Khảo sát một số điều kiện thực nghiệm ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano F-TiO2

Bài viết nghiên cứu về tổng hợp F-TiO2 trong các điều kiện khác nhau bằng quy trình sol - gel và hoạt động xúc tác quang cho màu xanh methylen oxy hóa đã được chứng minh. Điều kiện tổng hợp tối ưu của vật liệu F-TiO2 được tìm thấy là dung dịch NH3 3,5 M, thời gian phản ứng giữa KF và sol 45 phút, tỷ lệ khối lượng F / TiO2 14,25% và nhiệt độ nung của Ti (OH) 4 ở 550 oC. Sự phân hủy quang xúc tác của metylen xanh bằng vật liệu F-TiO2 cao hơn so với vật liệu TiO2 ở cùng điều kiện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát một số điều kiện thực nghiệm ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano F-TiO2 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 22, Số 3/2017 KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO F-TiO2 Đến tòa soạn 20-09-2016 Nguyễn Thị Diệu Cẩm, Cao Văn Hoàng Khoa Hóa - Trường Đại học Quy Nhơn SUMMARY INVESTIGATE EFFECTS OF EXPERIMENTAL CONDITIONS ON PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF F-TiO2 NANOMATERIALS In the present paper, a study on synthesis of F-TiO2 under different conditions by sol - gel process and photocatalytic activity for oxidative methylen blue were demonstrated. Optimum synthesis conditions of F-TiO2 material were found to be 3.5 M NH3 solution, reaction time between KF and sol 45 minutes, 14,25% the F/TiO2 mass ratio and calcination temperature of Ti(OH)4 at 550 oC. The photocatalytic degradation of blue methylene by the F-TiO2 material was higher than that of TiO2 material at the same conditions. Keywords: Fluoride doped-titania, optimum conditions, photocatalysis, methylen blue, visible light. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ tăng cường hiệu suất quá trình quang Vật liệu nano titan đioxit (TiO2) biến xúc tác của vật liệu TiO2 trong vùng tính là một trong những vật liệu tiềm ánh sáng khả kiến, các nhà khoa học đã năng được nghiên cứu mạnh mẽ trong nghiên cứu biến tính vật liệu TiO2 bằng những năm gần đây nhằm gia tăng hoạt nhiều tác nhân khác nhau như biến tính tính quang xúc tác của TiO2 trong vùng bằng kim loại (Zn, Fe, Cr, Ag,…) hoặc ánh sáng khả kiến và mở rộng phạm vi phi kim (N, C, S, F, Cl,…) hoặc oxit ứng dụng của nó [1, 3, 14]. Vật liệu kim loại hoặc đồng thời hỗn hợp một số titan đioxit biến tính có những tính chất nguyên tố trên [8-10], [12]. Hầu hết vật lý, hóa, quang điện tử khá đặc biệt, có liệu TiO2 biến tính đều có hoạt tính độ bền cao và thân thiện với môi quang xúc tác cao hơn so với vật liệu trường. Do vậy, hai lĩnh vực được TiO2 ban đầu trong vùng ánh sáng nhìn nghiên cứu và triển khai ứng dụng đang thấy. Tuy nhiên, khả năng hấp thụ bức được quan tâm nhất hiện nay là năng xạ khả kiến và hiệu quả quang xúc tác lượng và môi trường [1, 3, 7, 14]. Để của các vật liệu biến tính gần như phụ 22 thuộc đáng kể vào lượng chất biến tính lượt 15, 30, 45, 60, 90 và 120 phút). pha tạp vào TiO2. Do vậy, trong nghiên Huyền phù Ti(OH)4 thu được đem lọc, cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát rửa đến pH=7. Huyền phù sau khi hàm lượng tác nhân KF dùng để biến được chế hóa với dung dịch KF (tỉ lệ tính TiO2 bên cạnh một số yếu tố ảnh khối lượng F/TiO2 thay đổi lần lượt là: hưởng khác như nồng độ dung dịch 3,56; 7,13; 14,25; 21,37; 28,50; 42,75 NH3 thủy phân muối K2TiF6, hàm và 57,00%.), đem rửa, sấy ở 80 oC lượng KF biến tính, thời gian chế hóa trong 12 giờ. Sau đó đem nung (nhiệt huyền phù và ảnh hưởng của nhiệt độ độ thay đổi lần lượt là 400; 450; 500; nung nhằm tạo ra vật liệu quang xúc tác 550 và 600 oC) trong 5 giờ thu được TiO2 có hiệu quả xúc tác cao trong vùng các vật liệu F-TiO2 . Vật liệu TiO2 ánh sáng nhìn thấy. cũng được điều chế trong điều kiện 2. THỰC NGHIỆM tương tự nhưng không sử dụng tác 2.1. Hóa chất và thiết bị nhân biến tính KF. Quặng ilmenit (Mỹ Thạnh, Phù Mỹ, 2.3. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác Bình Định); HF 40 % (Trung Quốc); Cho 0,1 g xúc tác và 200 mL dung KCl (Trung Quốc). dịch xanh metylen 10 mg/L vào cốc Khảo sát hình ảnh bề mặt bằng phương 250 mL. Dùng giấy bạc bọc kín cốc, pháp hiển vi điện tử quét (JEOL JSM- khuấy đều trên máy khuấy từ trong 6500F). Thành phần pha được xác định vòng 2 giờ, sau đó chiếu xạ bằng đèn bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (D8- sợi đốt và dưới ánh sáng mặt trời. Sau 6 Advance 5005). Khả năng hấp thụ ánh giờ, đem ly tâm (tốc độ 6000 sáng của xúc tác được đặc trưng bằng vòng/phút trong 15 phút), nồng độ phổ hấp thụ UV-Vis (3101PC xanh metylen còn lại được xác định Shimadzu). Thành phần các nguyên tố bằng phương pháp trắc quang. có mặt trong mẫu xúc tác được xác định 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN bằng phương pháp phổ tán xạ năng 3.1. Kết quả khảo sát một số yếu tố lượng tia X (Hitachi S-4700 High ảnh hưởng đến hoạt tính của xúc tác Resolution). Trạng thái hóa học và các Ảnh hưởng nồng độ d ...