38 Khu y Huyền phù Lọc, rửa (pH=7-8) Bentonite 1.00 g Nƣớc c t 2 lần 50 mL S y Nung Ag3PO4- Bentonite ột rắn Tốc độ khu y: 300 rpm Thời gian: 1h Nhiệt độ: 80 - 100o C Thời gian: 5h Nhiệt độ: 500o C Thời gian: 5h Ag3PO4 0.15 g Nƣớc c t 2 lần 50 mL Khu y Tốc độ khu y: 300 rpm Thời gian: 24h Khu y Tốc độ khu y: 300 rpm Thời gian: 1h Hình 2.8 Sơ đồ tổng hợp hệ Ag3PO4-Bentonite
39
2.2.6 Tổng hợp hệ TiO2/Ag3PO4 -Bentonite (TAB) [40] [43]
Cân m g (với m thay đổi: 0.05 g, 0.1 g, 0.15 g, 0.2 g, 0.3 g) Ag3PO4 đã tổng hợp khu y trong 50 mL nƣớc c t hai lần trong 1 giờ, thêm 1.00 g bentonite đã đƣợc khu y với 25 mL nƣớc trƣớc đó vào khu y tiếp, cho 1.00 g TiO2 đã đƣợc khu y trong 25 mL nƣớc trong 1 giờ vào hỗn hợp trên rồi khu y tiếp trong 24 giờ, ở nhiệt độ phòng. Khi hỗn hợp đƣợc khu y đều, chỉnh pH = 7 – 8, lọc l y rắn sau đó mang đi s y trong 5 giờ ở nhiệt độ 80 – 100 o
C, cuối cùng đem ch t rắn khô đi nung ở 500 o
C (nhiệt độ nung đƣợc khảo sát ở các khoảng: không nung, 300 oC, 500 oC, 700 oC) trong 5 giờ. Sản phẩm TiO2/Ag3PO4-Bentonite (TAB) thu đƣợc có dạng ột màu cam nhạt nhƣ hình 2.9.
40 Lọc, rửa (pH=7-8) TiO2 1.00 g Nƣớc c t 2 lần 25 mL S y Nung
TiO2/Ag3PO4 - Bentonite
Nhiệt độ: 80 - 100o C Thời gian: 5h Nhiệt độ: 500o C Thời gian: 5h Ag3PO4 0.15 g Nƣớc c t 2 lần 50 mL Bentonite 1.00 g Nƣớc c t 2 lần 25 mL Huyền phù Tốc độ khu y: 300 rpm Thời gian: 24 giờ Nhiệt độ phòng Khu y Tốc độ 300 rpm Thời gian 1h Khu y Khu y Tốc độ 300 rpm Thời gian 1h Khu y Tốc độ 300 rpm Thời gian 1h
41
2.3 Khảo sát các yếu tố tổng hợp vật liệu ảnh hƣởng đến khả năng phân hủy màu của hệ TAB
2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của lượng vật liệu
Các lƣợng vật liệu đƣợc thay đổi lần lƣợt 0.05 g, 0.07 g, 0.1 g, 0.15 g, 0.2 g. Các thông số tổng hợp vật liệu cố định gồm: tỷ lệ iến tính TAB (1:0.1:1), khu y trong 24 giờ, khu y ở nhiệt độ phòng, nung ở 500 oC trong 5 giờ. Các phản ứng đƣợc khảo sát trong 100 mL dung dịch MB nồng độ 50 ppm, pH = 7, khu y trong 60 phút tối và 130 phút chiếu đèn.
2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ biến tính của vật liệu
Khảo sát khả n ng xử lý MB phụ thuộc vào các tỉ lệ khác nhau của TAB gồm 1:0.05:1, 1:0.1:1, 1:0.15:1, 1:0.2:1, 1:0.3:1, 1:0.1:2. Các thông số tổng hợp vật liệu cố định gồm: khu y trong 24 giờ, nhiệt độ phòng, nung ở 500 oC trong 5 giờ. Các phản ứng đƣợc khảo sát với 0.1 g vật liệu trong 100 mL dung dịch MB nồng độ 50 ppm, pH = 7, khu y trong 60 phút tối và 130 phút chiếu đèn.
