Tính chất và hoạt tính của xúc tác TiO2 biến tính W và N trong phản ứng quang phân hủy p-xylen

Luận văn về xúc tác TiO2 biến tính W và N, nghiên cứu tính chất, hoạt tính trong phản ứng quang phân hủy p-xylen. Chuyên ngành Kỹ thuật Hóa dầu.

• Tác giả: Nguyễn Văn Đức
• Người hướng dẫn: GS. Lưu Cẩm Lộc
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Dầu
• Đề tài: Tính Chất Và Hoạt Tính Của Xúc Tác TiO2 Biến Tính W Và N Trong Phản Ứng Quang Phân Hủy p-Xylen
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan Nghiên cứu xúc tác TiO2 biến tính W N hiệu quả

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), như p-xylen, là một trong những tác nhân chính gây ô nhiễm không khí. Tiếp xúc lâu dài với VOCs có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, thậm chí là ung thư. Do đó, việc xử lý khí thải chứa VOCs đang là một vấn đề cấp thiết được các doanh nghiệp và cộng đồng quan tâm. Nhiều phương pháp đã được phát triển, trong đó oxy hóa quang xúc tác nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn. Phương pháp này sử dụng xúc tác quang và ánh sáng để phân hủy VOCs ở nhiệt độ thường. TiO2 là một trong những vật liệu xúc tác quang phổ biến nhất nhờ tính ổn định, hoạt tính cao và giá thành thấp. Tuy nhiên, TiO2 có vùng cấm rộng và tốc độ tái hợp electron-lỗ trống cao, làm giảm hiệu quả quang xúc tác. Do đó, việc biến tính TiO2 để cải thiện hiệu suất là rất quan trọng. Nghiên cứu này tập trung vào việc biến tính TiO2 bằng W (Tungsten) và N (Nitrogen) để tăng khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến và giảm tốc độ tái hợp electron-lỗ trống, từ đó nâng cao hiệu quả quang phân hủy p-xylen.

1.1. VOCs và ảnh hưởng đến môi trường sức khỏe cộng đồng

VOCs, bao gồm benzen, toluen, ethylbenzen, và xylen, là những thành phần chính trong các chất gây ô nhiễm không khí từ các ngành công nghiệp hóa chất và hóa dầu. Tiếp xúc lâu dài với VOCs có thể gây ra nhiều triệu chứng như nhức đầu, kích thích mắt, mũi, họng, ho khan, hoa mắt, buồn nôn và mệt mỏi. Nghiêm trọng hơn, VOCs còn ảnh hưởng xấu đến hệ hô hấp, hệ thống mạch máu và hệ thần kinh, thậm chí có thể gây ung thư. Theo [1] (tài liệu gốc), các quy định nghiêm ngặt về kiểm soát khí thải VOC đã được ban hành trên toàn thế giới.

1.2. Tổng quan về phương pháp oxy hóa quang xúc tác

Oxy hóa quang xúc tác (Photocatalysis) là một phương pháp tiềm năng trong việc xử lý VOCs. Quá trình này sử dụng xúc tác quang (thường là vật liệu bán dẫn) và ánh sáng (thường là tia UV hoặc ánh sáng khả kiến) để phân hủy VOCs thành các sản phẩm vô hại như CO2 và H2O. Các xúc tác quang phổ biến bao gồm TiO2, ZnO, WO3, ZnS và CdS. TiO2 đặc biệt được ưa chuộng nhờ tính ổn định, hoạt tính cao, giá thành thấp và không độc hại. Theo [2] (tài liệu gốc), xúc tác quang TiO2 có thể được ứng dụng để phân hủy nhiều loại chất ô nhiễm hữu cơ khác nhau.

II. Thách thức Hiệu quả quang phân hủy p xylen còn hạn chế

Mặc dù TiO2 là một xúc tác quang đầy tiềm năng, nó vẫn tồn tại một số hạn chế cần khắc phục để nâng cao hiệu quả quang phân hủy p-xylen. Vùng cấm năng lượng rộng của TiO2 (khoảng 3.2 eV) chỉ cho phép nó hấp thụ ánh sáng tử ngoại (UV), chiếm một phần nhỏ trong quang phổ mặt trời. Điều này làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng. Bên cạnh đó, tốc độ tái hợp electron (e-) và lỗ trống (h+) quang sinh cao cũng làm giảm số lượng các electron và lỗ trống có thể tham gia vào phản ứng quang phân hủy. Do đó, cần có những giải pháp để mở rộng khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 sang vùng khả kiến và giảm tốc độ tái hợp electron-lỗ trống, từ đó tăng cường hoạt tính xúc tác.

