hình 2.6 Sơ đồ chế tạo vật liệu nano BiVO4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng 2.1.2 Chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 Vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng qua hai bước: (i) Chế tạo vật liệu từ CoFe2O4, (ii) Chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 Quy trình chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 trình bày Hình 2.2 2.3 Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo hạt từ CoFe2O4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Hình 2.3 Sơ đồ chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng 10 s-m BiVO4 Các mẫu BiVO4 chế tạo pH = có bề rộng dải cấm tương ứng với pha z-t BiVO4 Hình 3.3 Phổ hấp thụ (a) phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) mẫu BiVO4 chế tạo độ pH dung dịch tiền chất khác 3.2 Ảnh hưởng điều kiện xử lý nhiệt lên số tính chất vật liệu 3.2.1 Kết nghiên cứu phổ nhiễu xạ tia X mẫu sau ủ nhiệt độ khác Hình 3.4 giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu BiVO4 ủ nhiệt độ khác Kết Hình 3.4 cho thấy, mẫu chưa kết tinh đơn pha cấu trúc z-t BiVO4, mẫu BiVO4 ủ 350 oC kết tinh đơn pha cấu trúc s-m BiVO4 Các mẫu BiVO4 ủ nhiệt từ 200 oC đến 325 oC có cấu trúc dị thể tổ hợp hai pha z-t s-m Tỉ lệ pha s-m mẫu ước tính sơ từ tỉ lệ tương đối cường độ đỉnh đặc trưng (121) pha s-m so với đỉnh đặc trưng (200) pha z-t Chúng tơi ước tính tỉ lệ phần trăm pha s-m khoảng 3, 60 % tương ứng với mẫu ủ 200, 300 325 oC (Bảng 3.4) Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X Hình 3.5 Phổ tán xạ Raman mẫu mẫu BiVO4 chưa ủ ủ nhiệt BiVO4 chưa ủ ủ nhiệt độ khác độ khác nhau Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên kết tinh bề rộng dải cấm hạt nano BiVO4 Tỉ lệ phần trăm Nhiệt độ ủ E , pha z-t Eg, pha s-m Mẫu pha s-m g o ( C) (eV) (eV) (%) Chưa ủ Chưa ủ 2,85 BVO 200 200 2,83 2,51 BVO 300 300 2,75 2,45 BVO 325 325 60 2,74 2,42 BVO 350 350 100 2,40 BVO 375 375 100 2,40 BVO 400 400 100 2,40 11 3.2.2 Kết nghiên cứu phổ tán xạ Raman mẫu sau ủ nhiệt độ khác Hình 3.5 trình bày phổ tán xạ Raman mẫu BiVO4 chưa ủ ủ nhiệt độ khác Kết cho thấy, mẫu chưa ủ quan sát rõ bốn đỉnh tán xạ Raman vị trí số sóng 850, 759, 364, 245 cm-1 Bốn đỉnh phù hợp tốt với kiểu dao động co giãn đối xứng V-O (đối xứng Ag), kiểu dao động co giãn bất đối xứng V-O (đối xứng Bg), kiểu dao động uốn đối xứng O-V-O (đối xứng Ag), kiểu dao động co giãn Bi-O (đối xứng Eg) Đối với hạt nano ủ 350 oC, kiểu tích cực Raman quan sát pha z-t biến mất, bốn đỉnh tán xạ Raman có cường độ mạnh vị trí số sóng 826, 365, 325, 210 cm-1 quan sát rõ ràng, kiểu dao động đặc trưng pha s-m BiVO4 Đỉnh vị trí số sóng 826 cm-1 gán cho kiểu dao động kéo giãn đối xứng V-O (Ag) Các đỉnh vị trí số sóng 365 325 cm-1 gán cho kiểu dao động uốn đối xứng V-O (Ag) kiểu dao động biến dạng uốn bất đối xứng V-O (Bg) liên kết VO4 Đỉnh tán xạ Raman tai vị trí số sóng 210 cm-1 gán cho kiểu dao động mạng (quay/dịch) Đối với hạt nano BiVO4 thu ủ 400 oC, bốn đỉnh Raman có cường độ lớn, cịn quan sát thấy đỉnh có cường độ yếu vị trí số sóng 709 cm-1 gán cho kiểu dao động kéo giãn bất đối xứng V-O (Bg) pha s-m Các kết phổ tán xạ Raman xác định thêm rằng, mẫu chưa ủ kết tinh đơn pha z-t, mẫu ủ 350 oC kết tinh đơn pha s-m, mẫu ủ 400 oC mẫu thu kết tinh pha s-m chất lượng kết tinh mẫu tốt Kết thu từ phổ tán xạ Raman mẫu phù hợp với giản đồ nhiễu xạ tia X Đối với mẫu chưa ủ, đỉnh tán xạ Raman có cường độ yếu quan sát thấy vị trí số sóng 200 cm-1 Khi nhiệt độ ủ 200 oC 300 oC, cường độ đỉnh tán xạ Raman tăng dần dịch chuyển phía lượng cao Khi nhiệt độ ủ mẫu tăng lên đến 325 oC, cường độ đỉnh tăng lên nhanh chóng tiếp tục dịch chuyển lượng cao đến vị trí số sóng 210 cm-1 Kết phổ tán xạ Raman rằng, mẫu chưa ủ hàm lượng pha s-m % phổ tán xạ Raman phát ra, phổ XRD khơng phát hàm lượng pha s-m % Khi nhiệt độ ủ mẫu 300 oC vài phần trăm pha z-t BiVO4 biến đổi thành pha s-m BiVO4 Sự chuyển pha thực xảy 325 oC, nhiệt độ 60 % pha z-t