Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng để xử lý một số chất thải hữu cơ của xúc tác quang ZnO/SBA-15

Chia sẻ: Nguyễn Thị Hiền Phúc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

114
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng để xử lý một số chất thải hữu cơ của xúc tác quang ZnO/SBA-15" tổng hợp các chất xúc tác quang hoạt động có hiệu quả dưới ánh sáng khả kiến cho phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại có trong nước. Luận văn gồm các phần: Mở đầu; Chương 1: Tổng quan lý thuyết; Chương 2: Thực nghiệm; Chương 3: Kết quả và thảo luận; Kết luận và kiến nghị.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng để xử lý một số chất thải hữu cơ của xúc tác quang ZnO/SBA-15

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG HUỲNH TH NG C NI Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. VÕ VI N Ph n bi n 1 : PGS.TS. Lê Th Liên Thanh NGHIÊN C U T NG H P VÀ NG D NG Đ X LÝ M T S CH T TH I H U CƠ Ph n bi n 2 : GS.TS. Đào Hùng Cư ng C A XÚC TÁC QUANG ZnO/SBA-15 Chuyên ngành: Hóa h u cơ Mã s : 60 44 27 Lu n văn ñã ñư c b o v trư c h i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p Th c sĩ Khoa h c h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 14 tháng 11 năm 2012. TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C Đà N ng - 2012 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng - Thư vi n trư ng Đ i h c Sư ph m, Đ i h c Đà N ng 3 M 4 Đ U b ng nh ng ion kim lo i và phi kim khác nhau là cách th c hi u qu 1. Tính c p thi t c a ñ tài ñ m r ng kh năng h p th ánh sáng t vùng t ngo i sang vùng Trong nh ng năm g n ñây, các v t li u bán d n làm xúc tác quang ñã ñư c nghiên c u r ng rãi trong lĩnh v c x lý ô nhi m môi trư ng và t o ngu n năng lư ng s ch, có kh năng tái sinh t vi c kh ki n. M t khác vi c tăng di n tích b m t c a các ch t xúc tác quang cũng là v n ñ ñang ñư c ñ t ra. Trong su t nh ng th p k qua, các v t li u như than ho t tách nư c tinh khi t thành H2 và O2. M t s ch t bán d n ñư c s tính, zeolit v i di n tích b m t riêng l n ñã ñư c ng d ng làm ch t d ng làm ch t xúc tác quang, trong ñó zinc oxide ZnO, titanium h p ph cũng như ch t mang xúc tác ñ x lý các ch t h u cơ ñ c h i dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát bi n, CdS là các ch t cho trong môi trư ng. Tuy nhiên, ng d ng c a zeolite và m t s v t li u hi u qu cao. Trong s ñó, ZnO và các oxit kim lo i có c u hình vi mao qu n khác b h n ch b i kích thư c mao qu n nh (d < 1,5 0 10 electron d và oxit kim lo i ñi n hình có c u hình electron d ñư c nm) d n ñ n không thích h p cho quá trình h p ph và chuy n hoá nghiên c u sâu nh t. M c d u v y, do có vùng c m r ng nên chúng các h p ch t h u cơ ph c t p, c ng k nh. Vì v y, vi c tìm ki m các ch h p th ánh sáng t ngo i, vùng mà ch chi m kho ng 5% t ng v t li u có kích thư c mao qu n l n hơn ñã và ñang thu hút s quan lư ng photon ánh sáng m t tr i. Đ s d ng ánh sáng m t tr i hi u tâm nghiên c u c a nhi u nhà khoa h c. qu hơn, nhi u nghiên c u ñã ñư c th c hi n ñ các v t li u có kh Vào ñ u th p niên 90 c a th k XX, các thành công trong năng xúc tác trong vùng kh ki n và c i thi n ho t tính xúc tác quang vi c t ng h p các v t li u mao qu n trung bình ñã m ra m t giai c a chúng. ño n m i trong t ng h p ch t xúc tác và h p ph . Các v t li u này có ZnO là ch t bán d n thu c lo i A(II)B(VI), có vùng c m r ng di n tích b m t l n và h th ng mao qu n ñ ng nh t cho phép phát nhi t ñ phòng c 3.3 eV nên ch ánh sáng t ngo i (UV) m i kích tri n h th ng xúc tác có ñ phân tán cao. M t ti n b ñáng k trong thích ñư c ñi n t t vùng hóa tr lên vùng d n và gây ra hi n tư ng lĩnh v c này là vi c phát hi n ra v t li u mao qu n trung bình SBA- xúc tác quang. Đi u này, h n ch kh năng xúc tác quang c a k m 15, m t thành viên trong h oxit, thu h p ph m vi ng d ng c a nó. So v i TiO2 thì ZnO có ñ Amorphous). SBA-15 có c u trúc l c lăng, thành mao qu n dày (30 – r ng vùng c m tương ñương (ñ r ng vùng c m c a TiO2 là 3.2 eV) 60 Å), di n tích b m t cao, mao qu n có c u trúc ñ u ñ n v i kích nhưng ZnO h p th nhi u ph m t tr i hơn. Chính vì v y mà ZnO thư c l n (20-300 Å) và có ñ b n thu nhi t cao hơn các v t li u v i ho t tính quang hóa cao, không ñ c h i và giá thành th p, ñư c mao qu n khác. Như v y, SBA-15 có th ñư c s d ng như ch t n n s d ng nhi u cho ng d ng quang hóa. Đ s d ng ñư c ánh sáng lí tư ng cho các ch t xúc tác d th , h p ph trong quá trình chuy n m t tr i vào quá trình xúc tác quang c a k m oxit, c n thu h p vùng hoá các phân t có kích thư c l n. Trên th gi i và trong nư c ñã có c m c a nó. Đ th c hi n m c ñích này nhi u ion kim lo i và phi kim nhi u nghiên c u ng d ng SBA-15 ñ làm xúc tác chuy n hoá các ñã ñư c s d ng ñ thay ñ i các thù hình c a k m oxit. Pha t p ZnO h p ch t h u cơ và h p ph các kim lo i n ng, các h p ch t h u cơ. v t li u SBA (Santa Barbara 5 M c d u v y, v n còn ít các công trình s d ng v t li u này ñ làm ch t n n cho xúc tác quang ng d ng ñ x lý các ch t th i h u cơ. M t khác, trong nh ng năm g n ñây, ô nhi m môi trư ng là v n ñ hàng ñ u ñ t ra cho toàn c u. Vi c gia tăng dân s và phát tri n công nghi p ñã d n ñ n vi c ngày càng nhi u các ch t ñ c h i 6 3.1. Đ i tư ng nghiên c u - Nghiên c u t ng h p và ñ c trưng c a các v t li u ch a SBA15 và ZnO/SBA-15 - Nghiên c u bi n tính (pha t p) Nitơ, b c vào v t li u nano ZnO/SBA-15 và các tính ch t c a chúng ñư c th i vào môi trư ng. Các ch t ñ c h i này có th gây nên các - Nghiên c u ho t tính xúc tác quang c a ZnO/SBA-15 bi n b nh t t liên quan ñ n ô nhi m và làm m lên khí h u toàn c u. tính b i pha t p nitrơ và b c b ng ph n ng phân h y xanh metylen Trong s các ch t ñ c h i th i ra môi trư ng, ñáng chú ý là nh ng trong dung d ch nư c dư i ánh sáng kh ki n. ch t h u cơ ñ c h i, là nhóm các ch t tương ñ i b n v ng, khó b 3.2. Ph m vi nghiên c u phân h y sinh h c, lan truy n và t n lưu m t th i gian dài trong môi - T ng h p và bi n tính ZnO/SBA-15 b ng cách pha t p N, Ag trư ng. Do v y, vi c nghiên c u x lý tri t ñ các h p ch t h u cơ - Th nghi m ng d ng v t li u xúc tác quang ZnO/SBA-15 ñ c h i trong môi trư ng b ô nhi m luôn là m i quan tâm hàng ñ u bi n tính vào x lý xanh metylen và COD có trong nư c th i v i c a m i qu c gia và ñ c bi t có ý nghĩa quan tr ng ñ i v i cu c s ng lư ng nh hi n t i và tương lai c a con ngư i. Đ x lý các h p ch t h u cơ ñ c 4. Phương pháp nghiên c u trong phòng thí nghi m. h i ñó, ngư i ta k t h p nhi u phương pháp x lý khác nhau như h p Đ th c hi n ñ tài, chúng tôi s s d ng các phương pháp sau: ph , sinh h c, oxy hoá... tuỳ thu c vào d ng t n t i c th c a các - T ng h p m u b ng phương pháp sol gel. Bi n tính m u ch t gây ô nhi m. Trong ñó, phương pháp oxi hóa các h p ch t h u b ng phương pháp hóa h c cơ ñ c h i b ng cách s d ng xúc tác quang là phương pháp có nhi u - Đ c trưng m u xúc tác b ng các phương pháp hóa lý hi n ñ i ưu ñi m như s d ng năng lư ng ánh sáng m t tr i, tác nhân oxi hóa như nhi u x tia X, TEM, SEM, h ng ngo i, UV-vis DRS, h p ph - là oxi không khí,…ñang thu hút s nghiên c u c a các nhà khoa h c. kh h p ph N2 77K, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) Xu t phát t th c t và nh ng cơ s khoa h c trên, chúng tôi - Kh o sát hình thái, kích thư c, tr ng thái s p x p c a mao ch n ñ tài “Nghiên c u t ng h p và ng d ng ñ x lý m t s ch t qu n và ñ phân tán c a v t li u; kh o sát ñ x p và di n tích b m t th i h u cơ c a xúc tác quang ZnO/SBA-15”. riêng; quang ph h ng ngo i; xác ñ nh các ki u liên k t trong v t 2. M c tiêu nghiên c u li u; ph tán x năng lư ng tia X (EDX); xác ñ nh thành ph n M c tiêu c a ñ tài là t ng h p các ch t xúc tác quang ho t nguyên t trong pha r n; ph t ngo i - kh ki n (UV-Vis); kh o sát ñ ng có hi u qu dư i ánh sáng kh ki n cho ph n ng phân h y các s h p th ánh sáng; phân tích nhi t (TG-DSC); kh o sát ñ b n nhi t h p ch t h u cơ ñ c h i có trong nư c. c a v t li u, XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u - Th nghi m ho t tính xúc tác quang ñư c ñánh giá theo 7 8 phương pháp chu n. CHƯƠNG 1 - S n ph m ph n ng ñư c phân tích b ng phương pháp quang UV-Vis. Trong thí nghi m kh o sát x lý nư c th i ô nhi m, ch tiêu T NG QUAN LÝ THUY T 1.1. V T LI U MAO QU N TRUNG BÌNH COD ñư c xác ñ nh theo các phương pháp ñã ñư c chu n hóa. 1.1.1. V t li u mao qu n 5. B c c ñ tài 1.1.2. V t li u mao qu n trung bình Lu n văn g m các ph n: M ñ u (6 trang), Chương 1. T ng quan lý thuy t (18 trang), Chương 2. Th c nghi m (12 trang), Chương 3. K t qu và th o lu n (35 trang), K t lu n và ki n ngh (2 trang). Trong lu n văn có 4 b ng bi u, 51 hình v , 28 tài li u tham kh o. 1.1.3. M t s cơ ch t o thành v t li u mao qu n trung bình a. Cơ ch ñ nh hư ng theo c u trúc tinh th l ng (Liquid crystal