ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------
Ninh Thị Hiền
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU TỔ HỢP QUANG XÚC TÁC
N-C-TiO2/AC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
HÀ NỘI – 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------
Ninh Thị Hiền
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU TỔ HỢP QUANG XÚC TÁC
N-C-TiO2/AC VÀ ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ Ô NHIỄM
Chuyên ngành: Hóa học môi trƣờng
Mã số: 60440120
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN MINH PHƢƠNG
PGS.TS. NGUYỄN VĂN NỘI
HÀ NỘI – 2014
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Văn Nội và TS.
Nguyễn Minh Phương đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em hoàn thành Luận văn.
Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong phòng thí nghiệm Hóa
Môi Trường, các thầy, cô giáo trong khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên –
ĐHQGHN và các anh, chị cùng các bạn trong phòng thí nghiệm Hoá Môi trường đã dành
cho em những chỉ dẫn và sự giúp đỡ quý báu trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.
Hà Nội, 2014
Học viên
Ninh Thị Hiền
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .............................................................................................................. 4
1.1. Giới thiệu chung về vật liệu bán dẫn TiO2 và xúc tác quang hóa....................................... 4
1.1.1. Các dạng cấu trúc và một số tính chất vật lý, hóa học của TiO2 ..................................... 7
1.1.2. Hoạt tính xúc tác quang hoá và cơ chế hoạt động của vật liệu quang xúc tác bán dẫn
TiO2 ............................................................................................................................................................. 9
1.1.3. Các phƣơng pháp điều chế vật liệu TiO2 dạng nano ........................................................ 12
1.1.4. Ứng dụng của TiO2 trong xử lý môi trƣờng nƣớc ............................................................ 15
1.2. Vật liệu TiO2 biến tính ........................................................................................................ 16
1.3. Vật liệu TiO2 nano trên chất mang ..................................................................................... 17
1.3.1. Mục đích của việc đƣa quang xúc tác lên chất mang ....................................................... 17
1.3.2. Những yêu cầu cơ bản đối với chất mang ........................................................................... 18
1.3.3. Giới thiệu chung về than hoạt tính ........................................................................................ 18
1.3.4. Một số phƣơng pháp cố định xúc tác trên than hoạt tính ................................................ 20
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ...................................................................................................... 23
2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 23
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................................ 23
2.1.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 24
2.2. Phƣơng pháp xác định các đặc trƣng của vật liệu ............................................................. 24
2.3. Phƣơng pháp xác định Rhodamine B ……………………………………...……..26
2.4. Dụng cụ và hóa chất ............................................................................................................ 27
2.4.1. Dụng cụ ............................................................................................................................ 27
2.4.2. Hóa chất .................................................................................................................... 27
2.5. Tổng hợp vật liệu ................................................................................................................. 27
2.5.1. Qui trình tổng hợp vật liệu TiO2 nano pha tạp bởi C và N (N-C-TiO2) bằng phƣơng
pháp sol-gel ............................................................................................................................................. 27
2.5.2. Qui trình hoạt hoá than hoạt tính ........................................................................................... 28
2.5.3. Qui trình tổng hợp vật liệu N-C-TiO2 trên chất mang than hoạt tính .......................... 28
2.6. Phƣơng pháp đánh giá hoạt tính xúc tác của vật liệu với Rhodamin B .......................... 29
2.6.1. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ Rhodamin B ................................................. 29
2.6.2. Khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu ................................................................................ 30
2.6.3. Khả năng tái sinh của vật liệu ................................................................................................ 30
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................. 31
3.1. Khảo sát điều kiện tổng hợp vật liệu ................................................................................ 31
3.1.1. Nghiên cứu quá trình hoạt hóa than hoạt tính .......................................................... 31
3.1.2. Khảo sát tỉ lệ AC đƣa vào........................................................................................................ 32
3.1.3.Khảo sát nhiệt độ thủy nhiệt .................................................................................................... 33
3.1.4. Khảo sát thời gian thủy nhiệt .................................................................................................. 35
3.1.5. Khảo sát nồng độ dung dịch PSS dùng biến tính than ..................................................... 36
3.1.6. Khảo sát thời gian khuấy tạo gel ........................................................................................... 37
3.2. Các đặc trƣng, tính chất của vật liệu................................................................................... 38
3.2.1. Phổ UV-VIS của vật liệu N-C-TiO2/AC ............................................................................. 38
3.2.2. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) ....................................................................................................... 38
3.2.3. Hình ảnh hiển vi điện tử quét SEM của bề mặt vật liệu .................................................. 39
3.2.4. Phổ hồng ngoại IR ................................................................................................... 40
3.2.5. Phổ EDX của vật liệu N-C-TiO2/AC ................................................................................... 42
3.3. Khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu …………….…………………………… 43
3.3.1. Khảo sát lƣợng xúc tác dùng để xử lý Rhodamine B....................................................... 43
3.3.2. Khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu N-C-TiO2/AC ..................................................... 44
3.3.3. Khả năng tái sinh của vật liệu .......................................................................................... 45
KẾT LUẬN.................................................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 47
