Nghiên cứu tổng hợp BiVO4 bằng phương pháp dung nhiệt và đánh giá khả năng quang xúc tác sử dụng ánh sáng nhìn thấy 1
tải về 258.87 Kb.
|
1 2
ppnckhpdf, BÀI BÁO VỀ CHẤT XÚC TÁC
Mục lụcNghiên cứu tổng hợp BiVO4 bằng phương pháp dung nhiệt và đánh giá khả năng quang xúc tác sử dụng ánh sáng nhìn thấy 1 1 Giới thiệu 2 2 Thực nghiệm 3 2.1 Hóa chất 3 2.2. Phương pháp tổng hợp vật liệu 3 2.3. Phương pháp đánh giá cấu trúc vật liệu 3 2.4. Phương pháp đánh giá họat tính quang hóa 4 3 Kết quả đặc trưng cấu trúc của BiVO4 4 4 Kết luận 7 Tài liệu tham khảo 7 1Bảng: Danh sách hóa chất 3 1Hình 1 Giản đồ XRD của các mẫu BiVO4 được tổng hợp ở thời gian khác nhau: GBVO-6-8-180(a), GBVO-6-24-180(b), GBVO-6-36-180(c), GBVO-6-8-180(300) (d), GBVO-6-24-180(300) (e), GBVO-6-36-180(300) (f). 4 2Hình 2 Ảnh SEM của các mẫu BiVO4 được tổng hợp ở thời gian khác nhau: GBVO-6-8-180(a), GBVO-6-24-180(b), GBVO-6-36-180(c), GBVO-6-8-180(300) (d), GBVO-6-24-180(300) (e), GBVO-6-36-180(300) (f). 5 3Hình 3 (A) Phổ hấp thụ UV-VIS và (B) đồ thị biểu diễn (ahv)2 theo năng lượng photon (hv) của G-BVO-6-24-180(a) và G-BVO-6-24-180(300) (b). 5 4Hình 4 Hiệu quả phân hủy MB trên mẫu BiVO4 được tổng hợp ở thời gian khác nhau: GBVO-6-8-180 (a), GBVO-6-24-180(b), GBVO-6-36-180(c), GBVO-6-8-180(300) (d), GBVO-6-24-180(300) (e), GBVO-6-36-180(300) (f). 6 Nghiên cứu tổng hợp BiVO4 bằng phương pháp dung nhiệt và đánh giá khả năng quang xúc tác sử dụng ánh sáng nhìn thấy 1 Giới thiệu Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp và gia tăng dân số, ô nhiễm môi trường do các chất hữu cơ gây ra là một trong những vấn đề nghiêm trọng đối với toàn thể nhân loại. Do đó để đảm bảo cho quá trình phát triển bền vững và hạn chế phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường, các giải pháp xử lí chất thải hữu cơ độc hại đang được quan tâm nghiên cứu sâu rộng. Với tình trạng thiếu hụt năng lượng hiện nay, ánh sáng mặt trời - nguồn tài nguyên dồi dào nhất - đáng được mong đợi trong việc xử lí môi trường[1]. Về hướng nghiên cứu này, kĩ thuật quang xúc tác sử dụng vật liệu bán dẫn cung cấp một giải pháp lí tưởng trong khía cạnh chuyển đổi năng lượng mặt trời và lo i bỏ chất gây ô nhiễm. Ưu điểm chính của kĩ thuật này là các chất ô nhiễm hữu cơ có thể được chuyển đổi thành CO2 nước, hoặc các hợp chất vô cơ không nguy hại khác và không gây ô nhiễm thứ cấp. Các nghiên cứu trước đây đã sử dụng TiO2 để xử lí các chất gây ô nhiễm môi trường do tính quang xúc tác cao, ổn định hóa học, không độc tính và chi phí thấp. Tuy nhiên năng lượng vùng cấm của TiO2 lớn (khoảng 3.2 eV) đã giới hạn ứng dụng thực tế của nó, bởi vì nó chỉ có thể bị kích thích bởi ánh sáng tia cực tím (UV), chỉ chiếm 4% quang phổ mặt trời. Để tận dụng tối đa năng lượng mặt trời, việc phát triển các chất quang xúc tác có thể hoạt động hiệu quả trong vùng ánh sáng nhìn thấy đã trở thành một trong những chủ đề được quan tâm. Gần đây chất xúc tác quang bán dẫn monoclinic bismuth vanadate (m-BiVO4) đã thu hút được nhiều quan tâm của các nhà nghiên cứu do không độc hại, chi phí thấp và họat tính quang xúc tác cao. Với năng lượng vùng cấp hẹp, khoảng 2.4 eV, cho phép họat động quang xúc tác được hóa trực tiếp dưới ánh sáng nhìn thấy (vùng ánh sáng chiếm 45% quang phổ mặt trời) và nó đã cho thấy hiệu quả quang xúc tác cao trong phân tách nước và phân hủy các chất ô nhiễm. Tuy nhiên, do một số đặc tính nội tại bên trong cấu trúc của m-BiVO4, làm cho vật liệu này có một số hạn chế như khả năng hấp phụ kém, khó di chuyển điện tích đến bề mặt xúc tác và tái tổ hợp các cặp electron-lỗ trống diễn ra lớn, làm giảm hiệu quả quang xúc tác của vật liệu. Với mục đích cải thiện họat tính quang xúc tác, các nghiên cứu gần đây đã cho thấy rằng cấu trúc bề mặt của vật liệu đóng một vai trò quan trọng đối với các ho t động quang xúc tác của chúng bởi vì phản ứng quang xúc tác hoặc chuyển đổi quang điện chỉ diễn ra khi các electron và lỗ trống được tạo ra trên bề mặt[2]. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng, phương pháp tổng hợp vật liệu có mức ảnh hưởng đáng kể đến hình thái, kích thước hạt, bề mặt riêng và cấu trúc tinh thể của vật liệu xúc tác quang hóa dị thể, nó quyết định đến tính hấp phụ và họat tính quang hóa của vật liệu. Hiện nay, m-BiVO4 có thể được tổng hợp bằng rất nhiều phương pháp như phương pháp thủy nhiệt[3] phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sử dụng vi sóng[4] và phương pháp đốt cháy. Trong trường hợp tổng hợp vật liệu xúc tác bằng phương pháp dung nhiệt, dung môi là yếu tố rất quan trọng liên quan đến quá trình hình thành và phát triển của tinh thể. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp tổng hợp mới trên cơ sở phương pháp dung nhiệt cho việc kiểm soát quá trình tổng hợp BiVO4. Dung môi như glycerol (GL) có nhiệt độ sôi, độ nhớt, độ phân cực và áp suất hơi bão hòa lớn được lựa chọn để tổng hợp BiVO4 với mục đích điều khiển cấu trúc và kích thước tinh thể BiVO4, từ đó nâng cao họat tính quang hóa của BiVO4. Vật liệu sau khi tổng hợp sẽ được ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng phân hủy hợp chất hữu cơ độc hại như methylene blue dưới chiếu xạ của đèn LED. 2 Thực nghiệm 2.1 Hóa chất 1Bảng: Danh sách hóa chất
tải về 258.87 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
1 2