BiVO4 chuyển thành pha s-m BiVO4 3.2.3 Kết nghiên cứu ảnh SEM HRTEM mẫu sau ủ nhiệt độ khác Hình 3.6a-c trình bày hình ảnh FESEM mẫu chưa ủ, ủ nhiệt độ 325 400 oC Kết chụp ảnh FESEM cho thấy hạt nano BiVO4 có dạng hình cầu kích thước khoảng vài trăm nano mét Khi mẫu ủ nhiệt nhiệt độ 400 oC hình thái học mẫu cải thiện rõ ràng, điều cho thấy mẫu kết tinh tốt Hơn nữa, kết FESEM cho thấy mẫu BiVO4 dị thể, hạt nano bao kín, thấy mối liên kết chặt chẽ mặt phân cách hai pha z-t BiVO4 pha z-t BiVO4 hình thành cấu trúc nano Mối liên kết chặt chẽ mặt phân cách lớp chuyển tiếp dị thể hai pha BiVO4 kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HRTEM), kết trình bày Hình 5.6d Kết cho thấy, khoảng cách mặt phẳng mạng d = 0,312 nm ứng với họ mặt phẳng mạng (103) pha s-m BiVO4, vùng tiếp giáp 12 khoảng cách mặt phẳng mạng d = 0,227 nm ứng với họ mặt phẳng mạng (301) pha z-t BiVO4 Hơn nữa, phổ hấp thụ UV-vis cho thấy mối liên kết chặt chẽ hình thành hai pha z-t BiVO4 pha z-t BiVO4 kích thước nano Sự hình thành mối liên kết chặt chẽ hai pha có lợi ích lớn cho việc phân tách hạt tải điện, nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu Hình 3.6 Hình ảnh FESEM mẫu BiVO4 chưa ủ (a), mẫu ủ 325 oC (b), mẫu ủ 400 oC (c), hình ảnh HRTEM mẫu ủ 325 oC (d) Hình 3.7 Phổ hấp thụ (a) phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) mẫu BiVO4 chưa ủ ủ nhiệt độ khác 3.2.4 Kết nghiên cứu phổ hấp thụ UV-vis mẫu sau ủ nhiệt độ khác Hình 3.7a trình bày phổ hấp thụ UV-vis mẫu chưa ủ ủ nhiệt độ khác Kết Hình 3.7a cho thấy có chuyển pha từ pha z-t BiVO4 sang pha s-m BiVO4, phổ hấp thụ thay đổi theo quy luật xác định Phổ hấp thụ mẫu chưa ủ gồm bờ hấp thụ có bước sóng cỡ 450 nm phần hấp thụ bước sóng cỡ 500 nm Hình 3.7b phổ hấp thụ chuyển đổi KM mẫu BiVO4 chưa ủ ủ nhiệt độ khác Bề rộng dải cấm với mẫu chưa ủ pha z-t BiVO4 2,85 eV Các mẫu ủ 200 300 oC bề rộng dải cấm pha z-t BiVO4 dịch chuyển phía ánh sáng đỏ có giá trị tương ứng 2,83 eV 2,75 eV Mẫu ủ 350 oC pha z-t BiVO4 biến hình thành pha s-m BiVO4 với bề rộng dải cấm 2,4 eV Ngoài ra, bề rộng dải cấm pha s-m BiVO4 dịch phía đỏ nhiệt độ ủ tăng Cấu trúc điện tử chất bán dẫn đóng vai trị quan trọng hoạt tính quang xúc tác vật liệu Phổ hấp thụ vật liệu chứng minh cấu trúc điện tử hạt nano BiVO4 điều chỉnh cách ủ mẫu Ngoài ra, phổ hấp thụ cho thấy với gia tăng nhiệt độ ủ, hấp thụ từ pha s-m BiVO4 tăng nhanh nhiệt độ ủ mẫu 200 300 oC, khác với kết thu từ XRD Raman Điều với cấu trúc dị thể BiVO4, cấu trúc điên tử biến đổi tương tác hai pha z-t BiVO4 s-m BiVO4 Điều phù hợp với kết từ ảnh FESEM HRTEM, cho thấy cấu trúc dị thể hình thành hai pha z-t BiVO4 s-m BiVO4 mức nano Sự thay đổi cấu trúc điện tử hạt nano BiVO4 có ý nghĩa quan trọng để nghiên cứu nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu 13 CHƯƠNG KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Ti2O7 4.1 Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp sol-gel 4.1.1 Kết nghiên cứu cấu trúc vật liệu Bi2Ti2O7 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Ti2O7 (BTO) chế tạo phương pháp sol-gel sau ủ nhiệt độ khác trình bày Hình 4.1 Hình 4.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Ti2O7 ủ nhiệt độ khác Hình 4.2 Ảnh SEM mẫu Bi2Ti2O7 ủ nhiệt độ khác nhau: (a) 400 oC, (b) 500 oC, (c) 600 oC (d) 700 oC Kết thu Hình 4.1 cho thấy, mẫu trước ủ xuất đỉnh nhiễu xạ tinh thể Bi, chưa xuất đỉnh nhiễu xạ pha tinh thể Bi2Ti2O7 Khi nhiệt độ ủ 400 oC, xuất đỉnh nhiễu xạ pha tinh thể lập phương Bi2Ti2O7, ngồi cịn xuất pha tinh thể BiOCl pha tinh thể orthorhombic Bi4Ti3O12 Khi nhiệt độ ủ 500 oC, đỉnh nhiễu xạ tinh thể Bi2Ti2O7 kết tinh mạnh mẽ khơng cịn pha tinh thể orthorhombic Bi4Ti3O12, nhiên xuất đỉnh nhiễu xạ pha tinh thể BiOCl Khi nhiệt độ ủ 600 oC, mẫu kết tinh đơn pha lập phương Bi2Ti2O7, thuộc nhóm không gian Fd3̅m Tuy nhiên nhiệt độ ủ 700 oC, ngồi pha tinh thể lập phương Bi2Ti2O7, cịn xuất thêm pha tinh thể monoclinic Bi4Ti3O12 Như vậy, vật liệu nano Bi2Ti2O7 kết tinh đơn pha lập phương Pyrochlore mẫu ủ 600 oC Kích thước hạt tinh thể trung bình mẫu Bi2Ti2O7 ủ nhiệt độ khác tăng dần theo nhiệt độ ủ, kích thước thay đổi từ 19 nm đến 29 nm Ảnh SEM mẫu Bi2Ti2O7 ủ nhiệt độ khác trình bày Hình 4.2 Kết chụp ảnh SEM cho thấy, hạt có kích thước nano mét, có hình dạng cầu hình dạng tương đối đồng Mẫu ủ 400 oC 500 oC kích thước hạt trung bình tương ứng 40 nm 50 nm Mẫu ủ 600 oC kích thước hạt phân bố từ 50 nm đến 120 nm, nhiệt độ ủ 700 oC kích thước hạt phân bố từ 100 nm đến 170 nm 4.1.2 Kết nghiên cứu tính chất vật lí vật liệu Bi2Ti2O7 Phổ hấp thụ mẫu Bi2Ti2O7 ủ nhiệt độ khác có bờ hấp thụ rõ ràng bờ hấp thụ mẫu nằm vùng khả kiến, giá trị bề rộng dải cấm mẫu khoảng từ 2,71 eV đến 2,86 eV 14 4.2 Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp thủy nhiệt 4.2.1 Ảnh hưởng độ pH lên số tính chất vật liệu Bi2Ti2O7 Vật liệu nano Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp thủy nhiệt, độ pH dung dịch tiền chất thay đổi từ đến 11, nhiệt độ thủy nhiệt 180 oC thời gian 12 giờ, sản phẩm sau thủy nhiệt sấy khô ủ nhiệt độ 600 oC thời gian Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu trình bày Hình 4.4 Hình 4.4 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Ti2O7 độ pH dung dịch tiền chất thay đổi Hình 4.5 Ảnh SEM mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo độ pH khác nhau: (a) pH = 5, (b) pH = 11 Kết thu Hình 4.4 cho thấy, độ pH dung dịch xuất đỉnh nhiễu xạ với cường độ mạnh pha Bi2Ti4O11 đỉnh nhiễu xạ với cường độ yếu pha Bi2Ti2O7 Khi độ pH dung dịch tiền chất tăng dần đến 5, 7, đỉnh nhiễu xạ pha Bi2Ti4O11 có cường độ giảm dần, đồng thời đỉnh nhiễu xạ pha Bi2Ti2O7 có cường độ tăng dần Khi độ pH dung dịch tiền chất 11, vật liệu kết tinh đơn pha lập phương Pyrochlore Bi2Ti2O7 Hình 4.5 cho thấy, độ pH dung dịch tiền chất 5, vật liệu Bi2Ti2O7 thu chủ yếu có dạng hình que có bề dày khoảng từ 20 nm đến 30 nm phân bố đồng Khi độ pH dung dịch tiền chất 11, vật liệu Bi2Ti2O7 có hình dạng cầu kích thước khoảng từ 30 nm đến 50 nm Như độ pH dung dịch tiền chất ảnh hưởng mạnh đến hình thái học mẫu Phổ hấp thụ mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo độ pH khác có bờ hấp thụ rõ ràng bờ hấp thụ nằm vùng khả kiến, độ rộng vùng cấm quang mẫu thay đổi từ 2,63 eV đến 2,89 eV 4.2.2 Ảnh hưởng điều kiện ủ nhiệt lên số tính chất vật liệu Bi2Ti2O7 Vật liệu nano Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp thủy nhiệt, thông số độ pH = 11 dung dịch tiền chất giữ cố định, nhiên sản phẩm sau thủy nhiệt sấy khô ủ nhiệt từ 400 đến 600 oC Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Ti2O7 ủ nhiệt độ khác trình bày Hình 4.7 Kết Hình 4.7 cho thấy, mẫu chưa ủ nhiệt xuất đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh pha tetragonal BiOCl Khi nhiệt độ ủ mẫu 400 oC 500 oC vật liệu tồn dạng tổ hợp hai pha BiOCl pha Bi2Ti2O7 Khi nhiệt độ ủ mẫu 600 oC vật liệu kết tinh đơn pha lập phương Pyrochlore Bi2Ti2O7 15 Hình 4.7 Giản đồ nhiễu xạ tia X Hình 4.8 Ảnh FE-SEM mẫu chưa ủ mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp (a) mẫu ủ nhiệt độ khác thủy nhiệt ủ nhiệt độ khác 400 oC (b), 500 oC (c) 600 oC (d) Hình 4.8 cho thấy, nhiệt độ ủ tăng lên kích thước hạt trung bình vật liệu Bi2Ti2O7 tăng lên Mẫu chưa ủ, mẫu ủ nhiệt độ 400 oC; 500 oC 600 o C kích thước hạt trung bình 15 nm; 30 nm; 40 nm 45 nm Các phép đo đẳng nhiệt hấp phụ giải hấp N2 để xác định diện tích bề mặt riêng vật liệu, kết trình bày Bảng 4.5 Kết cho thấy mẫu chưa ủ có diện tích bề mặt cao (66,2 m2/g) Khi ủ nhiệt nhiệt độ ủ tăng dần diện tích bề mặt riêng giảm dần, mẫu ủ nhiệt độ 400 oC, 500 oC 600 oC diện tích bề mặt riêng tương ứng 52,9 m2/g; 22,4 m2/g 13,1 m2/g Bảng 4.5 Diện tích bề mặt riêng mẫu chưa ủ mẫu ủ nhiệt độ khác BTO BTO BTO Mẫu Chưa ủ HT400 HT500 HT600 Diện tích bề mặt riêng (m /g) 66,2 52,9 22,4 13,1 Phổ hấp thụ mẫu chưa ủ ủ nhiệt độ khác thể Hình 4.9a Mẫu chưa ủ có bờ hấp thụ nhỏ 400 nm Bờ hấp thụ vật liệu Bi2Ti2O7 cỡ 455 nm, điều cho thấy vật liệu có khả hấp thụ tốt ánh sáng khả kiến Bờ hấp thụ mẫu ủ 400 oC 500 oC dịch chuyển phía ánh sáng đỏ so với mẫu chưa ủ mẫu ủ 600 oC Hình 4.9b phổ hấp thụ chuyển đổi KM mẫu Bi2Ti2O7 chưa ủ ủ nhiệt độ khác Bề rộng dải cấm mẫu chưa ủ mẫu ủ nhiệt độ 400 oC, 500 oC 600 oC 2,81 eV; 2,57 eV; 2,57 eV 2,63 eV Như vật liệu tổ hợp Bi2Ti2O7/BiOCl có bề rộng dải cấm nhỏ nhất, điều thấy chúng có khả quang xúc tác tốt vùng ánh sáng khả kiến 16 Hình 4.9 Phổ hấp thụ (a) phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) mẫu Bi2Ti2O7 chưa ủ ủ nhiệt độ khác 400 oC, 500 oC 600 oC 4.3 Ảnh hưởng điều kiện công nghệ, phương pháp chế tạo mẫu lên tính chất quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 4.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên khả quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp sol-gel Khả quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp sol-gel đánh giá thông qua suy giảm nồng độ RhB theo thời gian chiếu sáng Kết cho thấy, mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo với nhiệt độ ủ 400 oC cho kết quang xúc tác tốt nhất, sau 180 phút chiếu sáng RhB gần phân hủy hoàn tồn Giá trị độ dốc k’ q trình quang xúc tác phân hủy RhB vật liệu Bi2Ti2O7 ứng với nhiệt độ ủ 400 oC lớn (k’ =0,024), sau đến mẫu ủ nhiệt độ 500 o C 700 oC nhỏ ứng với vật liệu Bi2Ti2O7 kết tinh đơn pha ủ nhiệt độ 600 oC (k’ =0,008) 4.3.2 Ảnh hưởng độ pH lên khả quang xúc tác mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp thủy nhiệt Hình 4.10a cho thấy, mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo với độ pH = dung dịch tiền chất cho kết quang xúc tác tốt nhất, sau 180 phút chiếu sáng RhB gần phân hủy hoàn toàn Kết thu từ Hình 4.12b cho thấy, độ dốc k’ trình quang xúc tác phân hủy RhB vật liệu Bi2Ti2O7 ứng với độ pH = lớn (k’=0,028) nhỏ ứng với vật liệu Bi2Ti2O7 kết tinh đơn pha chế tạo pH = 11 (k’=0,006) Như vậy, độ pH dung dịch tiền chất vật liệu tổ hợp hai pha Bi2Ti2O7 pha Bi2Ti4O11 có hoạt tính quang xúc tác tốt nhất, vật liệu chế tạo pH = 11 kết tinh đơn pha Bi2Ti2O7 có hoạt tính quang xúc tác Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ 554 nm theo thời gian dung dịch RhB tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy RhB Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp thủy nhiệt độ pH khác (a) thay đổi nồng độ RhB trình quang xúc tác Bi2Ti2O7 theo mơ hình Langmuir – Hinshelwood (b) 17 4.3.3 Ảnh hưởng xử lý nhiệt lên khả quang xúc tác mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp thủy nhiệt Hình 4.11a cho thấy, với mẫu chưa ủ mẫu ủ 600 oC sau 120 phút chiếu sáng có tới 70 % 75 % nồng độ RhB bị phân hủy chiếu sáng đèn Xenon Như vậy, hoạt tính quang xúc tác mẫu ủ 400 oC tốt nhất, sau 120 phút sáng đèn Xenon có tới 95 % nồng độ RhB bị phân hủy Kết Hình 4.11b cho thấy, số tốc độ phản ứng quang xúc tác mẫu tổ hợp Bi2Ti2O7/BiOCl cao gấp 2,5 lần tương ứng so với mẫu BiOCl Bi2Ti2O7 Hình 4.11 (a) Đồ thị suy giảm nồng độ dung dịch RhB gây ánh sáng nhìn thấy hoạt tính quang xúc tác mẫu chưa ủ mẫu ủ 400 oC, 500 oC 600 o C (b) Đồ thị suy giảm nồng độ RhB hoạt tính quang xúc tác mẫu chưa ủ mẫu ủ 400 oC, 500 oC 600 oC theo theo mơ hình Langmuir – Hinshelwood Đối với vật liệu tổ hợp hai pha Bi2Ti2O7/BiOCl xuất dải hấp thụ rộng so với dải hấp thụ vật liệu Bi2Ti2O7, điều dẫn đến tăng cường hoạt tính quang xúc tác vùng ánh sáng nhìn thấy vật liệu tổ hợp Hơn Bi2Ti2O7 BiOCl gần cấu trúc dị thể hình thành (Hình 4.12) Khi lớp chuyển tiếp dị thể chiếu sáng ánh sáng nhìn thấy hai bán dẫn Bi2Ti2O7 BiOCl bị kích thích tạo cặp điện tử - lỗ trống quang Do cấu trúc dải lượng chồng chéo, điện tử quang CB Bi2Ti2O7 dễ dàng di chuyển sang CB BiOCl, ngược lại lỗ trống VB BiOCl di chuyển tự sang VB Bi2Ti2O7 Lớp chuyển tiếp dị thể có hiệu ngăn chặn tái tổ hợp điện tích, tăng hoạt tính quang xúc tác Hình 4.12 Sơ đồ chế tăng cường hoạt tính quang xúc tác vật liệu tổ hợp hai pha Bi2Ti2O7/BiOCl Hình 4.13 Phổ huỳnh quang mẫu: (a) mẫu Bi2Ti2O7 tinh khiết (được ủ 600 oC), (b) mẫu tổ hợp Bi2Ti2O7/BiOCl (được ủ 400 oC) 18 Để xác định tách cặp điện tử lỗ trống chế quang xúc tác, phổ huỳnh quang (PL) đo cho vật liệu Bi2 Ti2O7 vật liệu tổ hợp hai pha Bi2 Ti2O7/BiOCl Các kết thể Hình 4.13 cường độ phát xạ huỳnh quang vật liệu tổ hợp hai pha Bi2 Ti2O7/BiOCl thấp đáng kể so với vật liệu Bi2Ti2O7 tinh khiết, điều cho thấy kết hợp Bi2Ti2O7 BiOCl tạo điều kiện thuận lợi cho phân tách điện tử lỗ trống quang dẫn đến hoạt tính quang xúc tác tăng cường CHƯƠNG KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Sn2O7 5.1 Ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ lên số tính chất vật liệu 5.1.1 Ảnh hưởng độ pH Các mẫu Bi2Sn2O7 chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng, điều kiện cơng suất vi sóng 750 W thời gian vi sóng 20 phút Để nghiên cứu trình kết tinh mẫu Bi2Sn2O7 chuẩn bị, kết phân tích phép đo DTA TGA trình bày Hình 5.1 Kết Hình 5.1 cho thấy, nhiệt độ 345 oC có đỉnh hấp thụ nhiệt lớn, nhiệt độ hình thành pha cấu trúc vật liệu Bi2Sn2O7 Như vậy, điều kiện áp suất khí nhiệt độ chuyển pha cấu trúc Bi2Sn2O7 vật liệu phải lớn 345 oC Hình 5.1 Đường cong DTA TGA mẫu Bi2Sn2O7 chuẩn bị với tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút Hình 5.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Sn2O7 chế tạo với độ pH khác Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Sn2O7 chế tạo từ dung dịch tiền chất có độ pH khác sau ủ nhiệt độ 700 oC trình bày Hình 5.2 Kết cho thấy, mẫu chế tạo độ pH = 11 12 kết tinh đơn pha tinh thể Bi2Sn2O7, có cấu trúc lập phương Pyrochlore, thuộc nhóm khơng gian Fd3̅m Các mẫu chế tạo độ pH = đến kết tinh không đơn pha Như độ pH dung dịch ảnh hưởng mạnh đến hình thành pha vật liệu Bi2Sn2O7 Kích thước hạt tinh thể trung bình vật liệu Bi2Sn2O7 có giá trị từ 16 đến 20 nano mét Vật liệu Bi2Sn2O7 chế tạo dung dịch tiền chất có độ pH khác gồm hạt có hình dạng giả cầu kích thước trung bình từ 30 đến 50 nm, phân bố đồng Các mẫu chế tạo độ pH khác có hình thái học tương tự Kết thu cho thấy, độ pH dung dịch tiền chất ảnh hưởng khơng nhiều đến hình thái học vật liệu Bi2Sn2O7 19 Các mẫu Bi2Sn2O7 có bờ hấp thụ rõ ràng, bờ hấp thụ mẫu nằm vùng ánh sáng khả kiến, giá trị độ rộng vùng cấm Eg mẫu khoảng từ 2,67 eV đến 2,74 eV 5.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên cấu trúc tính chất quang vật liệu Các mẫu Bi2Sn2O7 chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng, điều kiện cơng suất vi sóng 750 W thời gian vi sóng 20 phút, độ pH dung dịch tiền chất 12, sau ủ nhiệt độ khác từ 300 đến 700 oC Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Bi2Sn2O7 trước sau ủ nhiệt từ 300 oC đến 700 oC trình bày Hình 5.5 Kết cho thấy, mẫu sau vi sóng xuất đỉnh nhiễu xạ cường độ yếu tương ứng với hình thành pha BiOCl Khi nhiệt độ ủ 400 oC, đỉnh nhiễu xạ pha Bi2Sn2O7 xuất có cường độ yếu, phần lớn vật liệu trạng thái vơ định hình Khi nhiệt độ ủ tăng lên đến 500 oC, cường độ đỉnh nhiễu xạ tăng, đồng thời độ bán rộng giảm thể kết tinh tốt pha tinh thể Như vậy, vật liệu nano kết tinh đơn pha lập phương Pyrochlore Bi2Sn2O7 nhiệt độ ủ 400 oC Hình 5.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X Hình 5.6 Ảnh SEM mẫu mẫu Bi2Sn2O7 chế tạo với nhiệt độ ủ Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ khác khác (pH = 12) nhau: 400 oC (a), 500 oC (b), 600 oC (c) 700 oC (d) Kích thước hạt tinh thể trung bình mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ khác có thay đổi đáng kể theo nhiệt độ ủ Khi nhiệt độ ủ tăng từ 400 oC đến 700 oC kích thước hạt tinh thể trung bình tăng từ nm đến 15 nm Bảng 5.3 Diện tích bề mặt riêng kích thước hạt hạt nano Bi2Sn2O7 thu nhiệt độ ủ khác 400, 500, 600 700 oC Nhiệt độ ủ (°C) 400 500 600 700 Kích thước hạt tinh thể XRD 11 15 (nm) Kích thước hạt SEM (nm) 40 45 51 62 Diện tích bề mặt (m /g) 94,8 ± 55,8 ± 0,2 31,7 ± 0,1 16,2 ± 0,1 0,4 Ảnh SEM mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ khác trình