Động lực học phản ứng quang xúc tác phân hủy phenol đỏ trong pha lỏng trên xúc tác TiO2 biến tính bằng Doping Nitơ

Chemical doping nitrogen in to TiO2 crystal network by methods of sol-gel and impregnation was presented. The obtained nitrogen-doped TiO2 materials were characterized by different techniques such as XRD, SEM, UV-VIS. It was shown that samples have very uniform nano size, anatas structure and low level of band-gap energy (Ebg ~ 2.2 eV, ~ 500 - 600 nm). Their activity and kinetic were also studied and the results proved that in comparison with P25, the obtained nitrogen-doped TiO2 had higher activity and photo-quantum efficiency in organic disintegrated reaction under solar radiation.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động lực học phản ứng quang xúc tác phân hủy phenol đỏ trong pha lỏng trên xúc tác TiO2 biến tính bằng Doping NitơT¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (6A), Tr. 59 - 64, 2007 §éng häc cña ph¶n øng quang xóc t¸c ph©n hñy phenol ®á trong pha láng trªn xóc t¸c TiO2 biÕn tÝnh b NG doping NIT §Õn Tßa so¹n 15-11-2007 NguyÔn §×nh TuyÕn ViÖn Hãa häc ViÖn Khoa häc v& C«ng nghÖ ViÖt Nam Summary Chemical doping nitrogen in to TiO2 crystal network by methods of sol-gel and impregnation was presented. The obtained nitrogen-doped TiO2 materials were characterized by different techniques such as XRD, SEM, UV-VIS. It was shown that samples have very uniform nano size, anatas structure and low level of band-gap energy (Ebg ~ 2.2 eV, ~ 500 - 600 nm). Their activity and kinetic were also studied and the results proved that in comparison with P25, the obtained nitrogen-doped TiO2 had higher activity and photo-quantum efficiency in organic disintegrated reaction under solar radiation. I - Më ®Çu dÞch NH3 (25%), TiO2 (P25, Deggusa). Qui tr×nh tæng hîp vËt liÖu xóc t¸c TiO2 doping nit¬ ®%îc Nghiªn cøu ph¸t triÓn kü thuËt doping vËt tiÕn hnh nh% sauliÖu quang xóc t¸c dÞ thÓ nano TiO2 lm t¨ng - Ph%¬ng ph¸p tÈm: Cho 5 ml dung dÞch urec%êng tÝnh nh¹y quang, kh¶ n¨ng hÊp thô ¸nh 4 M nhá tõ tõ vo cèc chøa 2 g bét titandioxits¸ng nh×n thÊy v ho¹t tÝnh xóc t¸c ®1 v ®ang P25. KhuÊy ®Òu hçn hîp, ®Ó yªn trong tèi 24 h.thu hót sù quan t©m cña c¸c nghiªn cøu gÇn ®©y Sau ®ã lm kh« v sÊy t¹i nhiÖt ®é 100oC trong[1, 2, 3]. Trong c«ng tr×nh ny chóng t«i tiÕn 24 giê. Nung mÉu ë 550oC trong trong 4 giê.hnh tæng hîp v ®Æc tr%ng vËt liÖu nano TiO2 MÉu t¹o thnh kÝ hiÖu l T.doping nit¬ theo ph%¬ng ph¸p tÈm v ph%¬ng - Ph%¬ng ph¸p sol-gel: T¹o hidroxit titanph¸p sol-gel. Ho¹t tÝnh quang xóc t¸c v ®éng b»ng c¸ch nhá 8,93 g dung dÞch TBOT vohäc ph¶n øng ph¶n øng oxi hãa phenol ®á trong dung dÞch chøa 100 ml n%íc cÊt v 30 mlpha láng d%íi c¸c ®iÒu kiÖn chiÕu x¹ ¸nh s¸ng propanol, khuÊy trong 30 phót. Nhá chËmtö ngo¹i v ¸nh s¸ng mÆt trêi cña c¸c vËt liÖu 20ml H2O2 30% vo hçn hîp trªn t¹o khèi gelny ®%îc nghiªn cøu v so s¸nh víi vËt liÖu láng ®ång nhÊt. §%a tõ tõ 5,3 ml dung dÞch ureTiO2 th%¬ng m¹i P25 (Deggusa). 