bolide_rain
New Member
Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu fluor hóa TiO2– anatase bằng KF – khảo sát hoạt tính quang hóa trong vùng UV, VIS
MỤC LỤC
MỤC LỤC .i
MỞ ĐẦU .1
Chương 1 TỔNG QUAN . 2
1.1 Tổng quan về TiO2.2
1.1.1 Cấu trúc và các pha của TiO2.2
1.1.2 Tính chất vật lý .4
1.1.3 Tính chất hóa học .4
1.1.4 Phương pháp điều chế TiO2.5
1.1.5 Hoạt tính quang hóa xúc tác của TiO2.6
1.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến động h?c quá trình quang xúc tác trên TiO2 .11
1.1.7 Một số ứng dụng của TiO2 .15
1.2 Các nghiên cứu fluor hóa TiO2đã công bố .18
1.2.1 Fluor hóa bằng phương pháp phun nhiệt phân .18
1.2.2 Phương pháp sol–gel .24
1.2.3 Phương pháp tạo bản mỏng với các hạt FTO .32
1.2.4 Kết luận.39
Chương 2 THỰC NGHIỆM .41
2.1 Mục tiêu nghiên cứu .41
2.2 Nội dung nghiên cứu .41
2.3 công cụ – Thiết bị – Hóa chất .42
2.4 Chuẩn bị các dung dịch . 43
2.4.1 Dung dịch methylene xanh(MB) .43
2.4.2 Dung dịch Fe2+từ muối Mohr Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O.43
2.4.3 Dung dịch Ag2SO4/H2SO4đậm đặc .43
2.4.4 Dung dịch K2Cr2O70,2500N.43
2.4.5 Dung dịch chỉ thị Feroin .44
2.5 Các phương pháp phân tích .44
2.5.1 Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD).44
2.5.2 Chụp ảnh kính hiển viđiện tử quét SEM .44
2.5.3 Đo diện tích bề mặt riêng BET. 44
2.6 Phương pháp biến tính fluor hóa TiO2– anatase .45
2.7 Khảo sát khả năng quang xúc tác của sản phẩm
bằng phản ứng phân hủy methylene xanh .45
2.7.1 Sơ lược về methylene xanh .45
2.7.2 Khảo sát hoạt tính của xúc tác. 47
2.7.3 Khảo sát khả năng giải hấp của EDTA .47
2.7.4 Khảo sát độ hấp phụ của xúc tác . 48
2.7.5 Xác định bước sóng hấp thu cực đại ?maxcủa MB .49
2.7.6 Dựng đường chuẩn của methylene xanh .49
2.8 Xử lí nước thải cơ sở sản xuất rượu Long An bằng xúc tác biến tính.50
2.8.1 Cách tiến hành xửlí nước thải .50
2.8.2 Cách xác định COD .51
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN.52
3.1 Khảo sát cấu trúc và hình thái sản phẩm .52
3.1.1 Khảo sát cấu trúc tinh thể .52
3.1.2 Khảo sát hình thái tinh thể.56
3.1.3 Khảo sát diện tích bề mặtriêng.58
3.2 Thử hoạt tính xúc tácbằng methylene xanh .58
3.2.1 Khảo sát khả năng hấp phụ MB trên xúc tác.59
3.2.2 Khảo sát khả năng phân hủy MB bằng oxygen không khí
khi không có xúc tác .61
3.2.3 Khảo sát khả năng giải hấp bằng EDTA .61
3.2.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ KF:TiO2lên hoạt tính xúc tác .62
3.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ biến tính đến hoạt tính xúc tác .65
3.2.6 Ảnh hưởng của thời gian biến tính lên hoạt tính xúc tác .67
3.2.7 Ảnh hưởng của việc sục không khí .68
3.3 Xử lí nước thải xí nghiệp sản xuất rượu tại Long An . 69
Chương 4 KẾTLUẬN .72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.73
Tiếng Việt.73
Tiếng Anh.73
PHỤ LỤC .76
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Như đã biết tốc độ đầu của phản ứng tỉ lệ với hàm lượng xúc tác cho vào.
Tuy nhiên, khi CTiO2 vượt một giá trị giới hạn nào đó thì sự tăng tốc độ phản ứng
chậm lại và trở nên không phụ thuộc vào CTiO2. Điều này được giải thích là do khi
hàm lượng xúc tác lớn hơn giá trị tới hạn, các hạt xúc tác dôi ra sẽ che chắn một
phần bề mặt nhạy sáng của xúc tác. Đối với các hệ quang hóa tĩnh trong phòng
thí nghiệm, hàm lượng xúc tác tối ưu khoảng 2,5 gTiO2/L. Vì vậy cần xác định
hàm lượng xúc tác tối ưu để tránh lãng phí xúc tác, đồng thời để đảm bảo hấp phụ
tối đa lượng photon ánh sáng.