Bảng 2.3 Các mẫu vật liệu TAB tổng hợp ở các tỷ lệ khác nhau
Mẫu Tỷ lệ biến tính TAB (TiO2:Ag3PO4:bentonite)
TAB-0.05A 1:0.05:1 TAB-0.1A 1:0.1:1 TAB-0.15A 1:0.15:1 TAB-0.2A 1:0.2:1 TAB-0.3A 1:0.3:1 TAB-0.1A, 2B 1:0.1:2
2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy
Để khảo sát ảnh hƣởng của thời gian khu y đến vật liệu, các thí nghiệm đƣợc tiến hành ở các khoảng thời gian khu y 6 giờ, 12 giờ, 24 giờ. Các thông số tổng hợp vật liệu cố định gồm: tỷ lệ iến tính TAB (1:0.15:1), khu y ở nhiệt độ phịng, nung ở 500 oC trong 5 giờ. Các phản ứng đƣợc khảo sát với 0.1 g vật liệu trong 100 mL
42
dung dịch MB nồng độ 50 ppm, pH = 7, khu y trong 60 phút tối và 130 phút chiếu đèn.
2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy
Để khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ khu y đến vật liệu, các thí nghiệm đƣợc tiến hành ở các khoảng nhiệt độ khu y khác nhau: nhiệt độ phịng, 80 o
C, 120 oC. Các thơng số tổng hợp cố định gồm: tỷ lệ iến tính TAB (1:0.15:1), khu y ở 24 giờ, nung ở 500 oC trong 5 giờ. Các phản ứng đƣợc khảo sát với 0.1 g vật liệu trong 100 mL dung dịch MB nồng độ 50 ppm, pH = 7, khu y trong 60 phút tối và 130 phút chiếu đèn.
2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung
Để khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến vật liệu, các thí nghiệm đƣợc tiến hành ở các khoảng nhiệt độ nung khác nhau: không nung, 300 o
C, 500 oC, 700 oC. Các thông số tổng hợp cố định gồm: tỷ lệ iến tính TAB (1:0.15:1), khu y ở 24 giờ, khu y nhiệt độ phòng, nung trong 5 giờ. Các phản ứng đƣợc khảo sát với 0.1 g vật liệu trong 100 mL dung dịch MB nồng độ 50 ppm, pH = 7, khu y trong 60 phút tối và 130 phút chiếu đèn.
2.3.6 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung
Để khảo sát ảnh hƣởng của thời gian nung đến vật liệu, các thí nghiệm đƣợc tiến hành ở các khoảng thời gian nung khác nhau: 3 giờ, 5 giờ, 7 giờ. Các thông số cố định gồm: 0.1 g vật liệu, tỷ lệ iến tính TAB (1:0.15:1), khu y ở 24 giờ, khu y nhiệt độ phòng, nung ở 300 o
C. Các phản ứng đƣợc khảo sát với 0.1 g vật liệu trong 100 mL dung dịch MB nồng độ 50 ppm, pH = 7, khu y trong 60 phút tối và 130 phút chiếu đèn.
2.3.7 So sánh hệ vật liệu tổng hợp TAB
Tiến hành so sánh hệ vật liệu tổng hợp TAB với các hệ TiO2, Ag3PO4, bentonite, TiO2-Bentonite, Ag3PO4-Bentonite, Ag3PO4-TiO2 trong cùng các điều kiện gồm: 0.1 g vật liệu trong 100 mL MB nồng độ 50 ppm ở pH = 7, đánh giá trong 60 phút h p phụ và 130 phút chiếu sáng.
