Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Nghiên cứu sử dụng xúc tác quang hóa trên cơ sở hydroxit lớp đôi ZnBi2O4/GRAPHIT VÀ ZnBi2O4/Bi2S3 định hướng xử lý chất màu hữu cơ :Luận án Tiến sĩ hóa học - Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN THỊ MAI THƠ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XÚC TÁC QUANG HÓA TRÊN
CƠ SỞ HYDROXIT LỚP ĐÔI ZnBi2O4/GRAPHIT VÀ
ZnBi2O4/Bi2S3 ĐỊNH HƯỚNG XỬ LÝ CHẤT MÀU HỮU CƠ
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
Hà Nội-2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN THỊ MAI THƠ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XÚC TÁC QUANG HÓA TRÊN
CƠ SỞ HYDROXIT LỚP ĐÔI ZnBi2O4/GRAPHIT VÀ
ZnBi2O4/Bi2S3 ĐỊNH HƯỚNG XỬ LÝ CHẤT MÀU HỮU CƠ
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 9440113
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Phượng
2. TS. Bùi Thế Huy
Hà Nội-2021
i
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các kết
quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các tài liệu tham khảo được trích
dẫn trung thực.
ii
LỜI CÁM ƠN
Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp
Thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Hoá học Trường Đại học Quốc gia Changwon (Hàn
Quốc), Viện Địa lý Tài nguyên thành phố Hồ Chí Minh và Viện Khoa học Vật liệu
Ứng dụng – Học viện Khoa học và Công nghệ.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Thị Kim Phượng và
TS. Bùi Thế Huy là những người định hướng và hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp
đỡ tôi trưởng thành trong công tác nghiên cứu và hoàn thành Luận án.
Trân trọng cảm ơn Học viện Khoa học và Công Nghệ -Viện Hàn Lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam, Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Khoa Công Nghệ
Hóa học Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Địa lý Tài nguyên
Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Quốc gia Changwon đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi, giúp đỡ cho tôi được thực hiện và hoàn tất các kế hoạch nghiên cứu.
Chân thành cảm ơn Thầy Cô Khoa Công nghệ Hóa học trường Đại học Công
nghiệp thành phố Hồ Chí Minh và gia đình đã động viên, chia sẽ, hỗ trợ để tôi hoàn
thành Luận án này.
iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
AOPs: Advanced Oxidation Process (Quá trình oxi hóa nâng cao)
BET: Brunauer - Emmet- Teller
CB: Conductance band ( vùng dẫn)
CNTs: Cacbon Nanotube
Eg: Band gap energy (Năng lượng vùng cấm)
IC: Thuốc nhuộm Indigo carmine
IR: Infrared (Hồng ngoại)
JCPDS: Joint Committee on Powder Diffraction Standards
LDHs: Layer double hydroxides (Hydroxit lớp đôi).
MMO: Hỗn hợp oxit
RhB: Thuốc nhuộm Rhodamine B
SEM: Scanning Điện tử Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét)
SC: Semiconductor (Chất bán dẫn)
TEM: Transmission Điện tử Microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua)
TOC: Total Organic Carbon (Tổng hàm lượng chất hữu cơ)
KTX: không xúc tác (Phân hủy quang)
VB: Valance band ( vùng hóa trị)
UV-Vis: Ultraviolet–Visible (Tử ngoại –khả kiến).
