Tăng cường hoạt tính xúc tác quang vùng khả kiến của TiO2 bằng vật liệu lai ghép TiO2/WO3

Trong những năm gần đây, việc sử dụng TiO2 như là một chất quang xúc tác trong quá trình oxi hóa tăng cường để xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ bền đang rất được quan tâm. Tuy nhiên, ứng dụng của xúc tác TiO2 trong thực tiễn còn hạn chế, vì nó có mức năng lượng vùng cấm lớn nên chỉ thể hiện hoạt tính xúc tác trong vùng UV và hoạt tính xúc tác chỉ thể hiện mạnh khi ở dạng nano.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tăng cường hoạt tính xúc tác quang vùng khả kiến của TiO2 bằng vật liệu lai ghép TiO2/WO3 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 25, Số 1/2020 TĂNG CƯỜNG HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG VÙNG KHẢ KIẾN CỦA TiO2 BẰNG VẬT LIỆU LAI GHÉP TiO2/WO3 Đến tòa soạn 26-7-2019 Lê Thị Thanh Thúy, Nguyễn Hữu Lân Bộ môn Hóa học, khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn SUMMARY ENHANCED PHOTOCATALYTIC PERFORMANCE OF VISIBLE LIGHT TiO2 BY TiO2/WO3 HYBRID MATERIALThe nanocomposites photocatalyst of TiO2-WO3 was prepared by sol-gel and combined withcalcination method at 425oC in one hour. The mesoporous WO3-TiO2 photocatalysts with differentloadings of W (12, 14, 15, 17 and 20) wt% were used to remove methylene blue (MB 20%) fromaqueous solution. The prepared photocatalysts were characterized by XRD, FTIR, BET, SEM, UV visand EDX analysis. The XRD showed that the samples TiO2-WO3 have signals of phases of TiO2 andWO3. However, the sample TiO2-WO3 (>20 wt% W) has signals of rutile phases of TiO2. The ultravioletvisible diffuse reflection spectra (DRS) indicated that the addition of WO3 to TiO2 decrease the bandgap energy. The photocatalytic measurements showed that WO3 combined with TiO2, by which couldhinder the recombination rate of excited electrons/holes and increased the photodegradation of MB to99% after 150  minutes on the sample 15 wt% TiO2-WO3. The experimental results indicate that undervisible-light irradiation, the optimal dose of the photocatalyst was 1.4 g/l. The TiO2-WO3 photocatalytichad a high potential for recycling.Keywords. Photocatalysis, TiO2, WO3 Methylene blue.1. GIỚI THIỆU wolframdioxit, cho phép ứng dụng trong thựcTrong những năm gần đây, việc sử dụng TiO2 tế [5]. Khi lai ghép TiO2 với WO3 sẽ giúp giảmnhư là một chất quang xúc tác trong quá trình năng lượng vùng cấm TiO2, giảm sự tái kếtoxi hóa tăng cường để xử lý các chất ô nhiễm hợp electron và lỗ trống từ đó nâng cao hoạthữu cơ bền đang rất được quan tâm. Tuy nhiên, tính xúc tác quang ở vùng khả kiến hoặc có thểứng dụng của xúc tác TiO2 trong thực tiễn còn sử dụng ở điều kiện ánh sáng mặt trời [2, 6].hạn chế, vì nó có mức năng lượng vùng cấm Trên thế giới hiện nay số lượng công trìnhlớn nên chỉ thể hiện hoạt tính xúc tác trong công bố về lĩnh vực này ngày càng tăng, điềuvùng UV và hoạt tính xúc tác chỉ thể hiện đó cho thấy tầm quan trọng của vấn đề. Ở Việtmạnh khi ở dạng nano. Để có thể tăng hoạt tính Nam, số lượng công trình công bố về việc điềuxúc tác quang trong vùng ánh sáng khả kiến, chế TiO2 biến tính, đặc biệt là nghiên cứu biếnngười ta đã nghiên cứu biến tính TiO2 bằng tính TiO2 bằng các oxit của kim loại chuyểnkim loại, phi kim hoặc tạo composite với tiếp đang còn ít và chưa toàn diện.những oxit bán dẫn khác như TiO2-FexOy, Trong nghiên cứu này, vật liệu xúc tác quangTiO2-V2O5, TiO2-WO3, TiO2-MoO3,...[1,2,3,4]. TiO2 và TiO2 - WO3 được tổng hợp theoTheo những nghiên cứu gần đây cho thấy, phương pháp sol gel với tiền chất TiO2 lấy từWO3 là dạng ổn định nhất trong họ TTIP (Titanium isopropoxide) và WO3 lấy từ 130natri vonframat đihyđrat (Na2WO4.2H2O). Vật 2.3. Phương pháp phân tíchliệu được đặc trưng cấu trúc bằng các phương Thành phần pha của vật liệu được xác địnhpháp XRD, SEM, TEM, FT-IR, UV-Vis EDX, bằng phương pháp phương pháp nhiễu xạ tia XBET. Hoạt tính xúc tác quang của vật liệu (D8 – Advance 5005), kích thước hạt được tínhđược kiểm chứng trên sự phân hủy xanh từ phương trình Debye - Scherrermetylen (20 mg/l) dưới ánh sáng khả kiến. 0,89 . λ r 2. THỰC NGHIỆM β . cos θ . Thành phần nguyên tố trong2.1. Tổng hợp vật liệu mẫu được xác định bằng phương pháp phổ tánHóa chất: xạ năng lượng tia X - EDX (JEOL-JSM 6490).TTIP (Titanium isopropoxide 98% -Merck), Khảo sát hình dạng bề mặt hạt, biên giới vàacid nitric (HNO3 68 %), ancol etylic (C2H5OH kích thước hạt bằng kính hiển vi điện tử quét99,7% - PA) và natri vonframat dihydrat SEM (Hitachi S4800) và hiển vi điện tử truyềnNa2WO4.2H2O (Merck), xanh metylen qua TEM (JEOL JEM-1010 Electron(C16H18ClN3S.3H2O). Microscope). Khả năng hấp thụ ánh sáng c ...