6. Cấu trỳc luận văn
3.3.2. Ảnh hưởng của pH
ối với cỏc vật liệu quang xỳc tỏc, điểm đẳng điện hay cũn gọi là điểm điện tớch khụng (pzc) là thụng số quan trọng cần xỏc định. iểm điện tớch khụng pzc ảnh hưởng đến thế oxi hoỏ khử và tớnh chất tĩnh điện của hệ, vỡ thế ảnh hưởng đến hoạt tớnh xỳc tỏc. Kết quả đó xỏc định được điểm đẳng điện của vật liệu CI-10 là 6,0 (Hỡnh 3.22).
64
Hỡnh 3.22 iểm đẳng điện của vật liệu CI-10
ối với vật liệu CI-10, điểm đẳng điện ở khoảng 6. Cú thể núi bề mặt vật liệu tớch điện dương với giỏ trị pH thấp hơn 6, ưu tiờn hấp phụ cỏc hợp chất anion và điện tớch õm với giỏ trị pH cao hơn 6 ưu tiờn hấp phụ cỏc hợp chất cation. Ở pH=6 TC hoạt động như một ion lưỡng cực sở hữu cỏc điện tớch dương và õm ảnh hưởng đến sự hấp phụ trờn bề mặt của vật liệu composite CI-10. Vậy pH của dung dịch là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất phõn huỷ nhiều chất hữu cơ trong quỏ trỡnh xỳc tỏc quang. Hiệu suất phõn huỷ T tăng mạnh khi pH tăng từ 1,5 đến 4,5 rồi giảm khi pH thay đổi từ 4,5 đến 9 (Hỡnh 3.23).
65
Hỡnh 3.23. Ảnh h ởng của p đến quỏ trỡnh phõn huỷ TC của vật liệu CI-10
Kết quả ở Hỡnh 3.23 cho thấy, vật liệu g-C3N4/InVO4 cú khả năng phõn huỷ TC tốt hơn trong mụi trường axit, hiệu suất phõn huỷ TC cao nhất là 72,81% tại pH= 4,5. Sự tương tỏc giữa điểm đẳng điện của vật liệu và ảnh hưởng của pH mụi trường đến trạng thỏi tồn tại của bản thõn phõn tử TC. Khi pH dung dịch cao hơn hoặc thấp hơn điểm đẳng điện (pHpcz = 6) thỡ bề mặt của vật liệu tớch điện õm hoặc dương:
+ pH< 6 thỡ bề mặt vật liệu tớch điện dương + pH> 6 thỡ bề mặt vật liệu tớch điện õm TiOH + H+ → TiOH2+
TiOH + OH− → TiO− +H2O
Trong khi đú, cỏc phõn tử TC lại cú cỏc nhúm tớch điện (ỏi electrophin hay ỏi proton) khỏc nhau phụ thuộc giỏ trị pH mụi trường Hỡnh 3.24.
66
Hỡnh 3.24. Trạng thỏi tồn tại của TC trong dung dịch n c
Tại pH của dung dịch TC < 3,3 (pKa= 3,3), xảy ra quỏ trỡnh proton húa, nhúm dimethyl amino bị proton húa trong mụi trường acid (Hỡnh 3.24), ion T mang điện tớch dương nờn xuất hiện tương tỏc đẩy tĩnh điện giữa cation TC và bề mặt tớch õm của vật liệu, làm giảm sự hấp phụ TC, dẫn đến hiệu suất phõn hủy TC trờn vật liệu composite. Khi pH > 7,5 (pKa = 7,5), ion T mang điện tớch õm làm tăng lực đẩy tĩnh điện giữa anion TC với bề mặt vật liệu mang điện õm, do vậy cũng làm giảm sự hấp phụ TC, dẫn đến hiệu suất phõn hủy TC trờn vật liệu composite. Kết quả là hiệu quả phõn hủy TC giảm đỏng kể trong mụi trường acid và base mạnh. Ở pH khoảng 6, dung dịch TC tồn tại ở dạng ion lưỡng cực, bề mặt vật liệu khụng tớch điện, tương tỏc đẩy tĩnh điện khụng xảy ra nờn thuận lợi cho quỏ trỡnh hấp phụ TC, dẫn đến hiệu suất phõn hủy TC của vật liệu composite là cao nhất trong vựng khảo sỏt.