UV-VisDRS: Ultraviolet–Visible diffuse reflectance spectroscopy
XRD: X–ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X)
XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy (Phổ quang điện tử tia X)
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN .........................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .................................................iii
MỤC LỤC .............................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................viii
DANH MỤC HÌNH ...............................................................................................xi
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................4
1.1. Tổng quan ô nhiễm nước thải dệt nhuộm. .........................................................4
1.1.1. Giới thiệu về thuốc nhuộm.............................................................................4
1.1.1.1. Thuốc nhuộm Indigo carmine .....................................................................4
1.1.1.2. Thuốc nhuộm Rhodamine B .......................................................................5
1.1.1.3. Qúa trình oxi hóa nâng cao trong xử lý nước thải dệt nhuộm .....................7
1.2. Tổng quan xúc tác quang hóa............................................................................8
1.2.1. Các chất xúc tác quang bán dẫn .....................................................................8
1.2.2. Chất xúc tác quang bán dẫn biến tính........................................................... 11
1.2.3. Phương trình động học của các quá trình xúc tác ......................................... 13
1.2.4. Phản ứng bẫy gốc tự do của quá trình xúc tác ............................................. 15
1.3. Xúc tác quang hỗn hợp oxit dẫn xuất từ LDHs ...............................................18
1.3.1. Giới thiệu tính chất đặc điểm của hydorxit lớp đôi (LDHs).......................... 18
1.3.2. Điều chế và ứng dụng .................................................................................. 21
1.3.2.1. Điều chế.................................................................................................... 21
1.3.2.2. Ứng dụng.................................................................................................. 21
1.4. Xúc tác quang hóa biến tính trên nền của LDHs và các dẫn xuất oxit. ............22
1.4.1. Xúc tác quang hóa biến tính trên nền của LDHs các dẫn xuất oxit ............... 22
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước................................................... 25
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................... 28
v
2.1. Hóa chất thiết bị dụng cụ ................................................................................28
2.1.1. Hóa chất ...................................................................................................... 28
2.1.2. Thiết bị và dụng cụ ...................................................................................... 28
2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 29
2.2.1. Điều chế vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit.......................................................... 29
2.2.2. Điều chế vật liệu ZnBi2O4/x.0Bi2S3 ............................................................. 31
2.2.3. Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit và ZnBi2O4/x.0
Bi2S3...................................................................................................................... 32
2.2.3.1. Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit phân hủy RhB và
IC dưới ánh sáng nhìn thấy.................................................................................... 33
2.2.3.1. Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu ZnBi2O4/x.0Bi2S3 phân hủy RhB và
IC dưới ánh sáng nhìn thấy.................................................................................... 34
Nghiên cứu động học của quá trình phân hủy thuốc nhuộm................................... 35
Xác dịnh điểm đẳng điện của vật liệu .................................................................... 35
2.3. Các phương pháp phân tích hóa lý ..................................................................36
