582
Tạp chí Hóa học, T. 47 (4A), Tr. 582 - 586, 2009

TỔNG HỢP HOẠT TÍNH QUANG HÓA XÚC TÁC CỦA NANO OXIT
CeO
2
-TiO
2
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL VÀ PHƯƠNG PHÁP
VI NHŨ TRONG PHẢN ỨNG OXI HÓA 4-NITROPHENOL TRONG
DUNG DỊCH
Đến Tòa soạn 6-6-2009
NGUYỄN THẾ ANH, NGUYỄN ĐÌNH TUYẾN
Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

ABSTRACT
CeO
2
-TiO
2
nanoparticles were prepared by the microemulsion, sol-gel method and their
photocatalytic activity were investigated. The sample was synthesized by sol-gel method with
5%.wt Ce, denoted as SG. CeO
2
-TiO
2
mixed nano-oxides were prepared in reverse microemulsion
in which Cerium precursor was added before and after the hydrolysis of tetrabutylorthotitanate
(TBOT), denoted as VN1, VN2 respectively. Samples were characterized by the SEM, EDS, UV-
vis technique. Their photocatalytic activity was examined in the oxidation of 4-nitrophenol in

-TiO
2
trong phản ứng oxi
hóa pha lỏng 4-NP. Dựa trên các kết quả nghiên
cứu tổng hợp xúc tác hỗn hợp nano oxit trên thế
giới và các công bố của chúng tôi thời gian gần
đây [3,4], chúng tôi áp dụng phương pháp sol-
gel và phương pháp vi nhũ tổng hợp xúc tác hỗn
hợp nano CeO
2
-TiO
2
so sánh với xúc tác thương
mại TiO
2
-P25 (Degussa) nhằm tìm phương
pháp tổng hợp xúc tác hiệu quả cho phản ứng
oxi hóa 4-NP.
II - THỰC NGHIỆM
1. Hóa chất
Tetra butyl orthotitanate–TBOT, Triton X-
100 (Merck, Đức), Ce(SO
4
)
2
.4H
2
O, xiclohexan,
butanol, etanol, axetylaxeton (Trung Quốc),
TiO

xiclohexan khuấy mạnh trong 30 phút, thêm vào
1,5 ml Ce(SO
4
)
2
4 M khuấy đến dung dịch trong
suốt, tiếp tục thêm TBOT đến hàm lượng cần
thiết, khuấy đều hỗn hợp trong 3h để thủy phân
hoàn toàn TBOT. Thêm 5 ml axetylaxeton
khuấy trong 3h rồi đem hỗn hợp sấy 100
o
C
trong 24 h, được chất rắn nung 550
o
trong 4h.
Sản phẩm thu được kí hiệu VN1 (dung dịch
Ce(SO
4
)
2
đưa

vào trước quá trình thủy phân
TBOT).
Lặp lại quá trình trên nhưng nhỏ giọt 0,6ml
H
2
O, khuấy đến trong suốt, thêm TBOT, cuối
cùng đưa dung dịch Ce(SO
4

EDS
Ả
nh SEM của các mẫu xúc tác được trình
bày trên hình 1. Mẫu P25 (hình 1a) là xúc tác
TiO
2
thương mại có kích thước hạt khoảng 20
nm, SG (hình 1b), mẫu xúc tác tổng hợp bằng
phương pháp sol-gel có kích thước các hạt
khoảng 15 - 20 nm. Hình 1c là ảnh SEM của
mẫu VN1 (Ce(SO
4
)
2
đưa

vào trước quá trình thủy
phân TBOT trong phương pháp vi nhũ) có kích
thước hạt khoảng 20 - 25 nm. Mẫu VN2 (hình
1d) tổng hợp bằng phương pháp vi nhũ, Ce(SO
4
)
2
đưa

vào sau, các hạt đồng đều kích thước hạt
khoảng 10 -

15 nm. Như vậy, các mẫu xúc tác
tổng hợp đều có kích thước xấp xỉ so với kích

2
được tổng hợp
thành công bằng cả hai phương pháp sol-gel và
vi nhũ.
2. Phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-Vis)
pha rắn
Phổ UV-Vis của các mẫu xúc tác được trình
bày trên hình 3. Giá trị bước sóng hấp thụ tới
hạn (λ
max
)

của các mẫu được trình bày trong
bảng 2. Kết quả cho thấy các mẫu hỗn hợp nano
oxit (SG, VN1, VN2) đều có cường độ hấp thụ
bức xạ, bước sóng hấp thụ tới hạn (λ
max
) lớn
hơn so với mẫu P25.

584
a b

c d
Hình 1: Ảnh SEM của các mẫu xúc tác a. P25, b. SG, c. VN1, d. VN2 Hình 2: Phổ EDS của các mẫu xúc tác a. P25, b. SG, c. VN1, d. VN2

Bảng 1: Thành phần phần trăm nguyên tố trong các mẫu

tổng hợp đều có thể có hoạt tính quang xúc tác

585
tốt vì có khả năng hấp thụ trong vùng bước sóng
200 - 490 nm, so với mẫu xúc tác thương mại
P25 chỉ hấp thụ ánh sáng trong vùng 200 - 410
nm.
Hình 3: Phổ UV-vis pha rắn của các mẫu xúc tác

3. Hoạt tính xúc tác của các mẫu
Hoạt tính xúc tác của các mẫu được đánh
giá qua phản ứng quang hóa oxi hóa 4-NP. Mẫu
dung dịch tương ứng với các xúc tác được đo
phổ UV-vis pha lỏng và trình bày trên hình 4,
trong đó, mẫu M0 là dung dịch 4-NP không có
xúc tác ở cùng điều kiện phản ứng (nhiệt độ, tốc
độ khuấy, thể tích dung dịch 4-NP và thời gian
chiếu xạ như nhau). Kết qu
ả cho thấy, các dải
hấp thụ tại bước sóng 223,3; 274,9 và 462,6 nm
đặc trưng cho sự tồn tại của 4-NP giảm rõ nhất
ở mẫu xử lý bằng xúc tác VN1. Mẫu xử lý bằng
xúc tác VN2 và SG cũng cho kết quả phân hủy
4-NP tốt hơn so với mẫu P25. Hình 4: Phổ UV-vis pha lỏng của các mẫu dung dịch xử lý bằng các xúc tác tương ứng

thước hạt nano bằng cả hai phương pháp vi nhũ
và phương pháp sol-gel.
- Phương pháp vi nhũ tạo thành xúc tác có
hoạt tính quang hóa tốt hơn xúc tác tổng hợp
bằng phương pháp sol-gel trong phản ứng oxi
hóa pha lỏng 4-NP và
dung dịch Ce(SO
4
)
2
đưa vào trước tạo thành
xúc tác có hoạt tính tốt hơn xúc tác tạo thành
khi đưa Ce(SO
4
)
2
vào sau quá trình thủy phân
TBOT.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. C. Guillard, J. Disdier, C. Monnet, J.
Dussaud, S. Malato, Julián Blanco, M. I.
Maldonado, J. M. Herrmann. Applied
Catalysis B: Environmental, 46, 319 - 332
(2003).
2. S. S. Hong, M. S. Lee, G. D. Lee, S. S.
Park. J. Ind. Eng. Chem, Catalysis Today
101, 283 - 290 (2005).
3. G. D. Lee, Y. J. Do, J. H. Kim, J. H. Park,
S. S. Park, S. S. Hong, C. S. Suh. Catalysis
Today 101, 299 - 305 (2005).