I. Nghiên cứu tổng hợp WO3 Pt composite
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu WO3-Pt composite là trọng tâm của luận văn, nhằm tạo ra một vật liệu nano xúc tác quang hiệu quả. Quá trình tổng hợp bao gồm hai bước chính: tổng hợp WO3 bằng phương pháp kết tủa và biến tính WO3 thành WO3-Pt composite với sự hỗ trợ của phương pháp khử plasma lạnh. Phương pháp này được lựa chọn do khả năng tạo ra vật liệu có cấu trúc nano đồng nhất và tính chất quang xúc tác ưu việt. WO3-Pt composite được kỳ vọng sẽ mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là tetracycline trong nước.
1.1. Phương pháp tổng hợp WO3
WO3 được tổng hợp bằng phương pháp kết tủa, một phương pháp phổ biến trong nghiên cứu vật liệu nano. Quá trình này đảm bảo sự hình thành các hạt WO3 có kích thước nano, đồng thời duy trì tính chất quang xúc tác của vật liệu. Phương pháp kết tủa được ưu tiên do tính đơn giản, chi phí thấp và khả năng kiểm soát kích thước hạt.
1.2. Biến tính WO3 thành WO3 Pt composite
Sau khi tổng hợp WO3, vật liệu được biến tính bằng phương pháp khử plasma lạnh để tạo thành WO3-Pt composite. Phương pháp này giúp cải thiện tính chất quang xúc tác của vật liệu thông qua việc tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và tạo ra các vị trí hoạt động trên bề mặt vật liệu. WO3-Pt composite được kỳ vọng sẽ mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý tetracycline trong nước.
II. Ứng dụng xử lý tetracycline trong nước
WO3-Pt composite được ứng dụng trong việc xử lý tetracycline trong nước, một loại kháng sinh phổ biến gây ô nhiễm môi trường. Quá trình xử lý dựa trên cơ chế quang xúc tác, trong đó WO3-Pt composite hấp thụ ánh sáng và tạo ra các gốc tự do có khả năng phân hủy tetracycline thành các sản phẩm vô hại. Nghiên cứu đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý, bao gồm điều kiện chiếu sáng, thời gian xử lý, pH, hàm lượng xúc tác và nồng độ tetracycline ban đầu.
2.1. Cơ chế quang xúc tác
Cơ chế quang xúc tác của WO3-Pt composite dựa trên việc hấp thụ ánh sáng để tạo ra các electron và lỗ trống, từ đó tạo ra các gốc tự do như •OH. Các gốc tự do này có khả năng oxy hóa mạnh, phân hủy tetracycline thành các sản phẩm vô hại như CO2 và H2O. Quá trình này được đánh giá là hiệu quả và thân thiện với môi trường.
2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng
Nghiên cứu đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tetracycline bằng WO3-Pt composite, bao gồm điều kiện chiếu sáng, thời gian xử lý, pH, hàm lượng xúc tác và nồng độ tetracycline ban đầu. Kết quả cho thấy, hiệu quả xử lý đạt cao nhất trong điều kiện ánh sáng mô phỏng mặt trời, pH trung tính và hàm lượng xúc tác tối ưu.
III. Phân tích và đánh giá hiệu quả
Luận văn đã tiến hành phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý tetracycline bằng WO3-Pt composite thông qua các phương pháp phân tích hiện đại như nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), và phổ UV-Vis. Kết quả cho thấy, WO3-Pt composite có cấu trúc nano đồng nhất và khả năng hấp thụ ánh sáng tốt, đạt hiệu quả xử lý tetracycline lên đến 90% trong điều kiện tối ưu.
3.1. Phân tích cấu trúc vật liệu
Phân tích cấu trúc vật liệu bằng phương pháp XRD và SEM cho thấy WO3-Pt composite có cấu trúc nano đồng nhất với kích thước hạt từ 20-50 nm. Cấu trúc này giúp tăng diện tích bề mặt và cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu.
3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý tetracycline được đánh giá thông qua phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và phân tích tổng cacbon hữu cơ (TOC). Kết quả cho thấy, WO3-Pt composite đạt hiệu quả xử lý lên đến 90% trong điều kiện tối ưu, đồng thời giảm đáng kể lượng TOC trong nước.
