Nghiên cứu biến tính tio2 bằng mangan ứng dụng cho phản ứng quang hóa xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến

Cán b瓜 j逢噂ng d磯n khoa h丑c : TS NGÔ THANH AN Cán b瓜 ch医m nh壱n xét 1 : TS NGUY右N QUANG LONG 5.TS NGUY右N TU遺N ANH Xác nh壱n c栄a Ch栄 t鵜ch H瓜k"8欝pi"8 pj"ik "NX"x "Vt逢荏ng Khoa qu違n lý chuyên n

Trang 2

Cán b瓜 j逢噂ng d磯n khoa h丑c : TS NGÔ THANH AN

Cán b瓜 ch医m nh壱n xét 1 : TS NGUY右N QUANG LONG

5.TS NGUY右N TU遺N ANH

Xác nh壱n c栄a Ch栄 t鵜ch H瓜k"8欝pi"8 pj"ik "NX"x "Vt逢荏ng Khoa qu違n lý chuyên ngành sau khi lu壱p"x<p"8ã 8逢嬰c s穎a ch英a (n院u có)

PGS.TS Nguy宇p"A·pj"Vj pj RIU0VU"Rjcp"Vjcpj"U挨p"Pco

Trang 3

_ _

H丑 tên h丑c viên: VT姶愛PI"VJ卯 BÊ TA MSHV: 11054171

Pi {."vj pi."p<o"ukpj<"20-10-1988 P挨i sinh: D·pj"A鵜nh

Chuyên ngành: CÔNG NGH烏 HÓA H窺C Mã s嘘: 605275

I VçP"A陰 TÀI: Nghiên cとu biｘn tính TiO2 bｊng Mangan とng dつng cho phＶn とng

quang hóa xúc tác trong vùng ánh sáng khＶ kiｘn

NHI 烏M V影 VÀ N浦I DUNG:

- T鰻ng h嬰p h羽 v壱t li羽u Mn-TiO2

- Kh違o sát ho衣t tính xúc tác quang c栄a h羽 f逢噂i ánh sáng kh違 ki院n

- Nghiên c泳w"8員c tính hóa lý c栄a h羽 v壱t li羽u

- Kh違q"u v"e e"8k隠u ki羽n ph違n 泳ng 違pj"j逢荏ng t噂i hi羽u su医t phân h栄y ch医t màu

II NGÀY GIAO NHI 烏M V影 : Tháng 8/2013

III NGÀY HOÀN THÀNH NHI 烏M V影: 20/06/2014

IV CÁN B 浦 J姶閏NG D郁N: TS NGÔ THANH AN

Tp HCM, ngày tháng p<o"4214

CÁN B 浦 J姶閏NG D郁N CH 曳 NHI烏M B浦 OðP"AÀO T萎O

(H 丑 tên và ch英 ký) (H丑 tên và ch英 ký)

TS Ngô Thanh An TS Nguy 宇n M衣nh Th逸ng

VT姶雲NG KHOA K駅 THU一T HÓA H窺C

(H 丑 tên và ch英 ký)

PGS.TS Phan Thanh U挨p"Pco Ghi chú: Hがc viên phＶk"8„pi"vぜ nhiうm vつ p {"x q"vtcpi"8Ｚu tiên cてa tｆp thuyｘt minh LV

Trang 4

V»k"zkp"d {"v臼"n運k"e違o"挨p"u¤w"u逸e"8院p"VU0"Pi»"Vjcpj"Cp- Pi逢運k"vj亥{"8«"ej雨"f衣{ t医v"v壱p"v·pj và vt詠e"vk院r"j逢噂pi"f磯p"v»k"jq p"vj pj"nw壱p"x<p"p {0

V»k"zkp"ej¤p"vj pj"e違o"挨p"e e"Vj亥{"E»"ik違pi"f衣{"荏"Mjqc"M悦"vjw壱v"J„c"j丑e"- vt逢運pi"AJ"D ej"mjqc"Vr"JEO"8«"vtw{隠p"8衣v"ejq"v»k"pj英pi"mk院p"vj泳e"j英w" ej"vtqpi"uw嘘v"vj運k"ikcp"vjgq"j丑e"v衣k"vt逢運pi0

V»k"zkp"i荏k"n運k"e違o"挨p"t医v"pjk隠w"8院p"Vj0u"Piw{宇p"Zw¤p"Vj挨o"pj逢"o瓜v"Pi逢運k"Vj亥{"vj泳"jck"8«"j逢噂pi"f磯p"v»k0"Zkp"e違o"挨p"Vj0u"F逢挨pi"Rj逢噂e"A衣v"x "M0U"Pi»"Vj鵜"

Sw pj" Pj逢"8cpi"e»pi"v e"v衣k"Rj pi" E»pi" pij羽"e e"j嬰r"ej医v"x»" e挨."Xk羽p"E»pi"pij羽"J„c"j丑e"8«"pjk羽v"v·pj"ik¿r"8叡."j逢噂pi"f磯p"x "v衣q"8k隠w"mk羽p"vjw壱p"n嬰k"vtqpi"sw "vt·pj"v»k"vj詠e"jk羽p"nw壱p"x<p"p挨k"8¤{0

Ew嘘k"épi"v»k"zkp"e違o"挨p"8院p"pj英pi"pi逢運k"vj¤p"vtqpi"ikc"8·pj"x "d衣p"dﬂ"8«"d‒p"e衣pj"x "8瓜pi"xk‒p"v»k"vtqpi"uw嘘v"vj運k"ikcp"swc0

Tp HCM, ngày 20 tháng 06 p<o"4236

Trang 5

V»k"zkp"eco"8qcp"8¤{"n "e»pi"vt·pj"pijk‒p"e泳u c栄a riêng tôi Các k院t qu違 nêu trong Lu壱n x<p này là trung th詠e"x "ej逢c"v瑛pi"8逢嬰c ai công b嘘 trong b医t k công trình nào khác

Vt逢挨pi"Vj鵜 Bê Ta

Trang 6

J羽" swcpi" z¿e" v e" Op-TiO2 8逢嬰e" 8k隠w" ej院" d茨pi" rj逢挨pi" rj r" 8欝pi" m院v" v栄c" v瑛"dung f鵜ej"ow嘘k"OpUQ4 và Ti(SO4)2 荏"o»k"vt逢運pi"pH 8 Ucw"mjk"n丑e"t栄c"m院v"v栄c."8go"u医{"x "pwpi 荏 pjk羽v"8瓜 7000C n逢w trong 5"ik運."vjw"8逢嬰e"u違p"rj育o"f衣pi"d瓜v"t逸p"o w"nâu Z e"8鵜pj"v pj"ej医v"j„c"n#"e栄c"u違p"rj育o"d茨pi"e e"rj逢挨pi"rj r FTIR, XRD, DRS, Raman, UV-VIS, SEM và BET Mj違q"u v"j丑cv"v pj"z¿e"v e"swcpi"j„c"e栄c"j羽"z¿e"v e"f詠c"vt‒p"rj違p"泳pi"rj¤p"j栄{ ej医v"o w metyl blue *OD+"e„"p欝pi"8瓜"dcp"8亥w"C0 = 10 ppm f逢噂k d泳e"z衣"e栄c"8ﬂp"Ngf"* ?"682"po+0"M院v"sw違"rj鰻"XRD, IR và Raman ejq"vj医{"8«"j·pj"vj pj"nk‒p"m院v"Vk-O-Op"vtqpi"x壱v"nk羽w"v鰻pi"j嬰r0"Rj鰻"FTU"ej泳pi"v臼"Op2+ e医{"vào TiO2 8«"n o"ik違o"p<pi"n逢嬰pi"dcpf-icr"e栄c"VkQ2 v瑛"504"gX"zw嘘pi"30:4"gX"e pi"pj逢"o荏"t瓜pi"d逢噂e"u„pi"j医r"vjw"e栄c"VkQ2 v瑛"x́pi"v穎"piq衣k"(400 nm) ucpi"x́pi"mj違"mk院p (675 nm) M院v"sw違"f磯p"v噂k"jk羽w"uw医v z¿e"v e"swcpi"e栄c"j羽 x壱v"nk羽w Mn-TiO2 8衣v"90% - ecq"j挨p"pjk隠w"uq"x噂k"VkQ2 vjw亥p"*R47- Degussa)

ABSTRACT

The Mn-TiO2 photocatalyst was prepared by co-precipitation method from MnSO4 and Ti(SO4)2 solutions at pH 8 After purifying the precipitant, dried and calcined at 7000C, stored for 3 hours, obtained the brown fine powder Physico-chemical properties of the catalyst were studied by the methods of FTIR, XRD, DRS, Raman, SEM and BET Its photocatalytic activity was investigated in the decomposition reaction of methyl blue (MB, C0= 10 ppm) under the radiation of LED ncoru"* ?"682"po+0 The XRD results and the new absorption peaks in FTIR as well as Raman spectra indicated the formation of TiÎOÎMn bond The DRS results showed that Mn2+ doped into TiO2 enables to reduce the band gap energy of TiO2 from 3.2 eV

to 1.82 eV as well as to extend the photon absorbing zone of TiO2 from ultra-violet toward visible wavelengths Photocatalytic efficiency of the TiO2 promoted by Mn2+(90 %) has been found to be higher than those of pure TiO2 powder (P25-Degussa)

