L ỜI CAM ĐOAN
5. Bố cục của luận văn
1.8. Ứng dụng quang xúc của vật liệu nano ở trong và ngoài nước
Bằng phương pháp thủy nhiệt, tác giả Phạm Văn Huấn và cộng sự [3] đã chế tạo thành công vật liệu nano ZrO2 pha tạp nguyên tố đất hiếm lantan (ZrO2-La), có dạng hình cầu với kích thước khoảng 5 nm. Kết quả vật liệu nano ZrO2-La có khả năng phân hủy trên 95 % dung dịch MB nồng độ 20 mg/L trong khoảng thời gian là 12 giờ. Ngoài ra, vật liệu ZrO2-La cho phát quang ở vùng 425 nm khi được kích thích ở bước sóng 250 nm. Cường độ huỳnh quang của ZrO2-La phụ thuộc vào nồng độ pha tạp của La, cường độ phát quang lớn nhất khi pha tạp 10 % La.
Bằng phương pháp đồng kết tủa, tác giả Phạm Văn Huấn và cộng sự [4] đã chế tạo thành công hạt nano ZrO2 pha tạp các ion Li+, Ca2+, Al3+ có hình cầu, kích thước khoảng 20 nm. Vật liệu phát quang mạnh ở vùng bước sóng từ 400 - 700 nm, đỉnh huỳnh quang đạt cực đại tại 500 nm. Kết quả cho thấy rằng cường độ PL (phổ huỳnh quang) phụ thuộc hoàn toàn vào phương pháp chế tạo, nồng độ của các ion pha tạp. Đối với ion hóa trị I, III chúng có khả năng làm tăng cường năng phát xạ của ZrO2. Các ion hóa trị II có xu hướng ổn định cấu trúc pha tinh thể ZrO2. Nguồn gốc sự phát quang của hạt nano ZrO2 được cho là do các sai hỏng nội tại trong vật liệu. Vật liệu ZrO2 phát quang mạnh vùng màu xanh dương, sẽ đầy hứa hẹn ứng dụng trong các ngành công nghiệp chiếu sáng.
Tác giả Nguyễn Trung Kiên [7] đã tổng hợp được vật liệu Zr-PO4 tinh khiết, có dạng hình cầu và kích thước nano (< 35 nm). Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, vật liệu Zr-PO4 có khả năng quang xúc tác phân hủy MB. Với khối lượng vật liệu là 5,00 mg, hiệu suất xử lý 5,977 mg/L MB dưới các điều kiện ánh sáng thường và chiếu tia UV trong 180 phút lần lượt là 30,66 % và 33,74 %.
Bằng phương pháp đốt cháy gel PVA, tác giả Dương Thị Lịm [8] đã tổng hợp được 4 vật liệu nano hệ đất hiếm - mangan LaMnO3, PrMnO3, NbMnO3 và CeO2- MnOx có kích thước hạt tinh thể trung bình từ 24,5 - 32,2 nm, diện tích bề mặt riêng BET khoảng 20,5 - 65,3 m2/g. Đặc biệt vật liệu nano oxit hỗn hợp CeO2-MnOx được tổng hợp ở điều kiện nhiệt độ thấp (350 ℃) và có diện tích bề mặt riêng BET lớn (65,3 m2/g). Tác giả đã chế tạo thành công vật liệu CeO2-MnOx trên nền thạch anh với khả năng hấp phụ asen, amoni cao có triển vọng sử dụng trong các cột hấp phụ để loại bỏ các chất độc hại này trong nguồn nước sinh hoạt.
Tác giả Trần Thị Thu Phương [10] đã tổng hợp được vật liệu ZnO pha tạp nitơ từ urê trên nền SBA-15 (3NZnO/SBA-15) có hoạt tính xúc tác quang trong vùng ánh sáng nhìn thấy cao hơn hẳn so với các vật liệu ZnO/SBA-15 và 3N-ZnO. Quá trình xúc tác phân hủy quang của vật liệu 3NZnO/SBA-15 đối với dung dịch MB tuân theo mô hình động học Langmuir-Hinshelwood. Vật liệu nTiO2-CdS/SBA-15 với n là phần trăm khối lượng của TiO2 trong hỗn hợp đầu (n = 20, 30, 40, 50%) tổng hợp được có khả năng quang xúc tác phân hủy MO trong vùng ánh sáng khả kiến vượt trội so với các vật liệu riêng biệt.
