Biễn tính nano TiO2 bằng Ag3PO4 trên nền bentonite, ứng dụng trong xúc tác quang phân hủy methylene blue :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HỒ TRẦN THÁI THUẬN

BIẾN TÍNH NANO TiO2 BẰNG Ag3PO4 TRÊN NỀN

BENTONITE, ỨNG DỤNG TRONG XÖC TÁC

QUANG PHÂN HỦY METHYLENE BLUE

Chuyên ngành : KỸ THUẬT HÓA HỌC

Mã chuyên ngành : 60520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

Công trình đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học, TS. Trần Thị Thanh Thúy

Ngƣời phản iện 1: ........................................................................................................

Ngƣời phản iện 2: ........................................................................................................

Luận v n thạc s đƣợc ảo vệ tại Hội đồng ch m ảo vệ Luận v n thạc s Trƣờng

Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng n m

Thành phần Hội đồng đánh giá luận v n thạc s gồm:

1. ...................................................................................- Chủ tịch hội đồng

2. ...................................................................................- Phản iện 1

3. ...................................................................................- Phản iện 2

4. ...................................................................................- Ủy viên

5. ...................................................................................- Thƣ ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Văn Cƣờng

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: HỒ TRẦN THÁI THUẬN MSHV: 15118591

Ngày, tháng, n m sinh: 21/08/1989 Nơi sinh: An Giang

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã chuyên ngành: 60520301

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Biến tính nano TiO2 ằng Ag3PO4 trên nền bentonite, ứng dụng trong xúc tác quang

phân hủy methylene blue.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tổng hợp Ag3PO4, sau đó iến tính nano TiO2 ằng Ag3PO4 đã tổng hợp đƣợc trên

nền ch t mang bentonite.

Hệ vật liệu tổng hợp đƣợc ứng dụng xúc tác quang phân hủy màu methylene blue.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ số 2413/QĐ-ĐHCN ngày 15/12/2016

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/12/2017

IV. NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Thị Thanh Thúy

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2017

NGƢỜI HƢỚNG DẪN

TS. Trần Thị Thanh Thúy

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƢỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Văn Cƣờng

BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

i

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc hết, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc iệt đến TS. Trần Thị Thanh Thúy một ngƣời

cô, ngƣời chị đã tận tình hƣớng dẫn và quan tâm trong suốt khoảng thời gian thực

hiện đề tài, đặc iệt đã giúp đỡ r t nhiều về mặt định hƣớng, tài liệu cũng nhƣ

những lời chỉ dạy lúc tôi gặp khó kh n trong nghiên cứu.

Song song, tôi vô cùng iết ơn sâu sắc đến sự dạy dỗ, động viên, hỗ trợ của các thầy

cô đã giảng dạy trong thời gian đƣợc học tại trƣờng. Ngoài ra, tôi cũng chân thành

cảm ơn thầy trƣởng khoa PGS.TS. Nguyễn V n Cƣờng, cùng các thầy cô khoa

Công nghệ Hóa học và quản lý phòng thí nghiệm chị Nguyễn Thị Tố Minh đã tận

tình tạo điều kiện về cơ sở vật ch t trong quá trình thực nghiệm của tôi.

Tôi xin cảm ơn chân thành đến gia đình đặc iệt là a mẹ tôi đã luôn ủng hộ về tinh

thần cũng nhƣ vật ch t để tạo điều kiện thuận lợi cho tôi vƣợt qua khó kh n trong

quá trình học và nghiên cứu. Bên cạnh tôi cũng gửi lời cảm ơn thân thiết đến các

anh chị, ạn è cùng lớp đã luôn giúp đỡ để hoàn thành luận v n này.

Tuy nhiên, với kiến thức còn hạn hẹp, nên không tránh đƣợc những sai sót trong

quá trình thực nghiệm cũng nhƣ hoàn thành luận v n vẫn còn hạn chế. Tôi r t mong

và iết ơn mọi đóng góp từ các quý thầy cô để luận v n có thể hoàn thiện tốt hơn.

