51
Các dung dịch RhB đƣợc chuẩn bị, pH ban đầu đƣợc điều chỉnh ở pH trong khoảng 3-9 và khơng đƣợc kiểm sốt trong q trình phản ứng (Hình 3.9). Bởi sự ảnh hƣởng của pH ban đầu đến hoạt tính xúc tác của Fe-MOF vì dung dịch màu thực tế ln có giá trị pH thay đổi. Sự thay đổi giá trị pH thƣờng ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng xúc tác do sự hấp thụ cơ chất và tính chọn lọc phân hủy quang trên bề mặt chất xúc tác. Tuy nhiên, việc xác định độ pH tối ƣu có thể là một q trình phức tạp vì nó gắn liền với trạng thái ion hóa của cả bề mặt chất xúc tác và chất phản ứng. Kết quả chỉ ra rằng tốc độ phân hủy RhB có tính axit mạnh (pH 3-5) cao hơn so với tốc độ thu đƣợc trong dung dịch RhB có bazơ (pH 7-9). Tuy nhiên, điều đáng chú ý là tốc độ phân hủy của RhB giảm khi giá trị pH ban đầu tăng lên. Hiệu quả phân hủy RhB cao ở các giá trị pH thấp có thể đƣợc giải thích bởi thực tế là các phản ứng giống Fenton giữa H2O2 và Fe trong các chất xúc tác ở điều kiện axit. Bên cạnh đó, các cơ chế phân huỷ khác nhau bao gồm sự phân huỷ bởi gốc hydroxyl, sự oxy hoá trực tiếp bởi lỗ trống (h+) và sự khử trực tiếp bởi điện tử (e‾ ) trong vùng dẫn có thể xảy ra ở các giá trị pH khác nhau [84]. Tƣơng tự, một nghiên cứu khác của Yanxin Gao cũng chỉ ra rằng hiệu suất quang xúc tác của MIL-53 (Fe)/H2O2/vis phụ thuộc chặt chẽ vào pH dung dịch, thể hiện hoạt tính quang xúc tác cao ở pH 3 nhƣng hoạt tính quang xúc tác giảm đáng kể ở pH cao hơn 5 và 7 [85].
Q trình xúc tác quang hóa ở pH 3 diễn ra nhanh, khó quan sát diễn biến phân hủy nên chúng tôi chọn pH 5 để tiến hành các thí nghiệm khảo sát tiếp theo. Với các thí nghiệm tiến hành ở điều kiện pH này không phải thêm bất cứ chất điện ly nào để điều chỉnh pH của dung dịch.
3.2.2.2. Ảnh hưởng c a nồng độ ban đầu RhB
Các hoạt động quang xúc tác của các mẫu Fe-MOF pha tạp Co đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu của RhB dƣới bức xạ ánh sáng nhìn thấy (λmax = 554 nm) và hiệu suất phân hủy đƣợc mơ tả trong Hình 3.10. Nồng độ ban đầu đƣợc thay đổi từ 1.10-5
M đến 4.10-5 M, giữ cho các điều kiện thí nghiệm khác khơng đổi nhƣ: 5mg xúc tác, pH 5 và thời gian chiếu sáng 120 phút. Kết quả cho thấy, với nồng độ RhB
52
3.10-5 M sau thời gian 120 phút thì hiệu suất phân hủy đạt đƣợc 95,5%. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng nồng độ RhB lên 4.10-5
M thì hiệu suất giảm đáng kể chỉ đạt 80,6%. Đây có thể là do sự hấp phụ quá mức của các phân tử RhB trên bề mặt của chất xúc tác và chỉ một phần nhỏ ánh sáng đƣợc hấp thụ bởi chất xúc tác ở nồng độ cao hơn. Hơn thế nữa, ánh sáng qua dung dịch bị giảm đi đáng kể, dẫn đến hiệu quả của sự phân hủy đã giảm ở nồng độ cao hơn [86, 87].