Header Page 1 of 126.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Vũ Thị Thanh Huyền
ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC
CỦA TiO2 TRÊN BENTONITE
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2016
Footer Page 1 of 126.
Header Page 2 of 126.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Vũ Thị Thanh Huyền
ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC
CỦA TiO2 TRÊN BENTONITE
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 60440113
Header Page 4 of 126.
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU
1. Các chữ viết tắt
Abs
: Độ hấp thụ quang (Absorbance)
BET
: Đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 (Brunauer - Emmett - Teller)
EDX
: Tán sắc năng lƣợng tia X (Energy-Dispersive X-ray)
FWHM : Độ rộng bán cực đại của vạch (Full Width at Half Maximum)
MB
: Xanh metylen (Methylene Blue)
MMT : Montmorillonite
N-TiO2 : TiO2 đƣợc pha tạp bởi Nitơ
N-TiO2/Bentonite: Vật liệu N-TiO2 trên nền bentonite
PILC
: Sét chống (Pillared interlayer clay)
QXT
: Nồng độ
D
: Kích thƣớc hạt trung bình
Ebg
: Năng lƣợng vùng cấm
H
: Hiệu suất phân hủy quang
nm
: Nanomet
2θ
: Góc nhiễu xạ trong nhiễu xạ tia X
Footer Page 4 of 126.
Header Page 5 of 126.
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1. Một số tính chất vật lý của tinh thể rutile và anatase ..............................13
Bảng 3. 7. Hiệu suất phân hủy quang (H%) của các mẫu N-TiO2/Bentonite theo
nồng độ dung dịch NaOH thay đổi: 0,50; 0,75; 1,00; 1,25 và 1,50 M ............. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3. 8. Kích thƣớc hạt trung bình (D) và giá trị d001 của các mẫu NTiO2/Bentonite theo nồng độ dung dịch NaOH thay đổiError!
Bookmark
not
defined.
Bảng 3. 9. Hiệu suất phân hủy quang (H%) của các mẫu N-TiO2/Bentonite theo thời
gian phản ứng thay đổi: 10 giờ; 15 giờ; 20 giờ; 25 giờ và 30 giờError! Bookmark
not defined.
Bảng 3. 10. Kích thƣớc hạt trung bình (D) và giá trị d001 của các mẫu NTiO2/Bentonite theo tỷ lệ mol urê/Ti(IV) khác nhau Error! Bookmark not defined.
Footer Page 5 of 126.
Header Page 6 of 126.
Bảng 3. 11. Hiệu suất phân hủy quang (H%) của các mẫu N-TiO2/Bentonite theo tỷ
lệ mol urê/Ti(IV) khác nhau ...................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3. 12. Nguyên tố và thành phần nguyên tử (NT)Error!
Bookmark
not
defined.
Bảng 3. 13. Kích thƣớc hạt trung bình (D) và giá trị d001 của các mẫu NTiO2/Bentonite theo nhiệt độ nung khác nhau .......... Error! Bookmark not defined.
khi
đƣợc
làm
sạch
(LSBent)………………………………………...Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 2. Giản đồ XRD của các mẫu N-TiO2/Bentonite ở các lƣợng bentonite thay
đổi: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 và 3 gam.................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 3. Giản đồ XRD của các mẫu N-TiO2/Bentonite ở các thể tích dung dịch
phản ứng thay đổi: 90; 120; 150; 180 và 210 ml ...... Error! Bookmark not defined.
Footer Page 6 of 126.
Header Page 7 of 126.
Hình 3. 4. Giản đồ XRD của các mẫu N-TiO2/Bentonite ở các nồng độ dung dịch
NaOH khác nhau: 0,50; 0,75; 1,00; 1,25 và 1,50 M . Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 5. Giản đồ XRD của các mẫu N-TiO2/Bentonite ở các khoảng thời gian
phản ứng khác nhau: 10; 15; 20; 25 và 30 giờ .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 6. Giản đồ XRD của các mẫu N-TiO2/Bentonite ở các tỷ lệ mol urê/Ti(IV)
khác nhau: 1/1; 2/1; 3/1 và 4/1 .................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3. 7. Giản đồ XRD của các mẫu TiO2 và N-TiO2Error!
Bookmark
not
defined.