Hồ Chí Minh, tháng 12 n m 2017

Học viên

Hồ Trần Thái Thuận

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong nghiên cứu này, hệ TiO2/Ag3PO4-Bentonite (TAB) đƣợc tổng hợp ằng

phƣơng pháp đồng kết tủa. Các tỷ lệ Ag3PO4 dùng iến tính TiO2 trên nền Bentonite

lần lƣợt theo thứ tự TiO2: Ag3PO4: Bentonite là 1:0.05:1, 1:0.1:1, 1:0.15:1, 1:0.2:1,

1:0.3:1, 1:0.1:2. Các thông số về thời gian tổng hợp, tốc độ khu y, nhiệt độ nung

đƣợc khảo sát để vật liệu đạt tính ch t xúc tác quang tối ƣu. Đặc tính của hệ vật liệu

đƣợc đánh giá ằng các phƣơng pháp phân tích hóa lý hiện đại nhƣ phƣơng pháp

kính hiển vi điện tử quét (SEM), phƣơng pháp phổ tán xạ tia X (EDX), phƣơng

pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả phân tích SEM thể hiện vật liệu TAB có dạng

hạt, kích thƣớc khoảng 100 – 150 nm và phân ố tƣơng đối đồng đều. Kết quả EDX

và XRD cho th y vật liệu đã đƣợc tổng hợp thành công với các thành phần phù hợp.

Khả n ng xúc tác quang của các hệ TiO2, Ag3PO4, bentonite, TiO2/Ag3PO4, TiO2-

Bentonite, Ag3PO4-Bentonite, TiO2/Ag3PO4-Bentonite đƣợc so sánh dƣới sự chiếu

sáng của đèn Osram 250W. Khi sử dụng tỷ lệ vật liệu tối ƣu là 1:0.15:1, khu y

trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng, và ở 300 oC trong 5 giờ, vật liệu TAB thể hiện hoạt

tính xúc tác quang r t cao; sau 50 phút chiếu sáng, methylene lue với nồng độ 50

ppm đƣợc xử lý hoàn toàn ở pH = 7. Độ tái sử dụng của hệ vật liệu khá tốt với hiệu

su t xử lý methylene blue đạt 70.5% sau 3 lần sử dụng.

Từ khóa: TiO2, Ag3PO4, bentonite, methylene blue, xúc tác quang.

iii

ABSTRACT

In this study, to improve the efficiency of TiO2 as a photocatalyst for methylene

blue removal, a novel nanocomposite catalyst of Ag3PO4 modified TiO2 loaded on

bentonite (TiO2/Ag3PO4-Bentonite) was successfully prepared by co-precipitation

method. The ratios of TiO2: Ag3PO4: Bentonite were performed as 1:0.05:1, 1:0.1:1,

1:0.15:1, 1:0.2:1, 1:0.3:1, 1:0.1:2, respectively. Parameters of stirring time,

annealing temperature and annealing time were investigated so that the material

achieved optimum photocatalyst properties. The synthesized TiO2/Ag3PO4-

Bentonite nanocomposite catalysts were characterized by multiple techniques,

including scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray

spectrometer (EDX), X-ray diffraction (XRD). The result of SEM analysis showed

that the granular TAB nanocomposite was about 100-150 nm and distributed fairly

evenly. The EDX and XRD showed that suitable component nanocomposites were

successfully synthesized. The photocatalytic activity of TiO2, Ag3PO4, bentonite,

TiO2/Ag3PO4, TiO2-Bentonite, Ag3PO4-Bentonite, TiO2/Ag3PO4-Bentonite was

compared under the illumination of the 250W Osram lamp. Using optimum material

ratio of 1: 0.15: 1, stirring for 24 hours at room temperature, then heating at 300 ° C

for 5 hours, TAB catalyst exhibited very high photocatalytic activity; after 50

minutes, 50 ppm methylene blue was completely treated at pH = 7. The

repeatability of nanocomposites is good with 70.5% efficiency after 3 times of use.

Key words: TiO2, Ag3PO4, bentonite, methylene blue, photocatalyst.