6. Cấu trúc luận văn
3.2.2. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu composite
Ag3VO4/BiVO4 ở các tỉ lệ khối lượng Ag3VO4/BiVO4 khác nhau
3.2.2.1. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với rhodamine B
Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của mẫu vật liệu Ag3VO4 và các mẫu composite tỉ lệ AB-105, AB-11, AB-12, AB-13 theo thời gian được thể hiện ở Hình 3.13.
Kết quả biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian được trình bày ở Hình 3.13. Từ các đường cong thu được, có thể rút ra rằng các mẫu composite đều có khả năng hấp phụ gần với Ag3VO4 ban đầu. Bên cạnh đó, dung lượng hấp phụ tăng khi tăng thời gian phản ứng trong 90 phút đầu. Sau 90 phút, hầu như dung lượng hấp phụ không thay đổi. Như vậy có thể coi thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu là 90 phút. Do đó, chúng tôi đã chọn nồng độ của dung dịch tại thời điểm 90 phút là Co để khảo sát hoạt tính quang xúc tác của chúng.
Hình 3.13. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian của vật liệu Ag3VO4
và các vật liệu AB-105, AB-11, AB-12, AB-13
3.2.2.2. Xác định hoạt tính quang xúc tác đối với rhodamine B
Sau khi khuấy dung dịch trong bóng tối 90 phút để quá trình hấp phụ- giải hấp phụ đạt trạng thái cân bằng, quá trình khảo sát hoạt tính quang xúc tác được tiến hành. Kết quả được trình bày ở Hình 3.14.
Sau khi phân tích kết quả thu được, cả bốn mẫu đều cho kết quả phân hủy rhodamine B cao, trong đó mẫu vật liệu composite Ag3VO4/BiVO4 có tỉ lệ là 1:2 cho hiệu quả xúc tác phân hủy rhodamine B trong vùng khảo sát là cao nhất với độ chuyển hoá đạt 97,08% sau 105 phút xử lý. Đối với các mẫu vật liệu AB-105, AB-11 và AB-13 độ chuyển hóa rhodamine B lần lượt đạt 57,81%, 86,21% và 95,03%. Kết quả này cho thấy, tất cả các mẫu vật liệu composite đều thể hiện hoạt tính xúc tác cao hơn so với mẫu Ag3VO4 và BiVO4 riêng lẻ, trong đó vật liệu composite AB-12 có hoạt tính quang xúc tác cao nhất trong vùng khảo sát. Điều này được giải thích là do tốc độ tái tổ hợp
electron – lỗ trống quang sinh của các vật liệu composite tổng hợp đã giảm đáng kể và vật liệu AB-12 có sự tái tổ hợp giảm hơn so với các vật liệu composite khác. Chính đặc điểm này làm cho các vật liệu composite phân hủy mạnh dung dịch RhB cũng như duy trì hoạt tính quang xúc tác của chúng theo thời gian, nhất là vật liệu composite AB-12.
Hình 3.14. Đồ thị sự phụ thuộc C/Co của dung dịch RhB theo thời gian phản ứng của
Ag3VO4, BiVO4 và các composite AB-105, AB-11, AB-12 và AB-13
Kết quả ở Bảng 3.3 cho thấy, mẫu composite AB-12 có hiệu suất phân hủy rhodamine B cao nhất, có năng lượng vùng cấm thấp nhất so với các composite tổng hợp. Điều này cho thấy, yếu tố năng lượng vùng cấm cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác bên cạnh yếu tố tái tổ hợp cặp electron – lỗ trống.
Bảng 3.3. So sánh năng lượng vùng cấm và độ chuyển hóa RhB trên các vật liệu
Ag3VO4, BiVO4 và các vật liệu composite AB-105, AB-11, AB-12, AB-13
Vật liệu Năng lượng vùng cấm (eV) Độ chuyển hóa (%) Ag3VO4 2,12 96,67 BiVO4 2,37 71,49 AB-105 2,27 57,91 AB-11 2,25 86,21 AB-12 2,20 97,08 AB-13 2,22 95,03
3.2.2.3. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ đối với tetracycline hydrochloride
Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ của mẫu vật liệu Ag3VO4 các mẫu composite tỉ lệ AB-105, AB-11, AB-12, AB-13 theo thời gian được thể hiện ở Hình 3.15.
Kết quả biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian được trình bày ở Hình 3.15. Từ các đường cong thu được, có thể rút ra rằng các mẫu composite đều có khả năng hấp phụ gần với Ag3VO4 và BiVO4 ban đầu. Bên cạnh đó, dung lượng hấp phụ tăng khi tăng thời gian phản ứng trong 90 phút đầu. Sau 90 phút, hầu như dung lượng hấp phụ không thay đổi. Như vậy có thể coi thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu là 90 phút. Do đó, chúng tôi đã chọn nồng độ của dung dịch tại thời điểm 90 phút là Co để khảo sát hoạt tính xúc tác quang của chúng.
Hình 3.15. Sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian của vật liệu của
Ag3VO4, BiVO4 và các vật liệu AB-105, AB-11, AB-12, AB-13
3.2.2.4. Xác định hoạt tính quang xúc tác đối với tetracycline hydrochloride
Sau khi khuấy dung dịch trong bóng tối 90 phút để quá trình hấp phụ- giải hấp phụ đạt trạng thái cân bằng, quá trình khảo sát hoạt tính quang xúc tác được tiến hành. Kết quả được thể hiện ở Hình 3.16.
Sau khi phân tích kết quả thu được, cả bốn mẫu đều cho kết quả phân hủy tetracycline hydrochloride cao, trong đó mẫu vật liệu composite Ag3VO4/BiVO4 có tỉ lệ là 1:2 cho hiệu quả xúc tác phân hủy tetracycline hydrocholoride trong vùng khảo sát cao nhất với độ chuyển hoá đạt 67,87% sau 105 phút xử lý. Đối với các mẫu vật liệu AB-105, AB-11 và AB-13 độ chuyển hóa TC lần lượt đạt 47,94%, 56,25% và 50,64%. Kết quả này cho thấy tất cả các mẫu xúc tác này đều thể hiện hoạt tính xúc tác cao hơn so với mẫu Ag3VO4 và BiVO4 riêng lẻ, trong đó vật liệu AB-12 có hoạt tính quang xúc tác cao nhất trong vùng khảo sát. Điều này được giải thích là do tốc độ tái tổ hợp electron – lỗ trống quang sinh của các vật liệu composite tổng hợp đã giảm đáng kể và vật liệu AB-12 có sự tái tổ hợp giảm hơn so với các vật liệu khác.