Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu quang xúc tác từ tính Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 có hoạt tính trong vùng khả kiến, ứng dụng xử lý phẩm màu Rhodamin B

Phẩm màu dệt nhuộm là một tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, làm suy giảm lượng oxi hòa tan trong nước, gây tác động tới hệ sinh thái, đặc biệt là hệ sinh vật thủy sinh. Trong nghiên cứu này, vật liệu quang xúc tác từ tính Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 có hoạt tính trong vùng khả kiến sẽ được nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng xử lý phẩm màu Rhodamin B (RhB).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu quang xúc tác từ tính Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 có hoạt tính trong vùng khả kiến, ứng dụng xử lý phẩm màu Rhodamin B Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10 – issue 2 (2021) 78-83 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption Tạp chí xúc tác và hấp phụ Việt Nam http://chemeng.hust.edu.vn/jca/Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng vật liệu quang xúc tác từ tính Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 cóhoạt tính trong vùng khả kiến, ứng dụng xử lý phẩm màu Rhodamin BSynthesis and characterization of Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 magnetic visible lightphotocatalyst for removal of Rhodamine B dyeNguyễn Thị Thùy Tiên1, Trần Đăng Độ1, Nguyễn Minh Việt2, Hà Minh Ngọc2, Đặng Nhật Minh2, Vũ ĐứcCường3, Nguyễn Minh Phương1*1 Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.2 Phòng thí nghiệm Trọng điểm Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong phát triển xanh, Trường Đại học Khoa Học TựNhiên, Đại học Quốc gia, Hà Nội3 Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì*Email: nguyenminhphuong@hus.edu.vnARTICLE INFO ABSTRACT In this research, the magnetic visible light photocatalyst of Fe-Received: 15/2/2021 TiO2@SiO2@Fe3O4 was synthesised using co-precipitation, sol-gel andAccepted: 20/4/2021 hydrothermal method. The as-obtained material’s properties wereKeywords: characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractionTiO2, magnetic, photocatalyst, visible (XRD), diffuse reflectance spectra (UV- Vis), magnetic curve (VSM) andlight, Rhodamine B photoluminescence (PL). The catalytic activity of the materials under visible light was investigated for degradation of Rhodamine B pigment in water. The obtained results indicated that at the catalyst dose of 0.5 g/L, Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 with TiO2/SiO2@Fe3O4 (SF) ratio of 2:1 performed the highest efficiency of 99.3 % after 180 minutes under irritation. The enhanced photocatalytic performance of Rhodamine B under visible light could be ascribed to the reducing of band gap energy and decrease in the recombination rate of photogenerated electron/hole pairs. The catalytic activity after four times of recycling were 71,3 %. The material showed potential for further application in water treatment.Giới thiệu chung do hiệu quả phân huỷ chất hữu cơ cao, có khả năng vô cơ hoá hoàn toàn các chất hữu cơ bền vững. Với năng lượng vùng cấm khá lớn (~3,2 eV) nên TiO2 chỉPhẩm màu dệt nhuộm là một tác nhân gây ô nhiễm có thể hoạt động hiệu quả được trong vùng ánh sángnguồn nước, làm suy giảm lượng oxi hoà tan trong tia cực tím [1 - 3]. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi biếnnước, gây tác động tới hệ sinh thái, đặc biệt là hệ sinh tính TiO2 với kim loại chuyển tiếp hoặc phi kim...năngvật thủy sinh. lượng vùng cấm của TiO2 đã được thu hẹp đáng kể,Trong số các phương pháp xử lý phẩm màu hữu cơ ô đồng thời hiệu quả phân huỷ chất hữu cơ ô nhiễm củanhiễm, phương pháp quang xúc tác sử dụng vật liệu TiO2 ở vùng ánh sáng nhìn thấy được cải thiện rõ rệt [1bán dẫn trên cơ sở TiO2 đã được quan tâm nghiên cứu - 3]. Đặc biệt, khi biến tính TiO2 bằng kim loại sắt đã https://doi.org/10.51316/jca.2021.032 78 Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10 – issue 2 (2021) 78-83giúp giảm năng lượng vùng cấm và tăng khả năng hấp Vật liệu Fe-TiO2 được tổng hợp bằng phương phápthụ ánh sáng khả kiến cũng như hoạt tính xúc tác của sol- gel. Nhỏ từ từ dung dịch A chứa 6 mL TiOT và 34vật liệu TiO2, từ đó nâng cao khả năng ứng dụng trong mL C2H5OH vào dung dịch B chứa 17 mL C2H5OH, 0,4thực tế [3]. Một nhược điểm nữa của vật liệu TiO2 mL HNO3 68 %, 1,6 mL nước cất và 48,5 mgtruyền thống là khi phân tán trong pha nước dễ tạo Fe(NO3)3.9H2O. Khuấy ở nhiệt độ phòng trong 2 h thuhuyền phù, gây khó khăn khi thu hồi vật liệu, làm hạn được sol Fe-TiO2 trong suốt.chế khả năng ứng dụng trong thực tế xử lý ô nhiễmnước. Một số nghiên cứu đã chế tạo vật liệu TiO2 phủ Quy trình tổng hợp Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4trên lõi sắt từ để tạo vật liệu từ tính, tăng khả năngtách loại vật liệu khỏi môi trường nước sau xử lý [4-7]. Vật liệu Fe-TiO2@SiO2@Fe3O4 được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Phân tán bằng cách rungTrong nghiên cứu này, vật liệu quang xúc tác từ tính siêu âm một lượng xác định SiO2@Fe3O4 vào 10 mLFe-TiO2@SiO2@Fe3O4 có hoạt tính trong vùng ...