Việc sử dụng các chất bán dẫn dưới tác dụng của ánh sáng để thúc đẩy quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ thông qua hiệu ứng quang xúc tác có nhiều ưu điểm như đơn giản, chi phí thấp,
Trang 1Cùng với sự phát triển nhanh của nền công nghiệp trên toàn cầu, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng Nước thải của các ngành công nghiệp ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường sống của con người Các hệ sinh thái bị mất cân bằng do ảnh hưởng của hóa chất Một số hóa chất như thuốc nhuộm chứa vòng bezen, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu hiện diện trong các sông hồ là nguyên nhân làm thay đổi nội tiết của con người Vì vậy, việc tìm ra các biện pháp xử lý ô nhiễm nguồn nước thải là yêu cầu cấp thiết hiện nay Bằng các phương pháp truyền thống, các chất hữu cơ trong nước thải chỉ được gom lại và sinh ra một lượng nước thải thứ cấp Việc sử dụng các chất bán dẫn dưới tác dụng của ánh sáng để thúc đẩy quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ thông qua hiệu ứng quang xúc tác có nhiều ưu điểm như đơn giản, chi phí thấp, bền về mặt hóa học và sản phẩm cuối cùng của chuỗi phản ứng là những chất không độc hại như CO2, H2O… Vì vậy, phương pháp sử dụng vật liệu quang xúc tác để xử lý ô nhiễm môi trường nước là một giải pháp triệt để và thân thiện với môi trường
Hiệu ứng quang xúc tác của các vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) được tập trung nghiên cứu Các kết quả công bố cho thấy các vật liệu thuộc họ AWO4 với độ rộng vùng cấm nhỏ, có khả năng quang xúc tác dưới tác dụng của ánh sáng khả kiến
Phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng là một phương pháp tạo mẫu có nhiều ưu điểm như đơn giản, tốn ít thời gian, chi phí thấp và có thể điều khiển được hình thái học của vật liệu Vì vậy, các vật liệu nano được chế tạo bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng sẽ có nhiều lợi thế trong định hướng ứng dụng vật liệu vào lĩnh vực quang xúc tác
Sự tái hợp của điện tử và lỗ trống của chất bán dẫn với tốc độ lớn là nguyên nhân làm giảm hiệu suất quang xúc tác của vật liệu Các biện pháp làm giảm tốc độ tái hợp của điện tử và lỗ trống của chất bán dẫn với mục đích nâng cao hiệu suất quang xúc tác của vật liệu đã được quan tâm nghiên cứu Việc phân tán vật liệu quang xúc tác TiO2 trên nền SBA-15 và việc biến tính bề mặt vật liệu quang xúc tác TiO2, Fe3O4
bằng carbon có tác dụng trong việc nâng cao hiệu suất quang xúc tác của các vật liệu Tuy nhiên, việc phân tán các vật liệu quang xúc tác trên nền SBA-15 hoặc biến tính vật liệu bằng carbon chưa được tiến hành đối với các vật liệu thuộc họ AWO4 Những
lý do trên là cơ sở để tôi chọn đề tài “Chế tạo vật liệu quang xúc tác cấu trúc nano mét AWO 4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng và nghiên cứu một số tính chất” Mục đích của luận án là: nghiên cứu, chế tạo các vật
liệu nano thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng Phân tán các vật liệu quang xúc tác MnWO4 và CuWO4 trên nền SBA-15
Trang 2và biến tính bề mặt vật liệu CuWO4 bằng carbon Đồng thời, luận án cũng tiến hành đánh giá khả năng quang xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ của các vật liệu chế tạo được, dưới tác dụng của ánh sáng khả kiến.
