Đồ án tốt nghiệp i Ngành CNHH – Dầu và Khí
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Tiến sĩ Nguyễn
Đình Lâm, cũng như thầy cô Bộ môn Công nghệ Hóa học Dầu và Khí – Khoa Hóa -
Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng, cô Huỳnh Thị Thanh Thắng, KS
Phan Thanh Sơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và nhắc nhở tôi trong suốt thời gian
thực hiện đồ án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hợp tác giúp đỡ từ các đơn vị nghiên cứu và sản
xuất: Viện Hóa Học Công Nghiệp, Trung tâm Phân tích và Phân loại hàng hóa Hải
quan Miền Trung – Tổng cục Hải quan, phòng thí nghiệm hóa dầu trường Đại học
Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã hỗ trợ cho tôi thực hiện các nghiên cứu đặc trưng
xúc tác và sản phẩm.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, luôn bên
cạnh khích lệ, động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Đồ án tốt nghiệp ii Ngành CNHH – Dầu và Khí
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU v
DANH MỤC HÌNH ẢNH vi
LỜI MỞ ĐẦU vii
PHẦN I: LÝ THUYẾT 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC QUANG HÓA DỊ THỂ TiO2 1
1.1.1 Định nghĩa 1
1.1.2 Giới thiệu về quá trình xúc tác quang hóa bán dẫn 2
1.1.2.1 Giới thiệu chung 2
1.1.2.2 Nguyên lý 2
1.1.2.3 Cơ chế quá trình xúc tác quang 3
1.1.2.4 Các quá trình tạo ra gốc hydroxyl OH* 6
1.1.2.5 Những ưu việt của quá trình phân hủy oxi hóa bằng gốc tự do hydroxyl OH*
8
2.1.1 Nguyên liệu và thiết bị thí nghiệm 33
2.1.1.1 Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu 33
2.1.1.2 Thiết bị 33
2.1.2 Khảo sát khả năng hoạt tính quang hóa của TiO2 bột và TiO2 bột sấy 33
2.1.3 Lựa chọn kim loại dopping 34
2.1.3.1 Tổng hợp xúc tác 35
2.1.3.2 Đánh giá hoạt tính quang hóa giữa các xúc tác sau khi dopping 39
2.1.3.3 Biện luận lựa chọn kim loại doping 40
2.1.4 Tổng hợp xúc tác và các quá trình thực nghiệm 43
2.1.4.1 Đặc trưng nguyên liệu 43
2.1.4.2 Biến tính TiO2 thương mại dạng hạt sang TiO2 dạng ống nano bằng phương
pháp thủy nhiệt 44
2.1.4.3 Doping Fe3+ lên TiO2 thương mại dạng hạt sang TiO2 dạng ống nano (Biến
tính TiO2 thương mại dạng hạt bằng phương pháp thủy nhiệt) 46
2.1.4.4 Tổng hợp xúc tác TNT – CNT 46
2.1.4.6 Xử lí nước thải công nghiệp ô nhiễm chất hữu cơ (Methylen xanh) 50
2.1.5 Phương pháp đặc trưng 51
2.1.5.1 Hiển vi điện tử truyền qua 51
2.1.5.2 Hiển vi điện tử quét 52
2.1.5.3 Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction - XRD) 53
2.1.5.4 Hấp phụ đẳng nhiệt BET 55
Đồ án tốt nghiệp iv Ngành CNHH – Dầu và Khí
2.1.5.5 Phương pháp phân tích nhiệt 58
CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 59
2.2.1 Những đặc trưng của xúc tác TNT, biến tính TNT 59
2.2.1.1 Kết quả về hình thái cấu trúc của TiO2 nano ống (TNT), biến tính của TNT
tổng hợp từ TiO2 bột 59
2.2.1.2 Nhiễu xạ tia X 61
2.2.1.3 Hấp phụ đẳng nhiệt BET 64
2.2.1.4 Phân tích nhiệt TGA 65
chất bán dẫn như TiO
2
và các oxit kim loại khác.
Đề tài của tôi là: “Nghiên cứu tổng hợp và tăng cường hoạt tính quang hóa của
TiO
2
nano ống để xử lí nước thải công nghiệp ô nhiễm chất hữu cơ” với nội dung
như sau:
Tổng quan lý thuyết về xúc tác quang hóa TiO
2
, CNT, xử lý nước thải hữu cơ
bằng xúc tác quang hóa.
Do thời gian nghiên cứu có hạn và hạn chế về năng lực bản thân đề tài còn mắc
nhiều thiếu sót, kính mong quý thầy cô nhận xét, bổ sung. Tôi xin chân thành cảm
ơn.
Đồ án tốt nghiệp 1 Ngành CNHH – Dầu và Khí
PHẦN I: LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC QUANG HÓA DỊ
THỂ TiO
2
1.1.1 Định nghĩa
Sự xúc tác là việc làm tăng tốc một phản ứng hóa học bởi một lượng nhỏ
vật chất, chất xúc tác, mà lượng và chất của nó không thay đổi trong trong quá trình
phản ứng. Một chất xúc tác chỉ có thể làm tăng tốc một phản ứng nhiệt động có thể.
Nó không thể làm thay đổi vị trí cân bằng trong trường hợp của một phản ứng thuận
nghịch bởi vì động thái xúc tác làm tăng tốc phản ứng thuận và phản ứng nghịch với
cùng mức độ. Mặt khác, một chất xúc tác đã cho không nhất thiết xúc tác như nhau
cho tất cả hay một vài phản ứng có thể trong một hỗn hợp phản ứng. Bằng việc
chọn lựa chính xác một chất xúc tác, sự xúc tác có thể được dùng để thúc đẩy một
cách chọn lọc phản ứng mong muốn. Động thái chọn lọc và định hướng của sự xúc
ngày càng rộng rãi và được xem như là một quá trình có tầm quan trọng trong xử lý
môi trường. Quá trình xúc tác quang hóa là quá trình tạo ra các tác nhân oxi hóa và
khử mạnh, trong đó có quá trình oxi hóa dựa vào sự hình thành gốc OH
*
do tác động
của bức xạ UV lên các chất xúc tác bán dẫn.
Quá trình này có nhiều đặc điểm nổi bật, thể hiện ở chỗ:
Sự phân hủy các chất hữu cơ có thể đạt mức vô cơ hóa hoàn toàn
Không phát sinh bùn bã thải
Chi phí đầu tư, vận hành thấp
Thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường
Có thể sử dụng nguồn UV nhân tạo hoặc thiên nhiên
Chất xúc tác không độc và rẻ tiền.
1.1.2.2 Nguyên lý
Sự xúc tác quang hóa dị thể là một quá trình phức tạp, là đề tài của nhiều
nghiên cứu. Cũng như tất cả các quá trình có chứa các phản ứng ở pha dị thể, quá
trình xúc tác quang hóa có thể được chia làm 5 giai đoạn:
Chất phản ứng khuếch tán tới bề mặt xúc tác
Hấp phụ vật lí trên bề mặt xúc tác
Phản ứng xảy ra
Nhả hấp phụ sản phẩm
Khuếch tán sản phẩm ra môi trường.
Phản ứng quang hóa diễn ra trong giai đoạn 3. Khi một chất bán dẫn dạng
oxit (TiO
2
, ZnO) hay dạng Chalcognure (CdS, ZnS) được chiếu sáng bởi các photon
có năng lượng lớn hơn hay bằng năng lượng vùng cấm Eg (hν ≥ Eg), có sự hấp thụ
các photon và sự tạo thành, trong khối chất rắn, những cặp electron – lỗ trống phân
ly thành các quang electro tự do trong vùng dẫn và các lỗ trống trong vùng hóa trị
[10].