Trang 7

GVHD: TS NGÔ THANH AN JXVJ<"VT姶愛PI"VJ卯"Dç"VC

DANH O影E HÌNH I

DANH O影E D謂PI III

DANH O影E CÁC KÝ JK烏W EJ頴 XK蔭V V溢V IV

O雲 A井W 1

EJ姶愛PI 1: V蔚PI QUAN 4

1.1 QUÁ TRÌNH QUANG HÓA XÚC TÁC BÁN D郁N: 4

1.2 GI閏I THI烏U V陰 V一T LI烏U TiO2 5

1.2.1 C医u trúc: 5

1.2.2 Tính ch医t v壱t lý: 6

1.2.3 Tính ch医t hóa h丑c: 7

1.2.4 Tính ch医t xúc tác quang c栄a TiO2: 8

1.2.5 Nh英ng y院u t嘘違pj"j逢荏pi"8院n ho衣t tính xúc tác quang: 10

3040703"M ej"vj逢噂e"j衣v< 10

3040704"Vj pj"rj亥p"rjc< 10

3040705"Piw欝p"u pi< 11

304080"Rj逢挨pi"rj r"t鰻ng h嬰p: 11

1.3 CÁC NGHIÊN C永U BI蔭P"VëPJ"A韻 NÂNG CAO 永NG D影NG XÚC TÁC C曳A TiO2: 11

1.3.1 Bi院n tính b荏i nguyên t嘘 kim lo衣i: 11

30504"E e"x壱v"nk羽w"pcpq"VkQ2 8逢嬰e"dk院p"v pj"d荏k"piw{‒p"v嘘"mj»pi"mko"nq衣k< 12

30505"E e"x壱v"nk羽w"pcpq"VkQ2 8逢嬰e"dk院p"v pj"d荏k"j厩p"j嬰r< 13

1.4 永NG D影NG C曳A V一T LI烏U TiO2: 13

1.4.1 永ng d映ng trong xúc tác quang hóa x穎 n#"o»k"vt逢運ng 14

Trang 8

1.4.2 永ng d映ng làm ch医v"8瓜p"vtqpi"e e"n pj"x詠e"u挨p"v詠 làm s衣ch, v壱t li羽u t詠

làm s衣ch và ch医t d飲o: 14

1.4.3 X穎 lý các ion kim lo衣i n員pi"vtqpi"p逢噂c: 15

1.5 GI閏I THI烏U V陰 MANGAN: 16

1.5.1 Gi噂i thi羽u chung : 16

1.5.2 Tính ch医t: 16

3070403"J嬰r"ej医v"e栄c"Op*KK+ 16

3070404"J嬰r"ej医v"e栄c"Op*KKK+ 16

3070405"J嬰r"ej医v"e栄c"Mn(IV) 17

308"RJ姶愛PI"RJèR"V蔚NG H営P H烏 XÚC TÁC - RR"A唄NG K蔭T T曳A: 17

309"EèE"RJ姶愛PI"RJèR"PIJKçP"E永U TÍNH CH遺T H烏 V一T LI烏U: 18

30903"Rj逢挨pi"rj r"pjk宇u x衣 tia X (XRD) 18

1.7.2 Ph逢挨pi"rháp h欝ng ngo衣i (IR): 20

1.7.3 Pjﬁr""8q" di羽n tích b隠 m員t h医p ph映 khí Brunauer Î Emmett Î Teller (BET) 21

1.7.4 Ph逢挨pi"rháp ph鰻 h医p th映 UV-VIS: 22

1.7.5 Ph逢挨pi pháp kính hi吋n vi 8k羽n t穎 quét SEM (Scanning Electron Microscopy): 23

30908"Rj逢挨pi"rj r"rj鰻 ph違n x衣 khu院ch tán (DRS): 24

30909"Rj逢挨pi"rj r"8q"rj鰻"Tcocp< 25

EJ姶愛PI 2: VJ衛E PIJK烏O 26

2.1 HÓA CH遺T, D影NG C影 VÀ THI蔭T B卯: 26

2.1.1 Hóa ch医t: 26

2.1.2 D映ng c映 và thi院t b鵜: 26

2.4"RJ姶愛PI"RJèR"VJ衛C NGHI烏M: 27

2.2.1 T鰻ng h嬰p v壱t li羽u t鰻 h嬰p Mn-TiO2: 27

Trang 9

4040303"Sw{"vt·pj"vj "pijk羽o< 27

4040304"Vjw{院v"okpj"sw{"vt·pj"vj "pijk羽o< 28

2.2.2 Th穎 nghi羽m ho衣t tính xúc tác quang c栄a các h羽 v壱t li羽w"8«"v鰻ng h嬰p: 31

4040403"U挨"8欝"vj "pijk羽o< 31

4040404"Vjw{院v"okpj< 32

EJ姶愛PI 3: M蔭V SW謂 VÀ DK烏P NW一P 34

3.1 QUÁ TRÌNH CHUY韻N HÓA TiO2 THÀNH D萎NG D右 TAN 34

3.1.1 謂pj"j逢荏ng c栄a t益 l羽 TiO2 <"PcQJ"8院p"sw "vt·pj"8k隠u ch院 TiSO4: 34

3.1.2 L壱r"8逢運ng chu育p"z e"8鵜pj"j o"n逢嬰ng Ti4+ : 35

504"A咽C TÍNH HÓA LÝ C曳A V一T LI烏U 34

3.2.1 C医u trúc v壱t li羽u: 36

3.2.2 Phân tích nhi羽t kh嘘k"n逢嬰ng TGA: 38

3.2.3 Di羽n tích b隠 m員t: 39

3.2.4 Ph鰻 ph違n x衣 khu院ch tán DRS 40

3.2.5 Ph鰻 h欝ng ngo衣i IR: 43

3.2.6 K院t qu違 8q"rj鰻 Raman: 45

3.2.7 Vi c医u trúc c栄a v壱t li羽u: 45

505"AèPJ"IKè"JQ萎T TÍNH XÚC TÁC QUANG C曳A V一T LI烏U: 48

3.3.1 L壱r"8逢運ng chu育p"z e"8鵜nh n欝pi"8瓜 MB : 48

3.3.2 謂pj"j逢荏ng c栄a pH và nhi羽v"8瓜 nung t噂i ho衣t tính xúc tác: 49

3.3.3 謂pj"j逢荏ng c栄a th運i gian chi院u sáng và n欝pi"8瓜 dung d鵜ch MB: 50

3.3.4 謂pj"j逢荏ng c栄a t益 l羽 tác ch医v"Op<Vk"8院n ho衣t tính xúc tác quang c栄a h羽 v壱t li羽u: 52

3.3.5 謂pj"j逢荏ng c栄c"j o"n逢嬰ng ch医t xúc tác: 54

3.3.6 謂pj"j逢荏ng c栄a ngu欝p"u pi"8院n ho衣t tính xúc tác: 55

Trang 10

3.3.7 Ph鰻 UV-Vis khi phân h栄y MB: 56

EJ姶愛PI IV: M蔭V SW謂 VÀ MK蔭P PIJ卯 58

4.1 K蔭T LU一N: 58

4.2 KI蔭N NGH卯: 58

Trang 11

J·pj"3030"E e"f衣pi"vj́"j·pj"mj e"pjcw"e栄c"VkQ2: (A) Rutile, (B) Anatase, (C) Brookite

5

J·pj"304<"O»"j·pj""e挨"ej院"sw "vt·pj"swcpi"z¿e"v e"vt‒p"VkQ2 8

J·pj"305<"Ik違p"8欝"p<pi"n逢嬰pi"e栄c"cpcvcse và rutile 9

J·pj"306<"U挨"8欝"泳pi"f映pi"v pj"ej医v"swcpi"z¿e"v e"e栄c"VkQ2 14

J·pj"307<"N逢嬰pi"VkQ2u穎"f映pi"j茨pi"p<o"vtqpi"n pj"x詠e quang xúc tác 14

J·pj"308<"U詠"rj違p"z衣"vt‒p"d隠"o員v"vkpj"vj吋 19

J·pj"309<"O»"j·pj"x "o {"8q"ZTF 20

J·pj"30:<"O»"j·pj"o {"8q"DGV 21

Hình 1.9: M pj"jk吋p"xk"8k羽p"v穎"swﬁv 24

J·pj"403"U挨"8欝"8k隠w"ej院"j羽"z¿e"v e"Op-TiO2 28

J·pj"404<"Vj "pijk羽o"vj穎"jq衣v"v pj"swcpi"z¿e"v e 31

J·pj"5030"A欝"vj鵜"8逢運pi"ejw育p"p欝pi"8瓜"Vk4+ 35

J·pj"504c"<"Rj鰻"ZTF"e栄c"Op-Ti (a) TL 1:1, nung 7000C/2h (b), TL 1:2 (c) TL 1:5 (d) VN"3<37"v鰻pi"j嬰r"荏"o»k"vt逢運pi""rJ"?":."pwpi"9220C/3h 37

J·pj"504d<"Rj鰻"ZTF"e栄c"Op-Ti TL 1:1, pH8, nung 7000C/3h 37

J·pj"505<"Ik違p"8欝"rj¤p"v ej"pjk羽v"mj嘘k"n逢嬰pi"e栄c"o磯w"Op-Ti TL 1:1, pH8 38

J·pj"506<"M院v"sw違"8q"fk羽p"v ej"d隠"o員v"tk‒pi"e栄c"o磯w"Op-Ti TL 1:1, pH8, 7000/3h 39

Hìpj"507c"Rj鰻"FTU"e栄c"*c+"VkQ2."*d+VN"3<32."*e+"VN"3<7."*f+"VN"3"<4"*g+VN"3<3"8逢嬰e" v欝pi"j嬰r"épi"8k隠w"mk羽p"vtqpi"o»k"vt逢運pi"rJ:."9220C/3h 41

J·pj"508c<"Rj鰻"KT"e栄c"o磯w"v衣k"rJ:"x噂k"e e"v益"n羽"Op-Ti khác nhau: 43

(a)TL 1:1, (b)TL 1:2, (c)TL 1:10, (d) TiO2 43

J·pj"508d<"Rj鰻"KT"e栄c"*c+VkQ2, (b)MnO, (c) MnO-TiO2vt瓜p"e挨"j丑e."*f)Mn-TiO2 1:1 v鰻pi"j嬰r"荏"o»k"vt逢運pi"rJ:0 44

J·pj"509"M院v"sw違"8q"rj鰻"Tcocp"e栄c"*c+"VkQ2 (b) MnO (c) Mn-Ti TL 1:1 45

J·pj"50:c"M院v sw違"ej映r"UGO"e栄c"o磯w"pwpi"荏"pjk羽v"8瓜"*c+"7220/3h; (b)7000/3h 46

Trang 12

J·pj"50:d"M院v"sw違"ej映r"UGO"e栄c"o磯w"VN"3<3"pwpi"荏"pjk羽v"8瓜"9220/3h 47

J·pj"50;"A欝"vj鵜"8逢運pi"ejw育p"OD 49

J·pj"5032"謂pj"j逢荏pi"e栄c"rJ"x "pjk羽v"8瓜"pwpi"8院p"jk羽w"uw医v"z¿e"v e 49

J·pj"5034<"A欝"vj鵜"z穎"n#"OD*E0?"32"rro+""荏"e e"v益"n羽"Op<Vk"mj e"pjcw 52

J·pj"5035<"Uq"u pj"mj違"p<pi"z穎"n#"OD*E0?"32"rro+"e栄c"j羽"x壱v"nk羽w"x噂k"R47"x "OpQ 53

J·pj"5036<"M院v"sw違""rj¤p"j栄{"OD"*E0?"32"rro+"荏"e e"j o"n逢嬰pi"z¿e"v e"mj e"pjcw" e栄c"o磯w"VN"3<3."rJ:."9220C/3h 54

