Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2.3.Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác lên hoạt tính quang xúc tác của TN1-
TN1-3
Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác lên sự phân hủy metyl da cam bằng TN1-3 trên cả 3 nguồn sáng: đèn halogen, đèn huỳnh quang và ánh sáng mặt trời.
3.2.3.1.. Ánh sáng đèn halogen
Cố định thời gian chiếu sáng là 60 phút, sử dụng 20 ml dung dịch metyl da cam 6 mg/l. Tiến hành khảo sát ở các hàm lượng xúc tác lần lượt là: 0,5 mg, 1 mg, 6 mg, 10 mg, 20 mg, 30 mg. Các kết quả thực nghiệm được trình bày ở hình 22, 23 và bảng 12. 400 500 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 4 2 5 3 6
1 1: mau ban dau2: 0,5 mg3: 1 mg 3: 1 mg 4: 6 mg 5: 10 mg 6: 20 mg m at d o qu an g buoc song (nm)
Hình 22. Phổ UV-Vis của dung dịch metyl da cam theo hàm lượng xúc tác TN1- 3 dưới ánh sáng đèn halogen
Hình 23. Độ chuyển hóa metyl da cam theo hàm lượng xúc tác TN1-3 dưới ánh sáng đèn halogen
Bảng 12. Độ chuyển hóa metyl da cam theo hàm lượng xúc tác TN1-3 dưới ánh sáng đèn halogen
Hàm lượng xúc tác
(mg) 0.5 1 6 10 20
Độ chuyển hóa (%) 7,44 10,02 9,1 6,22 0 Các kết quả từ đồ thị và bảng số liệu cho thấy rằng: Khi hàm lượng xúc tác thấp (0,5 mg) độ chuyển hóa của metyl da cam là không đáng kể, chỉ 7,44%. Khi tăng hàm lượng xúc tác lên thì khả năng xử lý metyl da cam tăng nhanh rõ rệt và đạt cao nhất tại 1 mg TN1-3 (độ chuyển hóa 10,02%). Nguyên nhân là khi tăng hàm lượng xúc tác sẽ làm tăng diện tích bề mặt; các lỗ trống quang sinh và electron quang sinh được tạo ra nhiều hơn dẫn đến các gốc tự do HO∙, O2∙- tăng nhanh nhiều sẽ làm sự oxi hóa metyl da cam diễn ra mạnh hơn. Nhưng khi tăng
hàm lượng xúc tác lên quá cao (6 mg, 10 mg, 20 mg, 30 mg) độ chuyển hóa không những không tăng mà còn giảm. Kết quả trên được giải thích bằng sự tái kết hợp của lỗ trống và electron quang sinh. Khi hàm lượng xúc tác quá cao, các hạt xúc tác lơ lửng trong dung dịch sẽ dễ dàng va chạm vào nhau, kết hợp lại làm giảm hoạt tính xúc tác. Mặt khác, việc tăng hàm lượng xúc tác sẽ gây hiện tượng chắn sáng, làm che phủ một phần tổng bề mặt nhạy quang của chất xúc tác. Các hạt xúc tác che phủ ánh sáng lẫn nhau. Do đó, xúc tác tuy nhiều nhưng phần diện tích bề mặt được chiếu sáng lại ít làm hoạt tính quang xúc tác giảm xuống. Đối với ánh sáng halogen trong những thí nghiệm trên độ chuyển hóa giảm xuống 0 khi hàm lượng xúc tác là 20 mg.
Như vậy, đối với nguồn sáng là đèn halogen, xúc tác TN1-3 xử lý 20 ml dung dịch metyl da cam nồng độ 6 mg/l thì giá trị tới hạn tại đó quá trình quang xúc tác diễn ra hiệu quả nhất là 1 mg. Việc xác định giá trị tới hạn đối với từng hệ quang hóa cụ thể rất cần thiết để tránh lãng phí chất xúc tác và tận dụng tối đa nguồn năng lượng photon ánh sáng.
3.2.3.2.. Ánh sáng đèn huỳnh quang
Cố định thời gian chiếu sáng là 60 phút, sử dụng 20 ml dung dịch metyl da cam 6 mg/l. Tiến hành khảo sát ở các hàm lượng xúc tác lần lượt là: 0,5 mg, 1 mg, 6 mg, 10 mg, 20 mg, 30 mg. Kết quả thực nghiệm được trình bày ở hình 24, 25 và bảng 13.
400 5000.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7