2.1. Vùng cấm rộng của TiO2 Giới hạn khả năng hấp thụ ánh sáng

TiO2 có vùng cấm năng lượng (band gap) rộng, khoảng 3.2 eV, tương ứng với ánh sáng tử ngoại (UV). Do đó, TiO2 chỉ có thể hấp thụ ánh sáng UV, chiếm một phần nhỏ trong quang phổ mặt trời. Điều này hạn chế khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời cho quá trình quang phân hủy. Việc mở rộng khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 sang vùng khả kiến là một trong những mục tiêu quan trọng của các nghiên cứu biến tính TiO2.

2.2. Tái hợp electron lỗ trống Giảm hiệu suất phản ứng quang xúc tác

Tốc độ tái hợp electron (e-) và lỗ trống (h+) quang sinh cao là một trong những yếu tố quan trọng làm giảm hiệu suất của quá trình quang xúc tác trên TiO2. Khi electron và lỗ trống tái hợp, năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt, thay vì được sử dụng để oxy hóa p-xylen. Việc giảm tốc độ tái hợp electron-lỗ trống là rất quan trọng để tăng cường hoạt tính quang xúc tác của TiO2.

III. Giải pháp Biến tính TiO2 bằng W và N Phương pháp tối ưu

Để giải quyết các hạn chế của TiO2, nghiên cứu này tập trung vào việc biến tính TiO2 bằng hai nguyên tố: W (Tungsten) và N (Nitrogen). Việc biến tính có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp, trong đó phương pháp sol-gel được sử dụng trong nghiên cứu này. Biến tính W có thể tạo ra các khuyết tật trong cấu trúc tinh thể của TiO2, tăng diện tích bề mặt và cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng. Biến tính N có thể tạo ra các trạng thái năng lượng trung gian trong vùng cấm, cho phép TiO2 hấp thụ ánh sáng khả kiến. Sự kết hợp giữa biến tính W và biến tính N có thể tạo ra hiệu ứng hiệp đồng, nâng cao hoạt tính quang xúc tác của TiO2 một cách đáng kể.

3.1. Phương pháp Sol gel Quy trình điều chế TiO2 biến tính W và N

Phương pháp sol-gel là một kỹ thuật phổ biến để điều chế TiO2 biến tính W và N. Phương pháp này dựa trên quá trình thủy phân và ngưng tụ của các tiền chất kim loại, tạo thành một mạng lưới oxit kim loại. W và N có thể được thêm vào trong quá trình sol-gel để tạo thành TiO2 biến tính. Ưu điểm của phương pháp sol-gel là khả năng kiểm soát thành phần, cấu trúc và kích thước hạt của vật liệu.

3.2. Biến tính W Cải thiện cấu trúc và khả năng hấp thụ ánh sáng

Biến tính TiO2 bằng W có thể cải thiện cấu trúc tinh thể, tăng diện tích bề mặt và cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng. W có thể tạo ra các khuyết tật trong cấu trúc TiO2, làm tăng số lượng các vị trí hoạt động trên bề mặt. Ngoài ra, W có thể tạo ra các trạng thái năng lượng trung gian, giúp TiO2 hấp thụ ánh sáng có năng lượng thấp hơn.

3.3. Biến tính N Mở rộng khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến

Biến tính TiO2 bằng N có thể mở rộng khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 sang vùng khả kiến. N có thể thay thế một số nguyên tử oxy trong cấu trúc TiO2, tạo ra các trạng thái năng lượng trung gian trong vùng cấm. Các trạng thái này cho phép TiO2 hấp thụ ánh sáng khả kiến, làm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng ánh sáng.

IV. Nghiên cứu Tính chất xúc tác và hiệu quả quang phân hủy p xylen

Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tính chất xúc tác và hoạt tính quang xúc tác của TiO2 biến tính W và N trong phản ứng quang phân hủy p-xylen. Các tính chất lý hóa của vật liệu được nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm XRD, Raman, BET, SEM, TEM, FT-IR và UV-Vis. Hoạt tính quang xúc tác được đánh giá thông qua phản ứng quang phân hủy p-xylen trong pha khí, sử dụng đèn UV và đèn LED làm nguồn sáng. Các kết quả cho thấy TiO2 biến tính W và N có hoạt tính quang xúc tác cao hơn so với TiO2 thông thường.