bày Hình 5.6 Kết thu Hình 5.6 cho thấy, kích thước hạt trung bình tăng dần từ 40 nm đến 60 nm nhiệt độ ủ tăng từ 400 oC đến 700 oC Phép đo đường đẳng nhiệt 20 hấp phụ giải hấp N2 thực cho mẫu để đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên diện tích bề mặt riêng hạt nano Bi2Sn2O7 kết trình bày Bảng 5.3 Kết cho thấy, mẫu Bi2Sn2O7 ủ 400 oC có diện tích bề mặt riêng lớn khoảng 94,8 m2/g Diện tích bề mặt riêng giảm xuống 55,8; 31,7 16,2 m2/g theo thứ tự nhiệt độ ủ tăng từ 500, 600 đến 700 o C Phổ hấp thụ phổ hấp thụ chuyển đổi KM mẫu Bi2Sn2O7 chưa ủ ủ nhiệt độ khác trình bày Hình 5.7 Kết cho thấy, mẫu chưa ủ có bờ hấp thụ nằm vùng tử ngoại, bờ hấp thụ vật liệu BiOCl Sau ủ nhiệt, bờ hấp thụ tất mẫu nằm vùng ánh sáng nhìn thấy Khi nhiệt độ ủ tăng từ 400 đến 700 oC độ rộng vùng cấm mẫu Bi2Sn2O7 thay đổi từ 2,4 eV đến 2,67 eV Hình 5.7 Phổ hấp thụ (a) phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) hạt nano Bi2Sn2O7 chưa ủ ủ nhiệt độ khác Phổ huỳnh quang nhiệt độ phòng hạt nano Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ khác trình bày Hình 5.8a Trên Hình 5.8a cho thấy, phổ huỳnh quang tất mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ khác có dải phổ phát xạ màu xanh khoảng rộng 450 - 740 nm Hình 5.8b đỉnh phổ huỳnh quang mẫu Bi2Sn2O7 ủ 400 oC khớp hàm Lorentzian Kết cho thấy, đỉnh phát xạ huỳnh quang bao gồm bốn đỉnh lớn, đỉnh phát xạ 528, 580, 628 682 nm Trong đỉnh phát xạ huỳnh quang cao 528 nm (~ 2,35 eV) gán cho chuyển dời (vùng vùng) điện tử Các đỉnh phát xạ huỳnh quang khác cho có nguồn gốc từ khuyết tật nội vật liệu Cường độ phổ huỳnh quang giảm mạnh nhiệt độ ủ tăng từ 400 oC đến 500 oC giảm chậm nhiệt độ ủ tăng thêm Kết phổ huỳnh quang Hình 5.8 gián tiếp phản ánh tốc độ tái tổ hợp cặp điện tử lỗ trống vật liệu Mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ 500 oC có cường độ phổ huỳnh quang thấp gián tiếp phản ánh tốc độ tái hợp điện tử lỗ trống quang mẫu nhỏ nhất, nghĩa thời gian sống điện tử lỗ trống quang mẫu cao Mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ 400 oC có cường độ phổ huỳnh quang cao gián tiếp phản ánh thời gian sống điện tử lỗ trống quang thấp 21 Hình 5.8 (a) Phổ huỳnh quang mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ khác (b) Đường cong khớp hàm Lorentzian phổ huỳnh quang mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ 400 oC 5.2 Ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ lên tính chất quang xúc tác vật liệu 5.2.1 Khả quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7 chế tạo điều kiện độ pH dung dịch tiền chất khác Khả quang xúc tác vật liệu Bi2Sn2O7 đánh giá thông qua suy giảm nồng độ RhB theo thời gian chiếu sáng Kết cho thấy, mẫu Bi2Sn2O7 chế tạo với độ pH = 12 cho kết quang xúc tác tốt nhất, sau chiếu sáng nồng độ RhB lại vào khoảng 15 %, độ dốc k’ trình quang xúc tác phân hủy RhB vật liệu Bi2Sn2O7 ứng với pH = 12 lớn nhỏ ứng với vật liệu Bi2Sn2O7 chế tạo pH = 11 Như vậy, hạt nano Bi2Sn2O7 chế tạo pH = 12 cho hiệu quang xúc tác tốt 5.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên tính chất quang xúc tác Hình 5.9a cho thấy, mẫu Bi2Sn2O7 ủ 500 oC cho kết quang xúc tác tốt nhất, sau chiếu sáng nồng độ RhB lại vào khoảng 2,3 % Các mẫu Bi2Sn2O7 ủ nhiệt độ 400, 600, 700 oC sau chiếu sáng nồng độ RhB lại 21,2; 10,6; 27,6 % Kết thu từ Hình 5.9b cho thấy, độ dốc k’ trình quang xúc tác phân hủy RhB vật liệu Bi2Sn2O7 ủ 500 oC lớn nhất, sau đến mẫu ủ 600 oC 400 oC Giá trị độ dốc k’ nhỏ ứng với vật liệu Bi2Sn2O7 ủ 700 oC Hình 5.9 Đồ thị biểu diễn thay đổi cường độ đỉnh Hình 5.10 Các lần tái sử hấp thụ 554 nm theo thời gian dung dịch RhB dụng hạt nano Bi2Sn2O7 ủ tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân hủy 500 oC suy giảm RhB Bi2Sn2O7 (a) thay đổi nồng độ RhB nồng độ RhB hoạt tính q trình quang xúc tác Bi2Sn2O7 ủ quang xúc tác vật liệu nhiệt độ khác theo mơ hình Langmuir – chiếu sáng Hinshelwood (b) ánh sáng nhìn thấy o Hiệu quang xúc tác mẫu Bi2Sn2O7 