2.4.1. Phương pháp o qu ng xá nh hiệu suất qu ng xú ủ sản phẩm Trong luận v n này, hiệu suất quang x c tác của sản phẩm được đánh giá qua khả n ng quang phân hủy màu ung ch xanh metylen, sử ụng nguồn chiếu sáng yếu của đèn compact ân ụng 40W.
* Xanh metylen là hợp chất vòng thơm, khối lượng phân tử 319.85g/mol, công thức phân tử C16H18N3SCl, có cấu tạo phân tử được iểu iễn như sau:
Xanh metylen tinh khiết ở ạng tinh thể có màu xanh lục, có ánh kim, tan tốt trong nước, etanol, thường được ùng làm chất chỉ th trong hóa phân tích, làm thuốc sát trùng, làm chất giải độc xianua, làm thuốc nhuộm, mực in...
* Thiết phản ứng để xác đ nh hiệu suất phân hủy quang x c tác xanh metylen trong ung ch nước được đưa ra trong hình 2.2.
Hình 2.2. ế ứ
32
* Nguồn sáng sử ụng trong phản ứng x c tác quang: Hiện nay, trong các công trình nghiên cứu về quang x c tác trong và ngoài nước, nhiều nguồn sáng và phương thức chiếu xạ khác nhau đã được sử ụng như: đèn LET, đèn xenon 320W, đèn thủy ngân cao áp 200w chiếu ngoài cách 10 cm, đèn huỳnh quang 13w 2% UV...
Trong công trình này, ộ đèn compact ân ụng Goldstar đã được chọn làm nguồn sáng, óng đèn được nh ng trực tiếp vào ung ch thử. Quang phổ đèn compact được đưa ra trên hình 2.3.
Hình 2.3 ổ è 40W dsta
Trong quang phổ đèn được đưa ra trên hình 2.3 cho thấy: ước sóng ánh sáng của đèn chủ yếu nằm trong vùng λ = 400÷600 nm, vùng phổ có λ ≥ 600 nm khá nhỏ, vùng phổ có λ ≥ 300 nm không có, ước sóng trung ình của quang phổ đèn là λ = 540 nm. Phổ đèn như trên sẽ cho kết quả thử quang x c tác phân hủy M có độ chính xác cao nhất.
* Quá trình thực nghiệm được tiến hành như sau: Cho chính xác 0,15g ột TiO2 vào cốc đã chứa s n 200 ml ung ch xanh metylen có nồng độ 10 mg/l.
Huyền phù được khuấy 30 ph t trong óng tối để đạt cân ằng hấp phụ - giải hấp.
Sau đó, ùng đèn Compact Gol star có công suất 40W chiếu sáng huyền phù trong 2h ở điều kiện khuấy trộn đều.
33
Dung ch xanh metylen sau khi phân hủy được li tâm để loại hết ột TiO2 và tiến hành đo độ hấp thụ quang A s trên phổ hấp thụ UV-VIS ở ước sóng hấp thụ cực: λmax = 663 nm. Từ các giá tr A s đo được, thay vào phương trình đường chuẩn ta xác đ nh được nồng độ xanh metylen sau khi phân hủy. Hiệu suất phân hủy quang được tính ằng cách so sánh giữa nồng độ trước (Co) và sau khi phân hủy (C) thông qua iểu thức:
o 0
C C
H(%) x100
C
* Đường chuẩn được sử ụng để xác đ nh nồng độ xanh metylen trong ung ch nước theo phương pháp đo quang được xây ựng như sau:
Tiến hành pha các ung ch xanh metylen có nồng độ chính xác nằm trong khoảng 0.02÷10.5 mg/l. Tiến hành đo độ hấp thụ quang của các ung ch xanh metylen tại ước sóng λmax = 663nm. Giá tr độ hấp thụ quang đo được của các ung ch có nồng độ xanh metylen khác nhau được đưa ra ở ảng 2.1:
B 2 1 ồ MB ụ
CMB (mg/l) 0,02 0,10 0,50 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 10,50 Abs 0,017 0,036 0,170 0,366 0,750 1,190 1,480 1,980 2,00
2 4 ồ ẩ ễ ụ ữ ụ A ồ .
