Luận án Tiến sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang xúc tác của vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn)

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:155

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án là nghiên cứu quy trình công nghệ có thể Ďiều khiển việc hình thành pha cấu trúc c a vật liệu BiVO4. Nghiên cứu, chế tạo vật liệu BiMO (M = V, Ti, Sn) bằng các phương pháp hóa hỗ trợ vi sóng, th y nhiệt, sol-gel và khảo sát một số tính chất vật lí c a các vật liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Vật lý: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang xúc tác của vật liệu BiMO (M=V, Ti, Sn)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ----------o0o---------- PHẠM KHẮC VŨ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU BiMO (M = V, Ti, Sn) LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ HÀ NỘI - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI ----------o0o---------- PHẠM KHẮC VŨ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU BiMO (M = V, Ti, Sn) Chuyên ngành: Vật lí Chất rắn Mã số: 9.44.01.04 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Lục Huy Hoàng 2. PGS.TS. Nguyễn Văn Hùng Hà Nội - 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Lục Huy Hoàng và PGS. TS Nguyễn Văn Hùng. Các số liệu và kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và không trùng lặp với bất kỳ công trình nào đã công bố. Tác giả Phạm Khắc Vũ
ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin bày tỏ sự kính trọng và biết ơn sâu sắc Ďến PGS.TS Lục Huy Hoàng và PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, các thầy là những người hướng dẫn tôi trong suốt thời gian qua. Các thầy Ďã tận tình giúp Ďỡ tạo mọi Ďiều kiện tốt nhất, khích lệ tinh thần Ďể tôi có thêm nghị lực Ďể hoàn thành luận án. Phương pháp giáo dục v tấm gương sáng c các thầy s lu n l những giá trị to Ďẹp m em s lu n ghi nhớ v m ng theo trong h nh tr ng cuộc Ďời n y Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Hà Nội v Trường THPT Yên Khánh A - Ninh Bình Ďã tạo Ďiều kiện thuận lợi về mọi mặt Ďể tôi tập trung nghiên cứu trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn Ďối với các thầy cô Khoa Vật lí - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ďã tr ng bị cho tôi những kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm, Ďộng viên, yêu quý, Ďùm bọc tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại Ďây Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám Hiệu, các thầy cô, các anh chị và Ďồng nghiệp trong tổ Lí, Trường THPT Yên Khánh A v Trường THPT chuyên Lương Văn Tụy – Ninh Bình Ďã chi sẻ công việc, giúp Ďỡ tôi những khó khăn v tạo mọi Ďiều kiện thuận lợi Ďể tôi tập trung nghiên cứu trong suốt thời gian qua. Trong thời gian làm việc và học tập tại bộ môn Vật lí Chất rắn – Điện tử, Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, tôi luôn nhận Ďược sự giúp Ďỡ trong công việc, chia sẻ kinh nghiệm, cổ vũ, Ďộng viên tinh thần c PGS TS Đỗ Danh Bích, PGS. TS Trần Mạnh Cường, PGS. TS Phạm Văn Vĩnh, TS. Phạm Văn Hải, TS. Nguyễn Đình Lãm, TS. Phạm Đỗ Chung, TS. Lê Thị M i O nh, TS Đinh Hùng Mạnh, TS. Trịnh Đức Thiện, TS. Nguyễn Thị Thúy, NCS. Nguyễn Đăng Phú v các anh chị em học viên cao học, các em sinh viên học tập và nghiên cứu tại Ďây. Lời cảm ơn cuối cùng, t i d nh Ďể cảm ơn Ďến bố mẹ, anh chị em và những người thân trong gi Ďình Ďã Ďộng viên và tạo Ďiều kiện mọi mặt về tinh thần cũng như vật chất Ďể tôi tập trung nghiên cứu. Sự Ďộng viên, giúp Ďỡ, chia sẻ lớn lao c a vợ tôi, sự cổ vũ nhiệt tình c các con t i l Ďộng lực Ďể tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2020 Tác giả Phạm Khắc Vũ
iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Ý nghĩa BET Đo Ďẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp (Brunauer – Emmett – Teller) CB Vùng dẫn (Conduction Bands) DTA Phân tích nhiệt vi s i Differenti l Therm l n lysis EDX/EDS Phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) Eg Độ rộng vùng cấm B nd g p FWHM Độ bán rộng Full Width t H lf M ximum HC Lực kháng t Coercivity HR-TEM Kính hiển vi Ďiện tử truyền qua phân giải cao (High-Resolution Transmission Electron Microscope) MB Methylene blue (C16H18N3SCl) Mr T Ďộ dư Remn nt m gnetiz tion Ms T Ďộ bão ho S tur tion m gnetiz tion RhB Rhodamine B (C28H31ClN2O3) SEM Kính hiển vi Ďiện tử quét (Scanning Electron Microscope) TEM Kính hiển vi Ďiện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope) TGA Ph p phân tích nhiệt trọng lượng Thermogr vimetric l n lysis TTiP Titanium Tetraisoproproxide (Ti(OCH(CH3)2)4) UV-vis Tử ngoại – Khả kiến Ultr violet – Visible) VB Vùng hóa trị (Valence Bands) VSM T kế mẫu rung Vibr ting S mple M gnetometer XRD Nhiễu xạ ti X X-ray Diffraction) θ Góc nhiễu xạ tia X λ Bước sóng ánh sáng ν Tần số ánh sáng
iv MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................... iii MỤC LỤC ................................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................. ix MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................7 1.1. Tổng quan về vật liệu Bi2Sn2O7 ...........................................................................7 1.1.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Bi2Sn2O7 ............................................................7 1.1.2. Tính chất quang của vật liệu Bi2Sn2O7 .............................................................9 1.1.3. Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7 ...............................................12 1.1.4. Các nghiên cứu nhằm tăng cường khả năng quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7 ....................................................................................................................13 1.1.5. Các nghiên cứu nhằm thu hồi vật liệu Bi2Sn2O7 .............................................17 1.2. Tổng quan về vật liệu Bi2Ti2O7 ..........................................................................20 1.2.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Bi2Ti2O7 ...........................................................20 1.2.2. Tính chất quang của vật liệu Bi2Ti2O7 ............................................................21 1.2.3. Tính chất quang xúc tác của vật liệu Bi2Ti2O7................................................24 1.2.4. Các nghiên cứu nhằm cải thiện quang xúc tác của vật liệu Bi2Ti2O7 .............26 1.2.5. Thảo luận cơ chế quang xúc tác .....................................................................31 1.3. Tổng quan về vật liệu BiVO4 .............................................................................33 1.3.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu BiVO4 ...............................................................33 1.3.2. Tính chất dao động mạng của vật liệu BiVO4 .................................................34 1.3.3. Tính chất quang của vật liệu BiVO4 ................................................................36 1.3.4. Tính chất quang xúc tác của vật liệu BiVO4 ...................................................37 Kết luận chương 1 .....................................................................................................41 CHƢƠNG 2. CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM .............................................42 2.1. Quy trình chế tạo vật liệu v phương pháp chế tạo vật liệu ...............................42 2.1.1. Chế tạo vật liệu nano BiVO4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng.........45
v 2.1.2. Chế tạo vật liệu nano Bi2Ti2O7........................................................................47 2.1.3. Chế tạo vật liệu nano Bi2Sn2O7 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng ....49 2.1.4. Chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 .....................................................50 2.2. Các thiết bị và kỹ thuật Ďược sử dụng Ďể phân tích Ďặc trưng mẫu ...................53 2.2.1. Kính hiển vi điện tử quét .................................................................................53 2.2.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua và truyền qua phân giải cao.........................53 2.2.3. Phép đo phân tích nhiệt vi sai và nhiệt trọng lượng .......................................54 2.2.4. Phép đo nhiễu xạ tia X ....................................................................................54 2.2.5. Phép đo phổ hấp thụ UV-vis ...........................................................................55 2.2.6. Phép đo phổ tán xạ Raman .............................................................................56 2.2.7. Phép đo phổ tán sắc năng lượng tia X ............................................................57 2.2.8. Phép đo phổ huỳnh quang ...............................................................................58 2.2.9. Phép đo chu trình từ trễ ..................................................................................58 2.2.10. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2 ............................................59 2.2.11. Phép đo hoạt tính quang xúc tác ...................................................................59 Kết luận chương 2 .....................................................................................................62 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BiVO4 ..................................................................63 3.1. Ảnh hưởng c Ďộ pH ........................................................................................63 3.1.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu được chế tạo có độ pH khác nhau ........63 3.1.2. Ảnh SEM của các mẫu chế tạo ở pH khác nhau .............................................65 3.1.3. Phổ hấp thụ UV-vis của các mẫu chế tạo ở pH khác nhau ............................67 3.2. Ảnh hưởng c Ďiều kiện xử lý nhiệt .................................................................68 3.2.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu sau khi ủ ở các nhiệt độ khác nhau ......68 3.2.2. Phổ tán xạ Raman của các mẫu khi ủ ở các nhiệt độ khác nhau....................69 3.2.3. Ảnh SEM và HRTEM của các mẫu ủ ở các nhiệt độ khác nhau .....................71 3.2.4. Phổ hấp thụ UV-vis của các mẫu ủ ở nhiệt độ khác nhau ..............................72 Kết luận chương 3 .....................................................................................................73 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Ti2O7 .................................................................................................75 4.1. Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp sol-gel .........................................75 4.1.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Bi2Ti2O7 ...........................................................75 4.1.2. Phổ hấp thụ UV-vis của vật liệu Bi2Ti2O7.......................................................78
vi 4.2. Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp th y nhiệt ...................................79 4.2.1. Ảnh hưởng của độ pH lên một số tính chất của vật liệu Bi2Ti2O7 ..................79 4.2.2. Ảnh hưởng của điều kiện ủ nhiệt lên một số tính chất của vật liệu Bi2Ti2O7 ....81 4.3. Tính chất quang xúc tác c a vật liệu Bi2Ti2O7...................................................85 4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ của vật liệu chế tạo bằng phương pháp sol-gel ...85 4.3.2. Ảnh hưởng độ pH của mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt.........87 4.3.3. Ảnh hưởng xử lý nhiệt của mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt ...................................................................................................................88 Kết luận chương 4 .....................................................................................................92 CHƢƠNG 5. KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Sn2O7 ................................................................................................94 5.1. Ảnh hưởng c Ďiều kiện công nghệ lên một số tính chất c a vật liệu .............94 5.1.1. Ảnh hưởng của độ pH .....................................................................................94 5.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên cấu trúc và tính chất quang của vật liệu ........99 5.2. Ảnh hưởng c Ďiều kiện chế tạo lên tính chất quang xúc tác c a vật liệu .....104 5.2.1. Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7 có độ pH của dung dịch tiền chất khác nhau .................................................................................................105 5.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên tính chất quang xúc tác .................................107 5.3. Kết quả chế tạo và nghiên cứu vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7 với vật liệu t CoFe2O4 ..110 5.3.1. Tính chất vật lí của vật liệu tổ hợp ...............................................................110 5.3.2. Tính chất quang xúc tác và thử nghiệm khả năng thu hồi bằng từ trường của mẫu tổ hợp ........................................................................................................114 Kết luận chương 5 ...................................................................................................118 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN ...............................................................120 KIẾN NGHỊ ...........................................................................................................122 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ...........................................123 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................124
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Độ rộng vùng cấm của các mẫu Bi2Sn2O7 với các giá trị pH khác nhau .........12 Bảng 2.1. Khối lượng và tỉ lệ % các vật liệu cần dùng để chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4.....................................................................................52 Bảng 3.1. Vị trí góc 2θ ứng với đỉnh nhiễu xạ (200) và hằng số mạng của pha tetragonal BiVO4 chế tạo ở pH = 3 và 5 .................................................65 Bảng 3.2. Kích thước hạt tinh thể trung bình của pha tetragonal BVO4 chế tạo ở pH = 3 và 5. ...........................................................................................65 Bảng 3.3. Bề rộng dải cấm của các mẫu BiVO4 được chế tạo ở các độ pH khác nhau. .67 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên sự kết tinh và độ rộng vùng cấm của hạt nano BiVO4. .................................................................................69 ảng 4.1. Hằng số mạng tinh thể của Bi2Ti2O7 ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ...........76 Bảng 4.2. Kích thước hạt tinh thể trung bình của các mẫu Bi2Ti2O7 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ...................................................................................77 Bảng 4.3. Độ rộng vùng cấm quang học và ước sóng tại ờ hấp thụ của các mẫu i2Ti2O7, được ủ ở nhiệt độ khác nhau. ....................................78 Bảng 4.4. Bề rộng vùng cấm quang và bờ hấp thụ của Bi2Ti2O7, các mẫu được thủy nhiệt trong điều iện độ pH khác nhau. ........................................81 Bảng 4.5. Diện tích bề mặt riêng của mẫu chưa ủ và các mẫu ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ................................................................................................83 Bảng 4.6. Độ dốc ’ của đồ thị y(t) = ln(Co/Ct ) đối với các vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo tại các nhiệt độ ủ khác nhau:..............................................................86 Bảng 4.7. Độ dốc ’ của đồ thị y(t) = ln(Co/Ct ) đối với các vật liệu Bi2Ti2O7 được chế tạo tại các độ pH khác nhau: .............................................................88 Bảng 4.8. Độ dốc ’ của đồ thị y(t) = ln(Co/Ct ) đối với các vật liệu Bi2Ti2O7 chưa ủ và ủ ở các nhiệt độ khác nhau. .................................................................89 Bảng 5.1. Kích thước hạt tinh thể trung bình của các mẫu Bi2Sn2O7 được chế tạo theo phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng trong điều iện độ pH khác nhau .........97 Bảng 5.2. Độ rộng vùng cấm quang và ước sóng hấp thụ của các mẫu Bi2Sn2O7 có độ pH của dung dịch tiền chất khác nhau. ...............................................99
viii Bảng 5.3. Diện tích bề mặt riêng và ích thước hạt của Bi2Sn2O7 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ................................................................................101 Bảng 5.4. Độ rộng vùng cấm quang và bờ hấp thụ của các mẫu Bi2Sn2O7 ủ ở các nhiệt độ khác nhau. .................................................................................102 Bảng 5.5. Độ dốc ’ của đồ thị y(t) = ln(Co/Ct ) đối với các vật liệu Bi2Sn2O7 được chế tạo tại các độ pH khác nhau: ..................................................106 Bảng 5.6. Độ dốc ’ của đồ thị y(t) = ln(Co/Ct ) đối với các vật liệu Bi2Sn2O7 được ủ tại các nhiệt độ khác nhau: .........................................................108 Bảng 3.7. Thành phần các nguyên tố trong mẫu tổ hợp BSO/CFO. ......................111 Bảng 5.8. Tỉ lệ thu hồi của các mẫu tổ hợp BSO/CFO sau 3 lần thu hồi liên tiếp. 115 Bảng 5.9. Độ dốc ’ của đồ thị y(t) = ln(Co/Ct ) đối với vật liệu BSO và vật liệu ...... tổ hợp BSO/CFO. ....................................................................................117
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. (a) Cấu trúc mạng tinh thể của Pyrochlores lí tưởng dọc theo trục (110) bát diện BO6 và các cation dẫn A [32], (b) Biểu đồ biểu diễn pha α- Bi2Sn2O7, trong đó i: màu vàng, Sn: màu đen, O′: màu đỏ và nguyên tử O ở các góc của bát diện màu đỏ [85]. ....................................................8 Hình 1.2. Cấu trúc điện tử (a) và mật độ trạng thái (b) của Bi2Sn2O7 [107]. ............9 Hình 1.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X (a) và phổ hấp thụ UV-vis (b) của mẫu Bi2Sn2O7 thủy nhiệt ở 240 oC trong 24 giờ [107]. .................................................10 Hình 1.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X (a) của các mẫu Bi2Sn2O7 được thủy nhiệt 180 oC trong 24 h với độ pH của dung dịch:( a)6,( b)8,(c)10,(d)12,(e)14, và phổ hấp thụ UV-vis (b)của mẫu với độ pH của dung dịch là 12 [53] ...11 Hình 1.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X (a) và phổ hấp thụ UV-vis (b)của các mẫu Bi2Sn2O7 được thủy nhiệt từ dung dịch có độ pH khác nhau [53] .........11 Hình 1.6. Sự suy giảm nồng độ MO (a) hệ số động học của quá trình quang xúc tác phân hủy MO (b) của các chất xúc tác Bi2Sn2O7, Bi2O3 và TiO2 dưới sự chiếu xạ của ánh sáng nhìn thấy [107]. .................................................12 Hình 1.7. Hệ số động học của phản ứng quang xúc tác phân hủy MB của vật liệu Bi2Sn2O7 chế tạo ở các giá trị pH trong dung dịch khác nhau [53]. .....13 Hình 1.8. Sự suy giảm nồng độ dung dịch RhB của các chất xúc tác Bi2Sn2O7 tinh khiết (BSO tinh khiết) và Bi2Sn2O7 có sử dụng chất hoạt hóa bề mặt CTAB (0,3 mmol C-BSO và 1,5 mmol C- SO) dưới sự chiếu xạ của ánh sáng khả kiến [112]. ........................................................................14 Hình 1.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu TiO2, BSO và BSO-TiO2 [109]. ......14 Hình 1.10. Hình ảnh TEM của mẫu TiO2 (a), BSO (b), 10BSO- TiO2 (c) và hình ảnh HRTEM của mẫu 10BSO- TiO2 (d) [109]. .............................................15 Hình 1.11. Sự suy giảm nồng độ dung dịch RhB theo thời gian chiếu sáng của các vật liệu quang xúc tác tổ hợp BSO-TiO2, Bi2Sn2O7 (BSO), TiO2, P25 [109]. ..............................................................................................15 Hình 1.12. Sự suy giảm nồng độ dung dịch RhB (a), Phenol (b) do hoạt tính quang xúc tác của các mẫu Bi2Sn2O7 và Bi2Sn2O7/RGO dưới sự chiếu xạ bởi ánh sáng khả kiến [117]. ........................................................................16 Hình 1.13. Sự suy giảm nồng độ dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng. (Hình chèn: Phổ hấp thụ của MB) [52]. ................................................18
x Hình 1.14. Đường cong từ trễ của các vật liệu tổ hợp TiO2/CoFe2O4 và CoFe2O4 [52]. ........................................................................................................18 Hình 1.15. Vật liệu quang xúc tác sợi nano TiO2/CoFe2O4 được tách ra khỏi dung dịch MB nhờ nam châm [52]. ................................................................18 Hình 1.16. Đường cong từ trễ của các mẫu CoFe2O4 và mẫu tổ hợp Bi2WO6/CoFe2O4 [104]...........................................................................19 Hình 1.17. Đường cong từ trễ của các mẫu ZnFe2O4 và Bi2WO6/ZnFe2O4 [115]. ...19 Hình 1.18. Sự suy giảm nồng độ RhB của mẫu tổ hợp Bi2WO6/ZnFe2O4 [115]. .....19 Hình 1.19. Sự suy giảm nồng độ RhB của mẫu tổ hợp Bi2WO6/ZnFe2O4 tái sử dụng [115]. ......................................................................................................19 Hình 1.20. Sơ đồ cấu trúc tinh thể Bi2Ti2O7, cation i màu vàng, cation Sn màu đen, O’ màu đỏ, O nằm ở đỉnh của các bát diện màu đỏ [85]. ......................21 Hình 1.21. Cấu trúc điện tử và mật độ trạng thái của vật liệu Bi2Ti2O7 [106]. .......22 Hình 1.22. Biểu đồ cấu trúc điện tử của tinh thể Bi2Ti2O7 dọc theo véc tơ sóng [67]. .22 Hình 1.23. Phổ hấp thụ của màng mỏng Bi2Ti2O7 (hình chèn là đồ thị Tauc của Bi2Ti2O7 tương ứng với bề rộng vùng cấm thẳng là 2,74 eV) [62]. .......23 Hình 1.24. Phổ hấp thụ và bờ hấp thụ (Hình chèn) của các mẫu: (a) TiO2, (b) TiO2 pha tạp Bi, (c) BTO-3-350-450, (d) BTO-3-350-500 [9]. .....................24 Hình 1.25. (a) Phổ hấp thụ của dung dịch MB sau thời gian chiếu xạ bằng ánh sáng khả kiến khác nhau, (b) Sự suy giảm nồng độ MB sau các thời gian chiếu sáng khác nhau với các chất xúc tác Bi2Ti2O7, TiO2 [76]. ...........24 Hình 1.26. Sự suy giảm nồng độ dung dịch MO do chiếu xạ tia tử ngoại ứng với nồng độ chất xúc tác Bi2Ti2O7 khác nhau và với vật liệu P-25: (A) 5 g/l, (B) 6 g/l, (C) 7 g/l, (D) 8 g/l, (E) 10 g/l và (F) P-25 [114]. ...................25 Hình 1.27. Lượng khí H2 thu được bằng sử dụng vật liệu BTO và Mn_BTO với hàm lượng Mn khác nhau trong 2 giờ chiếu ánh sáng nhìn thấy [31]. .........26 Hình 1.28. (a) Biểu đồ dạng cột năng suất thu được khí H2 với các chất quang xúc tác TiO2, BTO, BTO pha tạp chất Fe với nồng độ khác nhau, (b) Sự thay đổi độ rộng vùng cấm của vật liệu BTO, BTO pha tạp chất Fe so với đường chuẩn là độ rộng vùng cấm của vật liệu TiO2 [3].......................27 Hình 1.29. Lượng khí H2 nhận được dùng vật liệu quang xúc tác BTO và vật liệu tổ hợp BTO/RGO với tỉ lệ khối lượng RGO thay đổi từ 0,25 % đến 6 % dưới sự chiếu xạ bởi ánh sáng nhìn thấy trong thời gian 130 phút [30]. ..28
xi Hình 1.30. Sự suy giảm nồng độ MB trong dung dịch khi chiếu xạ ánh sáng khả kiến [125]. ......................................................................................................28 Hình 1.31. Phổ huỳnh quang (PL) của các vật liệu BT-0, BT-5, BT-10 và P-25 [125]. .28 Hình 1.32. Sự suy giảm nồng độ RhB do quang xúc tác của vật liệu tổ hợp Bi2Ti2O7/Bi4Ti3O12 khi chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy [19]. .....................29 Hình 1.33. Ảnh TEM và HRTEM của vật liệu tổ hợp BiVO4/Bi2Ti2O7 [42]. ............29 Hình 1.34. Sự suy giảm Tetracycline (a) và tốc độ phân hủy Tetracycline (b) do phản ứng quang xúc tác của các mẫu BiVO4, Bi2Ti2O7, mẫu tổ hợp BiVO4/Bi2Ti2O7 khi chiếu ánh sáng nhìn thấy [42]. ...............................30 Hình 1.35. Phổ huỳnh quang PL của các mẫu BiVO4, Bi2Ti2O7 tinh khiết và mẫu tổ hợp BiVO4/Bi2Ti2O7 [42] ....................................................................30 Hình 1.36. Mô hình cơ chế quang xúc tác phân hủy RhB của vật liệu Bi2Ti2O7 [35]...32 Hình 1.37. Cơ chế quang xúc tác phân hủy Tetracycline của vật liệu tổ hợp BiVO4/Bi2Ti2O7 [42] ...............................................................................33 Hình 1.38. (A) Giản đồ năng lượng cho (t-z) BiVO4 và (m-s) BiVO4 [49, 102]; (B) Cấu trúc tinh thể của monoclinic clinobisvanite BiVO4. Cấu trúc đa diện tương ứng được biểu diễn trong (B), tứ diện VO4 màu cam, và đa diện BiO8 màu xanh [127]. .............................................................................34 Hình 1.39. Phổ tán xạ Raman của các mẫu BiVO4 được chế tạo ở các độ pH khác nhau:(a) pH = 2, (b) pH = 4, (c) pH = 5 [63]. ......................................35 Hình 1.40. Phổ tán xạ Raman của các mẫu BiVO4 trong dải số sóng từ 100 đến 1000 cm -1: A (đơn pha tetragonal); , C, D và E (đơn pha monoclinic) [119]. ......................................................................................................36 Hình 1.41. Phổ hấp thụ (a) và phổ chuyển đổi K-M (b) của các mẫu BiVO4 chế tạo ở các pH khác nhau: (a) pH = 3,8; (b) pH = 4,0; (c) pH = 4,3; (d) pH = 4,7; (e) pH = 5,2; (f) pH = 5,5; (g) pH = 8,5 [122]. .............................37 Hình 1.42. Nồng độ MB bị phân hủy do hoạt tính quang xúc tác của vật liệu BiVO4 –a (pH = 3,8), BiVO4 –b (pH = 4,0), BiVO4 –c (pH = 4,3), BiVO4 –d ( pH = 4,7), BiVO4 –e (pH = 5,2), BiVO4 –f ( pH = 5,5) và BiVO4 –g ( pH = 8,5) dưới chiếu xạ ánh sáng nhìn thấy [122]. ....................................38 Hình 1.43. Phổ hấp thụ của các mẫu BiVO4 chế tạo ở pH: (a) pH = 1, (b) pH = 3, (c) pH = 5, (d) pH = 7, (e) pH = 10 [103]. ...........................................39
xii Hình 1.44. Sự suy giảm nồng độ MB do quang xúc tác của các mẫu BiVO4 chế tạo ở pH: (a) pH = 1, (b) pH = 3, (c) pH = 5, (d) pH = 7, (e) pH = 10 [103]. ..39 Hình 1.45. Sự suy giảm nồng độ dung dịch RhB do hoạt tính quang xúc tác của BiVO4 chế tạo ở pH khác nhau và TiO2 dưới ánh sáng khả kiến [124]. ....40 Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo vật liệu nano BiVO4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng. ....................................................................................46 Hình 2.2. Sơ đồ chế tạo vật liệu Bi2Ti2O7 bằng phương pháp sol-gel. .....................47 Hình 2.3. Sơ đồ chế tạo vật liệu Bi2Ti2O7 bằng phương pháp thủy nhiệt. ................48 Hình 2.4. Sơ đồ chế tạo vật liệu nano Bi2Sn2O7 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng. ....................................................................................49 Hình 2.5. Sơ đồ chế tạo hạt từ CoFe2O4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng. ..51 Hình 2.6. Sơ đồ chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng. ....................................................................................52 Hình 2.7. Cấu trúc của Rhodamine B [108] .............................................................60 Hình 2.8. Thiết bị khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu. ............................61 Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu BiVO4 mẫu được chế tạo với độ pH của dung dịch hác nhau. .........................................................................63 Hình 3.2. Ảnh SEM của các mẫu BiVO4 chế tạo ở pH khác nhau: (a) pH = 7, (b) pH = 5, (c) pH = 3. ...........................................................................66 Hình 3.3. Phổ hấp thụ (a) và phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) của các mẫu BiVO4 được chế tạo ở các độ pH của dung dịch tiền chất khác nhau. .............67 Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu BiVO4 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau................................................................................................68 Hình 3.5. Phổ tán xạ Raman của mẫu BiVO4 ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ..............70 Hình 3.6. Ảnh FE-SEM của mẫu BiVO4 chưa ủ (a), mẫu ủ ở 325 oC (b), mẫu ủ ở 400 oC (c), hình ảnh HRTEM của mẫu ủ ở 325 oC (d). ...........71 Hình 3.7. Phổ hấp thụ (a) và phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) của các mẫu BiVO4 chưa ủ và được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ..........................................72 Hình 4.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu i2Ti2O7 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau ................................................................................................................75 Hình 4.2. Ảnh SEM của Bi2Ti2O7, mẫu được ủ ở các nhiệt độ khác nhau: (a) 400 oC, (b) 500 oC, (c) 600 oC và (d) 700 oC. .....................................................77
xiii Hình 4.3. (a) Phổ hấp thụ và (b) phổ hấp thụ chuyển đổi KM của Bi2Ti2O7, mẫu được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ...........................................................78 Hình 4.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Bi2Ti2O7 được thủy nhiệt trong dung dịch có độ pH là 3, 5, 7, 9 và 11. ..................................................79 Hình 4.5. Ảnh SEM của các mẫu Bi2Ti2O7, mẫu được thủy nhiệt trong điều iện độ pH khác nhau: (a) pH = 5, (b) pH = 11. .......................................80 Hình 4.6. (a) Phổ hấp thụ và (b) phổ hấp thụ chuyển đổi KM của Bi2Ti2O7, mẫu được thủy nhiệt trong điều iện độ pH của dung dịch tiền chất khác nhau ........................................................................................................80 Hình 4.7. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ........................82 Hình 4.8. Ảnh FE-SEM của mẫu chưa ủ (a) và các mẫu ủ ở các nhiệt độ khác nhau 400 oC (b), 500 oC (c) và 600 oC (d). ..........................................83 Hình 4.9. Phổ hấp thụ (a) và phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) của các mẫu Bi2Ti2O7 chưa ủ và ủ ở nhiệt độ 400 oC, 500 oC và 600 oC. .................................84 Hình 4.10. Độ hấp thụ của RhB (10 ppm) suy giảm theo thời gian xúc tác của Bi2Ti2O7 ủ 400 oC dưới chiếu sáng đèn Xenon. ..................................85 Hình 4.11. Suy giảm nồng độ Rh dưới tác dụng quang xúc tác của các mẫu Bi2Ti2O7 (a) và tốc độ phân hủy RhB trong quá trình quang xúc tác của các mẫu Bi2Ti2O7 theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b). .................86 Hình 4.12. Suy giảm nồng độ Rh dưới tác dụng quang xúc tác của các mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo ở độ pH khác nhau (a) và tốc độ phân hủy RhB trong quá trình quang xúc tác của các mẫu Bi2Ti2O7 theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b). ......................................................................................87 Hình 4.13. Suy giảm nồng độ Rh dưới tác dụng quang xúc tác của các mẫu Bi2Ti2O7 ủ ở nhiệt độ khác nhau (a) và tốc độ phân hủy RhB trong quá trình quang xúc tác của các mẫu Bi2Ti2O7 ủ ở nhiệt độ khác nhau theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b). ...........................................................88 Hình 4.14. Sơ đồ cơ chế tăng cường hoạt tính quang xúc tác của vật liệu tổ hợp hai pha Bi2Ti2O7/BiOCl. .......................................................................90 Hình 4.15. Phổ huỳnh quang của các mẫu: (a) mẫu Bi2Ti2O7 tinh khiết (được ủ ở 600 oC), (b) mẫu tổ hợp Bi2Ti2O7/ iOCl (được ủ ở 400 oC). ............91
xiv Hình 5.1. Đường cong DSC và TGA của mẫu Bi2Sn2O7 với tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút. ...............................................................................95 Hình 5.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Bi2Sn2O7 được chế tạo với độ pH khác nhau................................................................................................96 Hình 5.3. Ảnh SEM của các mẫu Bi2Sn2O7 được chế tạo trong dung dịch có pH: pH = 3 (a), pH = 5 (b), pH = 7 (c), pH = 9 (d), pH = 11 (e) và pH = 12 (f). ........................................................................................98 Hình 5.4. Phổ hấp thụ của các mẫu Bi2Sn2O7 có độ pH của dung dịch tiền chất khác nhau (a) và phổ chuyển đổi Kubelka-Munk (KM) (b). ..................98 Hình 5.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu Bi2Sn2O7 ở nhiệt độ khác nhau. ......99 Hình 5.6. Ảnh SEM của các mẫu Bi2Sn2O7 ủ ở các nhiệt độ khác nhau: 400 oC (a), 500 oC (b), 600 oC (c) và 700 oC (d). ..........................................101 Hình 5.7. Phổ hấp thụ (a) và phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) của các mẫu Bi2Sn2O7 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. .........................................................102 Hình 5.8. (a) Phổ huỳnh quang của mẫu Bi2Sn2O7 ủ ở nhiệt độ khác nhau và (b) Đường khớp hàm Lorentz phổ huỳnh quang của mẫu Bi2Sn2O7 ủ ở nhiệt độ 400 oC. .................................................................................104 Hình 5.9. Phổ hấp thụ của RhB do tác dụng của chất xúc tác Bi2Sn2 O7 chế tạo ở pH = 12 được chiếu sáng đèn Xenon. ............................................105 Hình 5.10. Suy giảm nồng độ RhB theo thời gian chiếu sáng do xúc tác của các mẫu Bi2Sn2O chế tạo ở độ pH khác nhau (a) và tốc độ phân hủy RhB trong quá trình quang xúc tác của các mẫu Bi2Sn2O7 theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b). .................................................................106 Hình 5.11. Phổ hấp thụ của RhB do tác dụng của chất xúc tác Bi2Sn2 O7 ủ tại 500 0C được chiếu sáng đèn Xenon. .........................................107 Hình 5.12. Suy giảm nồng độ RhB theo thời gian chiếu sáng do quang xúc tác của các mẫu Bi2Sn2O ủ ở nhiệt độ khác nhau (a) và tốc độ phân hủy RhB trong quá trình quang xúc tác của các mẫu Bi2Sn2O7 theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b). .................................................................108 Hình 5.13. Sự suy giảm nồng độ Rh dưới hoạt tính quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7 ủ ở 500 oC sau 4 lần sử dụng. ...............................................109
xv Hình 5.14. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu BSO, CFO tinh khiết và các mẫu tổ hợp BSO/CFO. .............................................................................................110 Hình 5.15. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) của mẫu tổ hợp (a) BSO 10 CFO, (b) BSO 15 CFO. ..................................................................................111 Hình 5.16. Ảnh SEM của mẫu BSO tinh khiết (a) và các mẫu tổ hợp với tỉ lệ khối lượng mCFO/mBSO lần lượt là: (b) 5 %; (c) 7,5 %; (d) 10 %; (e) 15 %. 112 Hình 5.17. Chu trình từ trễ của các mẫu tổ hợp BSO/CFO và mẫu CFO ..............113 Hình 5.18. Phổ hấp thụ (a) và phổ hấp thụ chuyển đổi KM (b) của các mẫu BSO, CFO tinh khiết và các mẫu tổ hợp BSO/CFO. .....................................114 Hình 5.19. Tiềm năng thu hồi bằng từ trường của vật liệu tổ hợp BSO/CFO. .......115 Hình 5.20. Phổ hấp thụ của RhB (10 ppm) do tác dụng của mẫu tổ hợp BSO 10 CFO dưới ánh sáng đèn Xenon. .........................................................116 Hình 5.21. Suy giảm nồng độ RhB theo thời gian chiếu sáng do tác dụng của các mẫu tổ hợp BSO/CFO (a) và tốc độ phân hủy RhB trong quá trình quang xúc tác của các mẫu tổ hợp BSO/CFO theo mô hình Langmuir – Hinshelwood (b). ....................................................................................116 Hình 5.22. Sự suy giảm nồng độ Rh dưới hoạt tính quang xúc tác của vật liệu tổ hợp BSO 10 CFO sau 4 lần sử dụng. ...............................................118
1 MỞ ĐẦU Ô nhiễm m i trường sống trong Ďó có ô nhiễm nguồn nước Ď ng l vấn Ďề toàn cầu. Việc tìm ra các biện pháp xử lý ô nhiễm m i trường, ô nhiễm nguồn nước là yêu cầu cấp thiết hiện nay. Bằng các phương pháp truyền thống, các chất hữu cơ trong nước thải chỉ Ďược gom lại và sinh ra một lượng nước thải thứ cấp [98]. Việc sử dụng các chất bán dẫn dưới tác dụng c ánh sáng Ďể thúc Ďẩy quá trình phân h y các hợp chất hữu cơ th ng qu hiệu ứng quang xúc tác có nhiều ưu Ďiểm như Ďơn giản, chi phí thấp, bền về mặt hóa học và sản phẩm cuối cùng c a chuỗi phản ứng là những chất kh ng Ďộc hại như CO2, H2O…[86]. Vì vậy, phương pháp sử dụng vật liệu qu ng xúc tác Ďể xử lý ô nhiễm m i trường nước là một giải pháp triệt Ďể và thân thiện với m i trường. Năm 1972, Fujishim v Hond Ďã c ng bố b i báo ―Electrochemical Photolysis of W ter t Semiconductor Electrode‖ trên tạp chí Nature [29] với nội dung có thể phân h y nước bằng ánh sáng nhìn thấy, sự kiện n y Ďã mở r hướng nghiên cứu mới có thể ứng dụng qu ng xúc tác Ďể phân h y chất hữu cơ. Tính chất quang xúc tác c a một số vật liệu Ďã Ďược sử dụng Ďể chuyển Ďổi năng lượng mặt trời th nh năng lượng hóa học Ďể oxy hóa hoặc phản ứng Ďiện hóa phân h y chất hữu cơ, loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong m i trường kh ng khí v nước, diệt vi khuẩn, nấm mốc trên bề mặt Ďồ vật. Chất bán dẫn TiO2 ở pha cấu trúc rutile hay anatase có Ďộ rộng vùng cấm khoảng 3,0 eV [4, 89] hoặc 3,4 eV [113] Ďược tiến hành khảo sát quang xúc tác dưới ánh sáng tử ngoại cho thấy vật liệu có hoạt tính xúc tác cao và thành phần hóa học ổn Ďịnh. Trong quang phổ c a ánh sáng mặt trời, ánh sáng vùng tử ngoại chiếm kh ng quá 5% năng lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống trái Ďất, trong khi Ďó ánh sáng khả kiến chiếm tới 45% [72]. Điều n y Ďã giới hạn ứng dụng c a vật liệu quang xúc tác TiO2 dưới bức xạ mặt trời. Gần Ďây, một số nghiên cứu tập trung vào việc pha tạp chất kim loại hoặc phi kim vào TiO2, với mục Ďích l m dịch bờ hấp thụ c a vật liệu về vùng ánh sáng khả kiến [50, 135]. Tuy nhiên, cấu trúc c a vật liệu TiO2 pha các tạp chất không Ďược ổn Ďịnh [111]. Đây l một trở ngại lớn trong việc ứng dụng vật liệu TiO2 v o lĩnh vực xử lý ô nhiễm m i trường.
