BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT
QUANG XÚC TÁC VẬT LIỆU NANO BiTaO4 ĐỂ PHÂN HỦY
PHENOL TRONG NƢỚC

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

NGUYỄN THỊ HƢƠNG THÚY

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT
QUANG XÚC TÁC VẬT LIỆU NANO BiTaO4 ĐỂ PHÂN HỦY
PHENOL TRONG NƢỚC

NGUYỄN THỊ HƢƠNG THÚY

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
MÃ SỐ: 8440301
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. ĐÀO NGỌC NHIỆM

HÀ NỘI, NĂM 2019


TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Thị Hƣơng Thúy

ii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này một cách hoàn chỉnh, lời đầu tiên với lòng kính
trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đào Ngọc
Nhiệm, Trƣởng phòng Vật liệu Vô cơ – Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam. – ngƣời đã hƣớng dẫn, tận tình chỉ bảo tôi thực hiện thành công luận văn
thạc sỹ này.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo khoa Môi trƣờng cùng các
thầy cô phòng Phân tích khoa Môi trƣờng - trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi
trƣờng Hà Nội đã hết lòng ủng hộ, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Xin gửi lời cảm ơn Thầy giáo TS. Mai Văn Tiến- Giảng viên Trƣờng Đại học
Tài nguyên và Môi trƣờng đã tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn trong quá trình thực hiện
và hoàn thành luận.
Xin cảm ơn anh Đoàn Trung Dũng, chị Nguyễn Hà Chi phòng Phân tích Vô
cơ- Viện Khoa họcVật liệu, đã giúp đỡ tôi về thiết bị máy móc sử dụng.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, nguời thân và bạn
bè luôn mong muốn tôi hoàn thành tốt bài luận văn.
Trong quá trình thực hiện luận văn dù đã rất cố gắng nhƣng không thể tránh
khỏi những thiết sót, vì vậy em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý Hội
đồng, quý thầy cô và các bạn để luận văn của em đƣợc hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội ngày 17 tháng 01 năm 2018

1.3.2. Phƣơng pháp đồng kết tủa ...............................................................................13
1.3.3. Phƣơng pháp phản ứng pha rắn.......................................................................14
1.4. Tổng quan về phenol ..........................................................................................15
1.4.1. Giới thiệu về phenol ........................................................................................15
1.4.2. Nguồn gốc phát sinh của phenol .....................................................................15
1.4.3. Ảnh hƣởng của phenol tới con ngƣời và môi trƣờng ......................................16
1.4.4. Các phƣơng pháp xử lý phenol trong môi trƣờng nƣớc ..................................18
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........22
iv


2.1. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ........................................................................22
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu .....................................................................................22
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................22
2.2. Hóa chất, thiết bị sử dụng .................................................................................22
2.2.1. Nguyên liệu, hóa chất .....................................................................................22
2.2.2. Thiết bị sử dụng..............................................................................................23
2.3. Tổng hợp chế tạo vật liệu nano BiTaO4 .............................................................23
2.3.1. Quy trình sơ đồ tổng hợp vật liệu BiTaO4 bằng phƣơng pháp đốt cháy gel. .24
2.3.2. Khảo sát và tối ƣu hóa các điều kiện phản ứng tổng hợp vật liệu .................25
2.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc, hình thái và kích thƣớc vật liệu ...........25
2.4.1. Phƣơng pháp nhiệt trọng lƣợng – vi sai nhiệt lƣợng (TG-DTA) ....................25
2.4.2. Phƣơng pháp phân tích Phổ hồng ngoại IR ....................................................26
2.4.3. Phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái học của vật liệu (kính hiển vi điện
tử quét SEM-TEM) ...................................................................................................26
2.4.4. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ................................................................27
2.4.5. Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt riêng ( phƣơng pháp đo BET) ........28
2.4.6. Phƣơng pháp xác định điểm điện tích không của vật liệu ..............................29
2.4.7. Thiết bị phản ứng quang hóa (Photochemical) ...............................................30
2.4.8. Phƣơng pháp phổ UV-VIS .............................................................................32

