Từ hình ảnh cho thấy bề mặt vật liệu khá đồng nhất và tƣơng đối xốp; kích thƣớc các hạt khá đồng đều.
3.3.3. Khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu - Phổ UV-VIS
Phổ UV-Vis của vật liệu N-TiO2 và TiO2 đƣợc trình bày trong hình 3.10.
Hình 3.10. Phổ UV-VIS của mẫu vật liệu TiO
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 300 400 500 600 700 800 900 1000 C ƣ ờn g độ hấ p thụ Bƣớc sóng (nm) TiO2 TiO2_N
Kết quả hình 3.10 cho thấy vật liệu TiO2 có độ hấp thụ quang cực đại ở vùng ánh sáng có λ < 400 nm, vật liệu N-TiO2 có bƣớc sóng hấp thụ đƣợc mở rộng sang vùng ánh sáng khả kiến (400 – 600 nm) hơn so với vật liệu TiO2 khơng biến tính. Điều này lý giải cho khả năng quang xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến của vật liệu N-TiO2 cao hơn so với vật liệu TiO2 không pha tạp.
3.4. Khảo sát khả năng quang xúc tác của vật liệu trong điều kiện ánh sáng mặt trời mặt trời
Thí nghiệm đƣợc tiến hành tại sân khoa Hóa học – 19 Lê Thánh Tông, thời gian từ 12h30 đến 15h, trời nắng, nhiệt độ trung bình 34oC. Kết quả thu đƣợc thể hiện ở bảng 3.8 và hình 3.11.
Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý RhB của vật liệu N-TiO2 dưới ánh sáng mặt trời
Thời gian chiếu sáng (phút) Hiệu suất xử lý RhB (%) Dùng đèn compact Dùng năng lƣợng ánh sáng mặt trời 30’ tối 5,71 7,38 30’ 74,50 78,40 60’ 92,53 96,51 90’ 95,67 98,45 120’ 97,56 99,12
Kết quả khảo sát cho thấy vật liệu có khả năng quang xúc tác dƣới điều kiện ánh sáng mặt trời tốt hơn so với sử dụng đèn compact, sau 120 phút chiếu sáng, hiệu suất xử lý đã đạt trên 99%. Nhƣ vậy vật liệu N-TiO2 đã tổng hợp có khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
Hình 3.11. Hiệu suất xử lý RhB của vật liệu N-TiO2 dưới ánh sáng mặt trời 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 30' tối 30' 60' 90' 120' H iệu suấ t xử lý ( %)
Thời gian chiếu sáng (phút)
Đèn compact Ánh sáng mặt trời
KẾT LUẬN
1. Đã đƣa ra đƣợc quy trình tổng hợp vật liệu N-TiO2 kích thƣớc nano đi từ nguồn quặng ilmenite trong nƣớc cùng với các điều kiện tối ƣu cho quá trình tổng hợp vật liệu: tỉ lệ % khối lƣợng ure/TiO2 30%; thủy nhiệt ở 1500C trong 4h; thể tích NH3 sử dụng trong q trình thủy nhiệt 10ml; nung ở 4000C trong 2h.
2. Vật liệu thu đƣợc có thành phần pha chủ yếu là anatase, khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến đƣợc nâng cao rõ rệt, bề mặt vật liệu tƣơng đối đồng nhất.
3. Vật liệu thể hiện hoạt tính quang phân hủy tốt đối với RhB, hiệu suất phân hủy RhB (20mg/l) lên tới trên 98% sau 150 phút chiếu sáng bằng đèn compact.
4. Vật liệu N-TiO2 có hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB tốt khi sử dụng nguồn ánh sáng tự nhiên. Hiệu suất xử lý RhB (20mg/l) đạt trên 99% sau 120 phút chiếu sáng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Đại học Quốc Gia TP.HCM (2010), Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công
nghệ đề tài nghiên cứu chế tạo bột TiO2 kích thước nanomet và ứng dụng,
Mã số: KC 02.27/06-10, tr 12-13.
2. Lý Thanh Loan (2011), Nghiên cứu điều chế, khảo sát cấu trúc, hoạt tính quang
xúc tác của bột titan đioxit kích thước nano được biến tính ure, Luận văn
Thạc sĩ Hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
3. Phạm Luận (2004), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ hấp thụ
quang phân tử UV-Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
4. Ngô Sỹ Lƣơng (2005), “Ảnh hƣởng của các yếu tố trong quá trình điều chế đến kích thƣớc hạt trung bình và cấu trúc tinh thể của bột TiO2”, Tạp chí khoa
học ĐHQGHN, KHTN&CN T.XXI, số 2, tr21.
