Nghiên cứu cơ chế phản ứng quang xúc tác

4. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu

2.6. Nghiên cứu cơ chế phản ứng quang xúc tác

Nhƣ đã biết, cơ chế của phản ứng xúc tác quang ở giai đoạn trung gian cĩ sự hình thành các gốc tự do nhƣ •

OH, •O-2… chính các gốc tự do cũng nhƣ electron quang sinh và lỗ trống quang sinh trong quá trình hoạt động quang xúc tác tác động đến khả năng phân hủy chất hữu cơ. Để tìm hiểu vai trị của chúng đối với quá trình xúc tác quang, đồng thời đề xuất cơ chế của phản ứng nghiên cứu, chúng tơi tiến hành đánh giá ảnh hƣởng của sự cĩ mặt các chất dập tắt (quencher) đến phản ứng quang xúc tác.

M. Mokhtar và cộng sự [50] sử dụng các chất bẫy gốc tự do cũng nhƣ electron quang sinh và lỗ trống quang sinh nhƣ p-benzoquinone (•O2−), triethanol

amine (TEOA; lỗ trống quang sinh), isopropanol (IPA; •OH), ), và CCl4 (electron

quang sinh) trong phản ứng phân hủy MB trên các xúc tác N/ B/ NB-graphen. Các tác giả He và cộng sự [30], Pare và cộng sự [52] dùng các chất dập tắt Cr (VI) ion, ammonium oxalate (AO), isopropyl alcohol (IPA) và benzoquinone (BZQ) làm chất ức chế eCB ,hVB , •OH, •O2- trong phản ứng phân hủy các hợp chất màu MO và MG trên các xúc tác ZnO/ZnFe2O4/N- Graphen và ZnO/CoFe2O4/N-Graphen. Dựa trên các cơ sở khoa học nhƣ đã trình bày và nh m tìm hiểu vai trị các sản

phẩm trung gian, các gốc tự do nhƣ •OH, •O2- … cũng nhƣ electron quang sinh và

lỗ trống quang sinh trong quá trình hoạt động quang xúc tác đồng thời đề xuất cơ chế phản ứng chúng tơi tiên hành khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu với sự hiện diện của các chất bắt gốc tự do khác nhau.

Theo đĩ, Samoilova và cộng sự [61] phân tử 1,4-BQ cĩ thể đƣợc sử dụng để

phát hiện các gốc tự do •O2- nhờ khả năng dập tắt gốc anion này thơng qua cơ chế

chuyển electron nhƣ sau:

BQ + •O2-  BQ•- + O2 2.16

TBA đƣợc biết là chất dập tắt gốc •OH đƣợc sử dụng phổ biến do h ng số

tốc độ với gốc tự do khác cao (1,9.109 M-1

phản ứng dây chuyền bị dập tắt một phần khi TBA tƣơng tác với gốc tự do •OH tạo ra chất trung gian bền theo phƣơng trình:

•

OH +TBA •(CH2C(CH3)2OH) + H2O 2.17

Cũng theo nhiều nghiên cứu trƣớc đây, lỗ trống quang sinh cĩ thể bị ức chế hoạt hĩa b ng cách sử dụng chất dập tắt nhƣ EDTA, natri oxalate. Quá trình này cĩ thể đƣợc biểu diễn b ng sơ đồ sau:

•

2 3

h

EDTA  EDTACO NO

Hoặc OOCCOOh CO2CO2  2CO2 2.18

Bên cạnh đĩ, DMSO 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 văn, chọn vật liệu đạt hiệu suất xúc tác quang cao nhất để tiến hành các thí nghiệm dập tắt nhĩm hoạt tính. Các chất sử dụng là Benzoquinon (BZQ), dimetyl sunfoxit (DMSO), Amoni Oxalat (AO), isopropyl alcohol (IPA) nh m cản trở hoạt động của •O2-, electron quang sinh, lỗ trống quang sinh h+ và •OH trong phản ứng quang xúc tác phân hủy TC.

Quá trình thí nghiệm đƣợc mơ tả nhƣ sau: Trƣớc tiên, tiến hành hấp phụ RhB đối với vật liệu đã chọn trong bĩng tối 30 phút để đạt cân b ng hấp phụ. Sau đĩ tiếp tục cho những lƣợng xác định chất bắt gốc tự do này ngay tại thời điểm bắt đầu đánh giá hoạt tính xúc tác quang. Các bƣớc tiếp theo thực hiện nhƣ mục khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN