4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1.3.2 Chế tạo vật liệu nano ZnO pha tạp cacbon nâng cao hiệu suất
quang phân hủy vật liệu hữu cơ bằng phương pháp xử lý nhiệt một bước.
Nghiên cứu này báo cáo một phương pháp chế tạo vật liệu nano ZnO pha tạp cacbon (C-ZnO) ở các nhiệt độ khác nhau, đó là xử lý nhiệt một bước dễ dàng. Phương pháp này sử dụng Melamine thương mại và kẽm nitrat hexahydrat có sẵn làm nguyên liệu ban đầu. Quá trình đánh giá hoạt tính quang xúc tác của vật liệu dược thực hiện như sau: 250 mg/L chất xúc tác quang C-ZnO đã chế tạo được phân tán trong dung dịch RhB (5 mg/L) rung siêu âm trong 30 phút. Khuấy từ để đạt trạng thái cân bằng hấp phụ, lấy 2ml chưa chiếu sáng để làm mẫu kiểm chứng. Sau đó, mang chiếu bằng ánh sáng nhìn thấy. Cứ sau mỗi khoảng thời gian, lấy ra 2 ml. Cuối cùng tách vật liệu xúc tác và đo phổ UV-Vis [22].
Hoạt tính xúc tác quang và hình thái học của ZnO nguyên chất (B-ZnO) và ZnO sau khi pha tạp Cacbon C-ZnO, được nghiên cứu bằng cách sử dụng một loạt các kỹ thuật quang phổ và kính hiển vi. Vật liệu chuẩn bị chất xúc tác quang được đánh giá bằng sự phân hủy của một chất ô nhiễm kiểu mẫu đó là Rhodamine B, dưới sự chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy và được kiểm chứng bằng phổ hấp thụ/phản xạ khuếch tán UV-vis. Kết quả cho thấy C-ZnO thể hiện phản ứng phân huỷ cao hơn đáng kể so với B-ZnO, điều này có được là do độ rộng vùng cấm hẹp hơn 3,07eV so với 3,37 eV, đồng thời điện tử - lỗ trống được cải thiện hiệu quả phân tách. Việc đo vôn quét tuyến tính trong bóng tối và dưới ánh sáng nhìn thấy cho thấy C-ZnO sở hữu dòng quang cao hơn hơn B-ZnO trong các điều kiện thí nghiệm tương tự. Các mẫu XRD của B-ZnO và C-ZnO cho thấy vật liệu có pha lục giác với cấu trúc wurtzite của ZnO, cũng phù hợp với dữ liệu tiêu chuẩn. Mặt khác, không có đỉnh nào được quan sát thấy đối với carbon trong khoảng 2θ từ 20° đến 30°, điều này chứng tỏ sự đóng góp của cacbon là thấp. Sự tái kết hợp giữa lỗ trống và điện tử của
chất xúc tác quang cũng như hiệu quả của việc bẫy chất mang điện tích đã được kiểm chứng bằng phổ PL, kết quả cho thấy cường độ phát xạ của vật liệu C-ZnO bị triệt tiêu so với B-ZnO, Sự hiện diện của cacbon trong C-ZnO đã làm giảm tốc độ tái tổ hợp điện tử và lỗ trống, dẫn đến tăng cường hoạt tính quang xúc tác của chất xúc tác [22].
Vậy ZnO pha tạp cacbon (C-ZnO) và ZnO trần (B-ZnO) được tổng hợp bằng cách sử dụng và phương pháp phân hủy nhiệt một bước dùng để đánh giá khả năng phân hủy quang học thuốc nhuộm RhB dưới ánh sáng nhìn thấy đã cho kết luận rằng C-ZnO phản ứng quang xúc tác cao hơn so với B-ZnO. Không những thế, tính chất quang điện hóa của C-ZnO cũng tốt hơn so với B- ZnO dưới chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy. Sự hiện diện của carbon, khuyết tật và khoảng cách vùng cấm hẹp là những lý do chính giúp tăng cường tính chất quang xúc tác và quang điện hóa. Phương pháp luận này cũng có thể là một con đường tiềm năng cho sự phát triển của các chất xúc tác nano bằng cách phân hủy nhiệt đơn giản, phương pháp này có thể được thương mại hóa [22].