Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa học metallic nanoparticles supported on zeolite added tio2 and plasma modified tio2 synthesis and photocatalytic oxidation applications

Luận văn về tổng hợp nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2, TiO2 biến tính plasma. Ứng dụng trong xúc tác quang hóa xử lý ô nhiễm VOCs. Kỹ thuật hóa học.

• Tác giả: Le Nguyen Quang Tu
• Người hướng dẫn: Pgs. Nguyễn Quang Long
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa – Đhqg - Hcm
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Metallic Nanoparticles Supported On Zeolite- Added TiO2 And Plasma-Modified TiO2: Synthesis And Photocatalytic Oxidation Applications
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• ACKNOWLEDGMENT OF AUTHORIZATION
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBRIVIATIONS
• 1. CHAPTER 1: OVERVIEW
• 1.1. Volatile organic compounds
• 1.2. Treatment of VOCs in the gas phase
• 1.3. Biological filtration method
• 1.4. Photocatalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs)
• 1.5. Noble metal doping
• 1.6. AuNPs optical characteristic
• 1.7. Plasma surface modification
• 1.8. Method of analyzing
• 1.9. Chemicals and equipment
• 1.10. Preparation of catalyst
• 1.11. Characterization of catalyst
• 1.12. Investigation of the effects of reaction’s conditions
• 3. CHAPTER 3: RESULT AND DISCUSSION
• 3.1. Characterization of catalysts
• 3.1.1. X-ray diffraction pattern of catalysts
• 3.1.2. BET specific area - ICP analysis
• 3.1.3. FTIR analysis of plasma treated catalysts
• 3.1.4. Scanning electron microscopy (SEM) and Transmission electron microscopy (TEM)
• 3.2. Catalytic performance of modified TiO2
• 3.2.1. The effect of UV light on the degradation of toluene
• 3.2.2. The effect of gold nanoparticles on the photo-catalytic performance of TiO2
• 3.2.3. The catalytic performance of hydro-plasma-treated TiO2
• 3.2.3.1. The adsorption efficiency of plasma treated TiO2 samples
• 3.2.3.2. The effect of plasma treating time on the photo-catalytic activity of plasma-treated TiO2
• 3.2.3.3. The effect of relative humidity on the photo-catalytic activity of plasma-treated TiO2
• 3.2.3.4. The effect of reactor temperature on the catalytic activity
• 3.2.4. The catalytic performance of zeolite-added TiO2
• 3.2.4.1. The adsorption efficiency of zeolite-added TiO2 samples
• 3.2.4.2. The effect of zeolite ratio on the photo-catalytic activity of Au/TiO2 samples
• 3.2.4.3. The effect of relative humidity on the photo-catalytic activity of zeolite- added TiO2 sample
• 3.2.4.4. The effect of temperature on the catalytic activity of Au/TiO2-ZY
• 3.2.5. Summary on the photo-catalytic activity of zeolite-added TiO2 samples
• 4. CHAPTER 4: CONCLUSION AND SUGGESTIONs

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xúc Tác Quang Hóa VOCs và Nanoparticle Kim Loại

Sự phát triển nhanh chóng của xã hội kéo theo nhiều hệ lụy, đặc biệt là ô nhiễm môi trường. Ô nhiễm không khí trở thành vấn đề toàn cầu, đặc biệt ở các nước đang phát triển như Việt Nam. Sự gia tăng các khu công nghiệp, nhà máy gần khu dân cư, cùng với hệ thống xử lý chất thải chưa hiệu quả, góp phần làm gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm, đặc biệt là VOCs. Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) có mặt trong nhiều sản phẩm gia dụng như chất tẩy rửa, sơn, gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp xử lý VOCs hiệu quả và thân thiện với môi trường là vô cùng cấp thiết. Xúc tác quang hóa nổi lên như một hướng đi đầy tiềm năng, hứa hẹn giải quyết bài toán ô nhiễm này. Luận văn này sẽ đi sâu vào nghiên cứu ứng dụng nanoparticle kim loại trên các chất nền khác nhau để tăng hiệu quả xúc tác.

1.1. VOCs Nguồn Gốc Tác Hại và Các Phương Pháp Xử Lý Hiện Tại

VOCs là các hợp chất hữu cơ tồn tại trong khí quyển. Chúng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, từ các hoạt động tự nhiên như phân hủy thực vật đến các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt của con người như đốt nhiên liệu, sử dụng dung môi. Bảng 1 trong tài liệu gốc cho thấy chi tiết các nguồn phát thải VOCs và tỷ lệ phát thải hàng năm. Các VOCs có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, đặc biệt là đối với trẻ em và người già. Các phương pháp xử lý VOCs hiện tại bao gồm hấp phụ, hấp thụ, đốt và lọc sinh học, mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng. Tuy nhiên, xúc tác quang hóa đang thu hút sự quan tâm lớn vì tính hiệu quả và thân thiện với môi trường.

1.2. Giới Thiệu Về Xúc Tác Quang Hóa và Vai Trò của TiO2

Xúc tác quang hóa là quá trình sử dụng chất xúc tác để tăng tốc độ phản ứng hóa học dưới tác dụng của ánh sáng. TiO2 là vật liệu xúc tác quang hóa phổ biến nhất do tính trơ hóa học, giá thành rẻ và hoạt tính cao. Hình 4 trong tài liệu gốc minh họa cơ chế xúc tác quang hóa của TiO2. Tuy nhiên, TiO2 nguyên chất có một số hạn chế, như khả năng hấp thụ ánh sáng kém và tốc độ tái hợp electron-lỗ trống nhanh, làm giảm hiệu quả xúc tác. Do đó, việc cải tiến TiO2 bằng cách sử dụng các nanoparticle kim loại và các chất nền như Zeolite là rất quan trọng.

II. Tại Sao Cần Nghiên Cứu Nanoparticle Kim Loại Trên Zeolite TiO2

Mặc dù TiO2 là chất xúc tác quang hóa tiềm năng, hiệu quả của nó còn hạn chế do diện tích bề mặt thấp, tốc độ tái hợp electron-lỗ trống nhanh và khả năng hấp thụ ánh sáng yếu. Zeolite có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp, giúp tăng khả năng hấp phụ VOCs và phân tán TiO2. Nanoparticle kim loại, đặc biệt là các kim loại quý như vàng (Au) và bạc (Ag), có thể tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm tốc độ tái hợp electron-lỗ trống thông qua hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Do đó, việc kết hợp nanoparticle kim loại với Zeolite-TiO2 hứa hẹn sẽ tạo ra vật liệu xúc tác quang hóa hiệu quả hơn.

2.1. Tăng Diện Tích Bề Mặt và Khả Năng Hấp Phụ VOCs Bằng Zeolite

Zeolite là vật liệu có cấu trúc xốp với diện tích bề mặt lớn, cung cấp nhiều vị trí hoạt động cho phản ứng xúc tác quang hóa. Cấu trúc Zeolite cho phép hấp phụ VOCs một cách hiệu quả, tăng nồng độ của chúng gần bề mặt TiO2, từ đó thúc đẩy quá trình phân hủy. Hình 9 trong tài liệu gốc minh họa cấu trúc không gian của Zeolite Y. Việc sử dụng Zeolite làm chất nền cho TiO2 giúp tăng khả năng tiếp xúc giữa VOCs và chất xúc tác.

2.2. Hiệu Ứng Cộng Hưởng Plasmon Bề Mặt Của Nanoparticle Kim Loại

Nanoparticle kim loại, đặc biệt là vàng (Au), có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh mẽ do hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR). SPR tạo ra các electron và lỗ trống có năng lượng cao, tăng cường quá trình xúc tác quang hóa. Hình 11 trong tài liệu gốc minh họa sự kích thích của SPR. Sự có mặt của nanoparticle kim loại giúp cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 và giảm thiểu sự tái hợp electron-lỗ trống.

2.3. TiO2 Biến Tính Plasma Thay Đổi Bề Mặt và Tính Chất Vật Lý

TiO2 biến tính plasma là một phương pháp hiệu quả để cải thiện hoạt tính xúc tác quang hóa của TiO2. Xử lý plasma có thể tạo ra các khuyết tật trên bề mặt TiO2, tăng diện tích bề mặt và cải thiện khả năng hấp phụ VOCs. Ngoài ra, plasma có thể tạo ra các nhóm chức hydroxyl (-OH) trên bề mặt TiO2, tăng cường khả năng hấp phụ nước và cải thiện hiệu quả xúc tác trong điều kiện độ ẩm cao. Tài liệu gốc đã chứng minh rằng sự hiện diện của nhóm chức -OH trong mẫu TiO2 biến tính plasma giúp tăng cường hiệu quả loại bỏ toluene trong điều kiện độ ẩm thấp.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Nanoparticle Kim Loại Trên Zeolite TiO2

Việc tổng hợp nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2 đòi hỏi quy trình kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo sự phân tán tốt của nanoparticle và tương tác mạnh mẽ giữa các thành phần. Các phương pháp tổng hợp phổ biến bao gồm phương pháp tẩm ướt, phương pháp lắng đọng-kết tủa và phương pháp khử hóa học. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào loại kim loại, kích thước nanoparticle mong muốn và đặc tính của Zeolite-TiO2.