ủ 500 C việc phân hủy RhB qua lần tái sử dụng liên tiếp mô tả Hình 5.10 Kết cho thấy, so với lần sử dụng đầu tiên, suy giảm hoạt tính quang xúc tác vật liệu nano Bi2Sn2O7 22 ủ 500 oC khoảng %; 2,7 % % tương ứng với lần sử dụng thứ 2, thứ Do đó, kết luận hạt nano Bi2Sn2O7 ủ 500 oC có hoạt tính quang xúc tác tương đối cao ổn định Như vậy, hạt nano Bi2Sn2O7 chế tạo độ pH = 12 ủ 500 oC thể hoạt tính quang xúc tác tốt việc phân hủy RhB ánh sáng khả kiến 5.3 Kết chế tạo nghiên cứu vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 5.3.1 Tính chất vật lí vật liệu tổ hợp Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 (BSO/CFO) chế tạo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng trình bày Hình 5.11 Kết cho thấy, mẫu tổ hợp BSO/CFO với tỉ phần khối lượng CFO BSO khác xuất đỉnh nhiễu xạ BSO CFO Trên giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu tổ hợp BSO/CFO không xuất thêm đỉnh khơng có dịch đỉnh đỉnh nhiễu xạ BSO CFO Như vật liệu tổ hợp BSO/CFO chế tạo thành cơng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Hình 5.11 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu Hình 5.12 Chu trình từ trễ BSO, CFO tinh khiết mẫu tổ hợp mẫu tổ hợp BSO/CFO mẫu CFO BSO/CFO (hình chèn) Phổ tán sắc lượng EDX mẫu tổ hợp BSO/CFO ứng với tỉ lệ khối lượng CFO so với BSO 10 % 15 % xuất đỉnh ứng với nguyên tố Bi; Fe; Co; Sn O, điều chứng tỏ vật liệu chế tạo có thành phần hóa học mong muốn Ảnh SEM mẫu tinh khiết BSO mẫu tổ hợp BSO/CFO cho thấy, mẫu BSO tinh khiết hạt nano có dạng cầu, phân bố tương đối đồng đều, kích thước hạt trung bình khoảng 40 nm Các mẫu tổ hợp BSO/CFO có hình dạng khơng rõ nét có đóng góp thành phần từ CFO mẫu Tính chất từ mẫu tổ hợp BSO/CFO mẫu CFO khảo sát phép đo chu trình từ trễ Hình 5.12 chu trình từ trễ vật liệu tổ hợp BSO/CFO vật liệu từ CFO Kết Hình 5.12 cho thấy, từ độ bão hịa mẫu CFO khoảng 45 emu/g, từ độ bão hòa vật liệu tổ hợp BSO/CFO có giá trị từ 0; 0,9; 1,8; 2,6; 4,4 emu/g tương ứng với mẫu có tỉ lệ khối lượng CFO 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5 15 % Như vậy, mẫu tổ hợp BSO/CFO có tính sắt từ, tỉ lệ khối lượng CFO cao tính sắt từ vật liệu mạnh Bờ hấp thụ mẫu BSO mẫu tổ hợp BSO/CFO nằm vùng ánh sáng khả kiến Giá trị độ rộng vùng cấm BSO 2,79 eV Các giá trị độ rộng vùng cấm 23 mẫu BSO/CFO thay đổi từ 2,42 eV đến 2,74 eV tỉ phần khối lượng CFO mẫu tăng từ 2,5 % đến 15 % 5.3.2 Tính chất quang xúc tác thử nghiệm khả thu hồi từ trường mẫu tổ hợp Hình 5.13 thể khả thu hồi từ trường vật liệu tổ hợp BSO 10 CFO (mẫu tỉ lệ khối lượng CFO 10 %) Kết cho thấy mẫu BSO (dung dịch màu vàng) không chịu ảnh hưởng từ trường dung dịch đồng nhất, vật liệu tổ hợp BSO 10 CFO dung dịch bị hút phía nam châm dung dịch cịn lại dường màu trắng suốt Điều chứng tỏ mẫu tổ hợp BSO 10 CFO có liên kết hai thành phần BSO CFO Hình 5.13 Tiềm thu hồi từ trường vật liệu tổ hợp BSO/CFO Hình 5.14a trình bày suy giảm cường độ đỉnh 554 nm so với cường độ ban đầu theo thời gian tác dụng quang xúc tác mẫu BSO tinh khiết mẫu tổ hợp BSO/CFO với tỉ phần khối lượng CFO khác Kết cho thấy, mẫu tổ hợp BSO/CFO mà tỉ phần khối lượng CFO từ 2,5 đến 10 % khả quang xúc tác giảm khơng nhiều so với mẫu BSO tinh khiết số tốc độ phân hủy RhB mẫu tổ hợp giảm không nhiều so với mẫu BSO tinh khiết (Hình 5.14b) Như vậy, vai trò CFO mẫu tổ hợp BSO/CFO liên kết với BSO có khả thu hồi nhờ từ trường ngồi Hình 5.14 Đồ thị biểu diễn thay đổi cường độ Hình 5.15 Các lần tái sử dụng đỉnh hấp thụ 554 nm theo thời gian dung dịch vật liệu tổ hợp BSO 10 CFO RhB tác dụng hiệu ứng quang xúc tác phân suy giảm nồng độ hủy RhB (a) thay đổi nồng độ RhB RhB hoạt tính quang xúc q trình quang xúc tác BSO mẫu tổ hợp tác vật liệu chiếu BSO/CFO theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b) sáng ánh sáng nhìn thấy Hiệu quang xúc tác mẫu sau thu hồi tái sử dụng ba lần việc phân hủy RhB trình bày Hình 5.15 Kết cho thấy, vật liệu tổ hợp BSO 10 CFO giữ hoạt tính quang xúc tác tốt