Hình 3. 8. Ảnh SEM của các mẫu: a) TiO2; b) N-TiO2;Error!
Bookmark
not
defined.
Hình 3. 9. Ảnh TEM của các mẫu: a) TiO2; b) N-TiO2;Error!
1.2.3. Ứng dụng của bentonite ...........................................................................28
1.3. Vật liệu TiO2 trên bentonite ...........................................................................28
1.3.1. Vật liệu bentonite chống .........................................................................28
1.3.2. Vật liệu TiO2 trên pha nền bentonite .......................................................29
1.4. Giới thiệu về xanh metylen (MB) .................................................................31
1.5. Một số kết luận quan trọng rút ra từ tổng quan ..............................................32
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................ Error! Bookmark not defined.
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .......................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Thực nghiệm làm sạch và xác định một số tính chất cơ bản của sét bentonite
Bình Thuận ............................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Làm sạch sét bentonite Bình Thuận theo phƣơng pháp lắng gạn .... Error!
Bookmark not defined.
2.2.2. Xác định một số tính chất cơ bản của sét bentonite Bình Thuận .... Error!
Bookmark not defined.
2.3. Thực nghiệm điều chế và đánh giá hoạt tính QXT của vật liệu TiO2 đƣợc pha
tạp N trên bentonite (N-TiO2/Bentonite) ............... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Thực nghiệm điều chế vật liệu N-TiO2/BentoniteError! Bookmark not
defined.
2.3.1. Thực nghiệm đánh giá hoạt tính QXT của sản phẩmError!
Bookmark
not defined.
2.4. Phƣơng pháp xác định tính chất vật liệu ........ Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA).......... Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ........ Error! Bookmark not defined.
2.4.3. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined.
2.4.4. Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)Error! Bookmark not
defined.
Bookmark not defined.
3.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ NaOH đến kích thƣớc hạt trung bình và tính
chất quang xúc tác của vật liệu N-TiO2/Bentonite.Error!
Bookmark
not
defined.
3.2.4. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến kích thƣớc hạt trung bình và tính
chất quang xúc tác của vật liệu N-TiO2/Bentonite.Error!
Bookmark
not
defined.
3.2.5. Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol urê/Ti(IV) đến kích thƣớc hạt trung bình và
tính chất quang xúc tác của vật liệu N-TiO2/Bentonite.Error! Bookmark not
defined.
3.2.6. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến kích thƣớc hạt trung bình và tính chất
quang xúc tác của vật liệu N-TiO2/Bentonite. ... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN ............................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................33
Footer Page 9 of 126.
Header Page 10 of 126.
trung điều chế vật liệu TiO2 ở dạng hạt. Hạn chế của việc sử dụng chất xúc tác TiO2
ở dạng hạt để xử lí môi trƣờng nƣớc là đòi hỏi bên ngoài thiết bị phản ứng phải có
thêm bộ phận để tách chất xúc tác ra khỏi nƣớc sau khi phản ứng xong. Giai đoạn
này có thể thực hiện bằng cách lọc, ly tâm hoặc keo tụ, nói chung rất phiền phức và
tốn kém vì kích thƣớc các hạt nano TiO2 thƣờng rất nhỏ (~ 2030 nm) [7].
Footer Page 11 of 126.
Header Page 12 of 126.
Để khắc phục nhƣợc điểm trên, nhiều phƣơng pháp tổng hợp mới đã đƣợc
đƣa ra và nghiên cứu. Phƣơng pháp phổ biến là phân tán TiO2 trên các pha nền. Pha
nền bentonite đƣợc biết đến là một trong những sự lựa chọn thích hợp do tính sẵn
có và rẻ tiền. Mặt khác, bentonite có cấu trúc lớp và tƣơng đối xốp, vì vậy trong
lĩnh vực xử lí môi trƣờng, bentonite thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ là một vật liệu hấp
phụ tự nhiên và làm pha nền để phân tán xúc tác nhằm gia tăng diện tích bề mặt
riêng cũng nhƣ tăng khả năng hấp phụ của xúc tác nên tạo kiện thuận lợi cho quá
trình tập hợp và phân hủy các độc chất trên bề mặt TiO2.
Với những lý do trên, chúng tôi đề xuất đề tài “Điều chế và khảo sát hoạt
tính quang xúc tác của TiO2 trên bentonite” nhằm khai thác tiềm năng ứng dụng
của loại vật liệu này trong việc xử lí các chất ô nhiễm hữu cơ nói riêng và xử lý ô
nhiễm môi trƣờng nói chung.
1. Mục tiêu của đề tài:
Tổng hợp thành công vật liệu nano N-TiO2 trên bentonite từ nguồn bentonite
Bình Thuận và đánh giá đƣợc hoạt tính QXT của sản phẩm điều chế đƣợc.
2. Đối tƣợng nghiên cứu:
Vật liệu N-TiO2 phân tán trên pha nền bentonite Bình Thuận.
3. Phạm vi nghiên cứu:
- Tổng hợp vật liệu N-TiO2 trên bentonite từ nguồn chất đầu là titanyl sunfat,
khi Fujishima và Honda khám phá ra hiện tƣợng quang phân giải nƣớc trên bề mặt
điện cực TiO2 dƣới bức xạ tử ngoại, TiO2 đƣợc biết đến nhƣ chất bán dẫn có nhiều
triển vọng trong các lĩnh vực quang xúc tác xử lí môi trƣờng, lĩnh vực quang điện
trong chế tạo pin năng lƣợng mặt trời, vật liệu tự làm sạch trong các công trình xây
dựng, vật liệu diệt khuẩn ở các bệnh viện, chế tạo gƣơng chiếu hậu trong công
nghiệp sản xuất ô tô [37],...
1.1.1. Đặc tính cấu trúc của TiO2 [14, 15]
1.1.1.1. Cấu trúc tinh thể TiO2
Trong tự nhiên, TiO2 tồn tại ở ba dạng thù hình chủ yếu là anatase
(tetragonal), rutile (tetragonal) và brookite (orthorhombic) [14]. Cấu trúc tinh thể
của ba dạng thù hình này đƣợc đƣa ra ở hình 1.1.
Theo [15], cấu trúc mạng lƣới tinh thể của rutile, anatase và brookite đều
đƣợc xây dựng từ các đa diện phối trí tám mặt (octahedra) TiO6 nối với nhau qua
cạnh hoặc qua đỉnh oxi chung. Mỗi ion Ti4+ đƣợc bao quanh bởi tám mặt tạo bởi
sáu ion O2-. Các mạng lƣới tinh thể của rutile, anatase và brookite khác nhau bởi sự
biến dạng của mỗi hình tám mặt và cách gắn kết giữa các octahedra. Hình tám mặt
trong rutile là không đồng đều do đó có sự biến dạng orthorhombic (hệ trực thoi)
yếu. Các octahedra của anatase bị biến dạng mạnh hơn, vì vậy mức đối xứng của hệ
là thấp hơn hệ trực thoi. Khoảng cách Ti-Ti trong anatase lớn hơn trong rutile
nhƣng khoảng cách Ti-O trong anatase lại ngắn hơn so với rutile. Trong cả ba dạng
tinh thể thù hình của TiO2 các octahedra đƣợc nối với nhau qua đỉnh hoặc qua cạnh.
Một số đặc tính cấu trúc quan trọng của hai dạng thù hình anatase và rutile đƣợc
trình bày trong bảng 1.1.
Footer Page 14 of 126.
Header Page 15 of 126.
Dạng anatase
Khối lƣợng riêng (g/cm3)
4.25
3.895
Chiết suất
2.75
2.54
Độ rộng vùng cấm (eV)
3.05
3.25
Nhiệt độ nóng chảy
1830 1850OC
Thông số mạng
Footer Page 15 of 126.
Ở nhiệt độ cao
chuyển thành rutile
Header Page 17 of 126.
Có ít nhất 4 loại khuyết tật bề mặt: phối trí thấp, tạp chất, cặp lỗ khuyết và
trống bề mặt [13]. Chúng có thể trở thành tâm bắt các điện tích, kéo dài thời gian
sống của e-, h+ và làm tăng hiệu quả QXT, hoặc là tâm tái hợp, làm giảm hiệu quả
quang xúc tác của TiO2. Chúng có thể đóng vai trò nhƣ các mầm, làm tăng tốc độ
phát triển tinh thể và ảnh hƣởng tới tốc độ chuyển pha [14, 25]. Khuyết tật bề mặt
phụ thuộc vào phƣơng pháp tổng hợp, sự có mặt của các chất biến tính và điều kiện
điều chế [14]. Một vài dạng khuyết tật bề mặt phổ biến của TiO2 đƣợc minh họa
trên Hình 1.2 [17].