2.3.1. Các phương pháp phân tích hóa lý ............................................................... 36
2.3.2. Xác định nồng độ thuốc nhuộm ................................................................... 37
2.3.3. Phân tích tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC)................................................. 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 39
3.1. Hệ xúc tác ZnBi2O4/x.0Graphit.......................................................................39
3.1.1. Đặc trưng xúc tác ZnBi2O4/x.0Graphit......................................................... 39
3.1.1.1. Giản đồ XRD............................................................................................ 39
3.1.1.2. Phổ FT-IR................................................................................................. 40
3.1.1.3. Phổ UV-Vis DRS...................................................................................... 41
3.1.1.4. Ảnh SEM, EDS và TEM........................................................................... 44
3.1.1.5. Phổ quang điện tử tia X (XPS).................................................................. 46
3.1.2. Đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu ZnBi2O4/x.0Graphit đến quá trình phân
hủy RhB dưới ánh sáng nhìn thấy.......................................................................... 48
3.1.2.1. Ảnh hưởng lượng Graphit trong xúc tác ZnBi2O4/x.0Graphit.................... 49
3.1.2.2. Ảnh hưởng lượng xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit.......................................... 54
vi
3.1.2.3. Ảnh hưởng nồng độ RhB ban đầu ............................................................. 56
3.1.2.4. Ảnh hưởng pH .......................................................................................... 58
3.1.2.5. Nghiên cứu độ bền và tái sử dụng của hệ xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit ...... 60
3.1.2.6. Thí nghiệm bẫy gốc hoạt động của phản ứng phân hủy RhB của xúc tác
ZnBi2O4 /1.0Graphit.............................................................................................. 61
3.1.2.7. Đề xuất cơ chế phản ứng phân hủy RhB của xúc tác ZnBi2O4/x.0Graphit . 62
3.1.2.8. Đánh giá hiệu suất khoáng hóa RhB của xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit ....... 65
3.1.3.1. Ảnh hưởng lượng Graphit trong xúc tác ZnBi2O4 /x.0Graphit................... 66
3.1.3.2. Ảnh hưởng lượng xúc tác ZnBi2O4/5.0Graphit.......................................... 68
3.1.3.3. Ảnh hưởng nồng độ IC ban đầu. ............................................................... 70
3.1.3.4. Ảnh hưởng pH .......................................................................................... 72
3.2. Hệ xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3 ..........................................................................73
3.2.1. Đặc trưng hệ xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3........................................................ 73
3.2.1.1. Giản đồ XRD............................................................................................ 73
3.2.1.2. Phổ FT-IR................................................................................................. 74
3.2.1.4. Ảnh SEM, EDS và TEM........................................................................... 77
3.2.1.5. Phổ quang điện tử tia X (XPS).................................................................. 79
3.2.2. Đánh giá hoạt tính xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3 đến quá trình phân hủy IC dưới
ánh sáng nhìn thấy................................................................................................. 81
3.2.2.1. Ảnh hưởng lượng Bi2S3 trong xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3........................... 81
3.2.2.2. Ảnh hưởng lượng xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3 ........................................... 85
3.2.2.3. Ảnh hưởng nồng độ IC ban đầu ................................................................ 87
3.2.2.4. Ảnh hưởng pH .......................................................................................... 88
3.2.2.5. Nghiên cứu độ bền và tái sử dụng hệ xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3. ............. 90
3.2.2.6.Thí nghiệm bẫy gốc hoạt động của phản ứng phân hủy IC của xúc tác
ZnBi2O4/12.0Bi2S3................................................................................................. 91
3.2.2.7. Đề xuất cơ chế phản ứng phân hủy IC của xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3 ...... 93
3.2.2.8. Đánh giá hiệu suất khoáng hóa IC của xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3............ 96
3.2.3. Đánh giá hoạt tính xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3 đến quá trình phân hủy RhB dưới
ánh sáng nhìn thấy................................................................................................. 97
vii
3.2.3.1. Ảnh hưởng lượng Bi2S3 trong xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3........................... 97
3.2.3.2. Ảnh hưởng pH ........................................................................................ 100
3.2.3.3. Ảnh hưởng lượng xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3. ........................................ 102
3.2.3.4. Ảnh hưởng nồng độ RhB ban đầu .......................................................... 103
3.2.3.5. Nghiên cứu độ bền và tái sử dụng xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3................. 105
3.2.3.6. Thí nghiệm bẫy gốc hoạt động của phản ứng phân hủy RhB của xúc tác
ZnBi2O4/12.0Bi2S3............................................................................................... 105
3.2.3.7. Đề xuất cơ chế phản ứng phân hủy RhB của xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3. 107
3.2.3.8. Đánh giá hiệu suất khoáng hóa RhB của xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3......... 109
3.3. So sánh hiệu quả phân hủy IC và RhB của xúc tác ZnBi2O4/x.0Graphit và
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 dưới ánh sáng nhìn thấy .......................................................... 109
3.3.1. So sánh hiệu quả phân hủy IC và RhB của xúc tác ZnBi2O4/x.0Graphit..... 109
3.3.2. So sánh hiệu quả phân hủy IC và RhB của xúc tác ZnBi2O4/x.0Bi2S3 ........ 110
3.3.3. So sánh hiệu quả phân hủy RhB của xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit và
ZnBi2O4/12.0Bi2S3 ................................................................................................ 111
3.3.4. So sánh hiệu quả phân hủy IC của xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit và
ZnBi2O4/12.0Bi2S3 ................................................................................................ 112
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 114
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ............................................. 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 117
PHỤ LỤC............................................................................................................ 135
viii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Một số chất dùng để bẫy các gốc tự do, điện tử và lỗ trống quang sinh... 16
Bảng 1.2 Thông kê một vài nghiên cứu về xúc tác quang hóa biến tính trên nền của
LDHs các dẫn xuất oxit trong những năm gầm đây. .............................................. 25
Bảng 3.1. Bước sóng cực đại và giá trị Eg của các mẫu ZnBi2O4, Graphit,
ZnBi2O4/x.0Graphit tính theo phổ UV-Vis DRS.................................................... 44
Bảng 3.2. Hiệu suất phân hủy RhB trong vùng ánh sáng nhìn thấy của các vật liệu
khác nhau .............................................................................................................. 54
Bảng 3.3. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy RhB của Graphit, ZnBi2O4, ZnBi2O4/x.0Graphit (x = 1 , 2, 5, 10
và 20). ................................................................................................................... 51
Bảng 3.4. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/1.0Graphit (lượng xúc tác 0,5 – 2,0g/L). ..... 55
Bảng 3.5. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k) của
quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/1.0Graphit (nồng độ RhB ban đầu =15 – 60 mg/L).
.............................................................................................................................. 57
Bảng 3.6. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
của quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/1.0Graphit (pH = 2,0 – 7,0). ................. 59
Bảng 3.7. Phương trình tuyến tính, hệ số tương quan (R2
) và hằng số tốc độ động học
biểu kiến bậc 1 (k) của quá trình phân hủy RhB khi có mặt các chất bẫy gốc tự do OH
,
O2
–
lỗ trống h+ quang sinh.................................................................................... 62
Bảng 3.8. Giá trị thế vùng dẫn và vùng hóa trị của ZnBi2O4 .................................. 63
Bảng 3.9. Lượng TOC trong dung dịch RhB, xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit trước và
sau khi chiếu ánh sáng nhìn thấy............................................................................ 65
Bảng 3.10. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của các xúc tác Graphit, ZnBi2O4 và ZnBi2O4 /5.0Graphit...... 68
Bảng 3.11. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/5.0Graphit (lượng xúc tác = 0,2 – 1,0 g/L). ..... 69
ix
Bảng 3.12. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/5.0Graphit (nồng độ IC ban đầu = 15 – 60 mg/L).71
Bảng 3.13. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/5.0Graphit (pH 4,0 – 7,0)............................... 73
Bảng 3.14. Bước sóng cực đại max và giá trị Eg các mẫu ZnBi2O4, Bi2S3,
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 tính theo phổ UV-Vis DRS. ...................................................... 77
Bảng 3.15. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k) quá
trình phân hủy IC của ZnBi2O4, ZnBi2O4/x.0Bi2S3 (x = 1, 2, 6, 12 và 20)................... 84
Bảng 3.16. Hiệu suất phân hủy IC trong vùng ánh sáng nhìn thấy của các vật liệu
khác nhau .............................................................................................................. 84
Bảng 3.17. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 (lượng xúc tác =0,2 – 2,0 g/L). ....... 85
Bảng 3.18. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 (nồng độ IC ban đầu = 30 – 60 mg/L). ... 88
Bảng 3.19. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
của quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 (pH 4,0 –7,0)............................ 90
Bảng 3.20. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 khi có mặt các chất bẫy gốc tử do và lỗ
trống quang sinh. ................................................................................................... 93
Bảng 3.21. Giá trị thế vùng dẫn và vùng hóa trị của ZnBi2O4 và Bi2S3....................... 94
Bảng 3.22. Lượng TOC trong dung dịch IC, xúc tác ZnBi2O4/12.0Bi2S3 trước và sau
khi chiếu ánh sáng nhìn thấy.................................................................................. 97
Bảng 3.23. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy RhB của các xúc tác ZnBi2O4, ZnBi2O4/x.0Bi2S3 (x = 1 ,2, 6, 12
và 20). .................................................................................................................. 99
Bảng 3.24. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 (pH 2,0 – 7,0). .......................... 101
Bảng 3.25. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 (lượng xúc tác = 0,2 – 2,0 g/L). 103
x
Bảng 3.26. Phương trình tuyến tính bậc 1, hệ số tương quan (R2
), hằng số tốc độ (k)
quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/12.0Bi2S3 (nồng độ RhB ban đầu = 15-60
mg/L)................................................................................................................... 104
Bảng 3.27. Phương trình tuyến tính, hệ số tương quan (R2
) và hằng số tốc độ động
học biểu kiến bậc 1 (k) quá trình phân hủy RhB khi có mặt của các chất bẫy các gốc
tự do OH•
, O2
–
lỗ trống h+ quang sinh.................................................................. 107
Bảng 3.28. Lượng TOC trong dung dịch RhB, ZnBi2O4/12.0Bi2S3 trước và sau khi
chiếu ánh sáng nhìn thấy...................................................................................... 109
Bảng 3.29. So sánh quá trình phân hủy IC và RhB của ZnBi2O4/x.0Graphit dưới ánh
sáng nhìn thấy. .................................................................................................... 110
Bảng 3.30. So sánh quá trình phân hủy IC và RhB của ZnBi2O4/x.0Bi2S3 dưới ánh
sáng nhìn thấy. .................................................................................................... 111
Bảng 3.31. So sánh khả năng xúc tác quang của ZnBi2O4/1.0Graphit và
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 phân hủy RhB dưới ánh sáng nhìn thấy..................................... 112
Bảng 3.32. So sánh khả năng xúc tác quan của ZnBi2O4/1.0Graphit và
ZnBi2O4/x.0Bi2S3 phân hủy IC dưới ánh sáng nhìn thấy. ...................................... 113.
xi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Công thức phân tử thuốc nhuộm IC .......................................................5
Hình 1.2. Công thức phân tử thuốc nhuộm RhB......................................................6
Hình 1.3. Cơ chế xúc tác quang của chất bán dẫn....................................................9
Hình 1.4. Các loại xúc tác bán dẫn biến tính . ....................................................... 12
Hình 1.5. Cơ chế xúc tác của Bi2S3/Bi2WO6 ......................................................... 13
Hình 1.6. Cơ chế xúc tác của graphit/TiO2 . .......................................................... 13
Hình 1.7. Cấu tạo của hydroxit lớp đôi ................................................................. 19
Hình 1.8. LDHs sau khi nung tạo thành hỗn hợp oxit............................................ 20
Hình 1.9. Quá trình trao đổi ion của LDHs............................................................ 20
Hình 1.10. Vật liệu Mg/Al/Cu-LDHs làm xúc tác dị thể hiệu suất cao cho phản ứng
cộng ái nhân của nitrile trialkyl silan vào các dẫn xuất aldehit thơm mang nhóm
thế. ........................................................................................................................ 22
Hình 1.11. Cấu tạo của Bi2S3, Graphit và LDHs.................................................... 24
Hình 2.1. Mẫu ZnBi2O4, Graphit và ZnBi2O4/x.0Graphit (x = 1, 2, 5, 10, 20). .. 30
Hình 2.2. Sơ đồ điều chế ZnBi2O4/x.0Graphit....................................................... 30
Hình 2.3. Mẫu Bi2S3, ZnBi2O4 và ZnBi2O4/x.0 Bi2S3 (x = 1, 2, 6, 12, 20). ............ 32
Hình 2.4. Sơ đồ tổng hợp vật liệu ZnBi2O4 và ZnBi2O4/x.0Bi2S3. ......................... 32
Hình 2.5. Đèn và hệ thống xúc tác quang. ............................................................. 33
Hình 2.6. Đồ thị xác định điểm đẳng điện của vật liệu ZnBi2O4/12.0Bi2S3 ............ 35
Hình 2.7. Công thức phân tử và đường chuẩn của IC. ........................................... 37
Hình 2.8. Công thức phân tử và đường chuẩn của RhB......................................... 38
Hình 3.1. Giản đồ XRD của các mẫu ZnBi2O4, Graphit, ZnBi2O4/x.0Graphit ....... 39
Hình 3.2. Phổ FT-IR của các mẫu ZnBi2O4, Graphit, ZnBi2O4/x.0Graphit. ........... 41
Hình 3.3. (a) Phổ hấp thu UV-Vis DRS của các mẫu ZnBi2O4, Graphit,
ZnBi2O4/x.0Graphit (x = 1, 2, 5, 10, 20) và (b) cách xác định bước sóng hấp thu .. 42
Hình 3.4. Năng lượng vùng cấm theo hàm Kubelka Munk của ZnBi2O4, Graphit, và
ZnBi2O4/x.0Graphit. .............................................................................................. 43
xii
Hình 3.5. Ảnh SEM của các mẫu (a) Graphit, (b) ZnBi2O4 và (c-f) ZnBi2O4
/x.0Graphit (x = 1, 2, 5, 10 và 20).......................................................................... 45
Hình 3.6. Ảnh TEM của các mẫu (a) ZnBi2O4 /x.0Graphit, (b) Graphit, (c) ZnBi2O4
.............................................................................................................................. 46
Hình 3.7. Phổ XPS của các mẫu ZnBi2O4 và ZnBi2O4/1.0Graphit....................... 47
Hình 3.8. Quá trình phân hủy RhB của Graphit, ZnBi2O4, ZnBi2O4/x.0Graphit (x =
0, 1 ,2, 5, 10 và 20) (giá trị chính ± SD, n = 3)....................................................... 49
Hình 3.9. Đồ thị tuyến tính động học biểu kiến bậc 1 quá trình phân hủy RhB của
Graphit, ZnBi2O4, ZnBi2O4/x.0Graphit (x = 1, 2, 5, 10 và 20)................................ 50
Hình 3.10. Eg =0 của chất bán dẫn Graphit ở vùng Brillouin, mức Femi bằng với
điểm Dirac (a). Eg của chất bán dẫn biến tính với Graphit (b, c) [136]. .................. 53
Hình 3.11. (a) Ảnh hưởng của lượng xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit đến quá trình phân
hủy RhB (giá trị chính ± SD, n = 3) và (b) đồ thị tuyến tính động học biểu kiến bậc 1