4.1. Phân tích XRD Raman BET Đặc trưng hóa vật liệu TiO2 biến tính

Các phương pháp XRD, Raman, BET được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể TiO2, diện tích bề mặt riêng, và các thông số khác của vật liệu. Kết quả XRD cho thấy sự có mặt của pha anatase và rutile trong TiO2. Phân tích Raman cung cấp thông tin về các rung động mạng tinh thể và sự hiện diện của các khuyết tật. Đo BET xác định diện tích bề mặt riêng và kích thước lỗ xốp của vật liệu, các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác.

4.2. SEM TEM Hình thái bề mặt và kích thước hạt xúc tác TiO2

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) được sử dụng để quan sát hình thái bề mặt và kích thước hạt của vật liệu. SEM cung cấp hình ảnh tổng quan về cấu trúc bề mặt, trong khi TEM cho phép quan sát chi tiết hơn về kích thước hạt và cấu trúc bên trong. Kích thước hạt nhỏ và bề mặt xốp có thể làm tăng hoạt tính xúc tác.

4.3. Phân tích quang phổ UV Vis FT IR

Phổ hấp thụ UV-Vis được sử dụng để xác định khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 biến tính W và N. Phổ FT-IR cung cấp thông tin về các nhóm chức trên bề mặt vật liệu, chẳng hạn như nhóm hydroxyl (-OH), đóng vai trò quan trọng trong quá trình hấp phụ các phân tử phản ứng. Các kết quả này cho thấy sự thay đổi về khả năng hấp thụ ánh sáng và thành phần bề mặt của TiO2 sau khi biến tính.

V. Kết quả và Bàn luận Hoạt tính quang xúc tác TiO2 biến tính W N

Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác Ti0.3W1N-450-4 có hoạt tính quang xúc tác cao nhất. Xúc tác này có kích thước hạt khoảng 12 nm, diện tích bề mặt riêng 69,0 m2/g (cao hơn TiO2 thuần túy), năng lượng vùng cấm 2,87 eV, và khả năng hấp thụ ánh sáng được mở rộng sang vùng khả kiến. Hiệu suất chuyển hóa p-xylen sau 60 phút đạt 1,67 µmol/g. Sự kết hợp giữa biến tính W và biến tính N đã tạo ra hiệu ứng hiệp đồng, giúp cải thiện hoạt tính quang xúc tác của TiO2.

5.1. Ảnh hưởng của W đến hoạt tính xúc tác Nghiên cứu chi tiết

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ W/TiO2 đến hoạt tính quang phân hủy p-xylen cho thấy tỷ lệ tối ưu là 0.3%. Khi hàm lượng W quá cao, có thể làm giảm diện tích bề mặt và làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2. Do đó, cần tối ưu hóa hàm lượng W để đạt được hoạt tính xúc tác cao nhất.

5.2. Ảnh hưởng của N đến hoạt tính xúc tác Phân tích cơ chế

Tương tự, nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ N/TiO2 cho thấy tỷ lệ tối ưu là 1:1. Khi hàm lượng N quá cao, có thể làm thay đổi cấu trúc tinh thể của TiO2 và làm giảm hoạt tính xúc tác. Cần tối ưu hóa hàm lượng N để tạo ra các trạng thái năng lượng trung gian phù hợp, giúp TiO2 hấp thụ ánh sáng khả kiến một cách hiệu quả.

5.3. Tối ưu hóa điều kiện nung Nhiệt độ và thời gian

Nhiệt độ và thời gian nung có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất và hoạt tính của TiO2 biến tính W và N. Nghiên cứu cho thấy nhiệt độ nung tối ưu là 450°C và thời gian nung tối ưu là 4 giờ. Ở nhiệt độ và thời gian này, TiO2 có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc tinh thể phù hợp để đạt được hoạt tính quang xúc tác cao nhất.

VI. Kết luận Tiềm năng ứng dụng TiO2 biến tính xử lý ô nhiễm

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của việc biến tính TiO2 bằng W và N trong việc nâng cao hoạt tính quang xúc tác cho phản ứng quang phân hủy p-xylen. TiO2 biến tính này có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý khí thải công nghiệp để loại bỏ VOCs, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và đánh giá độ bền của xúc tác trong điều kiện thực tế.