Những nội dung nghiên cứu chính của luận án là:
1 Chế tạo các vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các điều kiện chế tạo lên: cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang
và hiệu suất quang xúc tác của vật liệu
2 Chế tạo, nghiên cứu vật liệu mao quản trung bình SBA-15 Phân tán các vật liệu quang xúc tác MnWO4 và CuWO4 trên nền SBA-15 và nghiên cứu sự ảnh hưởng của các điều kiện chế tạo lên: cấu trúc, hình thái bề mặt, liên kết, tính chất quang và hiệu suất quang xúc tác của các vật liệu MnWO4 và CuWO4 trên nền SBA-15
3 Biến tính các vật liệu CuWO4 bằng carbon Nghiên cứu sự ảnh hưởng của carbon lên: cấu trúc, hình thái bề mặt, tính chất quang và khả năng quang xúc tác của vật liệu
Bố cục của luận án
Luận án gồm 140 trang không kể phần phụ lục và tài liệu tham khảo, gồm 97 hình và 35 bảng Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án được chia thành 4 Chương: Chương 1: Trình bày tổng quan về cấu trúc, các tính chất vật lí của các vật liệu thuộc
họ AWO4; Cơ chế quang xúc tác phân hủy methylene blue của vật liệu bán dẫn, khả năng quang xúc tác của các vật liệu thuộc họ AWO4; Các biện pháp nâng cao hiệu suất quang xúc tác của các vật liệu bằng việc chế tạo vật liệu quang xúc tác trên nền SBA-15 hoặc biến tính vật liệu bởi carbon
Chương 2: Trình bày các kỹ thuật thực nghiệm được sử dụng trong luận án, các bước thực hiện thí nghiệm và các phép đo phân tích được sử dụng trong quá trình nghiên cứu
Chương 3: Trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện công nghệ lên cấu trúc, hình thái bề mặt và các tính chất vật lí của các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) được chế tạo bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng
Chương 4: Trình bày kết quả nghiên cứu vật liệu MnWO4 và CuWO4 trên nền SBA-15 Kết quả chế tạo vật liệu CuWO4 được biến tính bằng carbon
Trang 3CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về họ vật liệu AWO 4
1.1.1 Giới thiệu về họ vật liệu AWO 4
Hầu hết các hợp chất AWO4 có cấu trúc tinh thể kiểu tứ giác scheelite nếu ion
A2+ có bán kính lớn hơn 0.77Å (Ca, Ba…), hoặc cấu trúc tinh thể đơn tà wolframite nếu ion A2+ có bán kính nhỏ hơn 0.77 Å (Mg, Zn …) Trong cấu trúc tinh thể của AWO4 thì cả hai cation A2+ và W2+ đều liên kết với oxi để tạo thành các bát diện AO6
và WO6, chúng được sắp xếp thành chuỗi zíc zắc dọc theo trục z (Hình 1.1) Trong
đó, nguyên tử A và W được bố trí xen kẽ và song song với phương (100)
Hình 1.1 Cấu trúc mạng tinh thể của AWO 4
Trong những năm qua, loại vật liệu AWO4 đã thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học do chúng hứa hẹn có khả năng ứng dụng cao như: làm vật liệu tia laser, vật liệu phát quang nhấp nháy, oxit ion bán dẫn, ứng dụng trong công nghệ
vi sóng, vật liệu từ tính, cảm biến độ ẩm… Gần đây, tính chất quang xúc tác của họ vật liệu này mới được phát hiện và quan tâm nghiên cứu Những công bố gần đây cho thấy, các vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni, Cu…) có độ rộng vùng cấm nhỏ hơn 3.0 eV, chúng có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy Các công bố này cũng chứng tỏ khả năng quang xúc tác của các vật liệu trong việc thử nghiệm khả năng quang xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời Điều này mở ra khả năng ứng dụng họ vật liệu này vào việc xử lý ô nhiễm môi trường
Trang 41.1.2 Một số tính chất vật lí của vật liệu AWO 4
Các vật liệu MnWO4, CoWO4 và NiWO4 có cấu trúc tinh thể đơn tà thuộc nhóm điểm C2h và nhóm không gian P2/c Vật liệu CuWO4 có cấu trúc tinh thể tam tà
và nhóm không gian ̅ Trong cấu trúc tinh thể của các vật liệu MnWO4, CoWO4 và NiWO4 có hai vị trí không tương đương đối với những nguyên tử Oxi (kí hiệu là O1
và O2), trong khi đó CuWO4 có 4 vị trí không tương đương đối với những nguyên tử oxi (kí hiệu là O1, O2, O3, O4) Điều này được giải thích là do sự khác nhau về chiều dài của các cặp liên kết A-O và W-O trong các tinh thể
1.1.2.2 Tính chất điện
Các nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu tính chất điện của các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) Kết quả cho thấy, điện trở của các vật liệu AWO4 thay đổi theo nhiệt độ và độ ẩm, đây là cơ sở cho việc ứng dụng các vật liệu này làm sensor đo độ ẩm
1.1.2.3 Tính chất đa pha sắt điện từ
Tính chất từ của vật liệu MnWO4 được đặc trưng bởi các trạng thái phản sắt từ khác nhau Trật tự phản sắt từ đầu tiên xuất hiện ở dưới nhiệt độ TN3 = 13.5 K Các điểm chuyển pha từ kế tiếp ở các nhiệt độ TN2 = 12.5 K và TN1 = 7.4 K, hình thành ba pha trật tự phản sắt từ khác nhau: AF1 (T TN1), AF2 (TN1 T TN2) và AF3 (TN2 T TN3) Điện môi và tính chất sắt điện của vật liệu MnWO4 bị ảnh hưởng của từ trường ngoài
Các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni, Cu) đã được chế tạo bằng nhiều phương pháp như: phương pháp hóa, thủy nhiệt Pha tinh thể của các vật liệu AWO4 (A:
Co, Ni, Cu) bắt đầu được hình thành, khi các vật liệu được ủ ở nhiệt độ 400 0C
Độ kết tinh và kích thước hạt của các vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ ủ Hình thái
bề mặt của vật liệu MnWO4 phụ thuộc vào độ pH của dung dịch
Theo lý thuyết nhóm, các cấu trúc wolframite có 36 kiểu dao động Trong
đó, có 18 kiểu tích cực Raman và 18 kiểu tích cực hồng ngoại: Γ = 8Ag + 10Bg + 8A + 10B
Trang 51.1.3.2 Phổ hấp thụ của họ vật liệu AWO 4
Trong các vật liệu AWO4 (A hóa trị 2), sự lai hóa giữa các trạng thái hóa trị của kim loại với các trạng thái O2p và W5d đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành đáy dải dẫn của vật liệu Một số vật liệu có dải cấm rộng là trạng thái s của các cation kim loại AII lai hóa với các với các trạng thái O2p và W5d quyết định, trong khi các vật liệu có độ rộng vùng cấm nhỏ do sự lai hóa của các trạng thái p, d và f quyết định Các vật liệu AWO4(A: Mn, Co, Ni, và Cu) có độ rộng dải cấm nhỏ là do sự lai hóa của các trạng thái d quyết định Các vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) đều có độ rộng vùng cấm hẹp, có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy Điều này mở
ra khả năng ứng dụng các vật liệu này vào lĩnh vực quang xúc tác, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời
1.1.3.3 Các kết quả nghiên cứu hình thái bề mặt
Các nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của độ pH và nhiệt độ lên hình thái bề mặt của vật liệu MnWO4 được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt Nhiệt độ cao và độ pH lớn là điều kiện thúc đẩy cho việc hình thành tinh thể MnWO4 có dạng que Hình thái bề mặt của vật liệu MnWO4 phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ ủ
