Nghiên cứu các chất quang xúc tác TiO2 được biến tính bằng Fe2O3 bằng phương pháp sol-gel

Nội dung của giai đoạn rutil trong các mẫu T / Oj pha tạp Fe biến đổi từ fiom 6.8 thành 41,8% tùy thuộc vào tlie Fe contetU. Sắt oxit pha tạp thành Ti02 cho phép di chuyển photon tlie vùng hấp thụ TiOj từ tia cực tím tới các độ dài sóng nhìn thấy được cũng như giảm băng tần của nó năng lượng khoảng cách từ 3,2 eV đến 2,67 eV. Hoạt động quang xúc tác của mẫu tlie TiOi được quảng bá bởi Fe ^ * đã được tìm thấy cao hơn so với TiOi tinh khiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu các chất quang xúc tác TiO2 được biến tính bằng Fe2O3 bằng phương pháp sol-gelTgp chi Hoa hgc, T. 47 (3), Tr. 292 - 299, 2009NGHIEN CCrU CAC CHAT QUANG XUC TAC TIOjDUOC BIEN TfNH B 6 | Fe203 BANG PHl/ONG PHAP SOL-GELDen Tda sogn 19-10-2008NGUYfiN QUOC TUAN, LUU CAM LOC, HO SI THOANGTrudng Dgi hgc Dd Lgt^Vien Cdng nglie Hoa hgc tgi Tp. Ho Chi MinhABSTRACTThin layers of pure r/O, and TiOj doped by different amounts of Fe203 liave beenprepared by sol-gel metliod with tetraisopropyl ortliotitanate and Fe(NOs>i. Physicochemical properties of the catalysts were studied by the metliods of BEJ Adsorption, X-rayDiffraction (XRD), FE-SEM, as well as Raman, IR andU-Vis spectroscopies.Photocatalytic activity of the obtained materials was investigated in tlie reaction of completeoxidation of p-xylene in gas phase under the radiation of UV (X = 365 nm) and Blue LED (X= 470 nm) lamps, h has been found that particles size of all the samples is distributed in therange of 20-30 nm. The content of rutile phase in Fe-doped T/Oj samples varied fiom 6.8 to41.8% depending on tlie Fe contetU. Iron oxide doped into Ti02 enables to move tlie photonabsorbing zone of TiOj from UV toward visible wave lengths as well as to reduce its bandgap energy from 3.2 eV to 2.67 eV. Photocatalytic activities of tlie TiOi samples promoted byFe^* have been found to be higher than those of pure TiOi1 - MODAUTitan dioxit Ti02 la mgt chit quang xiie ticdugc sif dung nhiiu nhat trong phan hiiy caechat gay d nhiim nudc va khdng khf [1.2]. Khimdt lugng nhd ion kim loai chuyen tiep, nhu Fe,V, Cu... duge cay vao, hoat tfnh quang xiic ticciia TiOj dugc nang eao [3 - 6] do chiing lamthay ddi gia tri dai lugng nang lugng vung camva tde do tai ket hgp ciia cap dien tif-ld trdngquang sinh. TiOj thuin cd hoat tfnh quang hdatat thap dudi hire xa ciia anh sang kha kien, bdivi viing anh sing ma Ti02 thuin cd thi hip thuchi chiem khoang 3,5% pho anh sang mat trdi[7. 8]. Khi duge bien tinh bing cac kim loaichuyin tiep viing hap thu inh sing cua Ti02dich chuyin tir viing tit ngoai sang viing khakien. Kha nang dich chuyen phd hip thu anhsang ciia Ti02 vi phfa inh sing do giam theo292thit tu sau: V > Cr > Mn > Fe > Ni [9]. Khi tang ndng do Mn, V, Fe va Cr phd hap thu UV-Visciia Ti02 cang chuyin ve vilng anh sang dd [9,10]. Phuang phap sol-gel thudng dugc diing dediiu ehe vat lieu cd kfeh thudc nano vdi do tinhkhiet va ddng diu cao [11, 12]. Mue tieu eiiacdng trinh li dieu che cic miu Ti02 duge biintinh bdi Fe (Fe-Ti02) bing phuang phip sol-gelva nghien ciiu thanh phan, tfnh chat ly-hda vahoat do quang xiic tic ciia chiing trong phan ifngoxy hda sau hai p-xylen trong khdng khf im bviing anh sang kha kien.II - THUC NGHIEMMiu Ti02 dugc cay Fe vdi ndng do khacnhau dugc diiu che theo phuang phap sol-gelnhu sau: cho 3 ml tetraisopropyl orthotitanat(TTIP) vao 50 ml etanol tinh khiet da duac axit1hda bang HNO, di ed pH = 3 - 4, khuay manh,tao dung dieh chifa THP trong sudt. Hda tanmgt lugng ein thiet Fe(NO,), trong nude cat.Liy 2ml dung dich Fe(N03), vdi ndng dd thichhgp (tif 0,00125 - 0,1M) cho vio dung dichTTIP, sao cho ham luang Fe20, trong TiOj la0,025; 0,05; 0,10; 0,50; 1,00 va 2,00 (mol)%,khuay trong 90 phut tao sol. De yen dung dichtrong khdng khi khoang 24 gid de lugng TTIP bithiiy phan hoin toin vi tao gel. Lgc, rita sinpham thu duge lin lugt bang etanol vi nudc eat.Say miu thu duge d 110 °C trong 1 gid de dudilugng alcol va nudc du, sau dd nung miu d550°C trong 4 gid de ket tinh. Cie tfnh chat lyhda eiia vat lieu dugc xae dinh bing cae phuangphap sau day: do dien tich bi mat rieng banglong (hap phu khf Nj d nhiet do nita196°C) tren thiet bi Che.mbet 3000, khao sat phdnhiiu xa tia X (XRD) tren thiet bi XRD RayDiffraction XD-5A ciia hang Shimadzu, chupanh FE-SEM tren may HITACHI S-4800, ghiphd Raman tren may do phd Perkin-Elmer 2000NIR FT-Raman, phd hap thu UV-Vis tren thietbi Jasco V-550 va phd hdng ngoai IR tren thietbi VECTOR 22 BRUKER (Dttc). Hoat tfnhquang xtic tic ciia vat lieu dugc xac dinh trongphan ttng oxy hda sau hoi p-xylen d 40°C. Xtictie dugc tao mang tren dng thiiy tinh pyrex vdidien tfch mang la 68 cm^ cd khdi lugng miu la 5mg. Ngudn phat sing la den UV {X = 365 nm)vdi edng suit mdi den li 8 w vi 80 den LEDxanh - BLED (X = 400-510 nm) cdng suit 0,24w/bdng. Hdn hgp phin irng dugc phan tfch bingphuang phap sic ky khf tren may GC Agilen6890 Plus, detector FID, cdt mao quan HP-1methyl siloxane (30 m; 0,32 mm; 0,25 pm).Ill - KfiT QUA vA BIEN LUAN1. Cac tinh chat ly-hdaThanh phan va mdt sd dac trung ly-hda cuacic miu Fe-TiOj dugc trinh bay trong bang 1.Phd XRD ciia cac miu Ti02 bien tinh vdiham lugng Fe20, thay ddi tit 0 den 2% tren hinh1 cho thay, cac miu Fe-Ti02 diu ed eie dinhdac trung eiia TiOj d hai dang anatase (29 =25,3°) va rutile (20 = 27,5°). Ng ...