J·pj"5037<"A欝"vj鵜"rj¤p"j栄{"OD"*E0?"32"rro+"x噂k"e e"piw欝p"u pi"mj e"pjcw 55

J·pj"5038"Rj鰻"WX-Xku"e栄c"*c+"OD"*E0= 10 ppm); (b)Sau 20 phút; (c) Sau 40 phút; (d) Sau 90 phút; (e) Sau 150 phút 56

Hình 3.19"A欝"vj鵜"vj吋"jk羽p"u詠"v k"ukpj"z¿e"v e"ucw"dc"n亥p"u穎"f映pi0 57

Trang 13

D違pi"3030"E e"8員e"v pj"e医w"vt¿e"e栄c"e e"f衣pi"vj́"j·pj"e栄c"VkQ2 6

D違pi"3040"O瓜v"u嘘"v pj"ej医v"x壱v"n#"e栄c"VkQ2 anatase và rutile 6

D違pi"403"Mj違q"u v"e e"v益"n羽"oqn"VkQ2/NaOH 28

D違pi"404"Mj違q"u v"e e"v益"n羽"oqn"Vk*QJ+4/H2SO4: 29

D違pi"405<"O瓜v"u嘘"vj»pi"u嘘"e栄c"OD 32

D違pi"5030"M院v"sw違"mj違q"u v"違pj"j逢荏pi"e栄c"v益"n羽"VkQ2<PcQJ"8院p"sw "vt·pj"rj¤p"j栄{" TiO2 34

D違pi"504"O壱v"8瓜"swcpi"vjgq"j o"n逢嬰pi"Vk4+ 35

D違pi"505<"I c"vt鵜"Gbge栄c"e e"j羽"Op-Vk"épi"8k隠w"mk羽p"v鰻pi"j嬰r"x噂k"e e"v益"n羽"mj e"pjcw 41

D違pi"506<"I c"vt鵜"Gbge栄c"e e"j羽"Op-Vk"épi"VN"3<3"荏"e e"rJ"mj e"pjcw 43

D違pi"507"O壱v"8瓜"swcpi"e栄c"OD< 48

Trang 14

UV - Vis: T穎 ngo衣i Î Kh違 ki院n

e - CB - h + VB: C員p electron quang sinh Î l厩 tr嘘ng quang sinh

Trang 15

Quang xúc tác bán d磯n là quá trình oxy hóa nâng cao do s詠 hình thành các g嘘c t詠

do hydroxyl *OH, ion superoxyt O2- khi có ngu欝p"p<pi"n逢嬰ng kích thích [1] M瓜t s嘘

ch医t quang xúc tác bán d磯n 8«"8逢嬰c nghiên c泳u pj逢: TiO2, ZnO, SnO2, MoS2 Trong 8„."VkQ2 là ch医t quang xúc tác 8逢嬰c s穎 d映ng nhi隠u nh医v"8吋 x穎 lý các ch医t ô nhi宇m p逢噂c và không khí

E挨"ej院 c栄a quá trình quang xúc tác trên TiO2 8逢嬰c gi違i thích là do s詠 chuy吋n vùng c栄c"e e"8k羽n t穎 t瑛 tr衣pi"vj k"dcp"8亥u sang tr衣pi"vj k"m ej"vj ej"f逢噂k"v e"8瓜ng c栄a ánh sáng UV K院t qu違 d磯p"8院n trên b隠 m員t ch医t bán d磯n s胤 hình thành các c員p electron swcpi" ukpj" ocpi" 8k羽n tích âm (e-

CB) và l厩 tr嘘pi" swcpi" ukpj" ocpi" 8k羽p" v ej" f逢挨pi"(h+VB) d磯p"8院n các quá trình oxy hóa v噂i h+

VB và kh穎 v噂i e

-CB C員p h+

VB và e-CB hình thành s胤 di chuy吋n ra b隠 m員v"8吋 ph違n 泳ng v噂i các ch医t h医p ph映 trên b隠 m員t xúc tác t衣o thành g嘘c t詠 do hydroxyl (*OH) và g嘘c ion superoxyt (O-

2) - tác nhân chính c栄a quá trình oxy hóa nâng cao [1-3]

TiO2 có p<pi"n逢嬰ng vùng c医m (Ebg) khá cao 3 -3.2 eV."v逢挨pi"泳ng v噂i m泳e"p<pi"n逢嬰ng ngu欝p"u pi"e„"d逢噂c sóng nh臼 j挨p"380 nm nên TiO2 ch雨 có kh違 p<pi"swcpi"z¿e"tác trong vùng ánh sáng UV Vtqpi"mjk"8„."vkc"WX"ej雨 chi院m 3% -5% trong dãy ph鰻 ánh sáng m員t tr運i [4] M員t khác, ph違n 泳ng tái k院t h嬰p c栄a c員p e-

CB - h+VB di宇n ra r医t nhanh ch雨 kho違ng 10 ns gây gi違m ho衣t tính xúc tác [5] Pj逢"x壱y, 8吋 nâng cao kh違 p<pi"z¿e"v e"e pi"pj逢"rj衣m vi 泳ng d映ng c栄a TiO2 c亥n ph違i thu h姻r"p<pi"n逢嬰ng vùng c医m 8吋 m荏 r瓜ng vùng ho衣v"8瓜ng quang sang vùng kh違 ki院n và h衣n ch院 t嘘e"8瓜 tái k院t h嬰p

c員p e

-CB - h+VB8吋 t衣o nhi隠u g嘘c oxy hóa *OH Vt‒p"e挨"u荏 8„."nhi隠u nghiên c泳u 8逢c"tc"

e e"rj逢挨pi"rj r"dk院n tính TiO2 b茨ng cách t鰻 h嬰p TiO2 v噂i các kim lo衣i, oxyt kim lo衣i khác, các phi kim ho員c c違 h厩n h嬰p b茨ng nhi隠w"rj逢挨pi"rj r ch院 t衣o khác nhau

Bi院n tính TiO2 b茨ng kim lo衣i pij c là thay th院 m瓜t ph亥n Ti trong m衣ng tinh th吋 TiO2 b茨ng các kim lo衣i khác Kim lo衣i thay th院 ch栄 y院u là kim lo衣i chuy吋n ti院p, vì có

Trang 16

orbital d tr嘘ng, có vai trò b逸t gi英 e

-CB 荏 vùng d磯p."swc"8„"nàm gi違m t嘘e"8瓜 tái k院t h嬰p

gi英a c員p h+

VB và e- CB, t衣q"8k隠u ki羽n thu壱n l嬰i cho g嘘c *OH c„"8栄 th運i gian ho衣t 8瓜ng Ngoài ra, s詠 can thi羽p v隠 c医u trúc c栄a kim lo衣i pha t衣p vào s胤 n o"vjc{"8鰻k"p<pi"n逢嬰ng dcpficr"p‒p"vjc{"8鰻i vùng ánh sáng ho衣v"8瓜ng c栄a TiO2 Nhi隠u nghiên c泳w"8«"ejq"

th医y bi院n tính TiO2 b茨ng các kim lo衣i chuy吋n ti院p có th吋 n o"v<pi"jk羽u qu違 xúc tác quang c栄a TiO2 [6-9]

Hiromi Yamashita và c瓜ng s詠 [10] 8«"e医y thành công nh英ng ion kim lo衣i chuy吋n

ti院p pj逢" V, Cr, Mn vào c医u trúc c栄a TiO2 t衣o ra h羽 v壱t li羽u có kh違 p<pi" z穎 lý rtqrcpqn"f逢噂i ánh sáng kh違 ki院n Nhóm tác gi違 Guo Wei Zhou [11] 8«"v鰻ng h嬰p thành công MnTiO3 b茨pi"rj逢挨pi"rj r"okegnng và cho th医y d違i h医p th映 c栄a TiO2 8« chuy吋n sang vùng ánh sáng kh違 ki院n 400-700 nm Sunil Dutta Sharma [12] e pi"8«"ej院 t衣o màng m臼ng TiO2 bi院n tính b茨ng Mn có kh違 p<pi" z穎 lý Methylen blue (MB) trong vùng ánh sáng kh違 ki院n Mohamed bi院n tính TiO2 b茨ng Mn theo hai rj逢挨pi"rj r"uqn-ign"x "rj逢挨pi"rj r"v育m có th吋 x穎 lý thu嘘c nhu瓜m indigo carmine [13]

2-Pj逢"x壱y, vi羽c bi院n tính TiO2 b茨ng kim lo衣i chuy吋n ti院p 8cpi"r医v"8逢嬰c các nhà khoa h丑c quan tâm Theo các công b嘘 x "j逢噂ng nghiên c泳u c栄a nh英ng bài báo trong

x "piq k"p逢噂c, ho衣t tính xúc tác c栄a v壱t li羽w"8逢嬰c bi院p"v pj"ej逢c"vj詠c s詠 cao trong vùng ánh sáng kh違 ki院n và h亥u h院t các ngu欝n nguyên li羽w"8隠w"8k"v瑛 g嘘c titan h英w"e挨"

v瑛c"8逸t ti隠n v瑛a khó b違o qu違p0"Vtqpi"mjk"8„ TiO2 công nghi羽p r医t d宇 mua và d宇 s穎

d映ng, Mangan là m瓜t trong nh英ng kim lo衣i chuy吋n ti院r"mj "8k吋n hình, ngu欝n nguyên

li羽w"e pi"rjqpi"rjú và r飲 ti隠n V噂i mong mu嘘n tìm hi吋w"u¤w"j挨p"x隠 e挨"u荏 khoa h丑c

e pi"pj逢"8員e"8k吋m c栄a v壱t li羽u TiO2 khi có ion kim lo衣k"8k"x q"e医u trúc c栄a nó, 8隠 tài

tác trong vùng ánh sáng khＶ kiｘnÑ"s胤 8„pi"i„r"o瓜t ph亥n nh臼 trong nhóm nghiên c泳u

bi院n tính TiO2 b茨ng kim lo衣i chuy吋n ti院p có hi羽u qu違 xúc tác quang 荏 vùng ánh sáng

kh違 ki院n

Trang 17

O映e"8 ej"pijk‒p"e泳w"n "ej院"v衣q"j羽"z¿e"v e"Op-TiO2 e„"jq衣v"v pj"z¿e"v e"swcpi"trong vùng ánh sáng mj違"mk院p 8吋"z穎"lý ej医v"j英w"e挨"ocpi"màu MB và kh違o sát m瓜t s嘘

y院u t嘘違pj"j逢荏pi"8院n quá trình bi院n tính TiO2 b茨ng Mangan

Nh英ng k院t qu違 nghiên c泳u là m瓜t e挨"u荏 khoa h丑c v隠 bi院n tính quang xúc tác c栄a TiO2 b茨ng dãy kim lo衣i chuy吋n ti院p0"Piq k"tc."8隠 tài còn e„"#"pij c m荏 r瓜ng 泳ng d映ng 8吋 t壱n d映ng ngu欝p"p<pi"n逢嬰ng t詠 nhiên ánh sáng m員t tr運i Î ngu欝p"p<pi"n逢嬰ng tái t衣o phong phú c栄a t詠 nhiên vtqpi"n pj"x詠c xúc tác quang 8吋 x穎 lý h嬰p các h嬰p ch医t h英u

e挨 mang màu trong công ngh羽 x穎 lý môi vt逢運ng

Trang 18

1.1 QUÁ T TîPJ"SWCPI"JïC"ZòE"VèE"DèP"F郁P:

Ph違n 泳ng quang xúc tác là các ph違n 泳ng x違{"tc"f逢噂i tác d映pi"8欝ng th運i c栄a ánh sáng và ch医t xúc tác Ánh sáng chính là tác nhân kích ho衣t ch医t xúc tác, giúp cho ph違n 泳ng x違y ra Khi có s詠 kích thích c栄a ánh sáng, trong ch医t bán d磯n s胤 t衣o ra c員r"8k羽n t穎