1.1.4 Phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng
Phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng sử dụng sóng vi ba có tần số 2,450 ± 0,050 GHz tương ứng với bước sóng 12,2 cm để gia nhiệt cho phản ứng Sử dụng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng trong tổng hợp vật liệu có nhiều ưu điểm: Phản ứng xảy ra rất nhanh, thông thường chỉ vài phút do nhiệt độ cao và đồng nhất; mức độ tinh khiết của sản phẩm cao hơn do thời gian phản ứng ngắn, ít có phản ứng phụ; có thể chế tạo được hạt có kích thước nano mét, đồng đều
1.1.5.1 Quá trình quang xúc tác phân hủy methylene blue trên chất bán dẫn
Khi vật liệu quang xúc tác duợc chiếu ánh sáng thích hợp với năng lượng photon lớn hơn hoặc bằng năng luợng vùng cấm của vật liệu, các điện tử sẽ nhận năng luợng
và chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn Ở vùng hóa trị sẽ có những lỗ trống mang điện tích dương (h+
) do thiếu diện tử và trên vùng dẫn sẽ có các diện tử mang điện tích âm (e-), chúng tạo thành các cặp diện tử - lỗ trống Ở đó, e- bị bẫy bởi các phân tử oxi hòa tan trong môi trường để tạo thành , trong khi lỗ trống h+ tác dụng với
H2O/OH- ở bề mặt để tạo thành OH• Trong đó đóng vai trò là chất khử mạnh và
OH• đóng vai trò là chất oxi hóa mạnh, và chúng sẽ tương tác làm phân hủy các hợp chất hữu cơ trong môi trường
Trang 61.1.5.2 Một số kết quả nghiên cứu khả năng quang xúc tác của vật liệu AWO 4
Các kết quả được công bố gần đây cho thấy, các vật liệu AWO4 có khả năng quang xúc tác phân hủy methyl orange và methylene blue, dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy
1.2 Một số kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng quang xúc tác của vật
liệu quang xúc tác
1.2.1 Phân tán vật liệu quang xúc tác trên SBA-15
Việc chế tạo vật liệu quang xúc tác như TiO2 trên nền SBA-15 đã được các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu Vật liệu quang xúc tác được chế tạo trên nền SBA-15
có diện tích bề mặt lớn, khả năng hấp phụ các chất hữu cơ tốt của SBA-15 làm tăng sự tiếp xúc của vật liệu quang xúc tác và các hợp chất hữu cơ Ngoài ra sự tái hợp giữa điện tử và lỗ trống giảm, khi vật liệu quang xúc tác được phân tán trên nền SBA-15
1.2.2 Biến tính vật liệu quang xúc tác bằng carbon
Khả năng quang xúc tác của các vật liệu FeWO4 sau khi được biến tính bởi carbon, dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy đã được thử nghiệm với dung dịch phenol Vật liệu FeWO4 không có tác dụng của hiệu ứng quang xúc tác, trong khi các vật liệu FeWO4 sau khi được biến tính bởi carbon đều có tác dụng của hiệu ứng
quang xúc tác phân hủy phenol
Kết luận chương 1
1 Các vật liệu thuộc họ AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu) có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy Đồng thời, các vật liệu này cũng thể hiện khả năng quang xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của ánh sáng nhìn thấy
2 Chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu một cách hệ thống về ảnh hưởng của các yếu tố: thời gian, nồng độ chất quang xúc tác, nguồn sáng và độ pH của dung dịch… lên quá trình quang xúc tác của họ vật liệu AWO4
