6. Cấu trúc luận văn
1.4. GIỚI THIỆU VẬT LIỆU COMPOSIT g-C3N4/BaTiO3
Thời gian gần đây, composit g-C3N4/BaTiO3 đã được nghiên cứu để ứng dụng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường nước. Việc kết hợp cả hai loại vật liệu g-C3N4 và BaTiO3 vừa khắc phục được nhược điểm của từng loại vật liệu riêng lẻ vừa góp phần cải thiện hoạt tính xúc tác quang của chúng, tăng hiệu suất quang phân hủy các chất hữu cơ độc hại trong nước như xanh metylen, metyl da cam,… trong vùng ánh sáng khả kiến.
H. Yang và các cộng sự [46] đã tổng hợp thành công vật liệu BaTiO3@g-C3N4 bằng phương pháp trộn-nung đơn giản. g-C3N4 được tổng hợp bằng phương pháp nung melamin. Để chuẩn bị vật liệu tổng hợp BaTiO3@g-C3N4 dị hợp: cho lượng g-C3N4 và BaTiO3 nhất định vào cối mã não và nghiền trong 30 phút, rồi đem nung ở 300 ⁰C trong 1 giờ, ta thu được các mẫu BaTiO3@g-C3N4 dị hợp. Vật liệu BaTiO3@g-C3N4 tổng hợp đã được khảo sát hoạt tính quang xúc tác bằng phản ứng phân hủy thuốc nhuộm metyl da cam dưới sự chiếu xạ ánh sáng mặt trời mô phỏng từ đèn xenon 200W ở nhiệt độ phòng dẫn đến sự suy giảm 76% đối với metyl da cam trong 6 giờ. Sau khi tái sử dụng ba chu kỳ, hiệu suất quang phân hủy metyl da cam của BaTiO3@g-C3N4 vẫn duy trì được 67%.
Hình 1.9. Sơ đồ minh họa cơ chế xúc tác quang có thể của vật liệu tổng hợp
BaTiO3@g-C3N4 đối với sự giảm cấp của MO [46]
Bên cạnh việc nghiên cứu BaTiO3/Au/g-C3N4 thì Xingang Li và các cộng sự cũng tổng hợp và khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu BaTiO /g-
C3N4 [34]. g-C3N4 thu được bằng cách nung urê ở 600 ⁰C trong 2 giờ rồi đem nghiền. BaTiO3 được tổng hợp bằng phản ứng hòa tan bằng cách chuẩn bị 3 dung dịch : dung dịch A (1 gam polyetylen glicol hòa tan vào 14 ml etanol), dung dịch B (1 mmol tetrabutyl titanat hòa tan vào 10 ml etanol), dung dịchC (trộn nước khử ion và etanol theo tỷ lệ thể tích 3:1); dung dịch B và C tuần tự được thêm vào dung dịch A rồi khuấy mạnh trong 0,5 giờ, tiếp theo thêm 1mmol Ba(OH)2.8H2O, tiếp tục đun nóng ở 200 ⁰C trong 10 giờ. Lấy sản phẩmđem lý tâm và rửa bằng dung dịch axit metanoic 0,1M, nước khử ion và etanol, cuối cùng sấy khô chân không ở 60 ⁰C thì ta thu được BaTiO3. Cho 300mg g-C3N4 và 30mg BaTiO3 phân tán trong metanol bằng cách siêu âm trong 4 giờ rồi khuấy mạnh ta thu được BaTiO3/g-C3N4.
Còn để điều chế BaTiO3/Au/g-C3N4, đầu tiên Au được nạp lên BaTiO3 thông qua quá trình định vị quang điện tại chỗ, sau đó kết hợp với g-C3N4 thông qua quá trình tổng hợp BaTiO3/g-C3N4 ở trên. Dựa trên việc khảo sát nhận thấy BaTiO3/Au/g-C3N4 và BaTiO3/g-C3N4 phân hủy Rhodamin B tốt hơn BaTiO3 và g-C3N4. Kết quả cho thấy những sự kết hợp này là một biện pháp tăng cường hoạt tính quang xúc tác của chúng.
Kulamani Parida và các cộng sự [43] cũng đã nghiên cứu và so sánh tính chất, các phương pháp tổng hợp, hoạt tính xúc tác quang của một số hợp chất perovskit và composit, trong đó có composit BaTiO3-g-C3N4. Công trình nghiên cứu này cũng đưa ra một số dẫn chứng cho thấy hoạt tính xúc tác quang của các composit trong đó có BaTiO3-g-C3N4 cao hơn so với các hợp phần riêng lẻ và đi giải thích chúng.
Như vậy, vật liệu composit g-C3N4/BaTiO3 thể hiện hoạt tính xúc tác quang tốt trong vùng ánh sáng khả kiến, nó phân hủy tốt các chất hữu cơ như metyl da cam, Rhodamin B, ... Mặc dù vậy, việc tìm kiếm các phương pháp mới và tối ưu hơn để đạt được hệ g-C3N4/BaTiO3 có hoạt tính xúc tác cao vẫn đang được đặt ra. Từ thực tế trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp vật liệu g-C3N4/BaTiO3 và khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu bằng phản ứng phân hủy MB trong dung dịch nước trong điều kiện ánh sáng khả kiến.
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM