Khảo sỏt ảnh hƣởng của thời gian thủy phõn

3.5.1. Khảo sỏt ảnh hƣởng của thời gian thủy phõn với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy thỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.19M, nồng độ hydrazine 7,5.10-3 M, nhiệt độ thủy phõn là 90oC trong thời gian 1h đến 3h

Huyền phự thu được được rửa gạn, sấy khụ và nung ở 600o

C trong khoảng thời gian từ 1.5h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi chụp XRD và thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

20 30 40 50 60 70 0 200 400 600 800 1000 3h 2.5h 2h 1.5h 1h

M1-thoi gian thuy phan

Hỡnh 3.17. Giản đồ XRD của mẫu sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine điều chế ở thời gian thủy phõn khỏc nhau

ảnh h-ởng của thời gian thủy phân 85 87 89 91 93 95 97 1 1.5 2 2.5 3

Thời gian thủy phân, giờ

H iệ u s u ấ t p h â n h ủ y q u a n g , %

Hỡnh 3.18. Ảnh hưởng của thời gian thủy phõn đến hiệu suất phõn hủy xanh metylen của mẫu sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là

hydrazine.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của thời gian thủy phõn đến cỏc đặc trưng (hiệu suất phõn hủy quang, kớch thước hạt trung bỡnh) của sản phẩm N-TiO2

khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine được đưa ra ở bảng 3.9.

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của thời gian thủy phõn đến cỏc đặc trưng của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine.

Mẫu Thời gian nung (giờ) Hiệu suất phõn hủy quang, % Kớch thước hạt, nano 1 1 89.71 31.4 2 1.5 90.95 31.4 3 2 96.39 22.4 4 2.5 88.83 29 5 3 86.79 30.31

Từ kết quả đo quang trờn hỡnh 3.18 cho thấy, khi tăng thời gian thủy phõn từ 1h đến 2h thỡ hiệu suất phõn hủy quang tăng lờn, đạt giỏ trị cực đại tại 2h, nếu tiếp tục tăng thỡ hiệu suất phõn hủy quang cú xu hướng giảm. Như vậy, tại thời gian thủy phõn là 2h thỡ sản phẩm thu được cú hiệu suất quang xỳc tỏc tốt nhất nờn chỳng tụi chọn.

3.5.2. Khảo sỏt ảnh hƣởng của thời gian thủy phõn với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy thỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.31M, nồng độ hydroxylammine 0.125M, nhiệt độ thủy phõn là 90oC trong thời gian 1h đến 3h

Huyền phự thu được được rửa gạn, sấy khụ và nung ở 600o

C trong khoảng thời gian 2h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi chụp XRD và thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

20 30 40 50 60 70 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 3h 2.5h 2h 1.5h 1h

M2-thoi gian thuy phan

Hỡnh 3.19. Giản đồ XRD của mẫu sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine điều chế ở thời gian thủy phõn khỏc nhau.

ảnh h-ởng của thòi gian thủy phân 80 85 90 95 100 1 1.5 2 2.5 3

Thời gian thủy phân, giờ

H iệ u s u ấ t p h â n h ủ y q u a n g , %

Hỡnh 3.20. Ảnh hưởng của thời gian thủy phõn đến hiệu suất phõn hủy xanh metylen của mẫu sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là

hydroxylammine.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của thời gian thủy phõn đến cỏc đặc trưng (hiệu suất phõn hủy quang, kớch thước hạt trung bỡnh) của sản phẩm N-TiO2

khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine được đưa ra ở bảng 3.10.

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian thủy phõn đến các đặc trưng của sản phõ̉m N-TiO2 khi dựng chṍt đõ̀u cung cṍp N là hydroxylammine.

Mẫu Thời gian nung (giờ) Hiệu suất phõn hủy quang, % Kớch thước hạt, nano 1 1 84.37 28.6 2 1.5 88.06 28 3 2 95.65 27.8 4 2.5 90.53 25.4 5 3 88.5 29

Từ kết quả đo quang trờn hỡnh 3.20 cho thấy, khi tăng thời gian thủy phõn từ 1h đến 2h thỡ hiệu suất phõn hủy quang tăng lờn, đạt giỏ trị cực đại tại 2h, nếu tiếp tục tăng thỡ hiệu suất phõn hủy quang cú xu hướng giảm. Như vậy, tại thời gian thủy phõn là 2h thỡ sản phẩm thu được cú hiệu suất quang xỳc tỏc tốt nhất nờn chỳng tụi chọn.

3.6. Khảo sỏt ảnh hƣởng của nhiờ ̣t đụ ̣ thủy phõn.

3.6.1. Khảo sỏt ảnh hƣởng của nhiợ̀t đụ ̣ thủy phõn với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy thỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.19M, nồng độ hydrazine 7,5.10-3 M, nhiệt độ thủy phõn từ 50oC đờ́n 100oC trong thời gian 2h.

Huyền phự thu được được rửa gạn, sấy khụ và nung ở 600o

C trong khoảng thời gian 1.5h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phõn đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine được đưa ra ở bảng 3.11.

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nhiờ ̣t đụ̣ thủy phõn đến hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựngi chṍt đõ̀u cung cṍp N là hydrazine.

Nhiờ ̣t đụ ̣

(đụ̣ C) 50 60 70 80 90 100

Hiờ ̣u suṍt phõn hủy

quang (%)

Từ kờ́t quả đo quang cho thṍy khi tăng nhiờ ̣t đụ ̣ thủy phõn hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang thay đụ̉i khụng đáng kờ̉ . Tại nhiệt độ 50o

C và 90o

C thì hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang là tụ́t nhṍt , nhưng ta ̣i nhiờ ̣t đụ ̣ 50o

C hiờ ̣u suṍt quỏ trỡnh điờ̀u chờ́ thṍp hơn nờn chúng tụi cho ̣n nhiờ ̣t đụ ̣ thủy phõn là 90o

C.

3.6.2. Khảo sỏt ảnh hƣởng của nhiợ̀t đụ ̣ thủy phõn với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy thỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.31M, nồng độ hydroxylammine 0.125M, nhiệt độ thủy phõn từ 50oC đờ́n 100oC trong thời gian 2h.

Huyền phự thu được được rửa gạn, sấy khụ và nung ở 600o

C trong khoảng thời gian 2h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phõn đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydoxylammine được đưa ra ở bảng3.12.

Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiờ ̣t đụ̣ thủy phõn đến hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chṍt đõ̀u cung cṍp N là hydroxylammine.

Nhiờ ̣t đụ ̣

(đụ̣ C) 50 60 70 80 90 100

Hiờ ̣u suṍt phõn hủy

quang (%)

95.11 97.03 94.46 94.78 96.89 95.77

Từ kờ́t quả đo quang cho thṍy khi tăng nhiờ ̣t đụ ̣ thủy phõn hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang thay đụ̉i khụng đáng kờ̉ . Tại nhiệt độ 60o

C và 90o

suṍt phõn hủy quang là tụ́t nhṍt , nhưng ta ̣i nhiờ ̣t đụ ̣ 60oC hiờ ̣u suṍt qu ỏ trỡnh điờ̀u chờ́ thṍp hơn nờn chúng tụi cho ̣n nhiờ ̣t đụ ̣ thủy phõn là 90o

C.

3.7. Khảo sỏt ảnh hƣởng của thờ i gian lƣu mõ̃u trƣớc li tõm. 3.7.1. Khảo sỏt ảnh hƣởng của thờ i gian lƣu mõ̃u trƣớc li tõm với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy trỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.19M, nồng độ hydrazine 7,5.10-3 M, nhiệt độ thủy phõn từ 90oC trong thời gian 2h. Sau khi thủy phõn huyền phự được đờ̉ lắng trong các khoảng thời gian khác nhau , sau đó được rửa gạn , sấy khụ và nung ở 600oC trong khoảng thời gian 1.5h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của thời gian lưu mẫu trước li tõm đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine được đưa ra ở bảng 3.13

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của thời gian lưu mõ̃u trước li tõm đến hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chṍt đõ̀u cung cṍp N là hydrazine.

Thời gian lưu mõ̃u trước li tõm (giờ) 1 8 18 24 48

Hiờ ̣u suṍt phõn hủy

quang (%)

Từ kờ́t quả đo quang cho thṍy khi tăng thời gian lưu mõ̃u trước li tõm khụng ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm.

3.7.2. Khảo sỏt ảnh hƣởng của thờ i gian lƣu mõ̃u trƣớc li tõm với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy trỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.31M, nồng độ hydroxylammine 0,125M, nhiệt độ thủy phõn từ 90oC trong thời gian 2h. Sau khi thủy phõn huyờ̀n phù được đờ̉ lắng trong các khoảng thời gian khác nhau , sau đó được rửa gạn, sấy khụ và nung ở 600oC trong khoảng thời gian 2h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của thời gian lưu mẫu trước li tõm đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine được đưa ra ở bảng 3.14.

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của thời gian lưu mõ̃u trước li tõm đến hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chṍt đõ̀u cung cṍp N là

hydroxylammine. Thời gian lưu mõ̃u trước li tõm (giờ) 1 8 18 24 48

Hiờ ̣u suṍt phõn hủy

quang (%)

Từ kờ́t quả đo quang cho thṍy khi tăng thời gian lưu mõ̃u trước li tõm khụng ảnh hưởng nhiờ̀u đờ́n hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phõ̉m.

3.8. Khảo sỏt ảnh hƣởng của điờ̀u kiợ̀n rƣ̉a.

3.8.1. Khảo sỏt ảnh hƣởng của điờ̀u kiợ̀n rƣ̉a với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy trỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.19M, nồng độ hydrazine 7,5.10-3M, nhiệt độ thủy phõn từ 90oC trong thời gian 2h. Sau khi thủy phõn huyền phự được để lắng, sau đó được rửa gạn ở các điờ̀u kiờ ̣n khác nhau, sấy khụ và nung ở 600oC trong khoảng thời gian 1.5h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc. Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của điều kiện rửa đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydrazine được đưa ra ở bảng 3.15.

Bảng 3.15. Ảnh hưởng của điờ̀u kiợ̀n rửa đến hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chṍt đõ̀u cung cṍp N là hydrazine.

Điờ̀u kiờ ̣n rửa

3 lõ̀n bằng nước 3 lõ̀n bằng cụ̀n 2 lõ̀n nướ c, 2 lõ̀n cụ̀n (xen kẽ nhau) Hiờ ̣u suṍt phõn

hủy quang (%) 93.48 94.88 95.75

Từ kờ́t quả đo quang cho thṍy khi tăng thời gian lưu mõ̃u trước li tõm khụng ảnh hưởng nhiờ̀u đờ́n hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phõ̉m . Tuy nhiờn, trong quỏ trỡnh làm thực nghiệm chỳn g tụi thṍy khi chỉ rửa bằng nước thỡ huyền phự lắng khụng tốt, hiờ ̣u suṍt điờ̀u chờ́ thṍp, nờ́u chỉ rửa bằng cụ̀n thì

huyờ̀n phù lắng tụ́t nhưng sau khi sṍy mõ̃u bị rắn, khú nghiền. Vỡ thế chỳng tụi rửa bằng 2 lõ̀n nước và 2 lần cồn.

3.8.2. Khảo sỏt ảnh hƣởng của điờ̀u kiợ̀n rƣ̉a với mẫu N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành theo quy trỡnh thực nghiệm đó nờu ở mục 2.3.

Ở đõy, quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra ở nồng độ TiCl4 ở 0.31M, nồng độ hydroxylammine 0.125M, nhiệt độ thủy phõn từ 90oC trong thời gian 2h. Sau khi thủy phõn huyờ̀n phù được đờ̉ lắng , sau đó được rửa gạn ở các điờ̀u kiờ ̣n khỏc nhau, sấy khụ và nung ở 600oC trong khoảng thời gian 2h, để thu sản phẩm. Sản phẩm bột sau quỏ trỡnh điều chế được đem đi thử hoạt tớnh quang xỳc tỏc.

Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của điều kiện rửa đến hiệu suất phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chất đầu cung cấp N là hydroxylammine được đưa ra ở bảng 3.16.

Bảng 3.16. Ảnh hưởng của điờ̀u kiờ ̣n rửa đến hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phẩm N-TiO2 khi dựng chṍt đõ̀u cung cṍp N là hydroxylammine.

Điờ̀u kiờ ̣n rửa

3 lõ̀n bằng nước 3 lõ̀n bằng cụ̀n 2 lõ̀n nướ c, 2 lõ̀n cụ̀n (xen kẽ nhau) Hiờ ̣u suṍt phõn

hủy quang (%) 94.48 95.00 96.68

Từ kờ́t quả đo quang cho thṍy khi tăng thời gian lưu mõ̃u trước li tõm khụng ảnh hưởng nhiờ̀u đờ́n hiờ ̣u suṍt phõn hủy quang của sản phõ̉m . Tuy nhiờn, trong quá trình làm thực nghiờ ̣m chúng tụi thṍy khi chỉ rửa bằng nước thỡ huyền phự lắng khụng tốt, hiờ ̣u suṍt điờ̀u chờ́ thṍp, nờ́u chỉ rửa bằng cụ̀n thì huyờ̀n phù lắng tụ́t nhưng sau khi sṍy mõ̃u bi ̣ rắn , khú nghiền. Vỡ thế chỳng tụi rửa bằng 2 lõ̀n nước và 2 lõ̀n cụ̀n (xen kẽ nhau).

3.9. Điều chế bột N-TiO2 kớch thƣớc nano vớ i tiờ̀n chṍt cung cṍp N là hydrazine và hydroxylammin.

3.9.1. Sơ đụ̀ điờ̀u chờ́.

Hỡnh 3.21. Quy trỡnh điều chế bột titan đioxit kớch thước nano được biến tớnh nito theo phương phỏp thủy phõn dung dịch từ TiCl4 cú mặt hydrazine hoặc

hydroxylamine.

3.9.2. Thuyờ́t minh quy trình:

+ Tiến hành pha loóng dung dịch TiCl4 3M đến nồng độ xỏc định, thờm vào hỗn hợp dung dịch một lượng nhỏ xỏc định hydrazine hoặc hydroxylammine trong điều kiện khuấy trộn. Quỏ trỡnh khuấy trộn tiếp tục

Nước cất ở 0ºC

Khuấy, trộn mạnh TiCl4 nhỏ từng giọt Hỗn hợp chứa TiCl4 3M

Làm lạnh

Dung dịch trong suốt

Khuấy Hydrazin hoặc hydroxylammine

Thủy phõn ở 90oC trong 2h Huyền phự TiO2.nH2O

sau biến tớnh

TiO2 biến tớnh Nitơ Khuấy

Nung ở 600o

C trong 1.5h (vớ i tiờ̀n chṍt hydrazine) hoă ̣c 2h (với tiờ̀n chṍt hydroxylammine )

+ Nõng nhiệt độ của dung dịch đến 90o

C để quỏ trỡnh thủy phõn xảy ra. Quỏ trỡnh thủy phõn được thực hiện ở điều kiện khuấy trộn mạnh trong 2h, để lắng dung di ̣ch trong 24h. Sau đó li tõm tách pha rắn ra khỏi pha lỏng , rửa chṍt rắn thu được bằng 2 lõ̀n nước và 2 lõ̀n cụ̀n (xen kẽ nhau), ly tõm. Sau đú đem sấy khụ trong tủ sấy ở nhiệt độ và thời gian xỏc định, sau đú đem nung trong lũ nung ở 600o

C trong 1.5h (vớ i mõ̃u N-TiO2 khi dù ng tiờ̀n chṍt cung cṍp N là hydrazine ), 2h (với mõ̃u N-TiO2 khi dù ng tiờ̀n chṍt cung cṍp N là hydroxylammine) để thu sản phẩm. Sản phẩm được mang đi chụp XRD để xỏc định thành phần pha và kớch thước hạt trung bỡnh, thử quang xỳc tỏc để xỏc định hiệu suất phõn hủy xanh metylen.

3.9.3. Kờ́t quả điờ̀u chờ́ theo quy trình.

a. Kờ́t quả điờ̀u chờ́ N-TiO2 khi dù ng tiờ̀n chṍt cung cṍp N là hydrazine.

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau a11

01-078-2486 (C) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 62.78 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78450 - b 3.78450 - c 9.51430 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 00-004-0551 (D) - Rutile - TiO2 - Y: 96.40 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 4.59400 - b 4.59400 - c 2.95800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P42/mnm (136) - 62.4281 - F

2) 1)

File: Mau a11.raw - Type: Locked Coupled - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: Left Angle: 26.930 ° - Right Angle: 28.250 ° - Left Int.: 2.00 Cps - Right Int.: 2.00 Cps - Obs. Max: 27.449 ° - d (Obs. Max): 3.247 - Max Int.: 322 Cps - Net Height: 320 Cps - FWHM: 0.226 ° - Chord Mid.: 2