3 Nhiều nghiên cứu tiến hành nâng cao khả năng quang xúc tác của các vật liệu TiO2, FeWO4… bằng cách phân tán vật liệu trên nền SBA-15 hoặc biến tính bề mặt vật liệu bằng carbon Tuy nhiên chưa có công bố nào tiến hành các nghiên cứu tương tự trên họ vật liệu AWO4 (A: Mn, Co, Ni và Cu)
Trang 7CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu
Các mẫu nghiên cứu trong luận án chủ yếu được chế tạo bằng phương pháp hóa
có hỗ trợ của vi sóng Bên cạnh đó, một số mẫu cũng được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt, phương pháp phản ứng pha rắn
2.1.1 Chế tạo các vật liệu AWO 4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng
Việc sử dụng hỗ trợ của vi sóng trong tổng hợp chất có nhiều ưu điểm: phản ứng xảy ra rất nhanh do được cung cấp nhiệt độ cao và đồng nhất; mức độ tinh khiết của sản phẩm cao hơn do thời gian phản ứng ngắn, ít có phản ứng phụ; có thể chế tạo được hạt có kích thước nano, đồng đều; an toàn với môi trường, có thể tạo ra được lượng sản phẩm lớn Quy trình chế tạo các vật liệu AWO4 bằng phương pháp hóa có
hỗ trợ của vi sóng được trình bày trên Hình 2.1
Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt quy trình chế tạo các
vật liệu AWO 4 bằng phương pháp hóa có hỗ
trợ của vi sóng
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu
SBA-15
2.1.2.1 Quy trình chế tạo vật liệu SBA-15 bằng phương pháp thủy nhiệt
Thủy nhiệt là một trong những phương pháp hiệu quả để chế tạo vật liệu với kích thước nhỏ Phương pháp này tiết kiệm năng lượng, không gây hại môi trường vì phản ứng được tiến hành trong một hệ kín Quy trình chế tạo vật liệu SBA – 15 bằng phương pháp thủy nhiệt được trình bày trên Hình 2.2
Trang 82.1.2.2 Chế tạo vật liệu AWO 4 phân tán trên nền SBA-15 bằng phương pháp hóa có
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu
AWO 4 / SBA-15
Hình 2.4 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu AWO 4
biến tính bởi carbon
2.2 Khảo sát các đặc trƣng của mẫu
Phép đo nhiễu xạ tia X của các mẫu trong đề tài được thực hiện trên thiết bị nhiễu xạ kế Siemens D5005 với bức xạ CuKα (λ = 1,5406 Å) ở nhiệt độ phòng với góc 2 từ 20 ÷ 70 0C Thiết bị được đặt tại phòng phân tích cấu trúc tia X thuộc Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội
Phép đo phổ tán xạ Raman được chúng tôi thực hiện trên hệ Raman Jobin- Yvon T64000 được đặt tại Trường ĐHSP Hà Nội Bước sóng kích thích được sử dụng là λ
Trang 9Ảnh SEM của các mẫu nghiên cứu được chụp trên kính hiển vi điện tử quét Hitachi S-4800 có độ phóng đại từ 20 đến 800000 lần Thiết bị được đặt tại Viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Phép đo phổ hấp thụ được thực hiện trên hệ đo JACO V – 670 được đặt tại Bộ môn Vật lí chất rắn, Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phép đo được thực hiện trong khoảng bước sóng từ 200 900 nm
Phép đo phổ hồng ngoại được thực hiện tại khoa Hóa học, trường Đại học Sư
phạm Hà Nội Phổ hồng ngoại được ghi trên phổ kế Thermo Nicolet 6700 trong
khoảng 400 đến 4000 cm-1 Trước khi đo, mẫu được nghiền và ép viên với KBr
Phép đo diện tích bề mặt (BET) được thực hiện trên hệ đo TriStar 3000 V6.07 A, tại khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO AWO 4 (A: Mn,
Co, Ni và Cu) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA CÓ HỖ TRỢ CỦA VI SÓNG 3.1 Kết quả nghiên cứu, chế tạo vật liệu MnWO 4
3.1.1 Ảnh hưởng của thời gian vi sóng
Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các