Theo lý thuyết vùng, cấu trúc điện tử của kim loại gồm có một vùng (hoặc
dải, băng – band) gồm những obitan phân tử liên kết được xếp đủ electron, được gọi
là vùng hóa trị (hoặc băng hóa trị – valance band – VB) và một vùng (hoặc băng)
gồm những obitan phân tử phản liên kết còn trống electron, được gọi là vùng dẫn
(hoặc dải, băng dẫn – conductance band – CB). Hai vùng này được chia cách bởi
một hố năng lượng ngăn cách được gọi là vùng cấm, đặc trưng bằng năng lượng
vùng cấm E
bg
(bandgap energy), chính là độ chênh lệch về mặt năng lượng giữa hai
Đồ án tốt nghiệp 4 Ngành CNHH – Dầu và Khí
vùng nói trên. Sự khác nhau về vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu bán
dẫn chính là sự khác nhau ở vị trí và năng lượng vùng cấm. Đối với vật liệu dẫn
điện, vùng hóa trị và vùng dẫn nằm che phủ nhau và không có vùng cấm, nhờ đó
những electron chiếm đầy trong các obitan liên kết trong vùng hóa trị có thể dễ
dàng di chuyển sang các obitan phản liên kết còn trống trong vùng dẫn khi vật liệu
được đặt dưới một điện áp nào đó. Ngược lại, đối với vật liệu cách điện, hai vùng
hóa trị và vùng cấm nằm cách nhau khá xa, năng lượng vùng cấm lớn, các electron
trong vùng hóa trị không thể nào vượt qua vùng cấm để di chuyển vào vùng dẫn
mặc dù đặt dưới một điện áp khá cao. Vật liệu bán dẫn là vật liệu có tính chất trung
gian giữa hai loại trên, những electron của các obitan ở vùng hóa trị nếu bị một kích
thích nào đó có thể vượt qua vùng cấm chuyển sang vùng dẫn điện có điều kiện.
Nói chung, những chất có năng lượng vùng cấm E
bg
lớn hơn 3,5 eV là những chất
cách điện, ngược lại khi E
bg
thấp hơn 3,5 eV là các chất bán dẫn.
Những chất bán dẫn có E
bg
thấp hơn 3,5 eV đều có thể làm chất xúc tác
+
.
Tương tự, nếu chất hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác bán dẫn là chất nhận electron A
electron acceptor), các electron quang sinh sẽ tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp để
tạo ra sản phẩm khử A
-
.
Phản ứng quang xúc tác với chất bán dẫn có dạng tổng quát như sau:
(1.4)
Áp dụng quá trình quang xúc tác vào xử lý nước, A chính là oxy hòa tan
trong nước và D chính là chất ô nhiễm hữu cơ. Như vậy, quá trình oxy hóa quang
xúc tác chất ô nhiễm chất hữu cơ về tổng thể được viết dưới dạng sau:
Sơ đồ năng lượng liên quan đến quá trình quang xúc tác được thấy rõ trên
hình dưới đây:
Đồ án tốt nghiệp 6 Ngành CNHH – Dầu và Khí
Hình 1.1. 3 sơ đồ minh họa về năng lượng của quá trình quang xúc tác trên chất bán dẫn
Một số phản ứng xảy ra khi có sự tạo thành electron quang sinh và lỗ trống
quang sinh khi có mặt nước và oxy:
Photocat + hν → h
+
+ e
-
(1.6)
H
2
O + h
+
→ OH
*
+ H
*
→ O
2
+ H
2
O
2
(1.11)
H
2
O
2
+
*
O
2-
→
*
OH + OH
-
+ O
2
(1.12)
Một số chất bán dẫn là oxyt kim loại đơn giản và sunfur kim loại có năng
lượng vùng cấm E
bg
nằm dưới mức 3,5 eV, như TiO
2
(E
bg
2
trên bề mặt các hạt ZnO, làm cho chất xúc tác mất dần
hoạt tính theo thời gian. Do đó, cho đến nay chưa có chất xúc tác quang nào thay
thế được cho TiO
2
.