Tác giả Phạm Minh Tứ [14] đã tổng hợp và đánh giá hoạt tính quang hóa của các hệ xúc tác quang hóa trên cơ sở nano TiO2 tổng hợp được bao gồm: TNTs, TNTs/MWCNTs, TNTs/ZnO, TiO2 sol, TiO2/SiO2, TiO2-SiO2. Đặc biệt, đã nghiên cứu một cách hệ thống quá trình tổng hợp ống TiO2 nano từ TiO2 thương mại bằng phương pháp thuỷ nhiệt động một bước và đề xuất cơ chế hình thành ống. Đây là phương pháp đơn giản, hiệu quả, cho phép tổng hợp được ống nano TiO2 có chất lượng cao và đồng đều (đường kính khoảng 10 nm, diện tích bề mặt riêng đạt 280 m2/g).
Tác giả Nguyen Phi Hung, Bui Thi Mai Lam và cộng sự [15] đã pha tạp thành công bạc vào vật liệu nano tổ hợp TiO2/SBA-15 làm dịch chuyển phổ hấp thụ ánh sáng
của vật liệu sang vùng ánh sáng khả kiến, có hoạt tính xúc tác quang rất tốt dưới ánh sáng mặt trời. Đã xác định được lượng pha tạp bạc vào vật liệu tối ưu là bạc chiếm 4% khối lượng vật liệu.
Kết quả nghiên cứu của E.S. Agorku và cộng sự [18] đã cho thấy khả năng quang xúc tác của vật liệu nano composit C, N, S-ZrO2 khi có pha tạp thêm Eu3+ sẽ cao hơn so với vật liệu. Do đó, việc kiểm soát tỉ lệ Eu3+ rất quan trọng trong việc giảm sự tái kết hợp electron-lỗ trống của cấu trúc của vật liệu.
Tác giả Phạm Văn Huấn và cộng sự [22] đã tổng hợp được các hạt ZrO2 pha tạp Eu3+/Cu2+ bằng phương pháp đồng kết tủa, hạt thu được có kích thước nano khoảng 25 nm. Tỷ lệ Cu2+ được thay đổi và khi đạt đến một giá trị nhất định, sẽ làm giảm dần khả năng phát quang của hạt nano, do ảnh hưởng đến sự phát quang của ion Eu3+.
Tác giả R.R. Muthuchudarkodi và cộng sự [23] đã tổng hợp nano composit CuO- ZrO2 bằng phương pháp ướt, thu được các hạt đơn pha, phân bố đồng đều, với kích thước hạt trung bình 24 nm. Các nano composit CuO-ZrO2 có tính bám dính và khả năng điện hóa tốt nên được sử dụng trong thành phần của sơn chống ăn mòn trong bảo vệ kim loại.
Thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất có trong nước thải của ngành công nghiệp dệt nhuộm và gây ô nhiễm đến môi trường. Loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là thuốc nhuộm azo không tan, chiếm 60 - 70 % thị phần. Việc chuyển đổi thuốc nhuộm azo thành các sản phẩm vô hại đã được nghiên cứu trong những năm gần đây. Tác giả S. Kalal1 và cộng sự [25] đã tổng hợp vật liệu nano Cu2V2O7 và Cr2V4O13 có khả năng quang xúc tác phân hủy thuốc nhuộm evans blue, hiệu quả đạt được tương ứng là 77,78 % và 79,00 %.
X. Wang và cộng sự [29] đã tổng hợp nano composit ZrO2/CeO2 bằng phương pháp thủy nhiệt cho thấy khả năng quang xúc tác của ZrO2/CeO2 là cao hơn so hơn với các oxit riêng rẽ ZrO2 và CeO2. Ngay trong điều kiện ánh sáng khả kiến, nano composit ZrO2/CeO2 đã có khả năng quang xúc tác phân hủy thuốc nhuộm rhodamin B (RhB).
Y.S. Vidya và cộng sự [30] đã tổng hợp nano composit ZrO2 pha tạp Tb3+ (1 - 11 % mol) bằng phương pháp đốt cháy dung dịch, có kích thước khoảng 7 - 16,8 nm .
Năng lượng vùng cấm của nano composit ZrO2:Tb3+giảm từ 3,92 - 3,31 eV khi tăng nồng độ của Tb3+ và đều cho khả năng quang xúc tác dưới tia UV.