- l厩 tr嘘ng và có s詠 vtcq"8鰻i electron gi英a các ch医t b鵜 h医p th映, thông qua c亥u n嘘i là ch医t bán d磯n Nói cách khác, ch医v"z¿e"v e"swcpi"e„"xck"vt "n o"v<pi"v嘘e"8瓜 ph違n 泳ng b茨ng cách t衣o ra các g嘘c hydroxyl *OH có tính oxy hóa cao [1]

Vtqpi"8„"x壱t li羽u bán d磯n là v壱t li羽u có tính ch医t trung gian gi英a v壱t li羽u d磯p"8k羽n

và v壱t li羽w"e ej"8k羽n V噂i v壱t li羽u bán d磯n, vùng d磯n và vùng hóa tr鵜 cách nhau b荏i kho違ng p<pi"n逢嬰ng Ebg*p<pi"n逢嬰ng vùng c医m) nh臼 j挨p"507"gX0

Quá trình quang hóa xúc tác bán d磯n bao g欝m nhi隠u lo衣i ph違n 泳pi"pj逢"oxy hóa Î

kh穎, dehydro hóa, chuy吋n hydrogen, ph違n 泳ng tách ch医v"8瓜c h衣i ra kh臼k"p逢噂e"È"Sw "vt·pj"8„"e„"vj吋 th詠c hi羽n trong nhi隠w"o»k"vt逢運ng pha khí và pha l臼ng Toàn b瓜 quá trình quang hóa xúc tác bán d磯n có th吋 ejkc"n o"7"ikck"8q衣n chính sau:

Chuy吋n ch医t ph違n 泳ng t瑛 pha l臼ng lên b隠 m員t xúc tác

H医p ph映 ch医t ph違n 泳ng trên b隠 m員t xúc tác

Ph違n 泳ng trên l噂p h医p ph映

Gi違i h医p ph映 cho s違n ph育m

Chuy吋n ch医t h医p ph映 t瑛 b隠 m員t xúc tác vào pha l臼ng

Mjk"8逢嬰c kích thích b荏k" pj"u pi"e„"p<pi"n逢嬰ng l噂p"j挨p"p<pi"n逢嬰ng vùng c医m

Ebg, các electron t瑛 vùng hóa tr鵜 s胤 nh違y lên vùng d磯n K院t qu違 trên b隠 m員t ch医t bán

d磯n s胤 hình thành các c員p: gngevtqp"swcpi"ukpj"ocpi"8k羽n tích âm (e

-CB) và l厩 tr嘘ng swcpi"ukpj"ocpi"8k羽p"v ej"f逢挨pi"*h+

VB) Chính các electron và l厩 tr嘘ng này là nguyên nhân d磯p"8院n cá c quá trình hóa h丑c x違y ra bao g欝m quá trình oxy hóa v噂i h+

VB và kh穎

v噂i e

-CB [1-3]

Trang 19

M瓜t s嘘 ch医t bán d磯n là kim lo衣k"8挨p"ik違n và sunfua kim lo衣k"e„"p<pi"n逢嬰ng vùng

c医m nh臼 j挨p"507"gX"pj逢"TiO2 (Ebg = 3.2 eV), WO3 (Ebg = 2.8 eV), CdS (Ebg = 2.5 gX+È

1.2 IK閏K"VJK烏W"X陰"X一V"NK烏W TiO 2

1.2.1 C 医u trúc:

TiO2 trong t詠 nhiên t欝n t衣i 4 d衣ng thù hình v噂i 3 c医u trúc tinh th吋 là rutile (tetragonal), anatase (tetragonal), và brookite (orthorhombic) (hình 1.1) và d衣ng vô 8鵜nh hình H茨ng s嘘 m衣pi."8瓜 dài liên k院t TiÎO, và góc liên k院t c栄a ba pha tinh th吋 8逢嬰c trình bày trong b違ng 1.1

Hình 1.1 Các dＴng thù hình khác nhau cてa TiO2: (A) Rutile, (B) Anatase, (C) Brookite

C医u trúc m衣pi"n逢噂i tinh th吋 c栄c"twvkng."cpcvcug"x "dtqqmkvg"8隠w"8逢嬰c xây d詠ng t瑛

e e"8c"fk羽n ph嘘i trí tám m員t (octahedra) TiO6 n嘘i v噂i nhau qua c衣nh ho員e"swc"8雨nh oxy chung (hình I.2) M厩i ion Ti+48逢嬰c bao quanh b荏i tám m員t t衣o b荏i sáu ion O2- Rutile là d衣ng b隠n ph鰻 bi院n nh医t c栄a TiO2, có m衣pi"n逢噂i t泳 rj逢挨pi"vtqpi"8„"o厩i ion Ti4+8逢嬰c ion O2-

bao quanh ki吋u bát di羽p."8¤{"n "mk院p"vt¿e"8k吋n hình c栄a h嬰p ch医t

có công th泳c MX2, anatase và brookite là các d衣ng gi違 b隠n và chuy吋n thành rutile khi nhi羽v" 8瓜 cao [3], [8] Các d衣ng tinh th吋 c栄a TiO2 t欝n t衣i trong t詠 pjk‒p" pj逢" n " e e"mjq pi."pj逢pi"ej雨 có rutile và anatase 荏 d衣pi"8挨p"vkpj"vj吋 n "8逢嬰c t鰻ng h嬰p 荏 nhi羽v"8瓜

Trang 20

th医r0"Jck"rjc"p {"e pi"8逢嬰c s穎 d映ng trong th詠c t院 làm ch医t màu, ch医v"8瓜n, ch医t xúc tác Brookite b鵜 h衣n ch院 b荏i vi羽e"8k隠u ch院 brookite s衣ch không l磯n rutile ho員c anatase

n "8k隠w"mj„"mj<p

BＶng 1030"E e"8ｐc tính cＸu trúc cてa các dＴng thù hình cてa TiO2

4.58

- 2.95

T泳 rj逢挨pi"n羽ch 20.156 79.89

3.78

- 9,49

Tr詠c thoi 19.377 79.89

9.18 5.44 5.14

Trang 21

1.2.3 Tính ch医t hóa h丑c:

TiO2 mj "vt挨"x隠 m員t hóa h丑c, không tác d映ng v噂k"p逢噂c, dung d鵜ch loãng c栄a axit

và ki隠m (tr瑛 HF), tác d映ng khá ch壱m v噂i axit H2SO4 n欝pi"8瓜 cao khi 8wp"nóng lâu, tác

d映ng v噂i ki隠m nóng ch違y [14]:

TiO2 + 2H2SO4 怠待待閥態待待任寵

屬吟吟吟吟吟吟屐 Ti(SO4)2 + 2H2O TiO2 + 2NaOH s" Na2TiO3 + H2O

Khi pha loãng Na2TiO3 trong H2O thì Na2TiO3 b鵜 th栄y phân t衣o TiO2.nH2O và NaOH:

Na2TiO3 + 2H2O s" TiO2.nH2O + 2NaOH

屬吟吟屐 Ti2O3 + CO23TiO2 + Ti 苔待待閥怠待待待任寵

屬吟吟吟吟吟吟吟屐 2Ti2O3TiO2-"Vk"s"4VkQ

Trang 22

1.2.4 Tính ch医t xúc tác quang c栄a TiO 2 :

Xúc tác là ch医t có tác d映ng làm gi違o"p<pi"n逢嬰ng ho衣t hóa c栄a ph違n 泳ng hoá h丑c

và không b鵜 m医t sau khi ph違n 泳ng N院w"sw "vt·pj"z¿e"v e"8逢嬰c kích thích b茨ng ánh

u pi"vj·"8逢嬰c g丑i là quá trình quang xúc tác

J·pj"304<"O»"j·pj""e￢"ejｘ quá trình quang xúc tác trên TiO2

Khi ch医t quang bán d磯p"8逢嬰c chi院u sáng b荏i các photon, các electron trên vùng hóa tr鵜 b鵜 kích thích nh違y lên vùng d磯n, v噂k"8k隠u ki羽p"p<pi"n逢嬰ng các photon ph違k"x逢嬰t

m泳e"p<pi"n逢嬰ng gi英a vùng d磯n và vùng hóa tr鵜, k院t qu違 vùng d磯n s胤 có các electron (e-cb+"ocpi"8k羽n tích âm, và trên vùng hóa tr鵜 có nh英ng l厩 tr嘘pi"ocpi"8k羽p"v ej"f逢挨pi"(h+vb)

Khi có m員v" e e" gngevtqp" vt‒p" d<pi" f磯n (e

-cb), n院u có m員t O2 vtqpi" o»k" vt逢運ng p逢噂c x違y ra ph違n 泳ng t衣o g嘘c t詠 do *OH:

e-cb + O2 s"Q2- (2)

