I. Luận văn thạc sĩ
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc tổng hợp vật liệu BiOClxBr1-x và ứng dụng của nó trong xúc tác quang phân hủy hợp chất hữu cơ trong nước. Nghiên cứu được thực hiện bởi Trần Quang Din dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Tấn Lâm và PGS. Nguyễn Phi Hùng. Luận văn cam kết tính trung thực và chưa từng được công bố trước đây.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn thạc sĩ là tổng hợp vật liệu BiOClxBr1-x với cấu trúc 3D và đánh giá khả năng xúc tác quang của nó trong việc phân hủy hợp chất hữu cơ như rhodamine B. Nghiên cứu nhằm tạo ra vật liệu có hiệu năng cao trong xử lý nước ô nhiễm.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thủy nhiệt để tổng hợp vật liệu. Các kỹ thuật phân tích như nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM), và phổ UV-Vis được áp dụng để đánh giá đặc tính vật liệu. Hoạt tính xúc tác quang được khảo sát thông qua phản ứng phân hủy rhodamine B.
II. Tổng hợp vật liệu BiOClxBr1 x
Tổng hợp vật liệu BiOClxBr1-x là trọng tâm của nghiên cứu. Vật liệu này được tạo ra bằng phương pháp thủy nhiệt, với sự thay đổi tỷ lệ mol giữa Cl và Br để tối ưu hóa tính chất xúc tác quang. Cấu trúc 3D của vật liệu giúp tăng diện tích bề mặt và cải thiện hiệu suất phản ứng.
2.1. Quy trình tổng hợp
Quy trình tổng hợp vật liệu bao gồm các bước chuẩn bị hóa chất, phản ứng thủy nhiệt, và xử lý nhiệt. Các thông số như nhiệt độ, thời gian phản ứng, và tỷ lệ mol được điều chỉnh để tạo ra vật liệu có cấu trúc và tính chất mong muốn.
2.2. Đặc trưng vật liệu
Vật liệu được đánh giá thông qua các phương pháp như SEM, XRD, và UV-Vis-DRS. Kết quả cho thấy vật liệu có cấu trúc tinh thể đồng nhất, kích thước hạt nano, và khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến, phù hợp cho ứng dụng xúc tác quang.
III. Ứng dụng xúc tác quang phân hủy hợp chất hữu cơ
Ứng dụng xúc tác quang của vật liệu BiOClxBr1-x được khảo sát thông qua phản ứng phân hủy hợp chất hữu cơ rhodamine B trong nước. Kết quả cho thấy vật liệu có hiệu suất cao trong việc loại bỏ chất ô nhiễm dưới ánh sáng khả kiến.
3.1. Cơ chế quang phân hủy
Cơ chế quang phân hủy dựa trên sự tạo thành các gốc tự do như HO• và O2•- từ phản ứng của electron và lỗ trống quang sinh. Các gốc này oxy hóa hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, giúp làm sạch nước ô nhiễm.
3.2. Hiệu suất xúc tác
Hiệu suất xúc tác quang của vật liệu được đánh giá thông qua sự giảm nồng độ rhodamine B theo thời gian chiếu sáng. Kết quả cho thấy vật liệu BiOClxBr1-x có hiệu suất cao hơn so với các vật liệu tương tự, đặc biệt ở tỷ lệ mol Cl/Br tối ưu.
IV. Giá trị và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này có giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực xử lý nước và hóa học môi trường. Vật liệu BiOClxBr1-x có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải công nghiệp và làm sạch môi trường.
4.1. Đóng góp khoa học
Nghiên cứu đóng góp vào việc phát triển các vật liệu xúc tác mới có hiệu suất cao, thân thiện với môi trường. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực quang xúc tác.
4.2. Ứng dụng thực tiễn
Vật liệu BiOClxBr1-x có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước công nghiệp, giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ độc hại. Nghiên cứu cũng mở ra hướng phát triển các công nghệ xanh và bền vững trong tương lai.
