Nghiên cứu chế tạo điện cực quang điện hóa từ PbO2 và TiO2-SnO2 để xử lý metyl da cam

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC KÝ HIỆU

DANH MỤC HÌNH VẼ

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Cơ sở lựa chọn chất liệu điện cực anot cho các quá trình oxi hóa xúc tác điện hóa, quang điện hóa

1.2. Giải thích về xúc tác điện hóa, xúc tác quang điện hóa

1.3. Yêu cầu của vật liệu điện cực anot

1.4. Giải thích về chì dioxit, titan dioxit, thiếc dioxit

1.5. Vật liệu compozit trên cơ sở PbO2 với TiO2 và SnO2

1.6. Compozit PbO2-TiO2

1.7. Compozit PbO2-SnO2

1.8. Compozit PbO2-TiO2-SnO2

1.9. Đặc tính nước thải nhuộm

1.10. Các phương pháp xử lý nước thải nhuộm

1.11. Giải thích về metyl da cam và các phương pháp xử lý

2. CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm

2.2. Tổng hợp PbO2, compozit PbO2 với TiO2 và SnO2 trên nền thép không gỉ

2.3. Nghiên cứu tính chất vật liệu

2.4. Nghiên cứu tính chất điện hóa, quang điện hóa

2.5. Phương pháp nghiên cứu

2.6. Phương pháp quét thế tuần hoàn

2.7. Phương pháp tán trắc điện hóa

2.8. Phương pháp đo đường cong phân cực

2.9. Phương pháp dòng tĩnh

2.10. Phương pháp nhiễu xạ tia X

2.11. Phương pháp EDX, kính hiển vi điện tử quét (SEM) và đo độ dày lớp vật liệu điện cực

2.12. Phương pháp UV-Vis

2.13. Phương pháp đo HPLC/MS

2.14. Phương pháp đo pH

2.15. Phương pháp đo BET

2.16. Phương pháp đo độ bám dính của lớp vật liệu điện cực

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu

3.2. Cơ chế hình thành lớp phủ PbO2 trên nền thép không gỉ

3.3. Ảnh hưởng của số chu kỳ quét CV khi tổng hợp đến tính chất điện hóa của điện cực SS/PbO2

3.4. Ảnh hưởng của tác động quét khi tổng hợp đến tính chất điện hóa của điện cực SS/PbO2

3.5. Ảnh hưởng của nồng độ TiO2 và SnO2 khi tổng hợp compozit

3.6. Nghiên cứu tính chất của vật liệu PbO2 và các compozit

3.7. Phân tích quang phổ và các phương pháp phân tích khác

3.8. Nghiên cứu tính chất điện hóa và quang điện hóa của vật liệu

3.9. Nghiên cứu quá trình xử lý metyl da cam trên các điện cực

3.10. So sánh hiệu suất xử lý metyl da cam trên các điện cực compozit trong điều kiện chiếu và không chiếu tia UV

3.11. Nghiên cứu cơ chế xử lý metyl da cam

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo điện cực quang điện hóa từ PbO2 và TiO2-SnO2 nhằm xử lý metyl da cam. Điện cực quang điện hóa được sử dụng trong các quá trình oxi hóa xúc tác, giúp loại bỏ các chất độc hại trong nước thải công nghiệp. Việc sử dụng PbO2 và TiO2-SnO2 không chỉ nâng cao hiệu suất xử lý mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Nghiên cứu này cũng đề cập đến các phương pháp chế tạo và tính chất của vật liệu, từ đó đánh giá khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

II. Tính chất vật liệu

Các vật liệu nano như PbO2, TiO2, và SnO2 được nghiên cứu về tính chất quang điện hóa. PbO2 có khả năng dẫn điện tốt và tính ổn định cao, trong khi TiO2 và SnO2 đóng vai trò như các chất xúc tác quang. Sự kết hợp giữa các vật liệu này tạo ra một compozit có tính năng vượt trội trong việc xử lý metyl da cam. Các phương pháp phân tích như XRD, SEM, và EDX được sử dụng để xác định cấu trúc và thành phần hóa học của vật liệu. Kết quả cho thấy rằng compozit PbO2-TiO2-SnO2 có diện tích bề mặt lớn, giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và cải thiện hiệu suất xử lý.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo và đánh giá điện cực quang điện hóa. Các phương pháp như quét thế tuần hoàn, đo dòng tĩnh, và phân tích quang phổ UV-Vis được áp dụng để xác định tính chất điện hóa của các mẫu điện cực. Đặc biệt, phương pháp HPLC/MS được sử dụng để phân tích nồng độ metyl da cam trước và sau khi xử lý. Kết quả cho thấy rằng điện cực chế tạo từ PbO2 và TiO2-SnO2 có khả năng xử lý hiệu quả metyl da cam trong các điều kiện khác nhau, bao gồm cả khi chiếu tia UV.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng điện cực quang điện hóa từ PbO2 và TiO2-SnO2 có hiệu suất xử lý metyl da cam cao hơn so với các điện cực truyền thống. Hiệu suất xử lý đạt được lên đến 95% trong điều kiện tối ưu. Các yếu tố như nồng độ TiO2 và SnO2, thời gian xử lý, và mật độ dòng điện đều ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc chiếu tia UV có thể làm tăng đáng kể hiệu suất xử lý, nhờ vào khả năng kích thích quang của các vật liệu. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng điện cực quang điện hóa trong xử lý nước thải công nghiệp.

V. Kết luận

Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo điện cực quang điện hóa từ PbO2 và TiO2-SnO2 với khả năng xử lý metyl da cam hiệu quả. Các kết quả thu được không chỉ có giá trị trong nghiên cứu khoa học mà còn có thể ứng dụng thực tiễn trong việc xử lý nước thải công nghiệp. Việc phát triển các vật liệu nano mới và cải tiến quy trình chế tạo sẽ tiếp tục được nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất và tính bền vững của các hệ thống xử lý nước thải.

Luận án tiến sĩ: Chế tạo điện cực quang điện hóa từ PbO2 và TiO2-SnO2 cho xử lý metyl da cam