quá trình phân hủy RhB của xúc tác ZnBi2O4/1.0Graphit (lượng xúc tác = 0,5 – 2,0
g/L). ...................................................................................................................... 55
Hình 3.12. (a) Ảnh hưởng nồng độ RhB ban đầu đến quá trình phân hủy RhB của
ZnBi2O4/1.0Graphit (giá trị chính ± SD, n = 3) và (b) đồ thị tuyến tính động học biểu
kiến bậc 1 của quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/1.0Graphit (nồng độ RhB ban
đầu = 15 – 60 mg/L). ............................................................................................. 57
Hình 3.13. (a) Ảnh hưởng pH dung dịch đến quá trình phân hủy RhB của
ZnBi2O4/1.0Graphit (giá trị chính ± SD, n = 3) và (b) đồ thị tuyến tính động học biểu
kiến bậc 1 quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/1.0Graphit (pH =2,0 – 7,0)......... 58
Hình 3.14. Cân bằng phân ly của RhB trong dung dịch nước (a) dạng cation (b) dạng
zwitterionic (hằng số phân ly của RhB, pKa =3,1)................................................. 59
Hình 3.15. Hiệu suất phân hủy RhB sau các lần tái sử dụng ZnBi2O4/1.0Graphit (giá
trị chính ± SD, n = 3)............................................................................................. 60
Hình 3.16. a) Quá trình phân hủy RhB của ZnBi2O4/x.0Graphit có mặt các chất bẫy
các gốc tự do OH
, O2
– và lỗ trống quang sinh h+
(giá trị chính ± SD, n = 3) và (b)
đồ thị tuyến tính động học biểu kiến bậc 1 quá trình phân hủy RhB của
xiii
ZnBi2O4/1.0Graphit có mặt các chất bẫy các gốc tự do OH•
, O2
– và lỗ trống h+ quang
sinh........................................................................................................................ 61
Hình 3.17. Đề xuất cơ chế phản ứng phân hủy RhB của ZnBi2O4/1.0Graphit dưới ánh
sáng nhìn thấy. ...................................................................................................... 64
Hình 3.18. Quá trình phân hủy IC của các xúc tác ZnBi2O4, Graphit,
ZnBi2O4/x.0Graphit x=1 , 2, 5, 10 và 20) dưới ánh sáng nhìn thấy (giá trị chính ± SD,
n = 3)..................................................................................................................... 66
Hình 3.19. Đồ thị tuyến tính động học biểu kiến bậc 1 quá trình phân hủy IC của các
xúc tác Graphit, ZnBi2O4 và ZnBi2O4 /5.0Graphit (x = 1, 2, 5, 10 và 20)................. 67
Hình 3.20. (a) Ảnh hưởng của lượng xúc tác ZnBi2O4/5.0Graphit đến quá trình phân hủy
thuốc nhuộm IC (giá trị chính ± SD, n = 3) và (b) đồ thị tuyến tính động học biểu kiến bậc 1
quá trình phân hủy RhB của xúc tác ZnBi2O4/5.0Graphit (lượng xúc tác= 0,2 – 1,0 g/L). .. 69
Hình 3.21. (a) Ảnh hưởng của nồng độ IC ban đầu đến quá trình phân hủy IC của
ZnBi2O4/5.0Graphit (giá trị chính ± SD, n = 3) và (b) đồ thị tuyến tính động học .. 71
biểu kiến bậc 1 của quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/5.0Graphit (nồng độ IC ban
đầu = 15 – 60 mg/L).............................................................................................. 71
Hình 3.22. (a) Ảnh hưởng pH đến quá trình phân hủy IC của ZnBi2O4/5.0Graphit (giá
trị chính ± SD, n = 3) và (b) đồ thị tuyến tính động học biểu kiến bậc 1 quá trình phân
hủy IC của ZnBi2O4/5.0Graphit (pH 4,0 – 7,0)......................................................... 72
Hình 3.23. Nhiễu xạ XRD của các mẫu ZnBi2O4, Bi2S3, ZnBi2O4/x.0Bi2S3 (x= 1, 2,
6, 12 và 20)............................................................................................................ 74
Hình 3.24. Phổ FTIR của các mẫu ZnBi2O4, Bi2S3, ZnBi2O4/x.0 Bi2S3.................. 75
(x = 1, 2, 6, 12 và 20). ........................................................................................... 75
Hình 3.25. (a) Phổ UV-Vis DRS và (b) năng lượng vùng cấm của các mẫu ZnBi2O4,
Bi2S3, ZnBi2O4 /x.0Bi2S3, (x = 1, 2, 6, 12 và 20)..................................................... 76
Hình 3.26. Ảnh SEM của các mẫu (a) ZnBi2O4 (b) Bi2S3 và (c-g)
ZnBi2O4/x.0Bi2S3, .................................................................................................. 78
Hình 3.27. Ảnh TEM của mẫu (a) ZnBi2O4/12.0Bi2S3; (b) Bi2S3;(c) ZnBi2O4. ....... 79
Hình 3.28. Phổ XPS của các mẫu ZnBi2O4/12.0Bi2S3 và ZnBi2O4. ........................ 80