CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. Xúc tác quang
1.3.2. Vật liệu xúc tác quang Ag-AgBr
Vật liệu AgBr là một vật liệu xúc tác quang truyền thống được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xúc tác, kháng khuẩn,…. Vật liệu AgBr có khả năng chuyển từ Ag+ thành Ago dưới ánh sáng để tạo thành Ag/AgBr và hoạt tính PTC của
17
mặt (SPR) trong vùng ánh sáng Vis [41]. Vì các cặp electron-lỗ trống của vật liệu AgBr tái tổ hợp nhanh nên AgBr thường được đưa lên các chất mang có bề mặt lớn để cải thiện hiệu quả trong phản ứng quang xúc. Esmaeili và cộng sự [62] đã tổng
hợp vật liệu AgBr@rGO bằng cách phủ AgBr lên các tấm nano graphen thông qua phương pháp kết tủa; điều này làm tăng tốc độ phân tách của các điện tích. Khi đưa AgBr lên graphene hydrogen sẽ tạo thành cấu trúc mạng 3D giúp cải thiện hiệu suất hấp phụ. Thật vậy, bisphenol bị phân hủy nhanh chóng dưới tác dụng hiệu ứng trợ hiệp của quá trình hấp phụ và phân hủy PTC. Lin và cộng sự [67] đã nghiên cứu đưa các hạt nano Ag@AgBr lên trên Bi2WO6 để tạo thành vật liệu tổng hợp Ag@AgBr/Bi2WO6 và phân hủy MB gấp 1,29 lần so với Ag@AgBr. Yuanguo và cộng sự [35] đã thông báo vật liệu Ag-AgBr/ZnFe2O4 có hiệu quả cao trong q trình loại trùng vi khuẩn và vi khuẩn bị tiêu diệt hoàn tồn sau 120 s chiếu sáng nhìn thấy. Vật liệu Ag-AgBr/ZnFe2O4 có thể hiện hoạt tính cao hơn rất nhiều so vật liệu
ZnFe2O4 và Ag/AgBr riêng lẽ. Nhóm tác giả đã giải thích cho hiện tượng này là do
vật liệu Ag-AgBr/ZnFe2O4 sinh ra H2O2 trong quá trình loại điện tử trên vùng dẫn của ZnFe2O4. Ngoài ra, vật liệu Ag-AgBr/ZnFe2O4 còn cho hiệu suất phân hủy thuốc nhuộm methyl da cam (MO) cao. Yuxin Yang và cộng sự [61] đã nghiên cứu tổng hợp vật liệu Ag-AgBr/g-C3N4 và ứng dụng cho quá trình tách nước tạo thành H2 dưới tác dụng của ánh sáng Vis. Vật liệu 18% Ag-AgBr/g-C3N4 [68] cho hiệu suất quang điện cao, tạo ra H2 cao gấp 27 lần so với vật liệu g-C3N4. Qiaoying Li và cộng sự
[31] đã tổng hợp, sử dụng PTC plasmonic Ag@AgCl và Ag@AgBr để sự phân hủy
thuốc nhuộm methyl da cam (MO) và 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) dưới ánh sáng
Vis theo cơ chế thể hiện ở Hình 1.8. Vật liệu xúc tác quang Ag@AgBr cho thấy hoạt
18
Hình 1.8. Cơ chế phân hủy chất ô nhiễm của vật liệu Ag-AgBr/Al-MCM41 [31]
Chất PTC mới Ag@AgBr/CaTiO3 [34] được tổng hợp bằng phương pháp lắng
đọng-kết tủa và kiểm sốt q trình PTC bằng cách điều khiển ánh sáng Vis. Cơ chế phân huỷ của MO khi sử dụng xúc tác Ag@AgBr/CaTiO3 trong vùng ánh sáng khả kiến được cho ở Hình 1.9.
Hình 1.9. Cơ chế xúc tác quang của vật liệu Ag@AgBr/CaTiO3 [34]
Dưới sự chiếu xạ ánh sáng trong vùng nhìn thấy, hoạt tính PTC của vật liệu
Ag@AgBr/CaTiO3 được đánh giá bằng sự phân hủy MO. Kết quả cho thấy hàm
lượng Ag@AgBr có ảnh hưởng đến hiệu quả PTC của vật liệu. Dưới ánh sáng Vis, hoạt tính PTC của các vật được nghiên cứu cho kết quả: chất PTC Ag@AgBr/CaTiO3
19
Hiệu suất PTC được nâng cao có thể là do cộng hưởng plasmon bề mặt gây ra bởi các hạt nano Ag và cấu trúc dị hình được hình thành tại mặt phân cách của Ag@AgBr và
CaTiO3, dẫn đến hiệu suất phân tách cao của các cặp electron và lỗ trống. Ngồi ra,
kết quả thí nghiệm đã chứng minh bẫy h+ và ⋅O2− đóng vai trò quan trọng đối với sự
phân hủy thuốc nhuộm MO.