Khảo sát cơ chế xúc tác quang

Ảnh hƣởng của nhóm hoạt tính nhƣ lỗ trống quang sinh h+

, electron quang sinh e-, gốc tự do O 2 và •OH ở giai đoạn trung gian trong quá trình xúc tác quang phân hủy chất ô nhiễm nhƣ Rh đã đƣợc nghiên cứu sâu nhằm tìm hiểu vai trò của chúng đối với quá trình xúc tác quang, đồng thời đề xuất cơ chế xúc tác quang. Để nghiên

cứu ảnh hƣởng của các nhóm này, các công bố trƣớc đây đã sử dụng các chất dập tắt lựa chọn nhƣ 1,4-benzoquinone (1,4-BQ), tert-butanol (TBA), disodium ethylendiaminetetraaxetate (2Na-EDTA), dimethyl sulfoxide (DMSO) là chất dật tắt tƣơng ứng của nhóm hoạt tính O 2 ,OH

, h+ quang sinh và e- quang sinh. Trong đó, phân tử 1,4-BQ có thể đƣợc sử dụng để phát hiện các gốc tự do O 2 nhờ khả năng dập tắt gốc anion này thông qua cơ chế chuyển electron nhƣ sau:

      2   2 BQ O BQ O [72] T A đựợc biết là chất dập tắt gốc OH đƣợc sử dụng phổ biến do hằng số tốc độ so với gốc tự do khá cao (1,9.109

M-1.s-1). Cơ chế bẫy đƣợc giải thích do các phản ứng dây chuyền bị dập tắt một phần khi T A tƣơng tác với gốc tự do •OH tạo ra chất trung gian bền theo phƣơng trình:

 

 2 3 2  2

OH TBA CH C CH OH H O

    [46]

Theo các nghiên cứu trƣớc đây, lỗ trống quang sinh có thể bị ức chế hoạt hóa bằng cách sử dụng chất dập tắt nhƣ E TA, sodium oxalate. Quá trình này có thể đƣợc biểu diễn bằng sơ đồ sau:

h

2 3

EDTA EDTA  CO NO

Hoặc OOCCOO h CO2 CO2  e2CO2[8]

Bên cạnh đó, MSO thƣờng đƣợc dùng để khảo sát ảnh hƣởng của electron quang sinh trong quá trình xúc tác quang. Điều này bắt nguồn từ sự chuyển electron quang sinh đến phân tử DMSO.

Trong luận án này, vật liệu đạt hiệu suất xúc tác quang cao nhất đã đƣợc lựa chọn để tiến hành các thí nghiệm dập tắt nhóm hoạt tính. Quá trình thí nghiệm đƣợc mô tả nhƣ sau:

Đầu tiên, Tiến hành chạy cân bằng hấp phụ - giải hấp phụ trong bóng tối ở thời gian t (giờ) đối với hệ gồm 0,12 g vật liệu và 120 mL dung dịch RhB 30 mg/L.

Sau khi chạy cân bằng hấp phụ - giải hấp, tiếp tục cho 5 mL chất dập tắt có nồng độ 10 mM vào hệ. Sau đó, thực hiện chiếu đèn LE 220V – 30W của hãng

Duhal và tiến hành tƣơng tự nhƣ thí nghiệm đánh giá hoạt tính xúc tác quang của vật liệu đã trình bày ở mục 2.3.4.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Nhƣ đã trình bày trong phần Thực nghiệm, các vật liệu đƣợc nghiên cứu trong luận án này là g-C3N4 pha tạp các nguyên tố halogen (F, Cl, Br, I), chalcogen (O, S) và đồng pha tạp nguyên tố halogen (F), chalcogen (O). Các phần sau sẽ trình bày đặc trƣng và tính chất xúc tác quang của các vật liệu này.