3.1. Quy Trình Tẩm Ướt và Kiểm Soát Kích Thước Nanoparticle Kim Loại

Phương pháp tẩm ướt là một quy trình đơn giản và hiệu quả để tổng hợp nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2. Phương pháp này bao gồm việc tẩm Zeolite-TiO2 vào dung dịch chứa muối kim loại, sau đó sấy khô và nung để tạo thành nanoparticle kim loại. Việc kiểm soát nồng độ dung dịch muối kim loại, nhiệt độ sấy và nung là rất quan trọng để kiểm soát kích thước và sự phân tán của nanoparticle.

3.2. Lắng Đọng Kết Tủa và Tạo Tương Tác Mạnh Giữa Kim Loại và Chất Nền

Phương pháp lắng đọng-kết tủa là một phương pháp khác để tổng hợp nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2. Phương pháp này sử dụng chất kết tủa để tạo ra nanoparticle kim loại trực tiếp trên bề mặt Zeolite-TiO2. Phương pháp này cho phép tạo ra tương tác mạnh mẽ giữa kim loại và chất nền, cải thiện độ bền và hoạt tính của chất xúc tác.

3.3. Khử Hóa Học và Ứng Dụng Phương Pháp Xanh Trong Tổng Hợp

Phương pháp khử hóa học sử dụng các chất khử để khử muối kim loại thành nanoparticle kim loại. Phương pháp này có thể được thực hiện trong dung dịch hoặc pha khí. Việc sử dụng các chất khử thân thiện với môi trường giúp tạo ra quy trình tổng hợp xanh, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

IV. Ứng Dụng Xúc Tác Quang Hóa VOCs Bằng Nanoparticle Kim Loại

Vật liệu xúc tác quang hóa được phát triển có thể được ứng dụng để xử lý VOCs trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm xử lý khí thải công nghiệp, làm sạch không khí trong nhà và xử lý nước ô nhiễm. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào loại VOCs, điều kiện phản ứng và đặc tính của chất xúc tác. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2 và TiO2 biến tính plasma có thể phân hủy hiệu quả nhiều loại VOCs khác nhau, như toluene, benzene và formaldehyde.

4.1. Xử Lý Khí Thải Công Nghiệp Chứa Toluene và Benzene

Khí thải từ các nhà máy hóa chất, nhà máy in và các ngành công nghiệp khác thường chứa nồng độ cao của toluene và benzene, là những VOCs độc hại. Nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2 có thể được sử dụng để phân hủy các VOCs này thành CO2 và H2O, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

4.2. Làm Sạch Không Khí Trong Nhà và Loại Bỏ Formaldehyde

Không khí trong nhà có thể bị ô nhiễm bởi formaldehyde, một VOC phát ra từ đồ nội thất, vật liệu xây dựng và các sản phẩm gia dụng khác. TiO2 biến tính plasma và nanoparticle kim loại có thể được sử dụng trong các thiết bị lọc không khí để loại bỏ formaldehyde và các VOCs khác, cải thiện chất lượng không khí trong nhà.

4.3. Xử Lý Nước Ô Nhiễm và Phân Hủy Các Hợp Chất Hữu Cơ Khác

Xúc tác quang hóa cũng có thể được sử dụng để xử lý nước ô nhiễm, phân hủy các hợp chất hữu cơ và các chất ô nhiễm khác. Nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2 có thể được sử dụng để loại bỏ các VOCs và các chất ô nhiễm khác khỏi nước, làm cho nước an toàn hơn để sử dụng.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Nanoparticle Kim Loại Trong Tương Lai

Nghiên cứu về nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2 và TiO2 biến tính plasma đã mở ra những hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu xúc tác quang hóa hiệu quả để xử lý VOCs. Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp, cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm tốc độ tái hợp electron-lỗ trống là những thách thức cần được giải quyết trong tương lai. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các vật liệu xúc tác có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời và có độ bền cao hơn.

5.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Tổng Hợp và Điều Khiển Cấu Trúc Vật Liệu

Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp là rất quan trọng để tạo ra các vật liệu xúc tác có cấu trúc và tính chất mong muốn. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc kiểm soát kích thước, hình dạng và sự phân tán của nanoparticle kim loại, cũng như điều chỉnh cấu trúc xốp của Zeolite.

5.2. Phát Triển Vật Liệu Xúc Tác Hoạt Động Dưới Ánh Sáng Mặt Trời

Việc phát triển các vật liệu xúc tác có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời là một mục tiêu quan trọng để giảm chi phí năng lượng và tăng tính bền vững của quá trình xúc tác quang hóa. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc sử dụng các nanoparticle kim loại có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy.