5. Nguyễn Hoàng Nghị (2002), Lý thuyết nhiễu xạ tia X, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
6. Hồng Nhâm (2005), Hóa học vơ cơ tập 3, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. 7. Cao Hùng Thái (2006), “Xây dựng quy trình cơng nghệ nung khử quặng ilmenit
và tách sắt kim loại để thu sản phẩm titanđioxit 92 – 94 % TiO2”, Báo
cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp bộ năm 2005. Mã số BO/05/03 – 01.
8. Hoàng Thế, Nghiêm Thị Hiển, Nguyễn Xuân Quang, Trần Đức Phiến (2005),
Sản xuất bột màu TiO2 bằng phương pháp axit clohydric, Tuyển tập cơng
trình nghiên cứu khoa học – công nghệ 50 năm Viện Hố học cơng nghiệp.
9. Vũ Thị Hạnh Thu (2008), Nghiên cứu chế tạo màng quang xúc tác TiO2 và
TiO2 pha tạp N (TiO2:N), Luận án Tiến sĩ Vật lý, Đại học Khoa học Tự
nhiên- ĐHQGHCM.
dụng TiO2 kích thước nano, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên –ĐHQGHN, tr18.
11. Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2006), Các q trình oxi hóa nâng cao
trong xử lý nước thải, cơ sở khoa học và ứng dụng, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội,
12. Hoàng Anh Tuấn và cộng sự (2010), “Nghiên cứu điều chế bột TiO2 chất lƣợng cao từ quặng ilmenit theo phƣơng pháp amoni florua”, Tạp chí Hố học
48 (5B), tr.52-57.
13. Nguyễn Quang Vinh (2014), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2 nano từ quặng Ilmenite Hà Tĩnh, ứng dụng trong xử lý phẩm màu Rhodamine B, Luận
văn tốt nghiệp, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
Tiếng Anh:
14. Baorang Li, Xiaohui Wang, Minyu Yan, Longtu Li (2002), “Preparation and characterization of nano – TiO2 powder”, Materials Chistry and Physics,
78, pp. 184-188.
15. Chung-Sik Kim, Il- Min Kwon, Byung Kee Moon, Jung Hyun Jeong, Byung Chun Choi, Jung Hwan Kim, Heayoung Choi, Soung Soo Yi, Dea- Hawng Yoo, Kyong – Soo Hong, Jong- Ho Park, Ho Sued Lee (2007), “Synthesis and particle size efect on the phase tranfomation of nanocrystalline TiO2”,
Material Sicience and Engineering, pp. 1343-1346.
16. Choi W., Termin A., Hoffmann M. R. (1994), "The role of metal ion dopants in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics", Journal of Physical Chistry, 98, pp.
13669-13679.
Huang (1999), “Application of the photocatalytic chistry of titanum dioxide to disinfection and the killing of cancer cells”, Separation and Purification Methods, pp.1-50.
18. Fujishima Akira et al. (1999), Study on the photocatalytic degradation of insecticide methomyl in water, Desalination, 262, pp. 283-234.
19. Gang Liu, Chenghua Sun, Sean C.Smith, iannzhou Wang, Gao Qing…(2010), “Sulfur doped anatase TiO2 single crystals with a hight percentage of {001} facets”, Journal of colloid and Interface Science, 349, pp. 477-483. 20. Pin-Ching Maness et al.., (1999), “Bactericidal Activity of Photocatalytic TiO2
Reaction: toward an Understanding of Its Killing Mechanism”, Appl Environ Microbiol, 65(9), pp. 4094–4098.
21. Roland Bendix, Frank Dehn, Tana Quaas, Marko Orgass (2000), “Application of titanium dioxide photocatalysis to create self-cleaning building material”, Lacer, No 5, pp. 157-169.
22. Xiaobo Chen and Samuel S. Mao (2007), “Titanium Dioxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications”, Chem. Rev,
vol.107, pp. 2891 - 2959.
23. I.M. Kolthoff (1931), “Theory of coprecipitation, the formation and properties of crystalline precipitates”, School of Chistry of The University of Minnesota, pp. 861-881.
PHỤ LỤC