6.1. Ứng dụng thực tế Xử lý khí thải chứa p xylen từ nhà máy

TiO2 biến tính W và N có tiềm năng ứng dụng trong xử lý khí thải chứa p-xylen từ các nhà máy công nghiệp, chẳng hạn như nhà máy hóa chất, nhà máy sơn và nhà máy in. Việc sử dụng TiO2 biến tính có thể giúp các nhà máy này tuân thủ các quy định về khí thải và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

6.2. Hướng nghiên cứu Tối ưu hóa tổng hợp và độ bền xúc tác

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp TiO2 biến tính W và N để giảm chi phí sản xuất và nâng cao hiệu quả quang xúc tác. Đồng thời, cần đánh giá độ bền của xúc tác trong điều kiện phản ứng thực tế để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả lâu dài của vật liệu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỖ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYÊN VĂN ĐỨC LUAN VAN THAC SI TP. HO CHÍ MINH, THANG 7 NAM 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYÊN VĂN ĐỨC TÍNH CHAT VÀ HOAT TINH CUA XÚC TÁC TiO; BIEN TÍNH W VÀ N TRONG PHAN UNG QUANG PHAN HUY p-XYLEN Chuyén nganh: Kỹ Thuật Hóa Dau Mã số chuyên ngành: 60520330 NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HOC 1.

LUU CAM LOC CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI PHONG DAU KHÍ VÀ XÚC TÁC, VIEN CÔNG NGHỆ HOA HỌC VIEN HAN LAM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: GS. Cán bộ cham nhận xét 1: 00022. Cán bộ chấm nhận xét 2: 00022. Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Truong Dai học Bách Khoa, DHQG Tp.HCM ngày 18 thang 07 năm 2019.

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Chủ tịch: PGS. Phan Minh Tân 2. Phản biện 1: TS.

Nguyễn Quang Long 3. Phản biện 2: TS. Nguyễn Mạnh Huan 4. Ủy viên: GS.

Ủy viên, thư ký: TS. Hồ Quang Như Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA GS. Phan Thanh Sơn Nam ĐẠI HOC QUOC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Văn Đức MSHV: 1670183 Ngày, thang, năm sinh: 27/11/1983 Noi sinh: Ha Noi Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dau Mã số: 60520330 I.

TÊN DE TAL Tinh chat và hoạt tinh của xúc tác TiO2 biến tính W va N trong phản ứng quang phân hủy p-xylen. NHIỆM VU VÀ NOI DUNG - Điều chế xúc tác TiO2 biến tính W và N bang phương pháp sol-gel. - Đưa ra được hàm lượng chất biến tinh và điều kiện xử lý nhiệt (nhiệt độ và thời gian) phù hợp cho xúc tác TiOz biên tính W. - Đưa ra được điều kiện xử lý nhiệt (nhiệt độ và thời gian) phù hợp cho xúc tác TiO biên tính N và tỷ lệ tiên chat NH4aNO3/TTIP phù hợp.

- Làm sáng tỏ môi quan hệ giữa các đặc trưng lý - hóa, điêu kiện xử lý xúc tác cũng như điêu kiện phản ứng và hoạt tính của các xúc tác. NGÀY GIAO NHIEM VỤ (Ngày ký Quyết định giao dé tai): 15/8/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 15/6/2019. CAN BO HUONG DAN: GS.

Luu Câm Lộc - Tp.HCM, ngày 18 tháng 7 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO GS. Lưu Cẩm Lộc TS. Đào Thị Kim Thoa TRƯỚNG KHOA GC. Phan Thanh Sơn Nam Luận văn thạc sĩ HVTH: Nguyễn Văn Đức LOI CAM ON Trong quá trình học tập cao hoc và thực hiện luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ, em đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ tận tình, những giúp đỡ quý báu từ các thay cô, bạn bè, đồng nghiệp, cấp trên và người thân.

Vì vậy, thông qua luận văn này, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS. Lưu Cam Lộc, người đã định hướng và tận tâm hướng dẫn em hoàn thành đề tài. Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn anh Trí, và Phụng Anh cùng các anh chị khác tại Phòng Dầu khí — Xúc tác và Phòng Quá trình Thiết bị thuộc Viện Công nghệ Hoá học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình hướng dẫn, sắp xếp thời gian và giúp đỡ em không kể ngày đêm trong thời gian thực hiện đề tài nay. Em cũng xin cảm ơn Quý Thây/Cô thuộc Bộ môn Công nghệ Chế biến Dầu khí, Khoa Kỹ thuật Hóa Học, Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy, truyền đạt cho chúng em nhiều kiến thức bồ ích cũng như cách thức đặt và tiếp cận van đề trong suốt khóa học.