43
2.3.8 Các yếu tố của dung dịch MB ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác của
vật liệu TAB
2.3.8.1 Ảnh hưởng của nồng độ MB
Để khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ MB, chúng tôi tiến hành thay đổi nồng độ MB từ 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm và 100 ppm. Trong cùng các điều kiện nhƣ nhau gồm: 0.1 g vật liệu trong 100 mL dung dịch MB, pH = 7.
2.3.8.2 Ảnh hưởng pH dung dịch MB
Để khảo sát sự ảnh hƣởng của pH MB, chúng tôi tiến hành thay đổi pH MB ở các giá trị: 3, 5, 7, 8, 10. Trong cùng các điều kiện nhƣ nhau gồm: 0.1 g vật liệu trong 100 mL dung dịch MB nồng độ 50 ppm.
2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Hệ vật liệu sau khi đƣợc tổng hợp đƣợc bố trí thực nghiệm theo qui trình
- Tìm hệ vật liệu tối ƣu.
- Khảo sát khả n ng phân hủy methylene blue và các yếu tố ảnh hƣởng đến khả n ng phân hủy của các mẫu tối ƣu.
2.4.2 Phương pháp nghiên cứu thành phần và cấu trúc vật liệu
Hệ vật liệu tổng đƣợc khảo sát thành phần và c u trúc ằng
- Kính hiển vi điện tử quét (SEM) - Phƣơng pháp phổ tán xạ tia X (EDX)
- Nhiễu xạ tia X (XRD)
2.4.3 Phương pháp đánh giá khả năng phân hủy methylene blue
Để đánh giá khả n ng phân hủy MB của vật liệu dùng phƣơng pháp phân tích quang phổ UV- Vis.
44
Trong đó:
- H (%) là hiệu su t của quá trình quang xúc tác. - C0(mg/l) là nồng độ methylene blue ban đầu. - Ct (mg/l) là nồng độ methylene blue sau phân hủy.
- A0 là giá trị mật độ quang đo đƣợc tại thời điểm an đầu . - At là giá trị mật độ quang đo đƣợc tại thời điểm t.
2.4.4 Phản ứng quang xúc tác bởi hệ thống đèn Osram 250 W
Hình 2.11 Hệ thống phản ứng phân hủy quang xúc tác
2.4.5 Pha mẫu giả định
Cân m g methylene blue rắn, sau đó cho thêm V mL nƣớc c t, lắc đều cho hỗn hợp hịa tan. Sau đó mẫu đƣợc pha lỗng về các nồng độ cần khảo sát, hiệu chỉnh pH ởi HCl 0.1 N và dung dịch NH3 0.1 N. Các mẫu đƣợc ảo quản trong tối.
45
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN CHƢƠNG 3
3.1 Kết quả đánh giá tính chất vật liệu tổng hợp bằng các phƣơng pháp phân tích hóa lý hiện đại
3.1.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử qt (SEM)
Hình 3.1 SEM của (a) Ag3PO4, (b) Bentonite (bent), (c) TiO2 P25, (d) TiO2/Ag3PO4 - bentonite (TAB)
Hình 3.1 cho th y (a) ảnh SEM của Ag3PO4 độ phóng đại 30000 lần có dạng hình cầu, ( ) ảnh SEM cho bentonite độ phóng đại 20000 lần cho th y các lớp của Bentonite, (c) SEM của TiO2 P25 độ phóng đại 120000 lần dạng hạt kích thƣớc khoảng 20 – 25 nm, (d) SEM của hệ vật liệu xúc tác đƣợc tổng hợp TiO2/Ag3PO4- Bentonite với độ phóng đại 80000 lần; qua hình 3.1 (a) th y kích thƣớc hạt của Ag3PO4 tổng hợp an đầu nhỏ nh t đạt khoảng 800 – 900 nm [37], sau khi tiếp tục tổng hợp hệ tổng TiO2 /Ag3PO4-Bentonite cho th y một lƣợng Ag3PO4 đƣợc gắn với
(a) (d) (c) (b) Ag3PO4 Bentonite TiO2