2O2- + 2 H2Q"s"""J2O2 + 2 OH- +O2

H2O + e-cb s"",QJ""-"QJ

Trang 23

-GVHD: TS NGÔ THANH AN JXVJ<"VT姶愛PI"VJ卯"Dç"VC

V噂k"e挨"ej院 vt‒p."8吋 v<pi"jq衣t tính xúc tác c栄a TiO2 ph違k"8逢c"x q"j羽 ph違n 泳ng

nh英ng ch医t ti院p nh壱n không thu壱n ngh鵜ch các electron nh茨o"pi<p"ej員n e

-cb trên vùng

d磯n tr荏 v隠 l厩 tr嘘pi"ocpi"8k羽p"v ej"f逢挨pi"*j+

vb) trên vùng hóa tr鵜 8吋 kéo dài th運i gian

s嘘ng c栄a l厩 tr嘘ng, các ch医v"p {"vj逢運ng là O2, O3, H2O2

Hình 1.3: GiＶp"8げ p<pi"n⇔ぢng cてa anatase và rutile

Anatase có kh違 p<pi"swcpi"z¿e"v e"n噂n nh医t trong ba c医u trúc này cho nên nó thu hút chú ý c栄a nhi隠u nhà khoa h丑c trong nh英pi"p<o"i亥p"8¤{0"E„"pjk隠u gi違 thuy院t cho

r茨ng kh違 p<pi"swcpi"z¿e"v e"e栄a apcvcug"ecq"j挨p"e栄a rutile là do: ti院t di羽n hi羽u d映ng

b隠 m員t c栄c" cpcvcug" ecq" j挨p" x·" e医u trúc rutile x院p ch員v" j挨p" o員c dù m泳c Fermi c栄a cpcvcug"ecq"j挨p."e pi"e„"vj吋 kh違 p<pi"j医p th映 qz{"ecq"j挨p"x "d壱e"j{ftqz{n"ecq"j挨p0 Vùng hóa tr鵜 c栄c"cpcvcug"x "twvkng"pj逢"eh雨 ra trên gi違p"8欝 là x医p x雨 b茨ng nhau và

e pi"t医v"f逢挨pi."8k隠w"p {"e„"pij c"n "ej¿pi"e„"mj違 p<pi"qz{"j„c"o衣pj0"Mjk"8逢嬰c kích thích b荏k" pj"u pi"e„"d逢噂c sóng thích h嬰p, các electron hóa tr鵜 s胤 tách ra kh臼i liên k院t, chuy吋n lên vùng d磯n, t衣o ra m瓜t l厩 tr嘘ng ocpi"8k羽p"v ej"f逢挨pi"荏 vùng hóa tr鵜 Các electron khác có th吋 nh違y vào v鵜 vt "p {"8吋 d«q"j c"8k羽n tích t衣k"8„."8欝ng th運i t衣o ra

Trang 24

m瓜t l厩 tr嘘ng m噂i ngay t衣i v鵜 trí mà nó v瑛c"8k"mj臼k0"Pj逢"x壱y l厩 tr嘘pi"ocpi"8k羽n tích f逢挨pi"e„"vj吋 t詠 do chuy吋p"8瓜ng trong vùng hóa tr鵜

Các l厩 tr嘘ng này mang tính oxy hóa m衣nh và có kh違 p<pi"qz{"j„c"p逢噂c thành pj„o"QJ"*QJ,+."e pi"pj逢"o瓜t s嘘 g嘘c h英w"e挨"mj e<

TiO2(h+) + H2Q"s"QJ* + H+ + TiO2

Vùng d磯n c栄a rutile có giá tr鵜 g亥n v噂i th院 kh穎 p逢噂c thành khí hidro (th院 chu育n là

0 eV), trong khi v噂k"cpcvcug"vj·"ecq"j挨p"o泳c này m瓜v"ej¿v."8欝pi"pij c"x噂i m瓜t th院 kh穎

m衣pj"j挨p0"Vjgq"pj逢"ik違p"8欝 thì anatase có kh違 p<pi"mj穎 O2 thành O2- "pj逢"x壱y là 荏 anatase các electron chuy吋n lên vùng d磯n có kh違 p<pi"mj穎 O2 thành O2-

Sw "vt·pj"swcpi"z¿e"v e"8衣t hi羽u qu違 mjk"m ej"vj逢噂c h衣t bán d磯n nh臼, vì v壱y ph違i

gi違o"m ej"vj逢噂c h衣v"8吋 v<pi"jk羽u qu違 c栄a xúc tác [15] Kjk"m ej"vj逢噂c h衣t càng nh臼 thì

t鰻ng di羽n tích b隠 m員t c栄a xúc tác càng l噂n, kh違 p<pi"vk院p nh壱n ánh sáng và ti院p xúc v噂i tác ch医v"v<pi"n‒p."n o"v<pi"jk羽u qu違 c栄a quá trình Tuy nhiên, không ph違i ho衣t tính xúc

v e"v<pi"8欝ng bi院n v噂i vi羽c gi違o"m ej"vj逢噂c h衣t mà ho衣t tính ch雨 8衣t t嘘k"逢w"荏 kích vj逢噂c h衣t nh医v"8鵜nh [16]

1.2.5.2 Thành ph 亥n pha:

Pha tinh th吋 anatase và rutile có 違pj"j逢荏ng nhi隠u 8院n ho衣t tính quang hóa c栄a

ch医t xúc tác Anatase là d衣pi"8逢嬰c s穎 d映ng ch栄 y院u trong ph違n 泳ng quang hóa vì ho衣t tính quang c栄c"p„"ecq"j挨p"twvkng0"U詠 khác nhau v隠 8員c tính quang c栄a hai pha tinh th吋 trên có th吋 do nhi隠w"piw{‒p"pj¤p."vtqpi"8„"piw{‒p"pj¤p"ej pj"n "v嘘e"8瓜 tái k院t h嬰p

gi英a e

-CB và h+VB c栄c"twvkng"ecq"j挨p"pjk隠u so v噂i anatase [17-19]

Trang 25

Tuy nhiên, nhi隠u công trình nghiên c泳u cho th医y ho衣t tính quang hóa xúc tác c栄a TiO2 mj»pi"v<pi"8欝ng bi院n v噂k"n逢嬰ng anatase mà ch雨 8衣t t嘘k"逢w"x噂i m瓜t t益 l羽 c医u trúc anatase/rutile thích h嬰p [20,21]

1.2.5.3 Ngu 欝n sáng:

M厩i ch医t xúc tác bán d磯n có m瓜v"p<pi"n逢嬰ng vùng c医o"z e"8鵜pj"v逢挨pi"泳ng v噂i

m瓜t d逢噂c sóng h医p th映 z e"8鵜nh0"Mjk" pj"u pi"o "d逢噂c sóng c栄c"p„"e„"p<pi"n逢嬰ng l噂n j挨p"jq員c b茨pi"p<pi"n逢嬰ng vùng c医m c栄a ch医t quang xúc tác thì m噂i có th吋 kích thích

ho衣t tính c栄a chúng [22] Vì th院, ho衣t tính xúc tác e pi ch鵜u 違pj"j逢荏ng l噂n c栄c"e逢運ng 8瓜 ngu欝n sáng

1.2.6 0"Rj逢挨pi"rj r"t鰻ng h嬰p:

A吋 t鰻ng h嬰p các v壱t li羽u TiO2e„"m ej"vj逢噂c nano mét, có th吋 dùng c違 e e"rj逢挨pi"

rj r"8k隠u ch院 nano khác nhau ch鰯ng h衣p"pj逢<

-"Rj逢挨pi"rj r"uqn-gel

-"Rj逢挨pi pháp Micelle và Inverse Micelle

-"Rj逢挨pi"rj r"vj栄y nhi羽t

-Rj逢挨pi"rj r"oxy hóa tr詠c ti院p

-"Rj逢挨pi"rj r"uqnxqvjgtocn

-"Rj逢挨pi"rj r"u穎 d映ng microwave

305"EèE"PIJKçP"E永W"DK蔭P"VëPJ"A韻"PåPI"ECQ"永PI"F影PI"ZòE" VèE"E曳C"TiO 2 :

1.3.1 Bi 院n tính b荏i nguyên t嘘 kim lo衣i:

E e"rj逢挨pi"rj r"8k隠u ch院 v壱t li羽u TiO2 bi院n tính b荏i kim lo衣i có th吋 8逢嬰c chia thành 3 lo衣k"ej pj"<"rj逢挨pi"rj r"逢噂t, x穎 lý nhi羽v"8瓜 cao, và c医y ghép ion vào trong

c医u trúc TiO2

Trang 26

M瓜t s嘘 kim lo衣i quý pj逢"Ci."Cw."Rv"vjw瓜c d衣ng nh衣{" pj"u pi"8逢嬰e"8逢c"n‒p"d隠

m員t TiO2 n o"vjc{"8鰻i tính ch医t quang h丑e"x "8k羽n t穎 8吋 v<pi"jq衣t tính xúc tác quang

c栄a TiO2 [23]

Ngoài ra, TiO2 8逢嬰e"dk院p"v pj d荏k"pjk隠w"ion mko"nq衣k"pj逢"Fe-, Mn-, W-, V-, Co-, Cr-, Cu- M瓜t s嘘 công trình nghiên c泳u cho th医y vi羽e"vj‒o"n逢嬰ng nh臼 ion kim lo衣i chuy吋n ti院r"pj逢" Fe, V, Mn, Cr, có th吋 làm gi違o"p<pi"n逢嬰ng vùng c医m, chuy吋n d鵜ch vùng h医p thu photon c栄a TiO2 sang vùng kh違 ki院n, 8欝ng th運i còn làm gi違m t嘘e"8瓜 tái

k院t h嬰p gi英a c員p h+

VB và e-CB 8吋 g嘘c t詠 fq"QJ,"e„"8栄 th運i gian ho衣v"8瓜pi"8吋 x穎 lý các

ch医t ô nhi宇m h英w"e挨"pj逢"f磯n xu医t phenol, thu嘘c nhu瓜m [9],[24-28]

Abdel và c瓜ng s詠 8«"rjc 10% Sn vào TiO2 b茨pi"rj逢挨pi"rj r"uqn-gel, k院t qu違 làm gi違o"m ej"vj逢噂c h衣t, v<pi"fk羽n tích b隠 m員t so v噂i TiO2 và x穎 lý 90% thu嘘c nhu瓜m Rhodamine B [25]

Orjknkuk"8«"c医y các ion kim lo衣i Ag, Co, Ni và Pd và so sánh ho衣t tính c栄a chúng f逢噂i tác d映ng c栄a ánh sáng kh違 ki院n, k院t qu違 cho th医y ho衣t tính Pd> Ag> Co > Ni [29]

B茨pi" rj逢挨pi" rj r" 8欝ng k院t t栄a, CVD, sol-gel, TiO2 8逢嬰c tác gi違 Brezova, Hiromi, Etsuo Akiba nghiên c泳u bi院n tính b茨ng hàng lo衣t các kim lo衣i chuy吋n ti院p:

Fe3+, Cr3+, Mn2+, V4+ 8吋 x穎 lý phenol, propanol 荏 vùng ánh sáng >450 nm [10], [30,31]

