7. Bố cục luận văn
3.4.1. Kết quả đo UV – Vis của hệ phản ứng Ferricyanide và Thiosulphate
Phản ứng oxi hoá khử giữa ferricyanide và thiosulphate xảy ra nhƣ sau: 2[Fe(CN)6]3- + 2S2O32- → 2[Fe(CN)6]4- + S4O62- (21)
Phƣơng trình (21) đã đƣợc chọn để minh họa cho khả năng xúc tác của miếng Cu, vật liệu CuTCNQF và vật liệu lai Ag/CuTCNQF làm xúc tác đƣợc ngâm trong dung dịch.
Tốc độ phản ứng có thể đƣợc theo dõi bằng cách theo dõi sự thay đổi của nồng độ ferrycyanide trong dung dịch sử dụng quang phổ UV-Vis đo tại dải hấp thụ của ferrycyanide ở λmax = 420 nm sử dụng đƣờng chuẩn.
Phản ứng này đã đƣợc chứng minh là đƣợc xúc tác bởi các chất có khả năng xúc tác nhƣ MTCNQ (M = Cu, Ag) [10].
Kết quả đo phổ UV – Vis đặc trƣng cho mẫu Cu, mẫu vật liệu CuTCNQF và các mẫu vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF với 1 M, 10 M, 50 M, 100 M, 500 M và 1mM AgNO3) đƣợc thể hiện ở Hình 3.25. -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 20 40 60 80 100 ln (A t /A 0 ) hời ia (phút) CuTCNQF Cu Ag/CuTCNQF (1 micromol AgNO3) Ag/CuTCNQF (10 micromol AgNO3) Ag/CuTCNQF (50 micromol AgNO3) Ag/CuTCNQF (100 micromol AgNO3) Ag/CuTCNQF (500 micromol AgNO3) Ag/CuTCNQF (1 milimol AgNO3)
Hình 3.25. Mô tả sự thay đổi của độ hấp thụ theo thời gian của dung dịch chứa 1,0 mM
[Fe(CN)6]3- và 0,1 M xúc tác bởi Cu, vật liệu CuTCNQF và các vật liệu lai
− Nhận xét:
Khả năng xúc tác cho phản ứng giữa [Fe(CN)6]3- và S2O32- của mẫu lá Cu, mẫu vật liệu CuTCNQF và các mẫu vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF với 1 M, 10 M, 50 M, 100 M, 500 M và 1mM AgNO3) đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đo phổ UV – Vis (Hình 3.25 và từ Hình PL9 đến Hình PL16). Qua kết quả này có thể nhận thấy:
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của Cu dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 90 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu CuTCNQF dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 60 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 1 M) dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 55 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 10 M) dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 25 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 50 M) dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 20 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 100 M) dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 16 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 500 M) dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 10 phút.
Hỗn hợp [Fe(CN)6]3- và S2O32- có màu vàng và trong trƣờng hợp có mặt của vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 1mM) dẫn đến mất màu vàng trong thời gian 5 phút.
→ Nhƣ vậy, hoạt tính xúc tác của mẫu Cu, mẫu vật liệu CuTCNQF và các mẫu vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF với 1 M, 10 M, 50 M, 100 M, 500 M và 1mM AgNO3) có khuynh hƣớng tăng dần. Khi có mặt của các vật liệu lai Ag/CuTCNQF tƣơng ứng với các nồng độ AgNO3 tăng dần thì kết quả cho thấy nồng độ của Ferricyanide giảm đi một cách nhanh chóng và chúng đƣợc thể hiện rõ nét qua kết quả đo phổ UV – Vis ghi nhận đƣợc ở Hình 3.25.
Vì lƣợng thiosulphate đƣợc lấy dƣ, phản ứng oxi hoá khử (21) đƣợc xem nhƣ
là phản ứng bậc 1 với giá trị hằng số tốc độ đƣợc biểu diễn bởi phƣơng trình k = 1/t ln (A0/At). Do đó động học của phản ứng này khi có chất xúc tác đƣợc xác
định bằng cách vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa ln (At /A0) và thời gian. Trong đó, At độ hấp thụ tại thời điểm t và A0 là độ hấp thụ ban đầu. Từ độ dốc của phần tuyến tính ta có thể tính đƣợc hằng số tốc độ của phản ứng theo hệ số góc của đồ thị thu đƣợc qua Bảng 3.6.
Bảng 3.6. Hằng số tốc độ k (phút-1) của Cu, CuTCNQF và các vật liệu lai
Ag/CuTCNQF
Mẫu Hằng số tốc độ k
(phút-1)
Cu 0,0891
CuTCNQF 0,1341
Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 1 M) 0,1403 Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 10 M) 0,2945 Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 50 M) 0,4026 Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 100 M) 0,4859 Ag/CuTCNQF (CuTCNQF + AgNO3 500 M) 0,7888
Từ Bảng 3.6 cho thấy rằng:
Khi có mặt của mẫu Cu, mẫu vật liệu CuTCNQF và các mẫu vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF với 1 M, 10 M, 50 M, 100 M, 500 M và 1mM AgNO3) thì hằng số tốc độ k của phản ứng tăng lên, dẫn đến tốc độ phản ứng sẽ tăng lên. Thể hiện ở việc nồng độ của Ferricyanide giảm đi một cách nhanh chóng. Chính điều này chứng tỏ rằng, hoạt tính xúc tác sẽ tăng dần từ mẫu Cu, mẫu vật liệu CuTCNQF và các mẫu vật liệu lai Ag/CuTCNQF (CuTCNQF với 1 M, 10 M, 50 M, 100 M, 500 M và 1mM AgNO3).
→ Các kết quả đo đƣợc là tƣơng tự với kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới khi nghiên cứu mẫu vật liệu CuTCNQF4 với 1 M, 10 M, 50 M, 100 M, 500 M và 1mM AgNO3 trong hệ phản ứng giữa [Fe(CN)6]3- và S2O32- [6].
Hình 3.26. Mô tả sự thay đổi của độ hấp thụ theo thời gian của dung dịch chứa 1,0
mM [Fe(CN)6]3- và 0,1 M 2
2 3
S O xúc tác vật liệu CuTCNQF4 và các vật liệu