2 Các vật liệu BiMO (M = V, Ti, Sn) Ďược luận án nghiên cứu bao gồm hợp chất v cơ có c ng thức BiVO4 với Ďộ rộng vùng cấm hẹp (Eg < 2,4 eV) và các vật liệu Bi2M2O7 (M = Ti, Sn) thuộc họ vật liệu Pyrochlore có công thức tổng quát A2B2O7 Trong Ďó, thường là các nguyên tố Ďất hiếm, B là các kim loại nhóm IV. Pyrochlore là một lớp vật liệu quan trọng thể hiện nhiều tính chất mới trong các ứng dụng công nghệ Ď dạng như phát qu ng, dẫn ion, kiểm soát khí thải ô tô, chất xúc tác, pin nhiên liệu oxit rắn … Gần Ďây, khả năng qu ng xúc tác c a các vật liệu A2B2O7 Ďã Ďược Ďịnh hướng ứng dụng trong xử lí ô nhiễm môi trường [76, 110], hoặc phân tách nước Ďể thu nhiên liệu sạch hidro và oxy [2, 36, 75, 88]. Tuy nhiên, các vật liệu Pyrochlore chứ Ďất hiếm bị hạn chế khả năng ứng dụng trong thực tế do nguồn Ďất hiếm có giá thành cao và khan hiếm. Vì vậy, việc nghiên cứu các vật liệu Pyrochlore không chứ Ďất hiếm là một ch Ďề hấp dẫn và cấp thiết Ďược Ďặt ra. Một trong số các vật liệu Ďược quan tâm nhiều Ďó là vật liệu có chứa Bitmusth Bi2M2O7 (M = Ti, Sn). Các công bố [114, 128, 133] Ďã chứng tỏ họ vật liệu Bi2M2O7 (M = Ti, Sn) không những có tính sắt Ďiện tốt mà còn có hoạt tính quang xúc tác mạnh trong vùng ánh sáng nhìn thấy. Năm 2012, Bala Indu và cộng sự [6] Ďã tổng hợp thành công vật liệu nano Bi2Sn2O7 pha tạp chất Ti. Trong công trình này, tác giả tập trung nghiên cứu quá trình chế tạo, cấu trúc và hằng số Ďiện môi. Các tính chất quang học, quang xúc tác cũng như mối quan hệ tương hỗ giữa các tính chất vật lí và hoạt tính quang xúc tác c a vật liệu vẫn chư Ďược Ďề cập tới. Một số công bố gần Ďây cho thấy Bi2Sn2O7 Ďộ rộng vùng cấm hẹp (cỡ 2,88 eV) Ďược sử dụng như vật liệu quang xúc tác có hiệu quả trong việc phân h y Methyl orange (MO) [128], Rhodamine B (RhB) [101, 107, 133] và quá trình quang oxy hóa khử As (III) dưới ánh sáng vùng nhìn thấy [114]. Những kết quả này hứa hẹn một tiềm năng to lớn cho việc ứng dụng vật liệu Bi2Sn2O7 trong lĩnh vực quang xúc tác. Vật liệu Bi2Ti2O7 l một trong số các vật liệu thuộc trong họ Bi2M2O7 Ďã Ďược một số nhóm tác giả nghiên cứu [14, 25, 39]. Các nghiên cứu n y Ďã chỉ ra rằng
3 Bi2Ti2O7 thể hiện tính chất sắt Ďiện, hằng số Ďiện môi rất cao (140-160) và phụ thuộc vào nhiệt Ďộ, tần số cũng như Ďiện trường ngoài. Để cải thiện hoạt tính quang xúc tác c a Bi2Ti2O7 dưới bức xạ mặt trời, giải pháp Ďư r l giảm Ďộ rộng vùng cấm c a vật liệu [3, 52] bằng pha tạp chất hoặc một số kỹ thuật như tăng diện tích tiếp xúc bề mặt c a chất xúc tác, phát triển tinh thể ở các pha cấu trúc khác nhau, chế tạo vật liệu tổ hợp có lớp chuyển tiếp dị thể có nhằm giảm năng lượng photon kích thích và kéo dài thời gian sống c các Ďiện tử, lỗ trống tự do. llured v cộng sự [3] Ďã nghiên cứu chế tạo Bi2Ti2O7 pha tạp chất Fe bằng phương pháp hó ướt, khi th y Ďổi nồng Ďộ tạp chất Ďộ rộng vùng cấm c a vật liệu giảm t 2,82 xuống 2,21 eV. Ngo i r , một số c ng trình Ďã nghiên cứu vật liệu xúc tác tổ hợp có t tính như TiO2/CoFe2O4 [60], Bi2WO6/CoFe2O4 [123], ZnFe2O4/Bi2WO6 [138]. Hệ vật liệu tổ hợp có cấu trúc dị thể có t tính dựa trên nền Bi2M2O7 Ďược nghiên cứu nhằm mục Ďích thu hồi vật liệu bằng t trường ngoài Ďể tái sử dụng và giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp cho m i trường. Vật liệu BiVO4 có vùng cấm quang cỡ 2,4 eV [120] Ďã Ďược các nhà khoa học quan tâm ứng dụng tính chất quang xúc tác trong vùng nhìn thấy [141, 144]. Cho tới nay, một số nhóm nghiên cứu ngo i nước Ďã chế tạo thành công vật liệu BiVO4 cấu trúc nano [18, 68, 153] bằng các phương pháp sol-gel, hóa hỗ trợ vi sóng v phương pháp th y nhiệt. Vật liệu BiVO4 có nhiều pha cấu trúc: scheelite- monoclinic (s-m), scheelite tetragonal (s-t) và zircon-tetragonal (z-t), mỗi pha cấu trúc lại có tính chất vật lí khác nhau [40, 62, 115]. Nghiên cứu c a Yongbiao Wan [121] Ďã chỉ ra rằng vật liệu BiVO4 ở pha monoclinic có khả năng qu ng xúc tác tốt hơn các ph còn lại. Tuy nhiên một nghiên cứu khác c a c a Lili Zhang [144] lại cho thấy vật liệu BiVO4 tổ hợp hai pha cho kết quả tốt hơn ở dạng Ďơn pha. Vì vậy, việc Ďiều khiển cấu trúc tinh thể thông qua các thông số chế tạo Ďể hướng tới cải thiện khả năng qu ng xúc tác c a vật liệu BiVO4 Ďược Ďặt ra trong luận án. Vật liệu multiferoic sở hữu cả hai tính chất sắt Ďiện và sắt t Ďã Ďược một số nhóm nghiên cứu trong nước quan tâm. Nhóm nghiên cứu c a GS.TS Vũ Đình