Vw{"pjk‒p."e pi"e„"o瓜t s嘘 vt逢運ng h嬰r"mjk"8逢c"mko"nq衣i vào l衣i làm gi違m ho衣t tính c栄a xúc tác vì vj¿e"8育{"u詠"v k"m院v"j嬰r"ej医v"ocpi"8k羽p"v ej"x噂k"d磯{"8k羽p"v穎 [32,33]

1.3.2 Các v 壱t li羽u nano TiO 2 8逢嬰c bi院n tính b荏i nguyên t嘘 không kim lo衣i:

Rj逢挨pi"rj r"p {"x噂i m映e"8 ej"n "vjc{"vj院 m瓜t ph亥n Oxy trong m衣ng tinh th吋 TiO2 b茨pi"rjk"mko"mj e"8吋 t衣o ra s詠 t鰻 h嬰p c栄a các obitan p c栄a phi kim v噂i obitan 2p

c栄a Oxy, t瑛 8„"u胤 làm gi違m Ebg, m荏 r瓜ng kh違 p<pi"j医p thu c栄a TiO2 v隠 vùng ánh sáng

kh違 ki院n

Các nguyên t嘘 không kim lo衣k"mj e"pjcw."pj逢"D."E."P."H."U."En"x "Dt."8«"8逢嬰c

bi院n tính thành công vào v壱t li羽u nano TiO2 [8], [34] A pg chú ý là các v壱t li羽u nano

Trang 27

TiO2 8«"8逢嬰c bi院n tính b荏k"U"8«"8逢嬰c t鰻ng h嬰p b茨ng vi羽c tr瓜n TTIP v噂i etanol ch泳a thioure ho員c b茨pi"e ej"8wp"p„pi"d瓜t sulfua ho員c s穎 d映pi"rj逢挨pi"rj r"v p"z衣 ho員c k悦 thu壱t c医y ion v噂i dòng ion S+ Umebayashi 8«"e»pi"d嘘 r茨ng vi羽c bi院p"v pj"U"8«"ejw{吋n

gi噂i h衣n h医p th映 c栄a TiO2 sang m泳e"p<pi"n逢嬰ng th医r"j挨p."vj吋 hi羽n b茨ng s詠 phân h栄y quang xúc tác c栄c"zcpj"ogv{ngp"f逢噂i b泳c x衣 nhìn th医y [35]

Các v壱t li羽u nano TiO2 8«"8逢嬰c bi院n tính b荏i N mang l衣i hi羽u qu違 cao khi gi違m

Ebg do obitan 2p c栄a O2 và N 8«"t鰻 h嬰p v噂i nhau [34], [36], [37]

1.3.3 Các v 壱t li羽u nano TiO 2 8逢嬰c bi院n tính b荏i h厩n h嬰p:

Các v壱t li羽u nano TiO2 không ch雨 8逢嬰c bi院n tính b荏i nguyên t嘘 kim lo衣i, phi kim mà còn bi院n tính b荏i h厩n h嬰p các nguyên t嘘 8吋 t壱n d映ng c違 4"逢w"8k吋m c栄a 2 cách

Trang 28

Hình 1.4<"U￢"8げとng dつng tính chＸt quang xúc tác cてa TiO2

TiO2 8逢嬰c 泳ng d映ng khá r瓜ng rãi trong nhi隠w"n nh v詠c pj逢pi"p鰻i b壱t nh医t là 泳ng

d映ng trong quang xúc tác chi院m g亥n 50%

Hình 1.5<"N⇔ぢng TiO2 sぬ dつng hｊpi"p<o"vtqpi"n pj"xばc quang xúc tác

1.4.1 永ng d映ng trong xúc tác quang hóa x穎 n#"o»k"vt逢運ng

D逢噂i tác d映ng c栄a ánh sáng UV chi院u vào, e e"8k羽n t穎 chuy吋n t瑛 vùng hóa tr鵜 lên vùng d磯n làm xu医t hi羽n c員r"8k羽n t穎 - l厩 tr嘘ng 荏 vùng d磯n và vùng hóa tr鵜 Nh英ng c員p này s胤 di chuy吋n ra b隠 m員v"8吋 th詠c hi羽n ph違n 泳ng oxy hóa kh穎, các l厩 tr嘘ng có th吋 tham gia tr詠c ti院p vào ph違n 泳ng oxy hóa các ch医v"8瓜c h衣i, ho員c có th吋 tham gia vào ikck"8q衣n trung gian t衣o thành các g嘘c t詠 do ho衣v"8瓜pi"8吋 ti院p t映c oxy hóa các h嬰p ch医t

h英w"e挨"d鵜 h医p ph映 trên b隠 m員t ch医t xúc tác t衣o thành s違n ph育m cu嘘i cùng là CO2 và

H2O - v"8瓜c h衣i nh医t

1.4.2 永ng d映ng làm ch医v"8瓜n trong các n pj"x詠e"u挨p"v詠 làm s衣ch, v壱t li羽u t詠 làm s 衣ch và ch医t d飲o:

TiO2 e p" 8逢嬰c s穎 d映ng trong s違n xu医v" u挨p" v詠 làm s衣ch Th詠c ch医v" u挨p" n " o瓜t

d衣ng dung d鵜ch ch泳a vô s嘘 các tinh th吋 TiO2 c叡 ch瑛ng 8 ÷ 25 nm Do tinh th吋 TiO2 có

Trang 29

th吋 n挨"n穎ng trong dung d鵜ch mà không l逸pi"8丑pi"p‒p"e p"8逢嬰c g丑k"n "u挨p"jw{隠n phù TiO2 0"Mjk"rjwp"n‒p"v逢運ng, kính, g衣ej."u挨p"u胤 t詠 t衣o ra m瓜t l噂p màng m臼ng bám ch逸c vào b隠 m員t

1.4.3 X 穎 lý các ion kim lo衣i n員pi"vtqpi"p逢噂c:

Khi TiO2 b鵜 kích thích b荏i ánh sáng thích h嬰p gi違k"rj„pi"e e"8k羽n t穎 ho衣v"8瓜ng Các ion kim lo衣i n員ng s胤 b鵜 kh穎 b荏k"8k羽n t穎 và k院t t栄a trên b隠 m員t v壱t li羽u V壱t li羽u xúc tác quang bán d磯n công ngh羽 m噂i h泳a h姻n nhi隠u áp d映ng trong x穎 n#"o»k"vt逢運ng Ch医t bán d磯n k院t h嬰p v噂k" pj"u pi"WX"8«"8逢嬰e"f́pi"8吋 lo衣i các ion kim lo衣i n員ng và các

h嬰p ch医t ch泳c"kqp"x»"e挨0"Kqp"d鵜 kh穎 8院n tr衣pi"vj k" v"8瓜e"j挨p"jq員c kim lo衣i t瑛 8„"f宇

kh穎 b茨pi"8k羽n t穎, các ion còn b鵜 oxy hóa b荏i l厩 tr嘘ng trên b隠 m員t t衣o oxyt Nh英ng ch医t

k院t t栄a ho員c h医p ph映 trên b隠 m員v"8逢嬰c tách ra b茨ng pj逢挨pi"rj r"e挨"j丑c ho員c hóa h丑c Ngoài ra TiO2 e p"8逢嬰c s穎 d映ng trong nhi隠w"n pj"x詠e"mj e"pj逢<"X壱t li羽u g嘘m,

ch医t t衣o màu, ch医v"8瓜n, làm v壱t li羽u ch院 t衣o pin m員t tr運k."n o"ugpuqt"8吋 nh壱n bi院t các

kh "vtqpi"o»k"vt逢運ng ô nhi宇m n員ng, trong s違n xu医t b欝n r穎a t詠 làm s衣ch b隠 m員t trong p逢噂c, làm v壱t li羽w"u挨p"vt逸ng do kh違 p<pi"v p"z衣 ánh sáng cao, b違o v羽 b隠 m員t kh臼i tác 8瓜ng c栄a ánh sáng S穎 d映ng TiO2 t衣o màng l丑c quang xúc tác trong máy làm s衣ch không khí, m {"8k隠w"jq "È

Trang 30

1.7"IK閏K"VJK烏W"X陰"MANGAN:

1.5.1 Gi 噂i thi羽u chung :

Mangan là nguyên t嘘 kim lo衣i chuy吋n ti院p 8泳ng v鵜 trí 25, thu瓜c phân nhóm VIIB C医u hình electron nguyên t穎 là 1s2

2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 Vì l噂r"5f"p {"ej逢c"d«q"j c"nên Mn có m泳e"p<pi"n逢嬰ng cao N院u m医v"8k"8k羽n t穎荏 l噂p ngoài cùng, nó có th吋 t衣o 8逢嬰c nh英ng h嬰p ch医t có tr衣ng thái oxy hoá t瑛 2 8院n 7 Mangan có nhi隠u trong t詠 nhiên, là nguyên t嘘 8„pi"xck"vt "swcp"vt丑ng trong nhi隠w"n pj"x詠c khoa h丑e"x "8運i s嘘ng pj逢<"e»pi"pijk羽p s違n xu医t thép và h嬰p kim, trong hoá h丑c, trong y h丑c Trong t詠 nhiên khoáng v壱t chính c栄a Mangan là hausmannite (Mn3O4), pyrolusite (MnO2) và Manganite (MnOOH)

1.5.2 Tính ch 医t:

1.5.2.1 H 嬰p ch医t c栄a Mn(II)

S嘘 ph嘘k"vt "8員e"vt逢pi"e栄a Mn(II) là 6 泳ng v噂i d衣ng lai hoá sp3

d2 v噂i s詠 phân b嘘 liên k院t 8 m員t Các h嬰p ch医v"Op*KK+"8隠u có tính thu壱n t瑛 x "8隠w"e„"7"gngevtqp"8瓜c thân

H嬰p ch医t oxyt c栄a Mn(II) là MnO, có tính bazo, tan d宇 dàng trong axit t衣o thành

mu嘘k"Op*KK+"vtqpi"8„"f宇 tan nh医t là MnCl2, MnSO4, Mn(NO3)2

Các mu嘘i Mn*KK+"vtqpi"o»k"vt逢運ng ki隠m d宇 t衣o thành Mn(OH)2 v噂i tích s嘘 tan là 7.10-15

