Quang xúc tác phân hủy xanh metylen của vật liệu nano CuWO4

Bài báo trình bày các ảnh hưởng của lượng CuWO4 trong dung dịch, thời gian chiếu sáng, nguồn sáng, độ pH của dung dịch lên khả năng khử MB của vật liệu nano CuWO4 được chế tạo bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng được tập trung nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quang xúc tác phân hủy xanh metylen của vật liệu nano CuWO4 JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol. 59, No. 1A, pp. 58-65 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY XANH METYLEN CỦA VẬT LIỆU NANO CuWO4 Phạm Văn Hanh, Chu Thị Huyền Trang, Phạm Khắc Vũ, Phạm Văn Hải và Lục Huy Hoàng Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Vật liệu nano CuWO4 được chế tạo thành công bằng phương pháp hóa học có hỗ trợ của vi sóng ở các điều kiện công nghệ và xử lí khác nhau. Cấu trúc tinh thể, hình thái bề mặt và tính chất quang của các mẫu được khảo sát bằng các phép đo nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (FE - SEM) và phép đo phổ hấp thụ (UV-VIS). Mẫu thu được có cấu trúc đơn pha đa tinh thể wolframite CuWO4 , có kích thước nanomet với độ đồng nhất cao và hấp thụ tốt ánh sáng trong vùng nhìn thấy. Khả năng quang xúc tác của CuWO4 được khảo sát bằng quá trình khử xanh mehthylene (MB) dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy. Ảnh hưởng của khối lượng CuWO4 trong dung dịch, thời gian chiếu sáng, nguồn sáng, độ pH của dung dịch lên khả năng khử MB đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy, khả năng khử MB tăng theo nồng độ của CuWO4 và thời gian chiếu sáng. Điều kiện pH=11 của dung dịch là tốt nhất cho khả năng quang xúc tác MB của vật liệu CuWO4 . Từ khóa: Quang xúc tác, vật liệu nano CuWO4 , phương pháp hóa học có hỗ trợ của vi sóng.1. Mở đầu Với thực trạng bùng nổ của công nghiệp hóa, chúng ta đang đối mặt với vấn đề ônhiễm môi trường đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước. Trong bối cảnh đó, cộng đồngkhoa học đang hướng tới nghiên cứu các vật liệu quang xúc tác sử dụng ánh sáng mặttrời. Mục đích của các nghiên cứu hướng tới việc sử dụng vật liệu quang xúc tác phânhủy trực tiếp các hợp chất hữu cơ gây hại thành CO2 mà không tạo ra các sản phẩm trunggian độc hại [1, 2]. Trong các oxide quang xúc tác tinh khiết, TiO2 là đối tượng đượcnghiên cứu nhiều nhất. Mặc dù TiO2 thể hiện khả năng quang xúc tác tốt trong việc phânhủy các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường [3, 4] và tương đối bền vững trong môitrường nước và ánh sáng. Với hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng thấp trong khisự tái tổ hợp của điện tử và lỗ trống lớn và độ rộng vùng cấm quang tương đối lớn làLiên hệ: Phạm Văn Hanh, e-mail: xuanhanh.bn2009@gmail.com.58 Quang xúc tác phân hủy Xanh Metylen của vật liệu nano CuWO4những trở ngại cho việc ứng dụng vật liệu này vào lĩnh vực quang xúc tác. Các vật liệuAWO4 (A : Co, Ni, Cu, Zn. . . ) được biết đến như là họ vật liệu được ứng dụng trong nhiềulĩnh vực: xúc tác, vật liệu phát quang nhấp nháy, huỳnh quang, sợi quang và vật liệu trongcông nghệ vi sóng [5, 6, 7]. Gần đây, có một số báo cáo về khả năng quang xúc tác củamột số vật liệu ZnWO4 [8, 9]; PbWO4 [10]; CoWO4 , NiWO4 [11]. . . trong họ AWO4 .Nhóm nghiên cứu [11] đã chế tạo thành công vật liệu CuWO4 bằng phương pháp sol -gel. Tuy nhiên hiệu suất quang xúc tác của vật liệu CuWO4 là thấp, do kích thước hạt củavật liệu CuWO4 chế tạo được là lớn, giữa các hạt có sự kết đám mạnh mẽ. Bên cạnh đó,các điều kiện tối ưu để thực hiện thí nghiệm quang xúc tác nhằm đạt được hiệu xuất quangxúc tác cao của vật liệu CuWO4 vẫn cần được khảo sát một cách có hệ thống. Phương pháp hóa học có hỗ trợ của vi sóng là một phương pháp đơn giản để chế tạocác oxide với nhiệt độ ủ thấp, thời gian phản ứng ngắn, tiết kiệm năng lượng và hiệu suấtcủa phản ứng cao [12, 13]. Trong báo cáo này, các ảnh hưởng của lượng CuWO4 trongdung dịch, thời gian chiếu sáng, nguồn sáng, độ pH của dung dịch lên khả năng khử MBcủa vật liệu nano CuWO4 được chế tạo bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng đượctập trung nghiên cứu.2. Nội dung nghiên cứu2.1. Thực nghiệm Chế tạo vật liệu nano CuWO4 CuCl2 .2H2 O và Na2 WO4 .4H2 O (Sigma-Aldrich 99%) được hòa tan hoàn toàn vớinước cất thành các dung dịch có nồng độ 0,5 M. Dung dịch CuCl2 được nhỏ từ từ vàodung dịch còn lại, NaOH được dùng để điều chỉnh độ pH của dung dịch bằng 7. Dungdịch sau đó tiếp tục được khuấy từ trong 30 phút ở nhiệt độ phòng. Sau khi khuấy, dungdịch được chiếu vi sóng với công suất 750 W trong thời gian 20 phút. Dung dịch sau khichiếu vi sóng được li tâm với tốc độ 10.000 vòng/phút trong thời gian 10 phút. Sau khi litâm, dung dịch trong suốt bên trên được loại ra. Sau đó, phần lắng tụ bên dưới được đánhtan trong nước cất. Quá trình trên được lặp lại nhiều lần nhằm loại bỏ tạp chất tan có trongmẫu. Sau đó, mẫu được đem đi sấy khô ở 80◦ C và ủ ở nhiệt độ 500◦ C trong môi trườngkhông khí. Pha tinh thể của vật liệu được xác định bằng phép đo nhiễu xạ tia X (XRD,CuKα1, λ = 1, 540 A, ˚ Siemens D5500) ở nhiệt độ phòng. Hình thái bề mặt của mẫu đượckhảo sát ...