4 M vo hçn hîp ®ã, khuÊy ®Òu trong 1 giê. KÕt tña ®%îc läc v sÊy ë 80oC trong 24 giê, sau II - Thùc nghiÖm ®ã nung ë 400oC trong 4 giê. MÉu t¹o thnh cã mÇu vng nh¹t, kÝ hiÖu l S.1. Tæng hîp vËt liÖu TiO2 doping Nit¬ 2. C¸c ph ¬ng ph¸p hãa lý ®Æc tr ng vËt Hãa chÊt sö dông: Tetra-n-butyl liÖu v ®¸nh gi¸ ho¹t tÝnh xóc t¸cocthotitanate (TBOT) C16H36O4Ti 99,98%(Merk), Ure, hydrro peroxit H2O2 30%, dung C¸c mÉu vËt liÖu ®%îc ®Æc tr%ng b»ng c¸c 59ph%¬ng ph¸p phæ nhiÔu x¹ R¬nghen (XRD), Rutil so víi mÉu tæng hîp b»ng ph%¬ng ph¸p solph%¬ng ph¸p phæ tö ngo¹i kh¶ kiÕn (UV-VIS), – gel, tuy nhiªn tØ lÖ cña d¹ng Rutil trong vËthiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM). Ho¹t tÝnh xóc t¸c liÖu l kh«ng ®¸ng kÓ v× c¸c pic ®Æc tr%ng cñaquang hãa cña vËt liÖu ®%îc kh¶o s¸t qua ph¶n Rutil cã c%êng ®é rÊt nhá so víi pic ®Æc tr%ngøng oxi hãa phenol ®á trong thiÕt bÞ khuÊy (víi cña anatas [4, 6].tèc ®é khuÊy trén cao ®Ó b¶o ®¶m lo¹i trõ sù¶nh h%ëng cña hiÖn t%îng khuÕch t¸n ngoi)d%íi ®iÒu kiÖn ¸nh s¸ng UV v ®iÒu kiÖn ¸nhs¸ng mÆt trêi. C¸c chÊt tham gia ph¶n øng l: 1g xóc t¸c + 0,07 g phenol ®á + 1,7 g H2O2(30%). Nång ®é chÊt ph¶n øng ®%îc x¸c ®Þnhtheo ph%¬ng ph¸p ®o mËt ®é quang víi viÖc x©ydùng ®%êng cong chuÈn [1]. III - KÕt qu¶ v th¶o luËn1. KÕt qu¶ tæng hîp vËt liÖu TiO2 doping nit¬ Chóng t«i ®1 tiÕn hnh tæng hîp vËt liÖub»ng ph%¬ng ph¸p Sol – Gel v mÉu ®%îc kýhiÖu l S, mÉu ®%îc tæng hîp b»ng ph%¬ng ph¸ptÈm ký hiÖu l T.2. KÕt qu¶ nhiÔu x¹ R¬nghen (XRD) H×nh 1: Gi¶n ®å nhiÔu x¹ R¬nghen cña c¸c mÉu C¸c mÉu T, S ®%îc ®em chôp R¬nghen v®%îc ®%a ra trªn h×nh 1. Tõ kÕt qu¶ trªn ta cã 3. KÕt qu¶ hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM)thÓ nhËn thÊy pic ®Æc tr%ng cña d¹ng anatas.Cùc ®¹i nhiÔu x¹ cã c%êng ®é lín nhÊt n»m ë vÞ Tõ ¶nh SEM cña P25, mÉu S v mÉu T (h×nhtrÝ 2 theta b»ng 25,4o ®Æc tr%ng cho d¹ng tinh 2) ta thÊy r»ng kÝch th%íc h¹t cña vËt liÖu tængthÓ anatas cña vËt liÖu, d¹ng tinh thÓ cã ho¹t hîp ®%îc kh¸ ®ång ®Òu v cã kÝch th%íc nanotÝnh quang xóc t¸c cao nhÊt. víi gi¸ trÞ trung b×nh kho¶ng 10 ~ 20 nm. §èi víi mÉu T, ngoi c¸c pic ®Æc tr%ng cho H×nh d¹ng h¹t cña vËt liÖu ®1 tæng hîp ®Òd¹ng anatas cã thªm c¸c pic ®Æc tr%ng cho d¹ng dÆn, ®é tinh thÓ cao v kh«ng lÉn c¸c pha l¹. P25 S T H×nh 2: ¶nh SEM c¸c mÉu xóc t¸c60 T1(N)4. KÕt qu¶ ®o UV-VIS §iÒu ®ã chøng tá viÖc g¾n (doping) Nit¬ vo TiO2 dÉn ®Õn kh¶ n ...