1.1.1.3. Cấu trúc điện tử của TiO2
Tính chất quang điện hóa của TiO2 phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc điện tử
của nó. Giản đồ MO của anatase TiO2 tinh khiết đƣợc mô tả trong Hình 1.3 [15].
Đặc trƣng có thể nhận ra trên Hình 1.3 là các trạng thái không liên kết nằm
gần vùng cấm: obitan không liên kết Opπ của oxi nằm ở đỉnh vùng hóa trị, obitan
không liên kết dxy của titan nằm ở đáy vùng dẫn. Tám điện tử đã điền đầy vào 4
trạng thái năng lƣợng trên vùng hóa trị, còn vùng dẫn hoàn toàn trống. Giữa vùng
hóa trị và vùng dẫn cách nhau bởi vùng cấm có năng lƣợng khoảng 3,30 eV đối với
anatase và 3,10 eV đối với rutile [15]. Vì vậy, theo vật lý chất rắn, TiO2 là một bán
dẫn điển hình.
Hình 1. 3. Giản đồ MO của TiO2
anatase [15]
a. Các mức AO của titan và oxi;
b. Sự tách mức trong trường tinh
E
thể;
này theo các phƣơng trình:
h H2O *OH H
(1.3)
h OH *OH
(1.4)
Tƣơng tự, khi xuất hiện các electron quang sinh trên vùng dẫn, những
electron này cũng di chuyển ra bề mặt hạt xúc tác TiO2. Nếu chúng không bị tái kết
hợp và có mặt O2 hấp phụ trên bề mặt TiO2, sẽ xảy ra phản ứng khử tạo gốc ion
superoxit (*O2-) trên bề mặt này và tiếp sau sẽ xảy ra phản ứng với H2O để tạo gốc
hydroxyl *OH theo các phản ứng nhƣ sau:
e O2 *O2
(1.5)
2*O2 2H2O H2O2 2OH O2
(1.6)
H2O2 e *OH OH
(1.7)
Ion OH- lại có thể tác dụng với lỗ trống quang sinh h+ trên vùng hóa trị tạo ra
thêm gốc *OH theo phƣơng trình (1.4).
Header Page 20 of 126.
450oC. Ví dụ: Với các axit metatitanic sạch, không có tạp chất, thì nhiệt độ chuyển
pha từ anatase thành rutile sẽ nằm trong khoảng 610730oC [15]. Với axit
metatitanic thu đƣợc khi thuỷ phân các muối clorua và nitrat của titan thì quá trình
chuyển thành rutile dễ dàng hơn nhiều (ở gần 500oC). Trong khi đó, với axit
metatitanic đã đƣợc điều chế bằng cách thuỷ phân các muối sunfat thì nhiệt độ
chuyển pha sẽ cao hơn, nằm trong khoảng 850900oC. Điều này có thể là do có sự
liên quan đến sự có mặt của các sunfat bazơ hoặc là các anion sunfat nằm dƣới dạng
hấp phụ [15]. Ngoài ion SO42- nhiệt độ chuyển anatase thành rutile cũng bị tăng cao
khi có mặt một lƣợng nhỏ tạp chất SiO2, cũng nhƣ khi có mặt HCl trong khí quyển
bao quanh.
Theo [15], năng lƣợng hoạt hoá của quá trình chuyển anatase thành rutile
phụ thuộc vào kích thƣớc hạt của anatase, nếu kích thƣớc hạt càng bé thì năng
lƣợng hoạt hoá cần thiết để chuyển anatase thành rutile càng nhỏ. Sự có mặt của
pha brookite có ảnh hƣởng đến sự chuyển pha anatase thành rutile [15]: khi tăng
nhiệt độ nung thì tốc độ chuyển pha brookite sang rutile xảy ra nhanh hơn tốc độ
chuyển pha anatase sang rutile nên tạo ra nhiều mầm tinh thể rutile hơn, đặc biệt với
các mẫu TiO2 chứa càng nhiều pha brookite thì sự chuyển pha anatase sang rutile
xảy ra càng nhanh. Quá trình xảy ra hoàn toàn ở 900oC.