Em xin cảm ơn Phòng Đào tạo Sau đại học trường Đại học Bách Khoa đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa học. Và em luôn biết ơn anh Kiệt cùng các đồng nghiệp tại công ty TNHH Rohm and Haas Việt Nam đã tạo điều kiện cho em học tập. làm việc linh hoạt hoàn thành đề tài. Và lời cuôi là lòng biét ơn sâu sac đôi với bô mẹ, vợ và các con những người luôn ủng hộ và dành trọn niềm tin cho tôi trong hành trình cuộc đời.

Nguyễn Văn Đức ii Luận văn thạc sĩ HVTH: Nguyễn Văn Đức TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài “Tính chất và hoạt tính của xúc tác TiO› biến tính W và N trong phan ứng quang phân hủy p-xylen” bao gồm tổng hợp xúc tác TiOz biến tính W (TiO2-N), TiOa- biến tính N (TiO2-N) và TiO2 đồng biến tính W+N băng phương pháp sol-gel; đồng thời các tính chất lý - hóa cơ bản của xúc tác được nghiên cứu bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm: Phố nhiễu xa tia X (XRD), quang phố Raman, hấp phụ BET, kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hién vi điện tử truyền qua (TEM), pho FT-IR, phố Raman và kha năng hap thụ photon UV-VIS. Kết qua cho thay các xúc tác TiO2 biến tinh W, N va đồng biến tính W, N đã được điều chế. Xúc tác có hoạt tính cao nhất là T¡0.3W1N-450-4, có kích thước hat khoảng 12 nm, diện tích bé mặt riêng 69,0 m”/g cao hơn xúc tác thuần TiO (25,9 m?/g), năng lượng vùng cấm 2,87 eV, bước sóng ánh sáng hap thụ được mở rộng sang vùng ánh sáng khả kiến (A > 410 nm). Hoạt tính của xúc tác được khảo sát thông qua phản ứng quang phân hủy p-xylen trong pha khí.

Phản ứng được thực hiện trong hệ phản ứng dòng vi lượng với các nguồn bức xạ là một đèn UV (A = 365 nm) và 36 bóng đèn LED (0,24 W,À = 470 - 510 nm, công suất tong là 8,64 W) ở nhiệt độ va áp suất thường. Ban đầu, việc khảo sát được tiễn hành với từng xúc tác biến tính các chất riêng lẻ dé tìm ra thời gian nung tối ưu (1 giờ, 2 giờ, 3 giờ, 4 giờ), tiếp theo tìm ra nhiệt độ nung tôi ưu (trong khoảng 400, 450, 500, 550 °C), sau đó tìm ra hàm lượng chất biết tính tối ưu (với W hàm lượng mol 0,1%, 0,3%, và 0,5%; với hàm lượng N ty lệ mol TiQ2:NH4aNO3 lần lượt là 1:2, 1:1; 1:0,5). Ảnh hưởng của hàm lượng hơi nước đến độ chuyển hóa p-xylen của xúc tác tối ưu cũng được khảo sát. Sau đó xúc tác đồng bién tính được tổng hợp dựa theo các điều kiện tối ưu của các xúc tác biến tính riêng lẻ.

Theo các kết quả thu được xúc tác Ti0.3W1N-450- 4 chuyền hóa p-xylen tốt nhất, với hiệu suất 60 phút chuyển hóa p-xylen dat 1,67 8xyU/8xt. lil Luận văn thạc sĩ HVTH: Nguyễn Văn Đức ABSTRACT In this study, the photocatalysts T1Oa2 doped W, TiO2 doped N and TiO2 co-doped W, N were synthesized by sol-gel method and characterized by XRD, Raman spectroscopy, BET, SEM, TEM, FT-IR spectroscopy and UV-VIS. The results show that the photocatalysts were successfully synthesized. The catalyst with highest performance was Ti0,3WIN-450-4.