BiTaO4 .......................................................................................................................48
3.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung đến quá trình quang xúc tác phân hủy phenol 48
3.3.2. Ảnh hƣởng của lƣợng xúc tác đến quá trình quang xúc tác phân hủy phenol
của vật liệu BiTaO4 ...................................................................................................48
3.3.3.Ảnh hƣởng của pH đến khả năng quang xúc tác phân hủy phenol của vật
liệu..... ........................................................................................................................49
3.3.4. Khả năng tái sử dụng của vật liệu với quá trình quang xúc tác xử lý
phenol...... ..................................................................................................................49
3.3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu BTO750 trong điều kiện không chiếu
sáng............................................................................................................................50
3.4. Điều kiện công nghệ thích hợp tổng hợp vật liệu quang xúc tác nano BiTaO4 .51
3.5. Kết quả thử nghiệm đối với mẫu môi trƣờng thực tế .........................................52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................53

vi


1. Kết luận .................................................................................................................53
2. Kiến nghị ...............................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

SMEWW

: Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water


: Differential Thermal Analysis

DSC

: Differential scanning calorimetry

BET

: Brunauer-Emmet-Teller

PVA

: polyvinyl ancolhol

IR

: Infrared

SC

: Semiconductor (Chất bán dẫn)

CB

: Vùng dẫn

EDX

: Energy - Dispersive X - ray (Tán xạ năng lƣợng tia X)


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế xúc tác quang của chất bán dẫn. .....................................................6
Hình 1.2. Giản đồ các mức năng lƣợng của BiTaO4 [40] ...........................................8
Hình 1.3. Giản đồ năng lƣợng độ rộng vùng cấm của hệ vật liệu BiTaO4 .................9
Hình 1.4. Cấu trúc của vật liệu BiTaO4 ......................................................................9
Hình 2.1. Quá trình tổng hợp vật liệu BTO bằng phƣơng pháp đốt cháy gel PVA ..24
Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của P/V(P0-P) vào P/Po. ..........................29
Hình 2.3. Sơ đồ chung của hệ thiết bị phản ứng quang hóa Photochemical UV. .....31
Hình 2.4. Tủ bảo vệ của hệ thiết bị quang xúc tác ....................................................32
Hình 3.1. Giản đồ TG-DTA của gel tạo bởi PVA ....................................................38
Hình 3.2. Giản đồ XRD của các vật liệu đƣợc nung ở các nhiệt độ nung ................39
Hình 3.3. Phổ IR của gel PVA đƣợc pha vào nƣớc ở nhiệt độ 80oC ........................40
Hình 3.4. Phổ IR của gel vật liệu sau khi đƣợc hòa tan hỗn hợp hai muối ở 80oC ..41
Hình 3.5. Phổ EDX của vật liệu BiTaO4 đƣợc nung ở nhiệt độ 750oC ....................43
Hình 3.6. Phổ XRD của vật liệu nano BiTaO4 đƣợc nung ở 750oC .........................44
Hình 3.7. Hình ảnh TEM của vật liệu BiTaO4 đƣợc nung ở 750oC trong 2 giờ. ......45
Hình 3.8. Phổ UV-VIS của mẫu tối ƣu đƣợc nung ở nhiệt độ 750oC .......................46
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của ΔpH vào pHi trên oxit nano BTO750 ...........................47
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của lƣợng xúc tác đến quá trình phân hủy phenol của vật liệu
BTO750 sau thời gian 60 phút ..................................................................................48
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của pH đến khả năng quang xúc tác phân hủy phenol của vật
liệu BTO750 sau 60 phút ..........................................................................................49
Hình 3.12. Khả năng tái sử dụng phân hủy phenol của vật liệu BTO750oC ............50

x


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn Full