việc phân hủy RhB sau 180 phút chiếu sáng ánh sáng khả kiến Sau lần sử dụng có tới 86 % RhB bị phân hủy, 75 % RhB bị phân hủy lần tái sử dụng thứ nhất, khoảng 62 % RhB bị phân hủy lần tái sử dụng thứ hai phân hủy 50 % RhB lần tái sử dụng thứ ba 24 KẾT LUẬN Luận án nghiên cứu, chế tạo vật liệu quang xúc tác BiMO (M=V, Ti, Sn) có cấu trúc nano mét phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng, phương pháp sol-gel, phương pháp thủy nhiệt Luận án tiến hành thử nghiệm khả quang xúc tác vật liệu chế tạo Tổ hợp vật liệu quang xúc tác Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 để thu hồi vật liệu sau sử dụng Nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 cách tạo lớp chuyển tiếp dị thể hai bán dẫn Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên trình hình thành chuyển pha cấu trúc vật liệu BiVO4 Các kết luận án đạt đóng góp luận án tóm tắt sau: Chế tạo thành công vật liệu BiVO4 phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng, có ảnh hưởng độ pH dung dịch tiền chất nhiệt độ ủ lên cấu trúc, hình thái học tính chất quang Nhiệt độ ủ mẫu BiVO4 ảnh hưởng đến hình thành pha chuyển pha vật liệu Mẫu chưa ủ kết tinh đơn pha z-t BiVO4 (pH = 3), nhiệt độ ủ tăng dần bắt đầu có chuyển pha từ pha z-t BiVO4 sang pha s-m BiVO4 Tại nhiệt độ ủ 350 oC, có chuyển pha hồn tồn từ pha z-t BiVO4 sang pha cấu trúc s-m BiVO4 Vật liệu nano Bi2Ti2O7 chế tạo thành công phương pháp sol-gel, phương pháp thủy nhiệt Độ pH dung dịch tiền chất, nhiệt độ ủ mẫu ảnh hưởng đến cấu trúc, hình thái bề mặt tính chất quang vật liệu Vật liệu kết tinh đơn pha lập phương Pyrochlore nhiệt độ ủ 600 oC sau cô cạn Sol-gel phương pháp Sol-gel Trong phương pháp thủy nhiệt, độ pH dung dịch tiền chất 11 nhiệt độ ủ mẫu 600 oC vật liệu kết tinh đơn pha lập phương Pyrochlore Bi2Ti2O7 Phương pháp chế tạo vật liệu, độ pH dung dịch tiền chất, nhiệt độ ủ mẫu ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác vật liệu Mẫu chế tạo phương pháp thủy nhiệt, điều kiện độ pH = dung dịch tiền chất, nhiệt độ ủ 600 o C tổ hợp hai pha Bi2Ti2O7/Bi2Ti4O11 cho khả quang xúc tác cao (k’ = 0,028) Trong mẫu chế tạo phương pháp thủy nhiệt kết tinh đơn pha Bi2 Ti2O7 cho khả quang xúc tác thấp (k’ = 0,006) Vật liệu nano Bi2Sn2O7 chế tạo điều kiện độ pH dung dịch tiền chất 12, nhiệt độ ủ mẫu 500 oC cho hiệu quang xúc tác cao có độ ổn định cao khả quang xúc tác tái sử dụng nhiều lần, sau bốn lần sử dụng phân hủy RhB cho thấy suy giảm hoạt tính quang xúc tác sau lần sử dụng thứ hai, thứ ba thứ tư so với lần thứ vào khoảng %; 2,7 % % Vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 chế tạo qua hai bước phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng Ảnh hưởng tỉ phần khối lượng CoFe2O4 so với Bi2Sn2O7 (từ 2,5 đến 15 %) khảo sát cấu trúc, tính chất quang, tính chất từ, hoạt tính quang xúc tác khả thu hồi vật liệu sau sử dụng Mẫu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 ứng với tỉ lệ khối lượng CoFe2O4 10 %, giữ hoạt tính quang xúc tác tốt phân hủy RhB đến 86 % lần đầu sử dụng, 75 % lần sử dụng thứ hai, khoảng 62 % lần sử dụng thứ ba đạt 50 % lần sử dụng thứ tư sau 180 phút chiếu sáng Mẫu có khả thu hồi cao đạt tới 78 % sau lần thu hồi Như mẫu có tiềm lớn để đưa vào ứng dụng thực tế ... sở để chọn đề tài luận án ? ?Chế tạo nghiên cứu tính chất quang xúc tác vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn)? ?? Mục đích luận án nghiên cứu, chế tạo vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn) phương pháp hóa hỗ trợ vi sóng,... để nghiên cứu nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu 13 CHƯƠNG KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Ti2O7 4.1 Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo phương pháp sol-gel 4.1.1 Kết nghiên. .. khả quang xúc tác vật liệu chế tạo Tổ hợp vật liệu quang xúc tác Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4 để thu hồi vật liệu sau sử dụng Nâng cao hoạt tính quang xúc tác vật liệu Bi2Ti2O7 cách tạo lớp