Mn2+ + 2H2O + 2NH3 Mn(OH)2 + 2NH4+

1.5.2.2 H 嬰p ch医t c栄a Mn(III)

H嬰p ch医t c栄a Mn(III) là h嬰p ch医t ít b隠n và có tính oxy hóa kh穎

Mn(III) oxyt có công th泳c phân t穎 Mn2O3 Mn2O3 khi tác d映ng v噂i axit loãng t衣o

ra MnO2 và mu嘘k"Op*KK+0"Pj逢pi"mjk"v e"f映ng v噂k"czkv"8員c t衣o thành mu嘘i c栄a Mn(III) Ac"u嘘 các mu嘘i Mn(III) b隠n nh医v"vtqpi"o»k"vt逢運ng ki隠m, không b隠n trong dung

d鵜ej"p逢噂c, d宇 b鵜 phân h栄y thành mu嘘i Mn(II) và MnO2

Trang 31

M厩i nguyên t嘘 8隠u có vai trò và ch泳e"p<pi"tk‒pi"dk羽v"8吋 n o"v<pi"jq衣t tính xúc

v e."pj逢pi"mjk"ej¿pi"m院t h嬰p l衣i v噂k"pjcw"vj·"e pi"e„"vj吋 c瓜pi"j逢荏pi"v<pi"jq員e"e pi"

H厩n h嬰r"dcp"8亥w"8逢嬰c g丑i là ti隠n ch医t có t益 l羽 các ion kim lo衣k"8¿pi"vjgq"j嬰p

th泳c c栄a h嬰p ch医t mà ta c亥n t鰻ng h嬰p Chu育n b鵜 h厩n h嬰p dung d鵜ch ch泳a các mu嘘i r欝i

th詠c hi羽n ph違n 泳pi"8欝ng k院t t栄c"*f逢噂i d衣ng hidroxyv."ecedqpcv."qzcncvgÈ+0

Ucw"8„ ti院n hành nhi羽t phân s違n ph育m r逸p"8欝ng k院t t栄c"8„0

Ch院 t衣o b茨pi"rj逢挨pi"rj r"p {"ej¿pi"vc"e亥p"8違m b違q"jck"8k隠u ki羽n :

+ Ph違k"8違m b違q"8¿pi"sw "vt·pj"8欝ng k院t t栄c."pij c"n "m院t t栄c"8欝ng th運i các kim

lo衣k"8„0

+Ph違k"8違m b違o t益 l羽 ti隠n ch医t phù h嬰r"8吋 t衣o ra s違n ph育m mong mu嘘n

* 姶w"8k吋m :

Trang 32

- T衣o s詠 liên k院t ch員t ch胤 gi英a pha ho衣t tính và ch医t mang

- Tinh th吋 e„"m ej"vj逢噂e"8隠w"8員p."8瓜 8欝ng nh医t cao

- Ph違n 泳ng có th吋 ti院p"j pj"vtqpi"8k隠u ki羽n nhi羽v"8瓜 phòng thí nghi羽o."fq"8„"vk院t

ki羽o"p<pi"n逢嬰ng, gi違m thi吋u quá trình m医v"o v"fq"dc{"j挨k." v"»"pjk宇o"o»k"vt逢運ng

- S違n ph育o"vjw"8逢嬰c trong m厩i l亥n ch院 t衣o khá nhi隠u

* Pj逢嬰e"8k吋m:

Ph違n 泳ng t衣o k院t t栄a ph映 thu瓜c vào tích s嘘 tan, kh違 b茨ng t衣o ph泳c gi英a ion kim

lo衣i và ion t衣o k院t t栄a, l詠e"kqp"8瓜 pH c栄a dung d鵜ch

V pj"8欝ng nh医t hóa h丑c c栄a oxyt ph泳c h嬰p tùy thu瓜e"x q"v pj"8欝ng nh医t c栄a k院t

t栄a t瑛 dung d鵜ch

Vi羽c ch丑p"8k隠u ki羽p"8吋 các ion kim lo衣i cùng k院t t栄a là m瓜t công vi羽c r医t khó mj<p"x "rj泳c t衣p

1.7 EèE"RJ姶愛PI"RJèR"PIJIçP"E永W VëPJ"EJ遺V"J烏"X一V"NK烏W<

1.7 03"Rj逢挨pi"rj r"pji宇u x衣 tia X (XRD)

Rj逢挨pi"rj r"pjk宇u x衣 tia X cho bi院t nh英ng thông tin v隠 c医u trúc tinh th吋, thành

ph亥p"rjc"x "m ej"vj逢噂c trung bình c栄a các h衣v"u挨 c医p TiO2

Nguyên lý chung c栄c"rj逢挨pi"rj r"pjk宇u x衣 tia X là d詠a vào v鵜 vt "x "e逢運pi"8瓜 các v衣ch nhi宇u x衣 trên gi違p" 8欝 ijk" 8逢嬰c c栄a m磯w" 8吋 z e" 8鵜nh thành ph亥n pha, các thông s嘘 m衣pi"n逢噂i tinh th吋, kho違ng cách gi英a các m員t ph違n x衣 trong tinh th吋 Xét hai

m員t ph鰯ng song song I và II có kho違ng cách d (Hình 1.6) Chi院w"ej́o"vkc"T挨pigp"v衣o

v噂i các m員t ph鰯ng trên m瓜v"i„e" 0"A吋 các tia ph違n x衣 có th吋 giao thoa thì hi羽u quang trình c栄c"jck"vkc"33Ó"x "44Ó"rj違i b茨ng s嘘 nguyên l亥p"d逢噂e"u„pi" 0

Trang 33

Hình 1.6: Sば phＶn xＴ trên bｚ mｐt tinh thあ

D詠a vào giá tr鵜 bán chi隠u r瓜ng c栄a peam"*8雨pj+"8員e"vt逢pi"vt‒p"ik違p"8欝 nhi宇u x衣 pi逢運i ta có th吋 v pj"8逢嬰e"m ej"vj逢噂c trung bình c栄a các h衣t tinh th吋 (h衣v"u挨"e医p) theo công th泳e"Uejgttgt"v pj"vq p0"A嘘i v噂i v壱t li羽u TiO2, trên gi違p"8欝 nhi宇u x衣 tia X xu医t

hi羽n peak 8員e"vt逢pi"e栄a pha anatase và rutile l亥p"n逢嬰t 荏 góc Bragg là 12,68o và 13,73o

T瑛 gi違p"8欝 nhi宇u x衣 vkc"Z."pi逢運i ta có th吋 v pj"8逢嬰e"m ej"vj逢噂c trung bìnhc栄a các h衣t TiO2 theo công th泳c Scherrer:

堅違噺どぱひ茅膏紅潔剣嫌肯Vtqpi"8„": 堅違 n "m ej"vj逢噂c h衣v"vtwpi"d·pj"*po+0" ""n "d逢噂c sóng b泳c x衣 Kg c栄a anot Cu, b茨pi"20376278"po." "n "8瓜 r瓜ng (FWHM) c栄a peak t衣i n穎c"8瓜 cao c栄a peak

c詠e"8衣k"*tcfkcp+." "n "i„e"pjk宇u x衣 Bragg 泳ng v噂i peak c詠e"8衣k"*8瓜)

T瑛 gi違p" 8欝 nhi宇u x衣 vkc" Z" vc" e pi" có th吋 v pj" 8逢嬰c thành ph亥n c栄a các pha anatase và rutile trong m磯u TiO2 vjgq"rj逢挨pi"vt·pj

Trang 34

Hình 1.7<"O»"j·pj"x "o {"8q"ZTF

1.7.2 Ph 逢挨pi"rháp h欝ng ngo衣i (IR):

E挨"u荏 c栄a ph鰻 h欝ng ngo衣i IR là s詠 vjc{"8鰻i tr衣pi"vj k"fcq"8瓜ng quay c栄a phân t穎 f逢噂i tác d映ng b泳c x衣 h欝ng ngo衣i (4000-400cm-1) Ph鰻 h欝ng ngo衣k"f́pi"8吋 z e"8鵜nh

m瓜t s嘘 nhóm ch泳c h医p ph映 trên b隠 m員t ch医v"z¿e"v e0"P逢噂c k院t tinh là lo衣k"p逢噂c liên k院t trong m衣ng tinh th吋 b茨ng liên k院t hidro y院u v噂i anion ho員c liên k院t ph嘘i trí y院u v噂i cation kim lo衣i ho員c c違 hai V噂k"p逢噂c k院t tinh, vùng h医p ph映 t瑛 3550 - 3200 cm-18員c vt逢pi"ejq"fcq"8瓜ng hoá tr鵜 8嘘i x泳pi"x "mj»pi"8嘘i x泳ng c栄a liên k院t OH Vùng 1630-

1600 cm-18員e"vt逢pi"ejq"fcq"8瓜ng bi院n d衣ng c栄c"p逢噂c t詠 do

A嘘i v噂k"p逢噂c ph嘘i tr "pi逢運k"vc"f́pi"o»"j·pj"8挨p"ik違n 1:1 (ion kim lo衣i 1 ph嘘i

t穎) V壱{"8嘘i v噂i mô hình M-OH2 "piq k"5"fcq"8瓜ng t詠 do c栄a phân t穎 p逢噂c, còn có

e e"fcq"8瓜pi"e挨"d違p"pj逢"fcq"8瓜ng xo逸p."fcq"8瓜ng qu違 l逸e"x "fcq"8瓜ng hóa tr鵜 c栄a liên

k院t M-O Theo tính toán các dao 8瓜ng này h医p ph映荏 vùng 900 cm-1, 770 cm-1 và 670

cm-1

Trang 35

1.7.3 Pjﬁr""8q" di羽n tích b隠 m員t h医p ph映 khí Brunauer Î Emmett Î Teller (BET)

J·pj"30:<"O»"j·pj"o {"8q"DGV

Nguyên t逸c: 荏 vùng áp su医t hay n欝pi"8瓜 cao, s詠 h医p ph映 vj逢運ng là nhi隠u l噂r"*"8c"

phân t穎+"rj逢挨pi"vt·pj"DGV"*"Dtwpcwgt"Î Emmett Î Teller) có d衣pi"pj逢"ucw<

CV

CP

PCVP

p

V

P

m m

11

)

/-

s =

CV

C

m

1/

và c逸t tr映c tung t衣i i =

C

Vm

1 T瑛 8„"e„"vj吋 v pj"8逢嬰c: Vm =

i

s1

Trang 36

-GVHD: TS NGÔ THANH AN JXVJ<"VT姶愛PI"VJ卯"Dç"VC

C =

i

s +1

N院u Vm là th吋 tích h医p ph映 c詠e"8衣i, 泳ng v噂i s詠 che ph栄 m瓜t l噂r"8挨p"rj¤p"v穎 trên toàn b瓜 b隠 m員t c栄a m瓜t gam ch医t h医p ph映 và bi吋u di宇n b茨ng cm3 khí 荏 0oC và 1 atm, thì di羽n tích b隠 m員t riêng S (m21i+."8逢嬰c tính theo công th泳c:

Trqpi"8„<"P0 : s嘘 Avogadro (6.022 X102 3 mol-1)

Am : Di羽n tích m瓜t phân t穎 ch医t b鵜 h医p ph映 chi院m trên b隠 m員t, tính b茨ng (A0)2

A嘘i v噂k"pkv挨"荏 tr衣ng thái l臼ng (-195o

C) thì Am = 16.2 (A0)2A逢運ng kính h衣v"v逢挨pi"8逢挨pi"e„"vj吋 tính theo công th泳c:

t

S6

Vtqpi"8„<"U<"fk羽n tích b隠 m員t riêng c栄a m磯u (m2/g)

"<"Vt丑pi"n逢嬰pi"tk‒pi" "Anatase = 4.06 g/cm2." "Rutile = 4.21 g/cm2

Mjk"8„."e„"vj吋 bi吋u di宇n s詠 bi院p"vjk‒p"p<pi"n逢嬰ng c栄a phân t穎 pj逢"n "v鰻ng các

bi院n thiên c栄a m厩i d衣pi"p<pi"n逢嬰ng:

T亥n s嘘 c栄a nh英pi"n逢嬰ng t穎 p<pi"n逢嬰ng phát ra hay h医p thu khi có nh英ng bi院n vjk‒p"p<pi"n逢嬰pi"8„"nw»p"nw»p"v pj"vjgq"8k隠u ki羽n t亥n s嘘 c栄a Bo

Trang 37

Vtqpi"8„."dk院n thiên c栄c"p<pi"n逢嬰ng electron luôn l噂p"j挨p"dk院n thiên c栄c"p<pi"n逢嬰pi"fcq"8瓜ng (kho違pi"32"8院n 100 l亥n) Bi院n thiên c栄c"p<pi"n逢嬰pi"fcq"8瓜ng l噂p"j挨p"

bi院n thiên c栄c"p<pi"n逢嬰ng quay r医t nhi隠u (kho違pi"322"8院n 1000 l亥n)

Mu嘘p"m ej"vj ej"gngevtqp."p<pi"n逢嬰ng cung c医p c亥n ph違k"8栄 l噂p0"P<pi"n逢嬰pi"8„"vào kho違ng hàng ch映e"8院p"j pi"vt<o"mecn1oqn0"P<pi"n逢嬰ng này 泳ng v噂i b泳c x衣 thu瓜c vùng kh違 ki院n ho員c t穎 ngo衣i N院u phân t穎 h医p thu các b泳c x衣 e„"p<pi"n逢嬰ng l噂p"pj逢"p<pi"n逢嬰ng t穎 ngo衣i ho員c kh違 ki院p"vj·"p<pi"n逢嬰ng electron c栄a chúng s胤 b鵜 vjc{"8鰻i

N院u ch雨 có tr衣pi"vj k"gngevtqp"vjc{"8鰻i thì v衣ch h医r"vjw"v逢挨pi"泳ng s胤 có t亥n s嘘

eel = Vw{"pjk‒p."8欝ng th運i v噂i s詠 vjc{"8鰻i tr衣ng thái electron luôn có s詠 vjc{"8鰻i tr衣ng

vj k"fcq"8瓜ng và tr衣ng thái quay nên ta không th吋 vjw"8逢嬰c các v衣ch có t亥n s嘘 eel mà vjw"8逢嬰e"e e"8 o"x衣ch v噂i t亥n s嘘 e = eel + ef8 + eq Ph鰻 vjw"8逢嬰e"vtqpi"vt逢運ng h嬰p này 8逢嬰c g丑i là ph鰻 h医r"vjw"gngevtqp"jc{"e pi"8逢嬰c g丑i là ph鰻 t穎 ngo衣i - kh違 ki院n

Rj逢挨pi"rj r"swcpi"rj鰻 t穎 ngo衣i và kh違 ki院p"f́pi"vtqpi"rj¤p"v ej"8鵜nh tính và 8鵜pj"n逢嬰ng D詠a vào xu医t hi羽p"e e"o k"j医p th映 c詠e"8衣i có th吋 8鵜nh tính các thành ph亥n

c医u trúc trong phân t穎 D詠a vào m壱v"8瓜 quang h丑e"x "8瓜 truy隠n qua (T) có th吋 z e"8鵜nh

n欝pi"8瓜 ch医v"vt‒p"e挨"u荏 8鵜nh lu壱t Lambert-Beer

A鵜nh lu壱t Lambert-Beer:

Khi chi院u m瓜t chùm vkc"u pi"8挨p"u逸e"8k"swc"o瓜v"o»k"vt逢運ng v壱t ch医v"vj·"e逢運pi"8瓜

c栄c"vkc"u pi"dcp"8亥u I0 s胤 b鵜 gi違o"8k"ej雨 còn là I

Trang 38

quét trên b隠 m員t m磯u Vi羽c t衣o 違nh

c栄a m磯u v壱v" 8逢嬰c th詠c hi羽n thông

qua vi羽c ghi nh壱n và phân tích các

b泳c x衣 phát ra t瑛 v逢挨pi"v e"e栄a chùm

8k羽n t穎 v噂i b隠 m員t v壱t m磯u A瓜 phân

gi違i c栄a SEM còn ph映 thu瓜c vào

v逢挨pi"v e"ik英a v壱t li羽u t衣i b隠 m員t m磯u v壱v"x "8k羽n t穎

* Aｐe"8kあo"x "v pj"p<pi""eてa kính hiあp"xk"8kうn tぬ quét:

M員e"f́"mj»pi"e„"8瓜 phân gi違i t嘘v"pj逢"kính hi吋p"xk"8k羽n t穎 truy隠n qua pj逢pi"m pj"

hi吋p"xk"8k羽n t穎 quét l衣k"e„"8k吋m m衣nh là phân tích mà không c亥n phá h栄y m磯u v壱t và

có th吋 ho衣v"8瓜ng 荏 chân không th医p M瓜v"8k吋m m衣nh khác c栄a SEM là các thao tác 8k隠u khi吋p"8挨p"ik違p"j挨p"t医t nhi隠u so v噂i TEM nên r医t d宇 s穎 d映ng M員t khác, giá thành

c栄a SEM th医r"j挨p"VGO."x·"vj院 SEM ph鰻 bi院n nhi隠u j挨p"so v噂i TEM

1.7.6 Rj逢挨pi"rj r"rj鰻 ph違n x衣 khu院ch tán (DRS):

Ph鰻 ph違n x衣 khu院ej"v p"FTU"8逢嬰c s穎 d映ng 8吋 z e"8鵜nh p<pi"n逢嬰ng band-gap c栄a

ch医t xúc tác (Ebg) thông qua d逢噂c sóng h医p thu c栄a v壱t li羽u b茨ng bi吋u th泳c:

Ebg?"jE1 ?"345;0:1 (eV)

Vtqpi"8„<"j"j茨ng s嘘 Planck, h = 4.135667334.10-15 (eV.s)

C t嘘e"8瓜 ánh sáng, C= 3.108

(m/s) <"D逢噂c sóng h医r"vjw"z e"8鵜nh t瑛 8逢運ng cong ph鰻 DRS (m)

Trang 39

V壱t li羽u d衣ng b瓜t m鵜p"8逢嬰c cho vào curvet th衣ch anh, nén ch員t b茨ng n逸r"8壱y sao cho b隠 m員t ti院p xúc c栄a m磯u v噂i th衣ej"cpj"8欝ng nh医t và b茨ng ph鰯ng M荏 máy và cài 8員v"vj»pi"vkp"ejq"o {"8q"*Lcueq"X-550-Nh壱t)

Vt逢噂e"mjk"8q"o磯u ph違i ch衣y chu育p"8逢運ng n隠n b茨ng ch医t chu育p"e„"8瓜 ph違n x衣 100% BaSO4."ucw"8„"n医y ch医t chu育p"tc."8員t cuvet m磯u vào khay và ti院p"j pj"8q"v逢挨pi"

t詠 pj逢"o磯u UV-Vis l臼ng

1.7.7 Rj逢挨pi"rj r"8q"rj鰻 Raman:

Hi羽u 泳pi" Tcocp" 8逢嬰c nhà v壱t lý h丑c 遺p" A瓜 C.X0" Tcocp" v·o" tc" p<o" 3;4:0"Nguyên nhân chính c栄a hi羽u 泳pi"p {"n "fq"e e"fcq"8瓜ng rung, xoay c栄a phân t穎 làm vjc{"8鰻i m泳e"p<pi"n逢嬰ng c栄c"ej¿pi."fq"8„" pj"u pi"v噂i s胤 tán x衣 các t亥n s嘘 khác v噂i

t亥n s嘘 c栄a ánh sáng kích thích

Trong ph鰻 Raman, m磯u nghiên c泳w"8逢嬰c chi院u b茨ng chùm tia laze m衣nh trong vùng t穎 ngo衣i-kh違 ki院n, ánh sáng tán x衣 vuông góc v噂i chùm tia t噂i Ánh sáng tán x衣

có 2 lo衣i: tán x衣 Rayleigh (m衣nh và có cùng t亥n s嘘 v噂i tia t噂i) và tán x衣 Raman (r医t

y院u so v噂i tia t噂i) B違n ch医t c栄a ph鰻 Raman là do s詠 vjc{" 8鰻i c栄c" 8瓜 phân c詠c (polarizability) c栄a phân t穎 trong su嘘v"sw "vt·pj"fcq"8瓜ng E e"fcq"8瓜ng m衣nh trong

ph鰻 Raman n院u là các liên k院v"8欝ng hóa tr鵜 Ph鰻 Raman cho ta thông tin v隠 c違 dao 8瓜pi"twpi"x "fcq"8瓜pi"zqc{0"P逢噂c có tán x衣 Raman r医t y院w"p‒p"rj逢挨pi"rj r"p {""thu壱n l嬰k"8吋 nghiên c泳u các m磯w"vtqpi"p逢噂c ho員c các m磯u hút 育m cao

Trang 40

- Polyethylenglycol HO(C2H4O)nH (PEG 4000)."A泳c

- Methylen Blue C16H18N3SCl, Trung Qu嘘c

+ Lò nung Nabertherm (Anh)

+ Cân phân tích Precisa (Th映y S悦)

+ T栄 s医y chân không Labtech (Hàn Qu嘘c)

+ Máy khu医y t瑛 gia nhi羽t Bibby Sterilin HC 502 (Anh)

-"Aﬂp"Yhite-LED, công su医t 3W."d逢噂c sóng 460 nm

-"Aﬂp"[ellow- halogen, công su医t 50Y."d逢噂c sóng 570 nm

Định dạng
Số trang	96
Dung lượng	2,18 MB