1.1.6.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Đa số các phản ứng quang xúc tác không nhạy với nhiệt độ hay thay đổi rất
ít theo nhiệt độ. Về mặt nguyên tắc, năng lượng hoạt hóa của quá trình quang hóa
xúc tác bằng 0, tuy nhiên việc tăng nhiệt độ có thể làm giảm tốc độ tái hợp giữa
e− và h+ nên trong một số ít trường hợp cho thấy sự phụ thuộc Arrhenius của quá
trình phân hủy quang hóa, với năng lượng hoạt hóa biểu kiến cỡ vài kJ/mol trong
khoảng nhiệt độ 20−800C. Nhờ vậy, quá trình quang xúc tác không đòi hỏi cấp
nhiệt, nhiệt độ tối ưu trong khoảng 20−800C. Đây cũng là ưu điểm của quá trình
quang xúc tác đối với các ứng dụng trong môi trường nước.
1.1.6.3 Ảnh hưởng của pH
Như các quá trình xúc tác xảy ra trên oxyde kim loại, quá trình quang xúc
tác trên TiO2 cũng bị ảnh hưởng của pH. pH của dung dịch phản ứng ảnh hưởng
đáng kểâ đến kích thước tổ hợp, điện tích bề mặt và thế oxy hóa khử của các biên
vùng năng lượng xúc tác. Điểm đẳng điện (pzc) của TiO2 trong môi trường nước
có giá trị nằm trong khoảng 6−7. Khi dung dịch có pH > pzc, bề mặt TiO2 tích
điện âm. Ngược lại khi dung dịch có pH < pzc, bề mặt TiO2 tích điện dương. Vì
13
vậy, quá trình quang xúc tác trên TiO2 chịu ảnh hưởng bởi pH dung dịch phản
ứng. Tuy nhiên sự thay đổi tốc độ của quá trình quang hóa xúc tác ở các pH khác
nhau thường không quá một bậc độ lớn. Đây cũng là một thuận lợi của quá trình
quang hóa xúc tác trên TiO2 so với các quá trình oxy hóa nâng cao khác.
1.1.6.4 Ảnh hưởng của yếu tố độ tinh thể hóa
Cùng với kích thước hạt và tính chất cấu trúc, mức độ tinh thể hóa cũng là
một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính quang hóa. Độ tinh thể hóa liên
quan trực tiếp đến năng lượng vùng cấm của bán dẫn, hiệu quả khoáng hóa thấp
đối với loại xúc tác TiO2 có năng lượng vùng cấm cao hơn hay có số lớn khuyết
tật trong thể khối.
Rất nhiều công trình nghiên cứu đều cho rằng khi độ tinh thể hóa cao sẽ làm
tăng hoạt tính quang hóa. Nung ở nhiệt độ cao là một phương pháp xử lí thường
được dùng để tăng cường độ tinh thể hóa. Tuy nhiên việc tăng nhiệt độ nung có
thể làm tăng kích thước hạt và giảm diện tích bề mặt của TiO2, vì vậy mỗi
phương pháp điều chế cần xác lập các chế độ xử lý nhiệt độ tối ưu thích hợp
nhằm tăng cường hoạt tính quang hóa của TiO2.
1.1.6.5 Ảnh hưởng của bước sóng và cường độ bức xạ
Sự phụ thuộc tốc độ quá trình quang xúc tác vào bước sóng của bức xạ cùng
dạng với phổ hấp thu của xúc tác và có giá trị ngưỡng tương ứng với năng lượng
vùng cấm của xúc tác. Xúc tác TiO2 (anatase) có năng lượng vùng cấm Eg =
3,2eV, tương ứng với khả năng hấp phụ bức xạ có bước sóng λ ≤ 387,5nm. Với
các bức xạ có λ > 387,5nm, quá trình xúc tác quang hóa không xảy ra.
Tốc độ quá trình quang hóa tăng một cách tuyến tính (bậc nhất) cùng với
cường độ bức xạ UV-A trong khoảng 0−20 mW/cm2. Khi cường độ bức xạ vượt
qua một giá trị nhất định (khoảng 25 mW/cm2), tốc độ quá trình quang xúc tác tỷ
14
lệ với căn bậc 2 của cường độ bức xạ. Vì vậy, công suất nguồn UV tối ưu cần
được chọn tương ứng với vùng có cường độ bức xạ tỉ lệ tuyến tính với tốc độ quá
trình quang hóa.
1.1.6.6 Ảnh hưởng của nồng độ oxygen
Tốc độ và hiệu quả của quá trình quang xúc tác phân hủy các chất hữu cơ
được tăng cường nhờ sự tham gia của oxygen. Với vai trò làm tâm bẫy điện tử
vùng dẫn, phân tử oxygen đã ngăn chặn một phần sự tái hợp của cặp e−/h+ cùng
với việc tạo thành một tác nhân oxy hóa hiệu quả là anion peroxyde.
1.1.6.7 Ảnh hưởng của yếu tố kích thước hạt
Một thông số rất quan trọng ảnh hưởng đến các giai đoạn phản ứng quang
hóa là hình thái học của xúc tác, chủ yếu là kích thước hạt của TiO2. TiO2 với
kích thước nanomet khắc phục được những yếu tố gây ảnh hưởng đến quá trình
quang xúc tác là hiệu suất lượng tử thấp và sự hình thành sản phẩm phụ không
mong muốn. TiO2 nanomet có hoạt tính quang hóa cao hơn và chọn lọc hơn TiO2
thương mại P25 Degussa. Tùy theo kích thước tinh thể, TiO2 nanomet có những
tính chất cấu trúc, tính chất điện và tính chất quang hóa khác nhau.
Các nghiên cứu thực tế chỉ ra rằng, không phải kích thước hạt càng bé sẽ
dẫn đến hoạt tính càng cao mà tồn tại một kích thước hạt tối ưu để cho các tốc độ
phân hủy quang hóa cực đại, chẳng hạn đối với quá trình quang phân hủy
cloroform trong nước, kích thước tối ưu của TiO2 là 11nm,…
Kích thước hạt ảnh hưởng đáng kể đối với hệ quang hóa trong môi trường
nước. Ở kích thước nhỏ hơn 30nm, hoạt tính quang hóa tăng lên cùng với kích
thước hạt, do ảnh hưởng đáng kể của việc tăng kích thước hạt lên sự hấp phụ ánh
sáng và động lực của các hạt mang điện quang sinh trong khoảng kích thước này.
Khi kích thước hạt lớn hơn 30nm, diện tích bề mặt có tính chất quyết định đến
15
hoạt tính quang hóa và khi đó hoạt tính giảm cùng với việc tăng kích thước hạt.
Đối với titan đioxyde có bề mặt và kích thước hạt xác định thì hoạt tính xúc tác sẽ
tăng tuyến tính theo kích thước tinh thể pha anatase cho đến khi không có sự xuất
hiện của pha rutile.
1.1.6.8 Ảnh hưởng của yếu tố thành phần pha tinh thể
TiO2 được sử dụng làm xúc tác quang thường tồn tại ở hai pha tinh thể chủ
yếu là anatase và rutile, trong đó nói chung anatase được xem là có hoạt tính cao
hơn. Pha rutile tinh khiết thường không có hoạt tính. Tuy nhiên, cũng có một số
thông báo rằng pha rutile tinh khiết cũng có hoạt tính quang hóa nhưng lại phụ
thuộc vào phương pháp điều chế, bản chất của các nguyên liệu sử dụng và bản
chất của chất phản ứng.
Có nhiều nghiên cứu giải thích ảnh hưởng của thành phần pha đến hoạt tính
quang hóa của TiO2: Sommorijai cho rằng hiệu suất quang xúc tác của pha rutile
thấp hơn do sự tái hợp của cặp e−/h+ xảy ra trên bề mặt pha rutile nhanh hơn so
với anatase, ngược lại bề mặt pha anatase có khả năng hấp phụ chất hữu cơ và
nhóm hydroxyl cao hơn so với rutile. Tuy nhiên theo Mills, sự giảm hoạt tính xúc
tác khi chuyển từ pha anatase sang pha rutile là do sự thay đổi diện tích bề mặt
riêng và lỗ xốp hơn là do cấu trúc tinh thể. Với hầu hết hệ phản ứng quang xúc
tác, nói chung có thể chấp nhận là anatase có hoạt tính quang hóa cao hơn rutile.
1.1.7 Một số ứng dụng của TiO2 [23]
1....