1.1.2.4 Các quá trình tạo ra gốc hydroxyl OH
*
Đồ án tốt nghiệp 7 Ngành CNHH – Dầu và Khí
Do gốc hydroxyl OH
*
có khả năng oxi hóa rất mạnh, tốc độ phản ứng oxi
hóa rất nhanh và không chọn lọc khi phản ứng với các hợp chất khác nhau, nhiều
công trình nghiên cứu trong nhiều năm qua là tìm kiếm cách tạo ra gốc OH
*
trên cơ
sở các tác nhân oxi hóa thông thường như hydrogen peroxide thông qua phản ứng
hóa học (H
2
O
2
/Fe
2+
, O
3
/H
2
O
2
, O
O
2
+ Fe
2+
→ Fe
3+
+ OH
-
+ OH
*
Fenton
2
H
2
O
2
/Fe
2+
(ion) và
năng lượng photon
UV
Fe
3+
(ion) + H
2
O
2
Fe
2+
+ H
+ gốc (phức)
H
2
O
2
+ Fe
2+
→ Fe
3+
(phức)+OH
-
+
OH
*
Quang Feton
biến thể
4
H
2
O với anode Fe và
năng lượng điện hóa
2
1
O
2
+ H
2
O 2OH
*
Fenton điện hóa
7
H
2
O và năng lượng
điện hóa
H
2
O OH
*
+ H
*
Oxi hóa điện
hóa
8
H
2
O và năng lượng
siêu âm
H
2
O OH
*
+ H
*
(20÷40 kHz)
Quá trình siêu
âm
9
H
2
photon UV
O
3
+ H
2
O
2
2OH
*
+ O
2
(λ=253,7 nm)
UV/oxi hóa
12
H
2
O
2
/O
3
và năng
lượng photon UV
H
2
O + O
3
+ H
2
O
2
e
-
+ h
+
(λ > 187,5 nm)
h
+
+ H
2
O H
+
+ OH
*
h
+
+ OH
-
H
+
+ OH
*
Quang xúc tác
bán dẫn
1.1.2.5 Những ưu việt của quá trình phân hủy oxi hóa bằng gốc tự do hydroxyl
OH
*
Gốc hydroxyl OH
*
và khả năng oxi hóa của gốc hydroxyl
Đồ án tốt nghiệp 9 Ngành CNHH – Dầu và Khí
nhiều sản phẩm trung gian, khó tiên đoán tất cả những sản phẩm oxi hóa trung gian
sinh ra trong quá trình.
Gốc hydroxyl có thể phản ứng với các chất ô nhiễm theo các kiểu sau đây:
Phản ứng cộng với các hợp chất không no mạch thẳng hoặc vòng
thơm, tạo ra gốc hydrolat hoạt động mới:
OH
*
+ CH
2
=CH
2
→
*
CH
2
-CH
2
(OH)
Phản ứng tách hydrogen từ các hợp chất no hoặc không no, tạo thành
nước và gốc mới hoạt động:
OH
*
+ CH
3
-CO-CH
3
→
*
CH
hóa:
Cacbon trong phân tử thành cacbon dioxyt
Hydrogen trong phân tử các chất ô nhiễm thành nước
Photpho trong phân tử chất ô nhiễm thành photphat hoặc photphoric
axit
Sunfua trong phân tử chất ô nhiễm thành sunfat
Nitơ trong phân tử chất ô nhiễm thành nitrat
Halogen trong phân tử chất ô nhiễm thành halogen axit
Các hợp chất vô cơ tạo thành trạng thái oxy hóa cao hơn như Fe
2+
thành Fe
3+
.
1.1.3 Xúc tác quang bán dẫn Titanium Dioxide
1.1.3.1 Tổng quan về vật liệu TiO
2
TiO
2
là một chất nhuộm màu trắng đục dễ tìm. Hợp chất ổn định và có màu
này được sử dụng một cách rộng rãi để chế tạo các sản phẩm đa dạng như giấy,
nhựa, son môi, kem đánh răng và các sản phẩm dược. Hơn nữa, các hạt TiO
2
kích
thước 10 – 50 nm sở hữu những tính chất đặc biệt khác và có thể có những ứng
dụng khác như các loại kính có khả năng tự làm sạch, lọc không khí và nước và lớp
phủ chống vi khuẩn trên các tường, trên các vỏ tàu thủy… nhờ vào tính chất xúc tác
quang hóa của nó. Các nhà khoa học đã ứng dụng các tính chất quang hóa này để
Đồ án tốt nghiệp 10 Ngành CNHH – Dầu và Khí
loại bỏ oxit nitơ trong khói thải của các nhà máy điện. Họ cũng nghiên cứu các
phương tiện để khai thác các xúc tác môi trường này để xử lý các phát thải của xe
kẽm không ổn định trong nước và tạo thành Zn(OH)
2
trên bề mặt hạt xúc tác.
Đặc tính hấp thụ ánh sáng của TiO
2
Như chúng ta đã biết chất xúc tác quang hóa hấp phụ những tia sáng nằm
trong vùng UV. Tia UV có năng lượng lớn hơn nhiều so với năng lượng của các tia
khả kiến và tia hồng ngoại.
Sơ đồ sau giới thiệu về sự khác nhau về miền của hai tia và được phân chia
bởi bước sóng [11]
Hình 1.1. 4 Sự phân bố miền ánh sáng theo bước sóng
Tia cực tím thông thường được tách ra 3 phần theo tác dụng của nó:
Trong vùng UV – A (315 ÷ 400 nm), chúng là tia ít có hại nhất.
Chúng thường được gọi là ánh sáng đen. Chúng được làm để kích
thích những vật liệu huỳnh quang để tạo ra ánh sáng nhìn thấy được,
chúng thường xuất hiện trong đêm.
Trong vùng UV – B (280 ÷ 315 nm), đây là những tia mang tính
chất phá hủy cao, vì năng lượng của chúng đủ để tạo ra những tổn
hại cho những cấu tạo sinh học. Trong vùng tia sáng này, được xem
Đồ án tốt nghiệp 11 Ngành CNHH – Dầu và Khí
như là nguồn gây ung thư. Chúng có thể hoàn toàn được hấp thụ bởi
khí quyển.
Trong vùng UV – C (100 ÷ 280 nm), chúng hoàn toàn bị hấp phụ bởi
không khí. Khi những photon trong vùng này đến và va chạm với
không khí thì năng lượng của chúng đủ để tạo ra ozon. Những đèn
UV – C thường dùng để xử lý nước vì tia này có thể tiêu diệt vi
khuẩn. Có thể tóm tắt phổ ánh sáng như sau:
Bảng 1.1.3 – Phổ ánh sáng
Dải Bước sóng, nm Cường độ, Wm
trình quang xúc tác [12].
Khi sử dụng nguồn bức xạ UV thiên nhiên cần lưu ý là năng lượng bức xạ
này không cố định mà thay đổi theo mùa, theo ngày, theo giờ và theo cả thời tiết
mây mưa. Do dòng photon không ổn định nên không thể lấy giá trị chính xác lượng
bức xạ UV cung cấp cho quá trình phản ứng.
a. Tính chất vật lý
TiO
2
là chất bột màu trắng tuyết, có trọng lượng riêng từ 4,13 ÷ 4,25 g/cm
3
;
nóng chảy ở nhiệt độ cao gần 1800
0
C. TiO
2
không tan trong nước, không tan trong
các acid như: acid sunfulric và acid chlohidric ngay cả khi đun nóng.
Dioxyt titan – TiO
2
là một chất bán dẫn, tồn tại dưới nhiều hình dạng cấu
trúc khác nhau. Dioxyt titan thuộc trong họ oxyt lớn có công thức tổng quát là
Ti
n
O
2n-1
tồn tại dạng cấu trúc tinh thể, giá trị n nằm trong khoảng 4 ÷ 9. TiO
2
có ba
dạng tinh thể: Rutile, Anatase và Brookite. Trong đó, Anatase và Rutile là hai
dạng phổ biến hơn cả. Ở nhiệt độ cao từ 600 ÷ 1100
Hình 1.1. 8 Cấu trúc Brookite
Một số tính chất vật lý của TiO
2
dạng anatase và rutile
TT Tính chất vật lý Anatase Rutile
1 Cấu trúc tinh thể Tứ phương Tứ phương
2 Nhiệt độ nóng chảy (
0
C) 1800 1850
3 Khối lượng riêng (g/cm
3
) 3,84 4,2
4 Độ cứng Mohs 5,5 ÷ 6,0 6,0 ÷ 7,0
5 Chỉ số khúc xạ 2,54 2,75
6 Hằng số điện môi 31 114
7 Nhiệt dung riêng (cal/mol.
0
C) 12,96 13,2
8 Mức năng lượng vùng cấm (eV) 3,25 3,05
b. Tính chất hóa học
TiO
2
ở dạng có kích thước micromet rất bền về hóa học, không tan trong
acid. Tuy nhiên, khi đưa về dạng có kích thước nanomet, TiO
2
có thể tham gia một
số phản ứng với acid và kiềm mạnh.
Các dạng oxit, hydroxit và các hợp chất của Ti (IV) đều có tính lưỡng tính.
Tính xúc tác quang của vật liệu TiO
VB
*
→+
−+
(1.14)
Mặt khác, khi xuất hiện electron quang sinh trên vùng dẫn (e
-
CB
), các
electron quang sinh này cũng di chuyển ra bề mặt hạt xúc tác, nếu có mặt của oxy
hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác sẽ xảy ra các phản ứng khử tạo gốc ion superoxyt
(
*
O
2
-
) trên bề mặt và tiếp sau sẽ xảy ra phản ứng với nước và tạo gốc hydroxyl
*
OH
như sau:
−−
→+
2
*
2
OOe
CB
(gốc ion superoxyt) (1.15)
22222
*
CB
+ h
+
VB
→ nhiệt và (hoặc) ánh sáng (1.18)
Để minh hoạ, có thể mô tả các quá trình trên như Hình 1.1.9 dưới đây:
Đồ án tốt nghiệp 15 Ngành CNHH – Dầu và Khí
Hình 1.1. 9 Mô hình cơ chế quá trình quang xúc trên chất bán dẫn TiO
2
Bức xạ UV kích thích các electron từ vùng hóa trị di chuyển lên vùng dẫn,
tạo ra lỗ trống quang sinh trên vùng hóa trị (h
+
VB
) và electron quang sinh trên vùng
dẫn (e
-
CB
).
Di chuyển electron quang sinh (e
-
CB
) ra bề mặt hạt xúc tác
Di chuyển lỗ trống quang sinh (h
+
VB
) ra bề mặt hạt xúc tác
Tái kết hợp electron quang sinh (e
O
2
-
nhờ các electron quang sinh (e
-
CB
) di chuyển
ra bề mặt hạt xúc tác khử oxy (O
2
) hòa tan.
Các phản ứng kể trên theo Turchi và Ollis (1990) có thể xảy ra với phương
trình như sau [13]:
(1) Hoạt hóa:
+−
+→
VBCB
hv
heTiO
2
(2) Hấp phụ:
−−
−+⇔++
OHTiOHTiO
IVIV -
2
2
OH
OHTiOHTi
IVIV
22
++
⇔+
hpiVBihp
RhR
.
(5) Bẫy electron quang sinh:
III
CB
IV
TieTi
⇔+
−
−
+⇔+
2
*
2
OTiOTi
IVIII
(6) Tái kết hợp của gốc
*
OH:
- Trường hợp I:
hpj
IV
hpi
IV
RTiROHTi
*
Bảng 1.1.4 - Thời gian các giai đoạn đặc trưng của phản ứng xúc tác quang hóa
Phản ứng Thời gian đặc trưng
Tạo lỗ trống quang sinh (h
+
) và electron
quang sinh (e
-
):
+−
+→
VBCB
hv
heTiO
2
fs (rất nhanh)
(fs – femto, 10
-15
s)
Phản ứng bẫy điện tích trên bề mặt:
h
+
VB
+ >Ti
IV
OH →{ >Ti
IV*
OH}
e
-
CB
OH
+
}→ Ti
IV
OH
h
+
VB
+ {>Ti
III
OH} → Ti
IV
OH
100 ns (chậm)
10 ns (nhanh)
Phản ứng chuyển điện tích trên bề mặt:
{>Ti
IV*
OH} + chất ô nhiễm hữu cơ →
>Ti
IV
OH + chất ô nhiễm bị oxy hóa
{>Ti
III
OH} + O
2
→Ti
IV
OH +
*
2
với các thành phần khác như:
TiO
2
– Một số kim loại (Ag, Fe, Au, Pt…) : Một số kim loại ( Ag,
Pt, Li, Zn, Cd, Mn, Fe, Ce, Cr, Al…) được kết hợp với TiO
2
để tạo
ra những điểm giữ electron quang sinh, nhờ đó hạn chế được quá
trình tái kết hợp và đồng nghĩa với sự nâng cao hoạt tính xúc tác
quang hóa. Ngoài ra, kim loại doping lên TiO
2
sẽ bẫy electron, làm
giảm năng lượng vùng cấm. Có sự thay đổi này là do các hạt kim
loại đi vào trong TiO
2
. Do đó, ta có thể vừa tăng hoạt tính xúc tác
quang hóa của TiO
2
vừa sử dụng được vùng ánh sáng khả kiến và cả
vùng ánh sáng tử ngoại. [15 – 19]
Đồ án tốt nghiệp 18 Ngành CNHH – Dầu và Khí
Hình 1.1. 11 Năng lượng vùng cấm của TiO
2
Bên cạnh đó, có một số nghiên cứu kết hợp RuO
2
, RuS với TiO
2
tạo
Xử lý nhiệt xúc tác (sấy, nung)
Hoạt hóa xúc tác
Đối với xúc tác TiO
2
có thể đưa kim loại pha thêm vào hệ bằng phương pháp này.
Copyright: Tài liệu đại học ©