CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.2. Hoạt tính xúc tác
3.2.2. Kết quả xử lý axeton ở pha khí
Sau khi tính tốn xử lý các kết quả, ta thu được sự chuyển hóa axeton phụ thuộc vào thời gian của từng mẫu xúc tác như sau:
0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 Thời gian (h) C /C o (%) Bi2O3 TiO2 T1B1 T3B1 T5B1 T7B1
Qua kết quả ở hình 3.16. ta thấy các mẫu Bi2O3 và TiO2 cũng có hoạt tính quang nhưng hoạt tính khơng cao. Hoạt tính cao nhất là mẫu xúc tác T5B1 với hiệu suất chuyển hóa lên tới 95% sau 4h. Các mẫu xúc tác T3B1 và T7B1 cũng cho thấy sự chuyển hóa tốt, chuyển hóa 80% sau 4h phản ứng. Qua các kết quả trên có thể khẳng định rằng việc pha tạp Bi2O3 vào TiO2 có thể nâng cao hoạt tính quang của xúc tác TiO2 trong pha khí. Sau một thời gian ngắn phản ứng đã có sự chuyển hóa cao hơn rất nhiều so với sự chuyển hóa trong pha lỏng.
KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu đã trình bày trên đây, những kết quả chính của luận văn được tổng kết như sau:
Đã điều chế các xúc tác TiO2, Bi2O3, hệ xúc tác Bi2O3 – TiO2 với các tỉ lệ khác nhau của Ti:Bi = 1:1, 3:1, 5:1, 7:1 (kí hiệu các mẫu tương ứng là T1B1, T3B1, T5B1, T7B1 bằng phương pháp sol-gel. Các mẫu được đặc trưng bằng các phương pháp hóa lý khác nhau. Kết quả XRD cho thấy pha oxit của kim loại có thành phần cao hơn, cụ thể pha TiO2 anatase trên các mẫu T7B1, T5B1 và pha Bi2O3 monoclinic Mẫu T3B1 và T1B1. Ảnh SEM cho thấy dạng hạt hình cầu trên các mẫu xúc tác, kích thước dao động trong khoảng rộng từ 20-100 nm và giảm theo dần hàm lượng Bi. Diện tích BET các mẫu dao động trong khoảng 30- 54 m2/g.
Đã khảo sát, đánh giá được hoạt tính quang của hệ xúc tác Bi2O3 -TiO2 cho phản ứng phân hủy phenol trong pha lỏng bởi ánh sáng trong vùng bức xạ nhìn thấy. Kết quả cho thấy hệ xúc tác Bi2O3-TiO2 có hoạt tính rất tốt. Đặc biệt là xúc tác T5B1 có hoạt tính tốt nhất, với 80% phenol bị phân hủy chỉ sau 20h chiếu sáng.
Đã khảo sát, đánh giá được hoạt tính quang của hệ xúc tác Bi2O3 -TiO2 cho phản ứng phân hủy e trong pha khí bởi ánh sáng trong vùng bức xạ nhìn thấy. Kết quả cho thấy hệ xúc tác Bi2O3-TiO2 có hoạt tính rất tốt. Chỉ sau 2h,4h chiếu sáng các mẫu xúc tác đã phân hủy hơn 50% axeton. Đặc biệt mẫu xúc tác T5B1 đã phân hủy hết 95% axeton chỉ sau 4h chiếu sáng .
Các kết quả test cho thấy mẫu T5B1 có hoạt tính tốt nhất trong phản ứng quang hóa phân hủy phenol và axeton. Kết quả này có thể do diện tích bề mặt riêng lớn nhất của xúc
tác. Ngồi ra, có thể do tỉ lệ Ti:Bi = 5:1 là hợp lý giữa “nguồn tạo cặp e- - h+”, Bi2O3, và nguồn “kéo dài sự tồn tại” của chúng TiO2.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Việt Cường (2007), “Nghiên cứu chế tạo lớp phim mỏng TiO2 phủ
trên sợi thuỷ tinh và ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm phenol, vi sinh vật”, Luận văn
Thạc sĩ Công nghệ môi trường, Đại học Bách khoa TPHCM.
[2] Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002), “Khử amoni trong nước và nước thải bằng phương pháp quang hóa với xúc tác TiO2”. Tạp chí Khoa học và Cơng
nghệ, 40 (3), trang 20-29.
[3] Nguyễn Xuân Nguyên, Lê Thị Hoài Nam (2004). “Nghiên cứu xử lý nước rác Nam Sơn bằng màng xúc tác TiO2 và năng lượng mặt trời”. Tạp chí Hóa học và
ứng dụng (8).
