I. Giới thiệu về composite bismuth oxyhalides
Bismuth oxyhalides, đặc biệt là bismuth oxychloride (BiOCl) và Bi12O15Cl6, đã thu hút sự chú ý đáng kể trong lĩnh vực xúc tác quang nhờ vào tính chất quang học và khả năng xúc tác hiệu quả. Những vật liệu này thuộc nhóm vật liệu xúctác và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như xử lý nước thải và khử độc các chất ô nhiễm. Hoạt tính xúc tác của các vật liệu này phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể, hình thái và điều kiện điều chế. Việc kết hợp các vật liệu này để tạo thành composite quang học không chỉ nâng cao hiệu suất xúc tác mà còn tạo ra một cơ chế truyền điện tích hiệu quả, giúp giảm thiểu sự tái tổ hợp của các cặp điện tử-lỗ trống. Do đó, nghiên cứu về composite bismuth oxyhalides là cần thiết để phát triển các giải pháp bền vững cho các vấn đề ô nhiễm môi trường.
II. Phương pháp điều chế và phân tích composite
Composite Bi12O15Cl6/BiOCl được điều chế thông qua phương pháp dung nhiệt kết hợp xử lý nhiệt. Quá trình điều chế bao gồm việc điều chỉnh tỷ lệ mol của Bi:Cl và nhiệt độ nung để tối ưu hóa cấu trúc và tính chất quang học của vật liệu. Các phương pháp phân tích như XRD, SEM, và UV-Vis DRS được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể, hình thái và khả năng hấp thụ ánh sáng của composite. Kết quả cho thấy rằng composite với tỷ lệ mol Bi:Cl là 2:1 và nung ở 400 °C (BOC-2-400) thể hiện hiệu suất quang xúc tác cao nhất trong việc phân hủy dung dịch kháng sinh CIP. Điều này chứng tỏ rằng việc điều chỉnh các điều kiện điều chế có ảnh hưởng lớn đến tính năng quang học và hoạt tính xúc tác của composite.
III. Đánh giá hoạt tính xúc tác quang
Hoạt tính xúc tác quang của composite Bi12O15Cl6/BiOCl được đánh giá thông qua sự phân hủy dung dịch kháng sinh ciprofloxacin (CIP) dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng. Kết quả cho thấy mẫu BOC-2-400 không chỉ đạt hiệu suất cao trong việc phân hủy CIP mà còn cho thấy khả năng tạo ra các gốc tự do như O2•‒, •OH, và h+ trong quá trình quang xúc tác. Tỷ lệ đóng góp của các gốc tự do này vào quá trình phân hủy lần lượt là 96,7%, 70,3% và 34,7%. Điều này cho thấy rằng gốc tự do O2•‒ đóng vai trò chủ đạo trong việc phân hủy CIP. Cơ chế quang xúc tác của hệ composite cũng được đề xuất dựa trên các thí nghiệm và phân tích, cho thấy rằng cơ chế S-scheme là một yếu tố quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất quang xúc tác.
IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu về hoạt tính xúc tác quang của composite bismuth oxyhalides đã chỉ ra rằng việc kết hợp BiOCl và Bi12O15Cl6 tạo ra một hệ vật liệu có khả năng phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm như CIP. Sự phát triển của hệ composite này không chỉ có giá trị trong lĩnh vực nghiên cứu mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc xử lý nước thải và loại bỏ các chất ô nhiễm khó phân hủy. Công nghệ này có thể được áp dụng để phát triển các giải pháp bền vững nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm nước do dư lượng kháng sinh, từ đó bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các chất xúc tác quang hiệu quả và thân thiện với môi trường.
