Nghiên cứu composite SRTIO3-ZnO làm chất xúc tác quang trong hóa vô cơ

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. Giới thiệu về vật liệu xúc tác quang

1.2. Khái niệm xúc tác quang

1.3. Cơ chế phản ứng xúc tác quang

1.4. Tiềm năng ứng dụng vật liệu xúc tác quang

1.5. Vật liệu ZnO

1.6. Đặc điểm cấu trúc và phương pháp tổng hợp của ZnO

1.7. Tiềm năng ứng dụng của vật liệu trên cơ sở ZnO trong lĩnh vực xúc tác quang

1.8. Vật liệu SrTiO3

1.9. Đặc điểm cấu trúc và phương pháp tổng hợp của SrTiO3

1.10. Tiềm năng ứng dụng của vật liệu trên cơ sở SrTiO3 trong lĩnh vực xúc tác quang

1.11. Vật liệu composite SrTiO3/ZnO

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Tổng hợp vật liệu xúc tác

2.2. Tổng hợp vật liệu

2.3. Các phương pháp đặc trưng vật liệu

2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray Diffration, XRD)

2.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy, IR)

2.3.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM)

2.3.4. Phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDX hay EDS)

2.3.5. Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV - Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy, UV-Vis DRS)

2.4. Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu tổng hợp

2.4.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ

2.4.2. Khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu

2.4.3. Phân tích định lượng methylene blue

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc trưng vật liệu

3.1.1. Đặc trưng vật liệu ZnO

3.1.2. Đặc trưng vật liệu SrTiO3

3.1.3. Đặc trưng vật liệu composite SrTiO3/ZnO

3.2. Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu tổng hợp

3.2.1. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ - giải hấp phụ

3.2.2. Đánh giá hoạt tính quang xúc tác của vật liệu

3.2.3. Khảo sát các yếu tố thực nghiệm ảnh hưởng tới quá trình quang xúc tác của vật liệu composite SrTiO3/ZnO

3.2.4. Cơ chế phản ứng phân hủy methylene blue trên xúc tác SrTiO3/ZnO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng quan về composite SRTIO3 ZnO làm chất xúc tác quang

Composite SRTIO3-ZnO đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực hóa vô cơ nhờ vào khả năng xúc tác quang hiệu quả. Vật liệu này kết hợp giữa SrTiO3 và ZnO, tạo ra một hệ thống có tính chất quang học vượt trội. Việc nghiên cứu composite này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất xúc tác mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường.

1.1. Đặc điểm cấu trúc của composite SRTIO3 ZnO

Composite SRTIO3-ZnO có cấu trúc tinh thể đặc biệt, cho phép tối ưu hóa khả năng hấp thụ ánh sáng. Cấu trúc này giúp tăng cường khả năng tách electron và lỗ trống, từ đó nâng cao hiệu suất quang xúc tác.

1.2. Tính chất quang của vật liệu composite

Tính chất quang của composite SRTIO3-ZnO được xác định bởi độ rộng vùng cấm và khả năng hấp thụ ánh sáng. Nghiên cứu cho thấy vật liệu này có khả năng hoạt động hiệu quả trong vùng ánh sáng khả kiến, điều này rất quan trọng cho ứng dụng thực tiễn.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu composite SRTIO3 ZnO

Mặc dù composite SRTIO3-ZnO có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc tối ưu hóa hiệu suất xúc tác. Các vấn đề như sự tái kết hợp electron và lỗ trống, cũng như độ ổn định của vật liệu trong môi trường nước cần được giải quyết.

2.1. Sự tái kết hợp electron và lỗ trống

Sự tái kết hợp electron và lỗ trống là một trong những yếu tố chính làm giảm hiệu suất xúc tác quang. Nghiên cứu cần tìm ra các phương pháp để giảm thiểu hiện tượng này, từ đó nâng cao khả năng hoạt động của vật liệu.

2.2. Độ ổn định của vật liệu trong môi trường nước

Độ ổn định của composite SRTIO3-ZnO trong môi trường nước là một yếu tố quan trọng. Việc nghiên cứu khả năng chống ăn mòn và độ bền của vật liệu sẽ giúp đảm bảo hiệu suất xúc tác lâu dài.

III. Phương pháp tổng hợp composite SRTIO3 ZnO hiệu quả

Việc tổng hợp composite SRTIO3-ZnO có thể thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này không chỉ ảnh hưởng đến cấu trúc mà còn đến tính chất quang của vật liệu. Nghiên cứu hiện tại tập trung vào các phương pháp thủy nhiệt và nung nóng.

3.1. Phương pháp thủy nhiệt trong tổng hợp

Phương pháp thủy nhiệt cho phép tổng hợp composite SRTIO3-ZnO ở nhiệt độ thấp, giúp duy trì tính chất quang học của vật liệu. Phương pháp này cũng giúp kiểm soát kích thước hạt và hình thái của vật liệu.

3.2. Phương pháp nung nóng và ảnh hưởng đến tính chất

Nung nóng là một phương pháp phổ biến để tổng hợp vật liệu composite. Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ nung có thể ảnh hưởng lớn đến độ rộng vùng cấm và khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của composite SRTIO3 ZnO trong xử lý ô nhiễm

Composite SRTIO3-ZnO có tiềm năng lớn trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là trong phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại. Nghiên cứu cho thấy vật liệu này có thể phân hủy methylene blue hiệu quả dưới ánh sáng mặt trời.

4.1. Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu

Khảo sát hoạt tính xúc tác quang cho thấy composite SRTIO3-ZnO có khả năng phân hủy methylene blue nhanh chóng. Điều này chứng tỏ hiệu suất quang xúc tác của vật liệu trong điều kiện thực tế.

4.2. Tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước

Với khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại, composite SRTIO3-ZnO có thể được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước ô nhiễm. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu composite SRTIO3 ZnO

Nghiên cứu về composite SRTIO3-ZnO mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực xúc tác quang. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại những giải pháp hiệu quả cho vấn đề ô nhiễm môi trường.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện hiệu suất xúc tác quang của composite SRTIO3-ZnO. Việc tìm kiếm các phương pháp tổng hợp mới và tối ưu hóa điều kiện phản ứng sẽ là những bước đi quan trọng.

5.2. Ứng dụng trong công nghiệp

Ứng dụng composite SRTIO3-ZnO trong công nghiệp xử lý nước sẽ là một trong những mục tiêu chính trong tương lai. Việc phát triển các hệ thống xử lý hiệu quả sẽ góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite SRTIO3-ZnO ứng dụng làm chất xúc tác quang