Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy phenol trên màng TiO2 / dế kính

Màng titanium dioxide (TiO2) trên kính được điều chế bằng phương pháp sol-gel. Raman và phổ AFM chủ yếu là đặc trưng của chúng. Hoạt tính xúc tác đã được thử nghiệm trong sự thoái hóa phenol như một hợp chất mô hình. Nó cho thấy tất cả các màng TiO2 hoạt động quang xúc tác tốt và các thông số có ảnh hưởng như nồng độ phenol, kích thước hạt và số lượng thêm ZnO đã được nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang xúc tác phân hủy phenol trên màng TiO2 / dế kínhT¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (1), Tr. 47 - 51, 2004Mét sè yÕu tè ¶nh h ëng ®Õn ho¹t tÝnh quangxóc t¸c ph©n hñy phenol trªn mµng tio2 / ®Õ kÝnh§Õn Tßa so¹n 10-4-2003Lª ThÞ Ho i Nam1, Bïi TiÕn Dòng1, TrÇn ThÞ §øc2, NguyÔn ThÞ Dung3,NguyÔn Xu©n NghÜa41ViÖn Hãa häc, ViÖn Khoa häc v$ C«ng nghÖ ViÖt NamViÖn VËt lý øng dông v$ ThiÕt bÞ khoa häc, ViÖn Khoa häc v$ C«ng nghÖ ViÖt Nam3ViÖn C«ng nghÖ hãa häc, ViÖn Khoa häc v$ C«ng nghÖ ViÖt Nam4ViÖn Khoa häc vËt liÖu, ViÖn Khoa häc v$ C«ng nghÖ ViÖt Nam2SUMMARYTitanium dioxide (TiO2) membranes on glasses were prepared by sol-gel method. Ramanand AFM spectroscopies mainly characterized them. The catalytic activity was tested in thedegradation of phenol as a model compound. It was shown that all TiO2 membranes hadgood photocatalytic activity and the influential parameters such as the phenol concentration,the particle size and the adding amount of ZnO have been investigated.I - më ®ÇuGÇn ®©y rÊt nhiÒu c«ng tr×nh ® ® a ra kh¶n¨ng quang xóc t¸c cña TiO2 trong viÖc ph©nhñy hîp chÊt h÷u c¬ ®éc h¹i trong n íc v3 khÝcho s¶n phÈm cuèi cïng l3 CO2 v3 H2O [1, 2].Víi kh¶ n¨ng quang hãa tèt cña TiO2, c¸c nh3khoa häc ® kh«ng ngõng nghiªn cøu øng dôngkÕt qu¶ n3y cho môc ®Ých b¶o vÖ v3 xö lý m«itr êng.Song song víi viÖc nghiªn cøu triÓn khai ¸pdông m3ng TiO2 v3o thùc tÕ, viÖc nghiªn cøuc¬ b¶n vÒ ph¶n øng quang hãa v3 ph ¬ng ph¸pt¹o nªn m3ng bÒn v÷ng ë ®iÒu kiÖn th êng vÉnrÊt cÇn thiÕt v3 ®ang l3 môc ®Ých theo ®uæi cñanhiÒu nh3 khoa häc trªn thÕ giíi.TiO2 ® ® îc sö dông ë d¹ng bét còng nhë d¹ng m3ng. MÆc dï TiO2 d¹ng bét cã cÊutróc anatas ® îc coi l3 cã ho¹t tÝnh cao nhÊtcho nhiÒu ph¶n øng quang xóc t¸c kh¸c nhau,nh ng vÊn ®Ò h¹n chÕ ®Ó cã thÓ ¸p dông thùctiÔn l3 ph¶i t¸ch lo¹i chóng ra khái m«i tr êngsau ph¶n øng. §Ó kh¾c phôc nh îc ®iÓm trªnng êi ta ® tiÕn h3nh chÕ t¹o m3ng TiO2 trªnc¸c d¹ng ®Õ mang kh¸c nhau [3, 4], ngo3i racßn ® a thªm mét sè c¸c oxit kim lo¹i kh¸c víih3m l îng nhá cïng víi TiO2 nh»m t¨ng ho¹ttÝnh cña m3ng trong d¶i phæ ¸nh s¸ng v3 thuËnlîi trong viÖc thu håi v3 t¸i sinh xóc t¸c.Chóng t«i ® th3nh c«ng trong viÖc