1.1.3. Ứng dụng của vật liệu TiO2 [6]
Tính chất quang của TiO 2 thể hiện ở ba hiệu ứng: quang điện, quang xúc
tác và siêu ƣa nƣớc (Hình 1.5). Hiệu ứng quang điện xảy ra khi TiO 2 hấp thụ ánh
sáng có năng lƣợng hν ≥ E bg của nó, electron bị kích thích từ vùng hóa trị vƣợt
lên vùng dẫn, chạy qua mạch ngoài và tạo nên dòng điện. Hiệu ứng siêu ƣa nƣớc
của TiO2 đƣợc phát hiện năm 1998 bởi Wang và các cộng sự. Ngay sau đó, nó
mang lại các ứng dụng tuyệt vời khi chế tạo vật liệu tự làm sạch và kính chống
mờ. Hiệu ứng quang xúc tác của TiO 2 đã đƣa đến những ứng dụng rộng lớn và
rất quan trọng nhƣ phân hủy các chất ô nhiễm làm sạch môi trƣờng, quang phân
Oxi hoá
chất hữu cơ
Cố định nitơ
TiO2
+
Ánh
sáng
Phân tách
nƣớc
Hình 1.5. Tính chất quang của TiO và một số ứng dụng chủ yếu [6]
Hình 1. 5. Tính chất quang của TiO22 và một số ứng dụng chủ yếu [6]
1.1.4. Vật liệu TiO2 đƣợc biến tính
Đây là một trong những vấn đề quan trọng nhất trong việc tìm cách nâng cao
hiệu quả quá trình QXT của TiO2. Sự biến tính TiO2 là một hƣớng tiếp cận chủ yếu
trong kỹ thuật năng lƣợng vùng cấm nhằm thay đổi độ nhạy quang học của các chất
QXT bán dẫn. Mục tiêu chính của biến tính là thu hẹp năng lƣợng vùng cấm, dẫn
đến hấp thụ mạnh ánh sáng nhìn thấy hơn, trong khi đó vẫn duy trì tính toàn vẹn cấu
trúc tinh thể của chất QXT và chỉ thay đổi cấu trúc điện tử của chúng bằng cách
biến tính [15].
Theo nhiều công trình nghiên cứu, để biến tính TiO2 ngƣời ta có thể tiến
hành: nhạy quang bề mặt TiO2 với một số hợp chất hữu cơ mang màu [9, 11], biến
tính TiO2 bởi các ion kim loại chuyển tiếp [36, 32], biến tính với các ion đất hiếm
[16], ion kim loại quý [41], biến tính với các á kim [42], biến tính với các anion phi
kim [10]. Kết quả thu đƣợc từ những nghiên cứu này cho thấy, việc pha tạp các ion
vào cấu trúc mạng tinh thể TiO2 có thể cải thiện hơn nữa hoạt tính QXT của nó.
sol-gel với chất đầu là Ti(O-Bu)4 nhƣng với nguồn nitơ từ dung dịch NH3, H. L. Qin
nhận thấy mẫu có hoạt tính QXT cao nhất ứng với mẫu có tỷ lệ N/Ti là 4% mol, nung
ở 400oC [34-19]. Đồng thời, H. L. Qin cũng nhận thấy việc tham gia của N vào mạng
tinh thể TiO2 đã thể hiện vai trò xúc tiến sự tăng trƣởng các hạt tinh thể. Trái lại, tác
dụng kìm hãm sự phát triển tinh thể TiO2 khi đƣợc pha tạp N bằng phƣơng pháp solgel lại đƣợc tìm thấy ở các công trình [44, 26]. Y. Yin đã điều chế bột nano N-TiO2
bằng phƣơng pháp sol-gel từ nguồn titan là Ti(OC2H5)4 và các nguồn N khác nhau:
Footer Page 22 of 126.
Header Page 23 of 126.