mẫu MnWO 4 được chế tạo với các thời
gian vi sóng khác nhau
Các mẫu MnWO4 được hỗ trợ của vi sóng ở các thời gian khác nhau kết tinh đơn pha tinh thể với cấu trúc đơn tà wolframite, thuộc nhóm không gian P2/c (Hình 3.1) Thời gian hỗ trợ của vi sóng có sự ảnh hưởng rõ rệt lên kích thước hạt của vật liệu MnWO4 Cụ thể, mẫu MnWO4 được hỗ trợ vi sóng trong 10 phút cho hạt có kích thước trung bình khoảng 25 nm Khi tăng thời gian hỗ trợ vi sóng lên 20, 30 và 40 phút, kích thước hạt của vật liệu MnWO4 tương ứng khoảng 30; 60 và 80 nm
Trang 103.1.2 Ảnh hưởng của công suất vi sóng
Các mẫu MnWO4 được chế tạo ở các công suất vi sóng 150, 300 và 450 W Công suất vi sóng ảnh hưởng không đáng kể đến cấu trúc tinh thể của vật liệu MnWO4 Khi tăng công suất vi sóng từ 150 đến 450 W, kích thước hạt của vật liệu MnWO4 giảm từ 41 xuống 28 nm
Khi công suất vi sóng tăng từ 150 đến 450 W, phổ hấp thụ của vật liệu MnWO4
có sự dịch về phía bước sóng ngắn, độ rộng vùng cấm quang của vật liệu MnWO4 có
xu hướng tăng Kích thước hạt của vật liệu MnWO4 từ 41 xuống 28 nm
3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ
Khi tăng nhiệt độ ủ, độ kết tinh và kích thước hạt của vật liệu MnWO4 tăng, trong khi các hằng số mạng của vật liệu MnWO4 là tương đối ổn định Khi tăng nhiệt
độ nung từ 150 0
C lên 600 0C, kích thước của hạt tăng từ 31 lên 80 nm
Khi nhiệt độ ủ mẫu tăng, độ rộng vùng cấm quang của vật liệu có xu hướng giảm Tất cả các mẫu MnWO4 được ủ ở các nhiệt độ từ 150 đến 600 oC đều có bờ hấp thụ nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy Độ rộng vùng cấm quang của vật liệu MnWO4 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau là nhỏ, từ 2,6 đến 2,9 eV Bờ hấp thụ của vật liệu MnWO4 nằm trong vùng ánh sáng khả kiến
Kết quả ảnh SEM của các mẫu MnWO4 được nung ở các nhiệt độ khác nhau (Hình 3.12) cho thấy, kích thước của hạt của vật liệu MnWO4 tăng theo nhiệt độ ủ Mẫu được ủ ở nhiệt độ 300 oC có nhiều ưu điểm về hình thái bề mặt cho ứng dụng quang xúc tác: cho hạt có kích thước nhỏ (khoảng 45 nm), các hạt có độ đồng đều cao, khoảng trống giữa các hạt lớn
Hình 3.12 Ảnh SEM của các mẫu MnWO 4 được ủ ở các nhiệt độ
Trang 11đều cao hơn mẫu được ủ ở 450 0
C Vì vậy, 300 0C là nhiệt độ ủ tối ưu được lựa chọn cho việc chế tạo vật liệu MnWO4
3.1.4 Ảnh hưởng của độ pH
Hình 3.16 Ảnh SEM của các mẫu MnWO 4 được chế tạo ở điều kiện độ pH khác nhau
Các mẫu MnWO4 được chế tạo ở các độ pH khác nhau đều kết tinh đơn pha tinh thể MnWO4 Độ rộng vùng cấm quang của vật liệu MnWO4 giảm khi độ pH của dung dịch tăng từ 5 đến 7 và tăng khi độ pH của dung dịch tăng từ 7 đến 9 Tuy nhiên khi tăng độ pH của dung dịch từ 9 lên 11, mặc dù kích thước hạt của vật liệu MnWO4
giảm, độ rộng vùng cấm quang của vật liệu lại có xu hướng giảm
Khi tăng độ pH từ 5 lên 7, kích thước hạt tăng từ 25 nm lên 50 nm, hình dạng hạt có dạng hạt gạo (Hình 3.16) Khi được chế tạo ở độ pH = 9, vật liệu MnWO4 cho hạt có dạng hình que, chiều dài khoảng 70 nm và chiều rộng khoảng 15 nm Khi tăng
độ pH từ 9 lên 11, mẫu có dạng các miếng có kích thước khá lớn
3.2 Kết quả nghiên cứu chế tạo các vật liệu AWO 4 (A: Co, Ni và Cu)
3.2.1 Kết quả đo nhiễu xạ tia X
Hình 3.18 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật liệu CoWO 4 (a), NiWO 4 (b) và CuWO 4 (c)