chÕ t¹oc¸c m3ng TiO2 / ®Õ kÝnh theo ph ¬ng ph¸p sol-gelt¹i phßng thÝ nghiÖm. Trªn c¸c m3ng n3y chóngt«i ® tiÕn h3nh nghiªn cøu ¶nh h ëng cña métsè yÕu tè nh nång ®é phenol, kÝch th íc h¹tTiO2 v3 chÊt pha thªm ZnO ®Õn ho¹t tÝnh quangxóc t¸c khö phenol trong m«i tr êng n íc.II - Thùc nghiÖm1. ChÕ t¹o c¸c d¹ng m nga. Nguyªn liÖu dïng cho t¹o m$ng TiO2Bét TiO2 th ¬ng m¹i ký hiÖu ST-01 (NhËtB¶n) cã kÝch th íc h¹t trung b×nh 7 nm v3 diÖn47tÝch bÒ mÆt 138 m2/g v3 TiO2 Degussa P25 (§øc)cã kÝch th íc h¹t trung b×nh 25 nm v3 diÖn tÝchbÒ mÆt 50 m2/g.- C¸c hãa chÊt kh¸c nh tetrabutyl orthotitanat, isopropanol, oxit kÏm (Trung Quèc).b. Quy tr×nh t¹o sol v$ m$ng máng TiO2 trongsuèt (sol-gel)§Þnh l îng tetrabutyl ortho titanat (TBOT)hßa tan trong isopropanol (IP), dung dÞch thu® îc ký hiÖu l3 DI. Sau ®ã cho thªm hîp chÊtamin v3o trong dung dÞch DI v3 khuÊy cho tanho3n to3n. Dung dÞch sol thu ® îc ph¶i trongsuèt, ký hiÖu l3 TiD. §Ó t¹o m3ng TiO2 trªn ®Õmang ta dïng dung dÞch TiD (theo ph ¬ngph¸p nhóng phñ), sau khi ®Ó líp phñ kh«, ®emsÊy kh« m3ng ë 1000C trong 1 giê v3 nung ë5500C trong 1 giê.c. T¹o m$ng TiO2 tõ bét TiO2 thJ¬ng m¹i ST-01v$ P25 trªn c¸c ®Õ kÝnhNgo3i viÖc t¹o m3ng TiO2 tõ sol, chóng t«icßn tiÕn h3nh t¹o m3ng TiO2 tõ d¹ng bét th ¬ngm¹i s½n cã nh ST-01, P25 trªn ®Õ kÝnh. Sau qu¸tr×nh xö lý nhiÖt ph¶i ®¶m b¶o ® îc ®é b¸m dÝnhcña c¸c nguån TiO2 th ¬ng m¹i trªn ®Õ kÝnh.d. KiÓm tra tÝnh chÊt vËt lý cña c¸c d¹ng m$ng®S chÕ t¹oC¸c m3ng TiO2 ® îc ®Æc tr ng b»ng haiph ¬ng ph¸p chÝnh l3 quang phæ Raman v3kÝnh hiÓn vi lùc nguyªn tö .Phæ Raman cña c¸c mÉu ® îc ®o t¹i nhiÖt®é phßng trªn m¸y vi quang phæ RamanLABRAM-1B (JOBIN-YVON, Ph¸p). ¶nh hiÓnvi lùc nguyªn tö ® îc chôp trªn m¸y hiÓn vi lùcnguyªn tö AFM3.2. Ho¹t tÝnh quang xóc t¸c cña m ng TiO2trong ph¶n øng khö phenolThÝ nghiÖm ® îc tiÕn h3nh ë nhiÖt ®éphßng trong b×nh ph¶n øng d¹ng h×nh hép ch÷nhËt cã kÝch th íc 7,5 × 20 × 2 (cm) ® îc l3mtõ thñy tinh pyrex, cã chøa m3ng xóc t¸c (m3ngTiO2 d¹ng trong l3m tõ sol, d¹ng ®ôc tõ ST-01,P25 v3 ST-01 + 5%ZnO) v3 ®Ìn UV (®Ìn thñyng©n UV spechonic BLE (USA) 8 W cã c êng®é cùc ®¹i ë b íc sãng 365 nm). ThÓ tÝch dung48dÞch trong mçi lÇn ph¶n øng l3 80 ml. §é d3ycña líp chÊt láng l3 6 mm.Tr íc khi chiÕu ®Ìn dung dich ® îc sôckh«ng khÝ trong thêi gian 30 phót ®Ó phenolhÊp phô b o hßa trªn bÒ mÆt m3ng TiO2. Trongqu¸ tr×nh ph¶n øng mÉu ® îc lÊy ra theo tõngthêi ®iÓm ®Ó ph©n tÝch c¸c chØ tiªu COD v3nång ®é phenol ®Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ quang xóct¸c cña tõng d¹ng m3ng TiO2.Phenol ® îc ph©n tÝch b»ng ph ¬ng ph¸p som3u trªn m¸y DR-2000 (HACH) víi chÊt hiÖnm3u 4-amino antipirine ë b íc sãng 510 nm v3phæ UV-vis ® îc x¸c ®Þnh trªn m¸y ...