CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.8 Mục đích và nội dung nghiên cứu
Dựa trên các nghiên cứu gần đây cho thấy, vật liệu BiOI đang ngày càng được các nhà khoa học quan tâm hơn so với các chất bán dẫn truyền thống như
28 TiO2 hay ZnO, nhờ năng lượng vùng cấm thấp dẫn đến việc mở rộng vùng hấp thụ ánh sáng mặt trời, đây cũng là mục tiêu hướng đến của xúc tác quang. Tuy nhiên, năng lượng vùng cấm thấp cũng đồng nghĩa với tốc độ và khả năng tái tổ hợp electron và lỗ trống quang sinh nhanh hơn, do đó graphen đã khử là một lựa chọn để làm giảm khả năng tái tổ hợp điện tử, từ đó nâng cao hiệu quả phân hủy chất ô nhiễm của xúc tác quang dựa trên BiOI. Đến nay, theo như sự phát triển của xúc tác quang, ngoài việc nâng cao hiệu quả của xúc tác, địi hỏi xúc tác có tính kinh tế và thân thiện với môi trường, tách và thu hồi xúc tác trong môi trường nước cần được thực hiện. Các nghiên cứu hiện nay đều hướng đến vật liệu có tính từ tính thay vì các chất mang truyền thống như zeolit, polyme, gốm,… Fe3O4 là một lựa chọn hấp dẫn hiện nay khi sở hữu tính chất từ tính, thân thiện với mơi trường. Một tổ hợp xúc tác quang BiOI/rGO/Fe3O4 được nghiên cứu hướng đến mang lại hiệu quả cao trong công nghệ xúc tác quang.
Như vậy, mục tiêu của nghiên cứu này hướng đến chế tạo tổ hợp xúc tác quang BiOI/rGO/Fe3O4 để xử lý chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường nước dưới điều kiện ánh sáng mặt trời và có khả năng thu hồi sau quá trình sử dụng.
Để đạt được mục tiêu đó, các nội dung nghiên cứu sau đã được thực hiện:
x Tổng hợp GO theo phương pháp Hummers cải tiến.
x Chế tạo rGO bằng cách kết hợp phương pháp khử hóa học (sử dụng tác nhân khử thân thiện với môi trường là axit L-ascorbic) với phương pháp khử nhiệt (trong mơi trường khí trơ N2) nhằm khử các nhóm chức chứa oxy một cách hiệu quả để thu được vật liệu gần graphen nhất.
x Tổng hợp Fe3O4 theo phương pháp kết tủa và thủy nhiệt trong dung môi hữu cơ.
x Tổng hợp BiOI/rGO/Fe3O4 theo phương pháp kết tủa để tạo vật liệu xúc tác quang có khả năng thu hồi nhờ từ tính.
x Tổng hợp ZnO-CuO/rGO theo phương pháp đồng kết tủa.
x Phân tích đặc trưng cấu trúc các vật liệu bằng XRD, SEM, TEM, EDS, UV- Vis-DRS.
x Thử nghiệm hoạt tính quang xúc tác của BiOI/rGO/Fe3O4 trong vùng ánh sáng nhìn thấy cho quá trình phân hủy rhodamine B, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình.
x Thử nghiệm hoạt tính quang xúc tác của BiOI/rGO/Fe3O4 trong vùng ánh sáng nhìn thấy cho quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu thực tế lấy từ cơ sở dịch vụ sửa xe, đánh giá thông qua chỉ số COD (Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học) và mức độ đáp ứng theo yêu cầu QCVN 29:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải của kho và cửa hàng xăng dầu.
x So sánh hiệu quả xử lý nước thải nhiễm dầu, khả năng thu hồi, tái sử dụng của xúc tác quang từ tính BiOI/rGO/Fe3O4 với tổ hợp xúc tác quang trên cơ sở chất bán dẫn thông thường ZnO/CuO/rGO.
29