ĐẶng thị quỳnh lan nghiên cứu tổng hợp và Ứng dụng của một số VẬt liệu khung kim loại-hữu cơ. Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý



tải về 8.99 Mb.
trang44/51
Chuyển đổi dữ liệu08.06.2018
Kích8.99 Mb.
1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   ...   51
Hình 3. 41. Phổ UV-Vis của RR195 trong trường hợp: (A) Cr-MIL-101 và (B) Fe-Cr-MIL-101

Kết quả trên cũng chỉ ra rằng, vật liệu Fe-Cr-MIL-101 thể hiện hoạt tính xúc tác quang hóa Fenton cao hơn vật liệu Cr-MIL-101. Sau 100 phút, phản ứng dưới tác dụng chiếu xạ đèn, khả năng phân hủy RR195 trên vật liệu Fe-Cr-MIL-101 đạt đến 98%.

Điều này có thể được giải thích rằng, hoạt tính của H2O2 khi có mặt Fe-Cr-MIL-101 có thể tạo ra nhiều gốc •OH, do đó tăng khả năng phân hủy thuốc nhuộm RR195. Sự có mặt của H2O2 đã làm tăng khả năng thực hiện xúc tác của Fe-Cr-MIL-101. Ion Fe(III) trên bề mặt của Fe-Cr-MIL-101 có thể thúc đẩy sự phân hủy H2O2 để tạo ra gốc •OH của phản ứng Fenton như sau:

Fe (III) + H2O2 → Fe (II) + HO2• + H + (3.1)

Fe (II) + H2O2 → Fe (III) + •OH + OH- (3.2)

Mặt khác, H2O2 còn có vai trò bắt giữ electron cảm ứng quang trong Fe-Cr-MIL-101 để tạo thành gốc OH• (phương trình (3.3) và (3.4)).

Fe-Cr-MIL-101 + hν → h+ + e- (3.3)

H2O2 + e- (Fe-Cr-MIL-101) → • OH + OH- (3.4)

Để nghiên cứu kỹ hơn về phản ứng quang hóa phân hủy thuốc nhuộm RR195, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng quan trọng như: H2O2, pH, nồng độ ban đầu của RR195 và sự ổn định xúc tác quang hóa của Fe-Cr-MIL-101.



Ảnh hưởng của H2O2 đến quá trình phân hủy thuốc nhuộm RR195 trên vật liệu Fe-Cr-MIL-101 được trình bày ở Hình 3.42.


Hình 3. 42. Ảnh hưởng của H2O2 đến sự phân hủy RR195 trên vật liệu Fe-Cr-MIL-101 khi có chiếu xạ đèn

Kết quả Hình 3.42 cho thấy nồng độ H2O2 có ảnh hưởng đến quá trình phân hủy thuốc nhuộm RR195. Khi cho 0,4 ml H2O2 vào phản ứng, kết hợp với xúc tác trong điều kiện chiếu xạ đèn thì khả năng phân hủy RR195 đạt 96% trong khoảng thời gian 90 phút. Khi tăng thể tích H2O2 lên 0,6 ml thì quá trình phân hủy RR195 diễn ra nhanh hơn, hiệu suất đạt 98% chỉ sau 45 phút. Nếu giảm lượng H2O2 xuống 0,2 ml thì tốc độ cũng như hiệu suất phân hủy RR195 giảm (đạt 90%). Điều này có thể giải thích là do các gốc OH từ H2O2 được tạo ra nhiều làm thúc đẩy quá trình phản ứng dẫn đến tốc độ cũng như hiệu suất phân hủy tăng. Tuy nhiên, khi nồng độ H2O2 trong dung dịch quá cao sẽ làm giảm gốc OH xảy ra theo các phương trình sau [93]:

H2O2 + OH  HO2 + H2O (3.5)

HO2 + OH  O2 + H2O (3.6)

Ngoài ra nồng độ H2O2 cao cũng làm các tâm hoạt động của xúc tác bị no hóa (bão hòa) do đó làm giảm tốc độ phản ứng [106]. Do vậy, chúng tôi chọn nồng độ H2O2 (tương ứng với thể tích bằng 0,4 ml) áp dụng cho quá trình này.



Ảnh hưởng của pH đến khả năng phân hủy thuốc nhuộm RR195 trên vật liệu Fe-Cr-MIL-101 (chiếu xạ đèn/H2O2) được tiến hành nghiên cứu. Hình 3.43 cho thấy, Fe-Cr-MIL-101 thể hiện hoạt tính quang hóa Fenton cao ở pH thấp (3,2 -5,5). Ở pH = 7,3 hoạt tính xúc tác quang hóa Fenton giảm đáng kể, đặc biệt khi tiếp tục tăng pH đến 10, hoạt tính quang hóa Fenton rất bé. Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu về khả năng xúc tác quang hóa Fenton trong môi trường axit của vật liệu MOFs đã được công bố [93].

Hình 3.43. Ảnh hưởng của pH đầu đến sự phân hủy RR195 trên vật liệu Fe-Cr-MIL-101 khi có chiếu xạ đèn



Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm đến khả năng phân hủy thuốc nhuộm RR195 của Fe-Cr-MIL-101 (chiếu bức xạ đèn/H2O2) cũng được đánh giá. Kết quả ở Hình 3.44 cho thấy, khả năng phân hủy RR195 phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ thuốc nhuộm ban đầu. Khi tăng nồng độ thuốc nhuộm, hoạt tính xúc tác quang hóa Fenton giảm đáng kể.

Hình 3.44. Ảnh hưởng nồng độ đầu của RR195 đến hoạt tính xúc tác quang hóa Fenton trên vật liệu Fe-Cr-MIL-101 khi chiếu xạ đèn.


Hình 3.45. Các vòng lặp xúc tác Fe-Cr-MIL-101 phân hủy RR195 khi chiếu xạ đèn

Khả năng tái sử dụng Fe-Cr-MIL-101 cũng được nghiên cứu thông qua vòng lặp xúc tác trong phản ứng phân hủy thuốc nhuộm RR195 của Fe-Cr-MIL-101/chiếu xạ đèn/H2O2. Kết quả thể hiện ở Hình 3.45 cho thấy, hiệu suất xúc tác quang hóa Fenton của Fe-Cr-MIL-101 hầu như không thay đổi sau ba lần tái chế, điều này chỉ ra rằng Fe-Cr-MIL-101 là chất xúc tác rất ổn định và có thể tái sử dụng được. Hơn nữa, khả năng ổn định cao của Fe-Cr-MIL-101 đã được khảo sát bằng phép đo lượng Fe hòa tan trong dung dịch thuốc nhuộm RR195 (xác định bằng phương pháp AAS). Sau thời gian phản ứng 30, 60 và 90 phút, lượng Fe hòa tan xác định được là 0,1, 0,3 và 1,5 ppm. Điều này chỉ ra rằng, tác dụng loại Fe từ vật liệu Fe-Cr-MIL-101 trong quá trình phân hủy thuốc nhuộm RR195 là không đáng kể, và điều này phù hợp với kết quả đã công bố đối với Fe-MIL-101 [72].




1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   ...   51


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương