TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------0-0-0---------

HỮU THỊ NGÂN

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH OXI
HÓAPHÂN HỦY RHODAMINE B VÀ PHENOL BỞI
QUANG XÚC TÁC BIẾN TÍNH TỪ TiO2 TRÊN CHẤT
MANG TRO TRẤU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------0-0-0-----------

HỮU THỊ NGÂN

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH OXI
HÓAPHÂN HỦY RHODAMINE B VÀ PHENOL BỞI
QUANG XÚC TÁC BIẾN TÍNH TỪ TiO2 TRÊN CHẤT
MANG TRO TRẤU
Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1.1.4. Vật liệu tổ hợp của TiO2 trên chất mang......................................................11
1.1.5. Một số ứng dụng của vật liệu quang xúc tác nano TiO2 và TiO2 biến tính.13
1.2. Các phương pháp điều chế vật liệu quang xúc tác TiO2 biến tính.................15
1.2.1. Phương pháp sol – gel ..............................................................................15
1.2.2. Phương pháp thủy nhiệt (Hydrothermal treatment) ...................................16
1.3.

Giới thiệu về phẩm nhuộm Rhodamine B và Phenol.................................18

1.3.1.

Giới thiệu về phẩm nhuộm Rhodamine B..............................................18

1.3.2.

Giới thiệu về phenol..............................................................................19

1.4.

Một số phương pháp xử lý phẩm màu dệt nhuộm .....................................20

1.4.1.

Một số phương pháp xử lý phẩm màu dệt nhuộm..................................20

1.4.2.

Ứng dụng của vật liệu quang xúc tác để xử lý phẩm nhuộm ..................23

1.5.

3.2.2. Khảo sát một số yếu đến tốc độ phân hủy RhB ........................................42


3.2.2.1. Ảnh hưởng của pH đến tốc độ phân hủy RhB ........................................42
3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng vật liệu đến tốc độ phản ứng phân hủy RhB 44
3.2.2.3. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến tốc độ phân hủy RhB.............45
3.2.2.4. Ảnh hưởng của các chất oxi hóa bổ trợ/ chất bắt giữ electron đến tốc độ
phân hủy RhB ....................................................................................................47
3.3. Động học quá trình quang phân hủy Phenol.................................................49
3.3.1. Mô phỏng theo phương trình động học Langmuir – Hinshelwood ............49
3.3.2. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng lên tốc độ phân hủy Phenol ............51
3.3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên tốc độ phân hủy Phenol ...................51
3.3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác lên tốc độ phân hủy Phenol
...........................................................................................................................53
3.3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng lên tốc độ phân hủy
Phenol ................................................................................................................54
3.3.2.4. Ảnh hưởng của các chất oxi hóa bổ trợ/ chất bắt giữ electron đến quá
trình phân hủy Phenol ........................................................................................55
3.4. Ứng dụng xúc tác để xử lý mẫu nước thải dệt nhuộm làng nghề Dương Nội –
Hà Nội ...............................................................................................................58
KẾT LUẬN .......................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................61


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.Cấu trúc tinh thể TiO2 ...............................................................................3
Hình 1.2. Cơ chế quá trình quang xúc tác của TiO2 .................................................7
Hình 1.3. (a) Cấu trúc tinh thể anatas của vật liệu nano TiO2 ...................................9
Hình 1.4. Năng lượng vùng cấm giảm nhờ biến tính với Nitơ................................10
Hình 1.5. Sơ đồ ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO2 ..................................14

Bảng 1.4. Sản lượng titan đioxit trên thế giới qua một số năm ...............................13
Bảng 2.1. Kết quả xây dựng đường chuẩn RhB……………………………………29
Bảng 2.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn Phenol..................................................31
Bảng 2.3. Kết quả xây dựng đường chuẩn COD ....................................................32
Bảng 3.1. Thành phần các nguyên tố có trong vật liệu Fe-TiO2/RHA…………….36
Bảng 3.2. Hằng số tốc độ k’ của quá trình phân hủy RhB ở các nồng độ khác nhau40
Bảng 3.3. Hằng số tốc độ k’ của quá trình phân hủy RhB ở các pH khác nhau .......43
Bảng 3.4. Hằng số tốc độ k’ của quá trình phân hủy RhB ở các hàm lượng vật liệu
khác nhau ..............................................................................................................45
Bảng 3.5. Hằng số tốc độ k’của quá trình phân hủy RhB tại các nguồn sáng khác
nhau ......................................................................................................................46
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của H2O2 lên tốc độ phân hủy RhB......................................48
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tác nhân oxi hóa K2S2O8 lên tốc độ phản ứng phân hủy
RhB .......................................................................................................................48
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ đầu vào của phenol tới hằng số tốc độ và hiệu
suất phân hủy phenol .............................................................................................50
Bảng 3.9. Hằng số tốc độ k’ của quá trình phân hủy Phenol ở các pH khác nhau ...52
Bảng 3.10. Hằng số tốc độ k’ tại các hàm lượng xúc tác khác nhau........................54
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 tới quá trình phân hủy Phenol ...........56
Bảng 3.12. Hiệu suất xử lý phenol tại các nồng độ khác nhau của H2O2 ................56
Bảng 3.13. Kết quả sự chuyển hóa COD của mẫu nước thải dệt nhuộm Dương Nội
trên quang xúc tác Fe-TiO2/RHA...........................................................................58


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
EDX

Phổ tán xạ năng lượng tia X (Energy-Dispersive X-ray spectroscopy )

Ebg


XRD

Phương pháp nhiễu xạ tia X (X Rays Diffraction)


MỞ ĐẦU
Thiếu nước không còn là nguy cơ mà là tình trạng hiện hữu đang phải đối
mặt của nhiều quốc gia hiện nay. Theo viện nghiên cứu quản lý nước quốc tế
(International Water Management Institute, IWMI) thì tình trạng khan hiếm nước
tuyệt đối được xem là xuất hiện khi mức cung cấp nước đạt thấp hơn 100
m3/người/năm. Theo đó thì tới năm 2025 sẽ có khoảng 1,8 tỉ người sẽ rơi vào tình
trạng khan hiếm nước tuyệt đối [50].
Tình trạng khan hiếm nước gia tăng với tốc độ nhanh là do dân số phát triển
nhanh, quá trình đô thị hóa mạnh, sự hình thành nhiều các đô thị siêu lớn, cạnh
tranh sử dụng các nguồn nước tự nhiên và mối quan tâm ngày càng tăng về bảo vệ
sức khỏe và môi trường. Cùng với sự phát triển dân số nhanh, sự đô thị hóa mạnh là
quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa xảy ra nhanh kéo theo các ngành công
nghiệp phát triển. Sự phát triển đó dẫn tới hệ lụy là sự ô nhiễm môi trường gây ra
bởi các chất thải, nước thải từ các quá trình sản xuất, sinh hoạt. Nước thải từ các
khu công nghiệp, từ các làng nghề đang là vấn đề gây ô nhiễm ở Việt Nam. Theo số
liệu của Sở Công thương thành phố Hà Nội năm 2103 thì Hà Nội hiện có khoảng
1.350 làng nghề chiếm 22% số làng nghề cả nước trong đó có 286 làng nghề truyền
thống được công nhận. Số lượng tập trung đông đúc trên địa bàn thành phố đang
thải ra ao hồ xung quanh một lượng nước thải lớn gây ô nhiễm nghiêm trọng tới
nguồn nước. Trong số hơn 1000 làng nghề tại Hà Nội thì có một lượng lớn là nước
thải từ các làng nghề dệt nhuộm, hầu hết trong số chúng chưa có hệ thống xử lý
nước thải mà đổ thẳng ra các ao hồ xung quanh làm ô nhiễm nặng nề ở các khu vực
nước nhận. Ngoài làng nghề thì nước thải dệt nhuộm còn phát sinh từ các nhà máy
dệt, ngành dệt là một trong những ngành đang phát triển của nước ta, kim ngạch

hưởng tới quá trình này của hai hợp chất Phenol và Rhodamine B (RhB), thành
phần có trong nước thải dệt nhuộm.

2


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về xúc tác quang hóa TiO2
1.1.1. Vật liệu quang xúc tác TiO2
Titan đioxit là một vật liệu quang xúc tác bán dẫn được sử dụng nhiều trong
thực tế. TiO2 tồn tại dưới ba dạng tinh thể là rutil, anatas và brookit. Trong đó
brookit hình thành rất khó vì nó không bền khi nhiệt độ thay đổi và chỉ hình thành
trong một khoảng hẹp nhiệt độ, thời gian, áp suất nhất định. Trạng thái tinh thể
anatas hình thành ở nhiệt độ thấp hơn rutil, do đó khi tăng nhiệt độ đến một giới hạn
nào đó sẽ có sự chuyển pha từ trạng thái anatas sang rutil.
Hình 1.1 cho thấy tinh thể anatas và rutil đều có cấu trúc tứ phương. Chúng
được tạo bởi các bát diện TiO6, ở đó mỗi ion Ti4+ được bao quanh bởi một bát diện
của 6 ion O2- và mỗi nguyên tử oxi được liên kết với ba nguyên tử titan. Hai cấu
trúc tinh thể của anatas và rutil khác nhau ở sự biến dạng của mỗi bát diện và bởi
kiểu kết hợp của các chuỗi bát diện. Do sự khác nhau trong các cấu trúc này mà tính
chất của anatas và rutil cũng có sự khác nhau. Trong hai dạng thù hình này, anatas
được biết là có hoạt tính xúc tác quang hóa tốt hơn [39].

(a) cấu trúc dạng anatas

(b) cấu trúc dạng rutil
Hình 1.1.Cấu trúc tinh thể TiO2

3


3,79/3,04

3,57/2,96

Hằng số mạng (a)

a = b = 3,7845

a = b = 4,5925

Hằng số mạng (c)

c = 9,5143

c = 2,9578

Khối lượng riêng (g/cm3)

3,84

4,25

Độ khúc xạ

2,52

2,71

5,5 : 6


+ hν (λ < 387 nm)

4

TiO2 (eCB− + hVB+)

(1.1)


Như đã biết, các electron quang sinh có tính khử rất mạnh còn các lỗ trống
quang sinh có tính oxi hóa rất mạnh. Chúng sẽ tham gia phản ứng với các chất hấp
phụ tại bề mặt chất xúc tác như H2O, ion OH−, các hợp chất hữu cơ hoặc oxi hòa
tan. Sự oxi hóa nước hay OH− bị hấp phụ trên bề mặt các hạt TiO2 sẽ sinh ra gốc tự
do hoạt động •OH, tác nhân chính của các quá trình oxi hóa nâng cao. Điều này
được thể hiện qua bảng thế khử chuẩn của một số tác nhân oxi hóa sau.
Bảng 1.2. Thế khử chuẩn của một số tác nhân oxi hóa
Tác nhân oxi hóa

Thế khử chuẩn (V)

Flo

3,03

h+ (lỗ trống vùng hóa trị của anatase và rutile)

3,00

•


tạo ra gốc •OH
TiO2 (h+) + H2O → TiO2 + •OH + H+
+

−

TiO2 (h ) + OH → TiO2 + •OH

5

(1.2)
(1.3)


Một phản ứng quan trọng khác xảy ra trong vùng dẫn của anatase là các e− có
thể khử O2 bị hấp phụ, tạo ra ion •O2− (vì thế khử của e− ở vùng dẫn của anatase là 0,52V, âm hơn thế khử của • O −2 là - 0,28V) [36].
TiO2 (e-) + O2 → TiO2 + • O −2

(1.4)

Gốc •O2− này có thể phản ứng với ion H+ (tạo thành do sự phân ly H2O) để
sinh ra HO2•
H+ + •O2− → HO2•
Từ các gốc

•

(1.5)

O −2 và HO2•, có thể tạo thành H2O2 theo các phản ứng sau:

hợp chất hữu cơ (R) → CO2 +

H2O (1.11)

OH

+

hợp chất hữu cơ (R) → CO2 +

H2O (1.12)

•

Quá trình quang xúc tác TiO2 có thể được minh họa ở hình 1.2 [9].

Quá trình khử

Sự tái kết hợp

Sự kích thích

Năng lượng

Quá trình oxi hóa

•

OH + R → CO2 + H2O


hiệu quả của xúc tác sau khi pha tạp, đặc biệt khi pha tạp những ion Fe3+, V4+, Mo5+.
Wang X. [41] và Liu H. [27] cũng đã điều chế được TiO2 biến tính bằng các kim loại
Fe và V theo phương pháp thủy nhiệt. Kết quả cho thấy việc đưa vào mạng tinh thể
TiO2 những ion kim loại chuyển tiếp đã làm tăng độ hấp thụ ánh sáng khả kiến.
Vật liệu quang xúc tác TiO2 biến tính với Fe
Hoạt tính của vật liệu xúc tác quang TiO2 pha tạp Fe đã được nghiên cứu và
kết quả cho thấy vật liệu thu được có hoạt tính xúc tác quang hóa được cải thiện,
vùng hoạt động của xúc tác được mở rộng sang vùng khả kiến. Do đó TiO2 biến
tính bằng Fe được xem như một loại quang xúc tác đầy hứa hẹn.
Khi tinh thể TiO2 được pha tạp bằng Fe, một số nguyên tử Ti được thay thế
bởi nguyên tử Fe (ta có cấu trúc FexTi1-xO2, được gọi là pha tạp thay thế), một số
nguyên tử Fe nằm xen kẽ giữa các vị trí nút mạng trong tinh thể (được gọi là pha tạp
xen kẽ), như mô tả hình sau:

8


(a)

(b)

Hình 1.3. (a) Cấu trúc tinh thể anatas của vật liệu nano TiO2
(b) Cấu trúc tinh thể anatas của vật liệu nano TiO2 pha tạp Fe
Khi đó mạng tinh thể TiO2 sẽ thay đổi thể tích do hai nguyên nhân thứ nhất
có sự khác nhau về bán kính ion nguyên tử: ion Ti4+ có bán kính nguyên tử cỡ
0,68A0, ion Fe3+ có bán kính nguyên tử cỡ 0,64 A0. Thứ hai, thay đổi chiều dài liên
kết, liên kết Ti-O có chiều dài từ 1,942 A0 đến 2,002 A0, liên kết Fe-O có chiều dài
từ 1,753 A0 đến 2,102 A0. Tuy nhiên, khi pha tạp thay thế Fe thì sự biến thiên về
cấu trúc trong pha anatas trong TiO2 không rõ ràng, do sự chênh lệch nhỏ về bán
kính ion nguyên tử Ti4+ và Fe3+ và chiều dài liên kết giữa Ti-O và Fe-O.

(1.16)

Sau đó •OH tác dụng với các chất hữu cơ ô nhiễm tạo ra các chất vô cơ bền,
không gây độc như CO2, H2O, HNO3.
* Biến tính TiO2 bằng phi kim
Các phi kim đã được pha tạp thành công vào vật liệu xúc tác TiO2 là C, N,
S,…[16, 44]. Những nghiên cứu này cũng đã chứng minh xúc tác TiO2 khi được pha

9


tạp N đã giúp làm giảm năng lượng vùng cấm và chuyển vùng hoạt động của xúc tác

Năng lượng

về vùng khả kiến hình 1.4.

Hình 1.4. Năng lượng vùng cấm giảm nhờ biến tính với Nitơ
Nhiều công trình nghiên cứu [37] đã thành công trong việc pha tạp S từ nguồn
thioure vào TiO2. Việc pha tạp S cũng giúp làm giảm năng lượng vùng cấm, chuyển
hoạt động của xúc tác về vùng khả kiến. Lưu huỳnh cũng góp phần vào sự chuyển điện
tích giúp cho quá trình oxi hóa khử tại bề mặt xúc tác xảy ra dễ dàng hơn.
Trong số các vật liệu TiO2 được biến tính bằng phi kim thì vật liệu TiO2
được biến tính bằng C được xem là vật liệu có khả năng phân hủy tốt các hợp chất
hữu cơ độc hại [27, 41]. Hơn nữa, so với việc pha tạp những phi kim khác, xúc tác
C-TiO2 có thể tổng hợp được mà không cần thêm một nguồn C nào bên ngoài,
thông qua việc dùng chính nguồn C trong thành phần hữu cơ có trong titanat
(TIOT) và dung môi trong quá trình tổng hợp [41]. C ngoài vai trò làm giảm năng
lượng vùng cấm nhờ khả năng chui vào các khe mạng tinh thể (vì cacbon có kích
thước nhỏ) còn có thể phủ lên bề mặt TiO2 và đóng vai trò như một chất nhạy sáng.

tạo từ thân lục bình, lõi ngô, tro trấu…
Vỏ trấu và tro trấu là các chất thải nông nghiệp chiếm khoảng 1/5 sản lượng
gạo nhập hàng năm trên thế giới (khoảng 545 triệu tấn mỗi năm). Trên toàn cầu, có
khoảng 21 triệu tấn tro trấu thải ra mỗi năm. Lượng vỏ trấu này đi vào hệ sinh thái
có thể gây nhiều tác hại cho người và động vật như hội chứng bụi phổi silic, suy hô
hấp, nặng hơn có thể gây ung thư, tử vong [ 25, 38].
Vỏ trấu tồn tại ở dạng sợi xenlulozơ. Thành phần hóa học (tính theo % khối
lượng) của nguyên liệu vỏ trấu bao gồm cellulose (37,5%), hemicelluloses (36,1%),

11


lignin (15,5%), tro (4,8%) và sáp (2,5%). Do đó các phương pháp biến tính bề mặt
được thực hiện để nâng cao, cải thiện khả năng bám dính và tăng khả năng ưa nước
của vỏ trấu. [13]
Tro trấu là sản phẩm thu được từ các thiết bị hút bụi đặt ở thượng nguồn khi
đốt vỏ trấu ở các lò, một phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam. Vỏ trấu chiếm tỉ lệ khối
lượng trong thóc khoảng 15 - 20%, với sản lượng > 40 triệu tấn, mỗi năm chúng ta có
7-8 triệu tấn trấu. Nguồn nguyên liệu từ vỏ trấu vô cùng lớn cũng đi theo là sản phẩm
tro từ các quá trình trình đốt cũng lớn. Tro trấu có thành phần là hỗn hợp của các oxit
kim loại và có những đặc trưng sau:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của tro đốt từ trấu [12]
Thành phần

Khoảng hàm lượng, %

SiO2

86,9 – 97,3


0,1 – 1,4

Từ bảng 1.3 ta cho thấy thành phần hóa học chủ yếu trong tro trấu là SiO2.
Hàm lượng các thành phần Fe, Al, Mg, Ca… nguyên tố C trong quá trình nung đã
bị oxi hóa và bị mất đi.
Do các đặc tính của tro trấu như trên mà nó trở thành chất hấp phụ lý tưởng
với giá thành rẻ có khả năng loại bỏ các cation kim loại nặng như Cd(II), Ni(II),
Zn(II), Pb(II) và các loại thuốc nhuộm độc hại như màu đỏ Congo, màu chàm, màu
xanh lá cây, ... [19]. Ngoài ra, tro trấu còn được dùng làm chất mang cho vật liệu
xúc tác. Xúc tác được đưa lên chất mang là tro trấu nhằm hai mục đích. Thứ nhất,

12


tro trấu có độ bền cơ học tốt, trơ về mặt hóa học, khi được dùng làm chất mang sẽ
tạo thuận lợi cho quá trình tách xúc tác khỏi dung dịch sau phản ứng. Thứ hai, khả
năng hấp phụ tốt của tro trấu được lợi dụng để hấp phụ chất ô nhiễm trên bề mặt,
tạo điều kiện cho quá trình phân hủy chất ô nhiễm được dễ dàng hơn.
Nhiều nghiên cứu cho thấy tro trấu có khả năng xử lý nhiều chất vô cơ, hữu
cơ gây ô nhiễm. Nếu phát triển có thể sử dụng tro trấu để xử lý làm sạch không khí,
kiểm soát ô nhiễm nước bởi các chất thải với chi phí hợp lý. Bên cạnh đó sử dụng
tro trấu làm chất hấp phụ còn giải quyết được một phần chất thải nông nghiệp toàn
cầu, giảm khối lượng lớn các chất thải từ vỏ trấu dẫn đến giảm thiểu ô nhiễm môi
trường.
1.1.5. Một số ứng dụng của vật liệu quang xúc tác nano TiO2 và TiO2 biến tính
Hiện nay, sản lượng titan đioxit trên thế giới không ngừng tăng lên được chỉ
ra ở trong bảng 1.4.
Bảng 1.4. Sản lượng titan đioxit trên thế giới qua một số năm
Năm


13


nhiễm các bệnh lý do nước uống bị nhiễm bẩn. Hơn nữa TiO2 còn được ứng dụng
trong ngành y học trong điều trị ung thư, người ta đã thử nghiệm TiO2 trên chuột
bằng cách cấy các tế bào để tạo nên các khối ung thư trên chuột sau đó tiêm dung
dịch chứa TiO2 vào khối u. Sau 2 – 3 ngày người ta cắt bỏ lớp da trên và chiếu sáng
vào khối u, thời gian chiếu sáng là 3 phút để tiêu diệt hết các tế bào ung thư .

Quang điện

Ánh sáng +
TiO2

Tổng hợp
hữu cơ

Quang xúc
tác

Hiệu ứng
siêu tra nước

Phản ứng
đặc biệt
Giảm chất
gây ô nhiễm

Quang ngưng
kết nitrogen

trong 2,5 giờ, ngoài ra xúc tác còn có thể phân hủy được phẩm xanh metylen…. Wu Y.
[42] đã pha tạp thành công Fe, C vào TiO2 ở nhiệt độ thấp và ứng dụng trong xử lý
phẩm nhuộm axit da cam 7 dưới ánh sáng khả kiến.
1.2. Các phương pháp điều chế vật liệu quang xúc tác TiO2 biến tính
Vật liệu nano TiO2 biến tính có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp
khác nhau như phương pháp sol-gel, thủy nhiệt, sol-gel kết hợp với thủy nhiệt, đồng
kết tủa, phương pháp tẩm, phương pháp ngưng tụ hơi hóa học và vật lý. Trong đó
phương pháp sol-gel và thủy nhiệt được sử dụng khá phổ biến và tỏ ra hiệu quả
trong việc điều chế vật liệu nano TiO2 biến tính [28, 29].
1.2.1. Phương pháp sol – gel
Phương pháp sol-gel là một phương pháp tổng hợp vật liệu hiện đại và tỏ ra
vượt trội so với các phương pháp khác về chế tạo các vật liệu phun, phủ trên màng
mỏng, làm tăng hiệu quả sử dụng của vật liệu nano. Quá trình sol-gel thực chất xảy
ra qua hai giai đoạn chủ yếu :
- Thủy phân tạo sol (sol là hệ phân tán vi dị thể rắn trong lỏng mà kích thước
của các hạt keo nằm trong vùng có kích thước chuyển tiếp giữa phân tử và hạt thô,
từ 1nm – 100nm). Đây là quá trình phản ứng giữa các ankoxide kim loại (Me(OR)n)
với nước để hình thành nên dung dịch sol. Phản ứng chung xảy ra như sau:
M(OR)n + xH2O → M(OH)x(OR)n-x + xROH (1.17)
- Ngưng tụ tạo gel (gel là một hệ phân tán dị thể trong đó pha rắn tạo khung
ba chiều, pha lỏng nằm trong khoảng không gian giữa bộ khung). Quá trình hình
thành gel là quá trình trùng ngưng để loại nước và ROH, đồng thời ngưng tụ các
alcolat bị thủy phân để tạo thành các liên kết kim loại-oxi. Có thể biểu diễn quá
trình gel hóa qua ba giai đoạn như sau:
•

Ngưng tụ các monome Alcolat để hình thành các hạt polyme:
-M-OH + HO-M- → -M-O-M- +

15

*Phương pháp sol – gel có một số ưu điểm sau:
- Khả năng duy trì độ tinh khiết cao do độ tinh khiết của hóa chất ban đầu.
- Khả năng thay đổi các tính chất vật lí như sự phân bố kích thước mao quản
và số lượng mao quản.
- Khả năng tạo ra sự đồng nhất trong các pha ở mức độ phân tử.
- Khả năng điều chế mẫu ở nhiệt độ thấp.
- Khả năng điều khiển thành phần pha tạp và quá trình điều chế dễ dàng.
Các công đoạn và sản phẩm từ quá trình sol-gel được mô tả qua hình 1.6 [4].

Hình 1.6. Công đoạn sol-gel và các sản phẩm từ quá trình sol-gel
1.2.2. Phương pháp thủy nhiệt (Hydrothermal treatment)
Phương pháp thủy nhiệt là phương pháp dùng nước dưới áp suất cao và nhiệt
độ cao hơn điểm sôi bình thường. Lúc đó, nước thực hiện hai chức năng: thứ nhất vì
nó ở trạng thái hơi nên đóng vai trò môi trường truyền áp suất, thứ hai nó đóng vai

16