Tổng hợp và biến tính TIO2 từ quặng Ilmenite Bình Định bằng Thioure

Sử dụng carbon, nitơ và lưu huỳnh có nguồn gốc từ thiourea để pha tạp TiO2 (TH-TiO2), được điều chế bằng phương pháp hydrothemal sử dụng tiền chất của Titanyl sunfate TiOSO4, thu được từ sự phân hủy quặng ilmenit ở Bình Định. Cấu trúc và tính chất của vật liệu được khảo sát bằng nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ quang điện tử tia X (XPS), quang phổ Raman, phân tích nhiệt lượng (TGA), quang phổ Uv-vis, kính hiển vi điện tử quét (SEM). Người ta nhận thấy rằng sự biến đổi carbon, nitơ và lưu huỳnh có thể được pha tạp vào ma trận TiO2, nhờ đó nó có thể cản trở tốc độ tái hợp của các electron / lỗ bị kích thích và làm cho cạnh hấp thụ của TiO2 chuyển sang vùng ánh sáng khả kiến. Ảnh hưởng của xúc tác quang TH-TiO2 bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ mol của thiourea: TiO2, trong đó mẫu TH-TiO2 với thiourea: Tỷ lệ mol TiO2 là 2.0 cho thấy hiệu suất quang xúc tác cao nhất khi chiếu xạ ánh sáng. Hoạt tính xúc tác quang được đánh giá bằng sự thoái biến của rhodamine B 10 mg / l (RhB) trong dung dịch nước với hiệu suất hơn 90% sau 120 phút dưới sự chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy được.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và biến tính TIO2 từ quặng Ilmenite Bình Định bằng Thioure Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 24, Số 1/2019 TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH TiO2 TỪ QUẶNG ILMENITE BÌNH ĐỊNH BẰNG THIOURE Đến tòa soạn 20-5-2018 Lê Thị Thanh Thúy, Nguyễn Thi Lan, Nguyễn Thi Việt Kiều, Khoa Hóa, Trường Đại học Quy Nhơn Nguyễn Phi Hùng Viện nghiên cứu khoa học và sư phạm giáo dục, Trường Đại học Quy Nhơn Võ Viễn Viện nghiên cứu ứng dụng khoa học và công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn SUMMARY SYNTHESIS AND DOPING OF TIO2 NANOPARTICLES FROM BINH DINH ILMENITE ORE BY THIOUREA Using carbon, nitrogen, and sulfur sourced from thiourea to co-doped TiO2 (TH-TiO2), was prepared via hydrothemal method using precursors of titanyl sunfate TiOSO4, obtained by decomposition of ilmenite ore in Binh Dinh. The structure and properties of materials were investigated by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, Thermogravimetric analysis (TGA), Uv-vis spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM). It was found that carbon, nitrogen and sulfur modification could be doped into the matrix of TiO2, by which it could hinder the recombination rate of excited electrons/holes and cause the absorption edge of TiO2 to shift to the visible light region. The effect of photocatalyst TH-TiO2 was affected by the mole ratio of thiourea : TiO2, in which TH-TiO2 samples with thiourea: TiO2 molar ratio of 2.0 exhibits the highest photocatalytic performance under visible light irradiation. The photocatalytic activity was evaluated by degradation of rhodamine B 10 mg/l (RhB) in aqueous solution with the yield more than 90% after 120 min under visible light irradiation. Keywords: Photocatalyst, TiO2, thiourea, ilmenite Binh Dinh, rhodamine B 1. GIỚI THIỆU Fe, Mn, Zn [1,2]... hay tạo ra các vật liệu Hiện nay, Titan dioxide (TiO2) là một trong composite với các vật liệu khác để tạo cặp chất những chất xúc tác quang bán dẫn được dùng bán dẫn như TiO2/MoO3 [3], TiO2/MoS2 [4], … phổ biến. Tuy nhiên, năng lượng vùng cấm của Đặc biệt nhiều nghiên cứu gần đây đã chứng TiO2 rộng (3,0 eV đối với các pha rutile và 3,2 minh việc đưa nhiều phi kim như N, C, S, P, eV đối với các pha anatase), không tương thích halogen vào cấu trúc TiO2 nhằm làm tăng hoạt với kích thích ánh sáng nhìn thấy nên TiO2 chỉ tính xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến. thể hiện hoạt tính xúc tác quang trong vùng Trong đó, TiO2 được biến tính bằng cacbon ánh sáng tử ngoại. Ngoài ra tốc độ tái kết hợp giúp tăng độ nhạy quang của vật liệu [5], biến cặp electron và lỗ trống quang sinh trong TiO2 tính bởi nitơ và lưu huỳnh giúp giảm năng khá nhanh nên làm hạn chế hiệu quả xúc tác. lượng vùng cấm TiO2, từ đó nâng cao hoạt tính Để khắc phục những nhược điểm này nhiều xúc tác quang ở vùng khả kiến [6]. Tuy nhiên nghiên cứu đã đưa ra như biến tính TiO2 bằng các nghiên cứu trước đó thường sử dụng từ 1 nguồn TiO2 thương mại, rất ít công trình Sau khi thủy nhiệt, autoclave được để nguội nghiên cứu biến tính TiO2 từ quặng ilmenite một cách tự nhiên đến nhiệt độ phòng. Lọc kết [7]. Trong nghiên cứu này, TiO2 được tổng hợp tủa trắng thu được rồi rửa nhiều lần bằng nước từ quặng ilmenite Bình Định theo phương pháp cất đến khi nước lọc có pH không đổi. Sản sunfat kết hợp với thủy nhiệt và được biến tính phẩm thu được sấy khô và tiến hành nung ở đồng thời bằng C, N, S từ tiền chất thioure. 500 oC trong 1 giờ thu được vật liệu xTH-TiO2. Cấu trúc của vật liệu được đặc trưng bằng các Tổng hợp vật liệu TiO2 phương pháp XRD, XPS, Raman, TGA, SEM, Mẫu TiO2 cũng được điều chế cùng điều kiện UV-Vis. Hoạt tính xúc tác quang của vật liệu với mẫu TH-TiO2 nhưng không cho thêm được kiểm chứng trên sự phân hủy rodamine B thiuore (20 mg/l) dưới ánh sáng khả kiến. Việc sử 2.2. Thí nghiệm khảo sát hoạt tính xúc tác dụng nguồn ilmenite sẵn có ở địa phương giúp Hoạt tính xúc tác được kiểm chứng trên sự giảm giá thành vật liệu thu được và đem lại phân hủy rhodamine B (20 mg/l) và nồng độ triển vọng ứng dụng vật liệu, đặc biệt trong xúc tác (1,0 g/l). Hỗn hợp được khuấy trong lĩnh vực xử lý nước thải. bóng tối 30 phút để đạt cân bằng hấp thụ, sau 2. THỰC NGHIỆM đó chiếu sáng bằng đèn sợi tóc 60W. Nồng độ 2.1. Tổng hợp v ...