CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.5. Ảnh hưởng các gốc tự do trong cơ chế quang phân hủy CV của vật liệu STG
chu kỳ.
Hình 3.15: Giản đồ XRD của STG1 trước và sau 10 chu kỳ tái sử dụng
Hình 3.16: Ảnh SEM của STG1 (a) trước và (b) sau 10 chu kỳ tái sử dụng
3.5. Ảnh hưởng các gốc tự do trong cơ chế quang phân hủy CV của vật liệu STG1 STG1
Các gốc tự do khác nhau bao gồm h+, OH, và O có thể hình thành trong quá trình vật liệu nhận được ánh sáng kích thích. Theo nghiên cứu trước đây, các nhóm chứa oxy chiếm ưu thế được tạo ra tham gia phản ứng quang phân hủy là OH và O . Các chất bắt gốc tự do được bổ sung nhằm xác định gốc tự do chính tham gia
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
2 theta (o)
Trước Sau
55
trong phản ứng quang phân hủy CV của vật liệu STG1. h+, O , và OH được khảo sát bằng cách thêm vào lần lượt 1 mM AO, BQ, và IPA. Hình 3.18 cho thấy, khi bổ sung thêm các chất bắt gốc tự do, hiệu suất quang phân hủy CV của vật liệu STG1 bị ảnh hưởng rõ rệt. Qua khảo sát cho thấy O là gốc tự do chính và h+ và OH là gốc tự do phụ tham gia trong quá trình quang phân hủy CV.
Hình 3.17: Ảnh hưởng của các gốc tự do đến hiệu suất quang phân hủy CV Quang phân hủy CV là kết hợp của 3 quá trình: (1) Hấp phụ, (2) phản ứng quang, Quang phân hủy CV là kết hợp của 3 quá trình: (1) Hấp phụ, (2) phản ứng quang, (3) hình thành và vận chuyển cặp e––h+. Từ đó, dẫn đến hình thành các gốc tự do, hỗ trợ trong quá trình quang phân hủy CV. Quá trình quang phân hủy CV của STG1 được thể hiện ở Hình 3.18. Đầu tiên, khi các photon ánh sáng truyền tới bề mặt TiO2, cặp e––h+ được tạo ra. Tuy nhiên, thời gian tồn tại ngắn, do lực tương tác tĩnh điện và ái lực trong hạt TiO2 làm cặp e––h+ dễ tái tổ hợp. Trong vật liệu có thành phần S, giúp giải quyết nhược điểm này. Khi S pha tạp vào mạng tinh thể TiO2 dẫn đến hình thành mức năng lượng S 2p giữa vùng hóa trị O 2p và Ti 3d của TiO2, từ đó thu hẹp năng lượng vùng cấm cũng như tăng cường phản ứng quang. Bên cạnh đó, các đơn lớp rGO hoạt động như bẫy electron, ngăn cản quá trình tái tổ hợp của cặp electron và lỗ trống, tăng hoạt động quang phân hủy. Đồng thời, rGO có diện tích bề mặt riêng lớn cũng như hệ thống lỗ xốp hỗ trợ quá trình hấp phụ, tăng tốc độ các phân tử CV tiếp xúc với tâm hoạt động. Các e– sau khi được sinh ra liên kết với oxy
None IPA BQ AO
0 20 40 60 80 100
Hiệu suất quang phân hủy CV (%) S-TiO2/GA
56
hình thành anion superoxit. Các lỗ trống sẽ được lấp đầy bởi các phân tử nước/OH–
trong dung dịch tạo là gốc OH. Các gốc tự do này oxy hóa những phân tử CV trên bề mặt STG1 thành các phân tử đơn giản (CO2, H2O, NO0, v.v.).
57