NH4Cl, C6H15N và dung dịch NH3. Kết quả cho thấy, tất cả các mẫu bột N-TiO2 đều
có kích thƣớc hạt trung bình nhỏ hơn so với mẫu TiO2 không biến tính [44]. Kết quả
khác nhau trên chúng tôi nghĩ rằng do cách thức tiến hành điều chế, việc sử dụng
nguồn titan và N ban đầu khác nhau.
Mục đích chủ yếu của quá trình pha tạp vào cấu trúc mạng tinh thể TiO2 là tạo
ra những khuyết tật có lợi, giúp chuyển dịch khả năng hấp thụ quang về vùng ánh
sáng nhìn thấy. Tuy nhiên, ảnh hƣởng của giá trị năng lƣợng vùng cấm Ebg đến hiệu
suất phân hủy quang còn nhiều ý kiến khác nhau. Một số tác giả cho rằng, phổ hấp
thụ UV-Vis chuyển dịch càng nhiều về phía sóng dài, Ebg mà nhỏ thì hiệu quả QXT
sẽ cao. Tuy nhiên, A.R. Gandhe và các đồng nghiệp đã điều chế vật liệu N-TiO2 từ
HNO3, TiCl3, axit oxalic và urê. Kết quả cho thấy, mẫu có Ebg thấp hơn (2,22 eV) lại
có hoạt tính QXT thấp hơn mẫu có Ebg cao hơn (2,8 eV) trong điều kiện điều chế
tƣơng tự [44-8]. Trong nghiên cứu mới đây về kim loại biến tính TiO2, J. Choi và các
cộng sự cũng cho rằng, không có sự tƣơng thích hoàn toàn giữa phổ UV-Vis với hiệu
suất phân hủy MB [23]. Nhiều công trình nghiên cứu đối với nitơ biến tính TiO2 cũng
cho thấy, hiệu suất QXT không hoàn toàn phụ thuộc vào giá trị Ebg của vật liệu [40].
Đây là vấn đề quan trọng đối với vật liệu QXT, nguyên nhân chủ yếu của nó đƣợc
cho là do hiện tƣợng tái hợp giữa electron va lỗ trống quang sinh. Do vậy, việc đánh
Số phối tử hydroxo trong cầu phối trí của nó xác định hệ số thủy phân các
cation, nó đƣợc hiểu nhƣ là các nhóm chức của tiền chất. Sự ngƣng tụ các phân tử
tiền chất đã đƣợc hydroxyl hóa có thể dẫn tới hình thành chuỗi mắt xích là các khối
đa diện theo kiểu chung đỉnh hoặc chung cạnh qua cầu hydroxo kép hoặc chung
mặt. Kiểu ngƣng tụ các phân tử tiền chất và khoảng cách giữa các cation quyết định
cấu trúc của sản phẩm ngƣng tụ (hình 1.6).
Tác giả [18] cho rằng, trƣớc hết xảy ra quá trình thủy phân Ti4+ hình thành
tiền chất có điện tích không [Ti(OH)4(OH2)2]o, sau đó xảy ra quá trình ngƣng tụ
hình thành các đime [Ti2(OH)8(OH2)2]o, trong đó hai bát diện góp chung một cạnh
gọi là cầu hydroxo kép. Sự phát triển của phôi mầm này bởi quá trình tạo cầu
hydroxyl (quá trình olaytion) giữa các monome có thể dẫn tới các mầm có hình
dạng thẳng hoặc cong. Các mầm này ngƣng tụ tạo cầu oxo có thể khơi ngòi cho
việc tạo thành tinh thể rutile hay anatase (hình 1.6). Khả năng phát triển của phôi
mầm qua cạnh góp chung thành chuỗi mắt xích bát diện thẳng nhỏ hơn nhiều so với
sự hình thành chuỗi mắt xích cong nên sự tạo thành tinh thể anatase nhanh hơn
nhiều so với rutile. Tuy nhiên, trong môi trƣờng axít mạnh (HCl, HNO3), pha
anatase không bền nên bị tan ra, rutile là pha bền động học nên đƣợc bảo toàn.
Footer Page 24 of 126.
Header Page 25 of 126.
Phối tử
Tạo cầu OH-
Tạo cầu oxo
Anata
Copyright: Tài liệu đại học ©