templating) b. Cơ ch s p x p silicat ng (Silicate Rod Assembly) c. Cơ ch 6. T ng quan tài li u nghiên c u Lu n văn c a tôi d a trên các tài li u nghiên c u v SBA-15, ph n ng quang hóa, v t li u bán d n ZnO, các d ng pha t p v i N phù h p m t ñ ñi n tích (Charge Density Matching) 1.2. GI I THI U V V T LI U MAO QU N TRUNG BÌNH SBA-15 và Ag và các ki n th c có liên quan. Nhìn chung, các công b k t qu 1.2.1. T ng h p nghiên c u v hai lo i v t li u nêu trên là khá phong phú. Tuy nhiên, 1.2.2. Bi n tính v n còn r t ít các nghiên c u k t h p gi a hai lo i v t li u ZnO và a. Đưa kim lo i vào v t li u SBA-15. Vì v y, ñ i tư ng v t li u t h p ZnO/SBA-15 v n ñang b. G n các nhóm ch c năng lên trên b m t mao qu n còn m i m và c n thi t ph i ñư c quan tâm, b i l r t h a h n kh 1.2.3. ng d ng năng tăng cư ng ñư c nh ng ưu th và h n ch nh ng như c ñi m a. H p ph c a hai lo i v t li u thành ph n trong ng d ng quang xúc tác. b. Ch t n n cho xúc tác c. Xúc tác d. Đi u ch v t li u m i 1.3. CÁC V T LI U XÚC TÁC QUANG 1.3.1. Khái ni m xúc tác quang 1.3.2. Các v t li u xúc tác quang thông d ng 1.3.3. Vài nét v k m oxit (ZnO) trong xúc tác quang 14. GI I THI U V XANH METYLEN 9 10 CHƯƠNG 2 TH C NGHI M 2.1. T NG H P V T LI U XÚC TÁC ng thu ñư c các th i gian khác nhau ñư c xác ñ nh b ng phương pháp ño quang trên máy UV-vis hi u Jenway 6800 c a Anh. 2.4. QUÁ TRÌNH TÁI SINH XÚC TÁC Ch t xúc tác sau khi s d ng làm xúc tác l n th 1 r i ñem 2.1.1. Hóa ch t và d ng c a. Hóa ch t xúc tác l n th 2, l n th 3…. Cho ñ n khi g n như m t ho t tính xúc b. D ng c tác thì tách kh i dung d ch xanh metylen, ñem s y 1000C trong 3h, 4500C trong 1h (ñ i v i xúc tác 3N-30ZnO/SBA-15) , 2.1.2. T ng h p v t li u mao qu n trung bình SBA-15 r i nung 2.1.3. T ng h p v t li u ZnO/SBA-15 nung 2.1.4. Pha t p Nitơ (N) và B c (Ag) trên ZnO/SBA-15 ñư c s d ng tr l i. a. Pha t p Nitơ trên ZnO/SBA-15 b. Pha t p B c trên N-ZnO/SBA-15 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP Đ C TRƯNG V T LI U 2.2.1. Phương pháp nhi u x tia X (X-ray Diffraction) 2.2.2. Phương pháp hi n vi ñi n t truy n qua (TEM) 2.2.3. Phương pháp hi n vi ñi n t quét (SEM) 2.2.4. Ph h ng ngo i (IR) 2.2.5. Phương pháp ñ ng nhi t h p ph - kh h p ph nitơ 77K 2.2.6. Ph quang ñi n t tia X (X-ray photoelectron spectroscopy-XPS) 2.3. TH HO T TÍNH XÚC TÁC Ho t tính quang hoá c a xúc tác ñư c ñánh giá d a trên kh năng phân h y các h p ch t h u cơ dư i tác d ng c a ánh sáng. Trong nghiên c u này chúng tôi ñánh giá ho t tính xúc tác qua kh năng phân h y xanh metylen dư i ánh sáng m t tr i trong kho ng th i gian t 9h30 ñ n 15h30 và dư i ánh sáng ñèn dây tóc (lo i 40W, 100W, 200W), ñèn halogen (200W). N ng ñ xanh metylen trong các m u dung d ch sau ph n 2.5. X 3500C trong 5h (ñ i v i xúc tác 5Ag-3N-30ZnO/SBA-15) và LÝ NƯ C TH I Xác ñ nh ch s COD c a m u nư c th i c a nhà máy d t Th y Dương trư c và sau khi x 30ZnO/SBA-15. lý b ng v t li u 5Ag-3N-