34
Từ đồ th iểu iễn sự phụ thuộc của A s vào nồng độ M trong hình 2.4 có thể thấy, vùng tuyến tính nằm trong khoảng nồng độ M là 0,10 đến 10,00 mg/L với phương trình iểu iễn sự phụ thuộc của A s vào nồng độ M là: y = 0.19x + 0.019.
2.4.2. Phương pháp phân t h nhiệt [13]
Trong luận v n này, giản đồ phân tích nhiệt của các mẫu sản phẩm được ghi ở khoa hóa trường Đại học khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, trên máy Labsys TG/DSC SETARAM (Pháp) từ 25 ÷ 800oC, tốc độ nâng nhiệt 5 ÷ 10oC/min trong không khí.
Dựa vào các hiệu ứng thể hiện trên các đường TG, DTG, DTA có thể quy gán cho các quá trình hóa học (phân hủy, kết hợp, cháy,..) và hóa lý (chuyển pha, kết tinh,..) có thể xảy ra trong mẫu sản phẩm hoặc sản phẩm trung gian trong quá trình điều chế.
2.4.3. Phương pháp nhiễu x ti ( RD) [1]
Trong ản luận v n này, giản đồ XRD của các mẫu ột được ghi trên nhiễu xạ kế tia X D8 A vance rucker (Đức) tại khoa Hóa trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội với tia phát xạ CuKα có ước sóng λ = 0,154056 nm, công suất 40 KV, 40 mA, ghi ở nhiệt độ 25oC, góc quét 2 từ 10o - 70o và tốc độ quét 0,03o/s.
Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp trực tiếp những thông tin về cấu tr c tinh thể, thành ph n pha và kích thước trung ình của các hạt sơ cấp TiO2.
Dựa vào giá tr án chiều rộng của pick đặc trưng trên giản đồ nhiễu xạ người ta có thể tính được kích thước trung ình của các hạt tinh thể (hạt sơ cấp) theo công thức Scherrer. Đối với vật liệu TiO2, trên giản đồ nhiễu xạ tia X xuất hiện peak đặc trưng của pha anata và rutin l n lượt ở góc ragg là 12,68o và 13,73o. Từ giản đồ nhiễu xạ tia X, người ta có thể tính được kích thước trung ình của các hạt TiO2 theo công thức Scherrer:
r 0.89 cos
(2.1)
35 Trong đó : r
là kích thước hạt trung ình (nm).
là ước sóng của tia X, là độ rộng (FWHM) của pick tại nửa độ cao của pick cực đại (ra ian), là góc nhiễu xạ ragg ứng với peaek cực đại (độ).
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X ta cũng có thể tính được thành ph n của các pha anata và rutin trong mẫu TiO2 theo phương trình (2.2) :
R A
I 8I . 0 1
1
; A
R
I X I
26 . 1 1
1
(2.2)
Trong đó: là hàm lượng rutin (%). X là hàm lượng anata (%). IA là cường độ nhiễu xạ của anata ứng với mặt phản xạ (101). IR là cường độ nhiễu xạ của rutin ứng với mặt phản xạ (110).
2.4.4. Phương pháp hiển vi iện tử truy n qu TEM [12]
Trong luận v n này, ảnh TEM của sản phẩm được ghi trên kính hiển vi điện tử truyền qua JEM1010 ở Viện D ch tễ trung ương. Hệ số phóng đại M = 600000, độ phân giải δ = 3Å, điện áp gia tốc U = 40 ÷ 100 kV. Việc phân tích các ảnh hiển vi điện tử thu được có thể cho các thông tin về kích thước, hình dạng, sự phân bố của các hạt tinh thể của mẫu sản phẩm.
2.4.5. Phổ tán x n ng lƣợng tia X ( EDS )
Trong luận v n này, sự có mặt của N và S trong sản phẩm TiO2 pha tạp được xác đ nh trên phổ EDS được ghi trên máy Oxfor 300 (Anh) tại khoa Vật Lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội và viện Khoa học Vật liệu. Thành ph n nguyên tố và hàm lượng của ch ng trong mẫu được xác đ nh ựa trên các peak đặc trưng và đưa ra trong các ảng đi kèm.
36