[4]Nguyễn Đình Triệu (2006), Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hoá học, NXB Quốc Gia Hà Nội.
[5] Nguyễn Thế Vinh (2009), “Giới thiệu tổng quan về việc ứng dụng xúc tác quang trên căn bản vật liệu nano TiO2 trong phát triển bền vững”, Tạp chí Khoa học và
Công nghệ, 40 (3), trang 20-29.
Tiếng Anh
[6] A. Sobczynski, L. Duczmal, W. Zmudzinski, Phenol destruction by
photocatalysis on TiO2: an attempt to solve the reaction mechanism, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 213 (2) (2004) 225–230.
[7] Adel Al-Kdas, Azni Idris, Katayon Saed, Chuah Teong Guan, Treatment of textile wastewater by advanced oxidation processes - A review, Faculty of engineering,
[8] C. Adan, A. Bahamonde, M. Fernandez-Garica, A. Martinez-Arias, Structure and activity of nanosized iron-doped anatase TiO2 catalysts for phenol photocatalytic degradation, Applied Catalysis B: Environmental 72 (2007) 11–17.
[9] Dvoranova D, Brezova V, Mazur M, Malati M. Investigations of metal- doped titanium dioxidephotocatalysts. Appl Catal B: Environ 2002; 37:91–105.
[10] G.L. Puma, P.L. Yue, Effect of the radiation wavelength on the rate of photocatalytic oxidation of organic pollutants, Journal of Industrial and Engineering Chemistry Research 41 (2002) 5594–5600.
[11] Hameed A, Gondal MA, Yamani ZH. Effect of transition metal doping on photocatalytic activity of WO3 for water splitting under laser illumination: role of 3d- orbitals. Catal Commun 2004; 5:715–9.
[12] K. Selvam, M. Muruganandam, I. Muthuvel, M. Swaminathan, The influence of inorganic oxidants and metal ions on semiconductor sensitized photodegradation of 4-flurophenol, Chemical Engineering Journal 128 (2007) 51–57.
[13] Litter MI. Heterogeneous photocatalysis transition metal ions in photocatalytic systems. Appl Catal B: Environ 1999; 23:89–114.
[14] N.H. Salah, M. Bouhelassa, S. Bekkouche, A. Boultif, Study of photocatalytic degradation of phenol, Desalination 166 (2004) 347–354.
[15] Paola AD, Marci G, Palmisano L, Schiavello M, Uosaki K, Ikeda S, et al.
Preparation of polycrystalline TiO2 photocatalysts impregnated with various transition metal ions: characterization and photocatalytic activity for degradation of 4- nitrophenol. J Phys Chem B 2002; 106:637–45.
[16] Tryk DA, Fujishima A, Honda K. Recent topics in photoelectrochemistry:
[17] V. Pareek, S. Chong, M. Tade, A. Adesina, Light intensity distribution in heterogeneous photocatalytic reactors, Asia–Pacific Journal of Chemical Engineering 3 (2008) 171–201.
[18] S. Ahmed, et al., Heterogeneous photocatalytic degradation of phenols in wastewater: A review on current statusand developments, Desalination (2010).
[19] S.S. Hong, C.S. Ju, C.G. Lim, B.H. Ahn, K.T. Lim, G.D. Lee, A photocatalytic degradation of phenol over TiO2 prepared by sol–gel method, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 7 (2) (2001) 99–104.
[20] S.K. Pardeshi, A.B. Patil, A simple route for photocatalytic degradation of phenol in aqueous titan oxide using solar energy, Solar Energy 82 (2008) 700–705.
[21] Xu AW, Gao Y, Liu HQ. The preparation characterization and their photocatalytic activities of rare- earthdoped TiO2 nanoparticles. J Catal 2002;
207:151–7.
[22] Z. Guo, R. Ma, G. Li, Degradation of phenol by nanomaterial TiO2 in wastewater, Chemical Engineering Journal 119 (2006) 55–59.
[23] W. Bahnemann, M. Muneer, M.M. Haque, Titanium dioxide-mediated photo- catalysed degradation of fewselected organic pollutants in aqueous suspensions, Catalysis Today 124 (2007) 133–148.
[24] W. Bahnemann, M. Muneer, M.M. Haque, Titanium dioxide-mediated photo-catalysed degradation of few selected organic pollutants in aqueous suspensions, Catalysis Today 124 (2007) 133–148.