Thanks to its good characteristics: small particle size around 12 nm, specific surface area around 69.0 m”/g higher than the pure TiO (25.9 mg), band gap energy around 2.87 eV, showing the red shift to visible region (A > 410 nm). The photoactivity of catalysts was evaluated by p-xylene degradation reaction in gas phase. The reaction was conducted in the micro flow system, using a UV light (A = 365 nm) and 36 LED bolds (0.24 W, À = 470 — 510 nm, total capacity is 8.64W) at ambient condition. Initially, each doped catalyst was investigated to find out the optimum calcination duration (from the range | hr, 2 hrs, 3 hrs and 4 hrs), optimum calcination temperature (from 400, 450, 500, 550 °C), then the optimum content of doped component (for W from 0,1% mol, 0,3 % mol and 0,5% mol; for N ratio of TiO2: NH4NOs3 was 1:2, 1:1; 1:0.

The effect of humidity to the photoactivity was also carried out. After that, the co-doped catalysts were synthesized base on the optimum conditions and content of each doped component catalysts. According to the obtained results, the catalyst Ti0,3 W1N-450-4 show greatest performance, reaching the 60 minutes yield of p-xylene conversion of 1.67 Qp-xylene/ catalyst. iV Luận văn thạc sĩ HVTH: Nguyễn Văn Đức LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này được hoàn thành dựa trên các kêt quả nghiên cứu của tôi và các kêt quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bât cứ luận văn cùng câp nào khác.

HCM, ngày 18 tháng 7 nam 2019 Chữ ký Nguyễn Văn Đức Luận văn thạc sĩ HVTH: Nguyễn Văn Đức MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THAC SÌ. -- --- G2 E1 k K1 ng rệt i LOL CAM ON. G1 1 2 2 121112115 111010111 11110101011 111010101 1111010101 11010100 H0 ii TOM TAT LUẬN VĂN.2 t1 21191 91 1121 H1 H1 191 H1 g1 kg Hung TH ngưng ki iii ABSTRACT. E21 12121115 511111 1111011111101 11110101110 1111101011101 1111110 Hrg vi DANH MỤC BANG BIEU .- SG 12121191 58 11 1 91 11 51 3 11 1T kg ng ren ix DANH MỤC CÁC HINH ANH.

-G- G1112 91 1195155 11 119515111 gu re chọ X DANH MỤC CÁC TU VIET TẮTT.á- 6 tk v96 S565 S1 5195 91 91 1 3kg ng se chọ XỈV CHUONG 1 LOI MỞ DAU. -:-EC + E1 SE E51 1 5 1 1111111511111 01 ce | CHƯƠNG2 TONG QUAN.1 Các yếu tô kiểm soát việc thiết kế vật liệu xúc tác QUANG .1 Vùng cam và năng lượng vùng CAM .2 Khả năng vận chuyển các hat mang điện .3 Câu trúc mạng tinh thỂ.5 Tính 6n định hóa hỌC.- G2 E11 93E 91983 k 2E 9 S51 vn se se 4 2.2 Các cơ chế chung của phản ứng xúc tác quang .1 Cấu trúc vật liệu TÌOs.- -c- s11 SH 12 kg ngu 5 2.2 Xúc tác quang TiOa biến tính .4 Các yếu tổ ảnh hưởng đến xúc tác quang oxi hóa TiO? .------- 5: 10 CHƯƠNG3 PHƯƠNG PHAP THỰC NGHIỆM. 5 6+ s Sex se £seesesxz 13 VỊ Luận văn thạc sĩ HVTH: Nguyễn Văn Đức 3.1 Điều chế xúc tác, hóa chất và dụng cụ thí nghiệm .cc+ct tt ghe 13 3.3 Dụng cụ thí nghiỆm. - - - cS Q1 ng ng vờ 14 3.2 Quy trình điều chế xúc tắc .1 Chuẩn bị dung dịch axit TungsSfiC.2 Điều chế xúc tác TiO? biến tính W bang phương pháp sol-gel.3 Điều chế xúc tác TiO? biến tính N bằng phương pháp sol-gel.4 Điều chế xúc tác TiO? biến tính W và N bằng phương pháp sol-gel .5 Tạo màng xúc tác lên ống thủy tinh Pyrex.

Phương pháp đánh giá các đặc trưng ly - hóa của xúc tác .1 Xác định thành phan pha của xúc tác băng phổ XRD.2 Phương pháp hấp phụ BET xác định bề mặt riêng của xúc tác. Xác định kha năng hap thụ photon (UV-VIS) của xúc tác .4 Hình thái bề mặt xúc tác (SEM, TEM).5 Xác định phố Raman.6 Xác định phổ IR.