5.3. Nâng Cao Độ Bền và Ứng Dụng Thực Tế của Chất Xúc Tác

Độ bền của chất xúc tác là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả xử lý lâu dài. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc cải thiện độ bền của nanoparticle kim loại trên Zeolite-TiO2 và TiO2 biến tính plasma trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm không khí do các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatile Organic Compounds - VOCs) đang là thách thức môi trường cấp bách trên toàn cầu. Theo các báo cáo quan trắc khí quyển quốc tế, tổng lượng phát thải VOCs từ các nguồn tự nhiên và nhân tạo ước tính đạt khoảng 1.287 triệu tấn mỗi năm, trong đó các hoạt động công nghiệp và đốt nhiên liệu đóng góp lượng lớn hydrocacbon thơm độc hại. Toluene ($C_6H_5-CH_3$) là một trong những hợp chất thơm phổ biến nhất trong khí thải công nghiệp sơn, dung môi và chất tẩy rửa, có thời gian lưu huỳnh trong tầng đối lưu khoảng 2 ngày nhưng gây nguy cơ suy giảm chức năng hô hấp và hệ thần kinh trung ương ở người.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh tập trung giải quyết triệt để vấn đề phân hủy toluene ở pha khí bằng công nghệ oxy hóa quang xúc tác (Photocatalytic Oxidation - PCO). Mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm: tổng hợp vật liệu nano vàng biến tính trên chất nền titan dioxit kết hợp zeolite Y ($Au/TiO_2-ZY$) và vật liệu $Au/TiO_2$ biến tính bằng plasma hydro ($p-Au/TiO_2$); đánh giá chi tiết các đặc trưng hóa lý bề mặt; và khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy toluene dưới bức xạ tia cực tím ($UV-A$).

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trong giai đoạn năm 2019 với hệ phản ứng dòng liên tục hình khuyên, sử dụng 4 bóng đèn UV bước sóng 352 nm (công suất 10W mỗi bóng). Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi nâng cao độ bền hoạt tính quang xúc tác, đạt hiệu suất chuyển hóa toluene ổn định ở mức 70% đối với dòng khí có nồng độ ban đầu 314 ppmv. Công trình mở ra hướng tiếp cận mới trong việc kết hợp hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt, cấu trúc vi xốp của zeolite và kỹ thuật plasma nguội nhằm tối ưu hóa xử lý khí ô nhiễm trong điều kiện độ ẩm biến thiên từ 15% đến 60%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên ba trụ cột lý thuyết cốt lõi trong lĩnh vực xúc tác dị thể và quang hóa học:

1. Lý thuyết quang xúc tác bán dẫn $TiO_2$: Khi vật liệu bán dẫn hấp thụ photon ánh sáng có năng lượng lớn hơn hoặc bằng năng lượng vùng cấm ($E_g$), các electron ($e^-$) từ vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn, để lại các lỗ trống quang sinh ($h^+$). Trong đó, dạng thù hình Anatase ($E_g = 3.2\text{ eV}$) thể hiện hoạt tính quang hóa cao hơn Rutile ($E_g = 3.1\text{ eV}$). Các lỗ trống $h^+$ phản ứng với phân tử nước hoặc nhóm hydroxyl bề mặt để tạo gốc tự do hydroxyl ($\cdot OH$), trong khi electron khử phân tử oxy thành gốc superoxide ($\cdot O_2^-$), tạo thành chuỗi phản ứng oxy hóa chuỗi mạch chuyển hóa toluene thành $CO_2$ và $H_2O$.
2. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ (LSPR): Các hạt nano vàng ($AuNPs$) với cấu trúc lập phương tâm diện (hằng số mạng $a = 4.0786\text{ \AA}$) tạo ra hiện tượng dao động tập thể của các electron dẫn khi tương tác với bức xạ điện từ. Hiệu ứng này tạo ra bẫy electron hiệu quả, hạn chế tối đa sự tái tổ hợp giữa electron và lỗ trống quang sinh trên màng bán dẫn $TiO_2$.
3. Lý thuyết hấp phụ trên rây phân tử Zeolite Y: Zeolite Y thuộc nhóm faujasite có cấu trúc khung không gian 3 chiều hình thành từ các tứ diện $TO_4$ ($T = Si, Al$), sở hữu diện tích bề mặt lớn trên 300 $m^2/g$ và kích thước mao quản đồng đều dưới 10 \AA. Điện trường nội tại của khung zeolite hỗ trợ phân tán các phần tử hoạt tính và bắt giữ electron tự do.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình thực nghiệm đồng bộ từ tổng hợp vật liệu đến phân tích động học phản ứng:

• Tổng hợp xúc tác: Nano vàng được cố định trên $TiO_2$ (P25-Degussa) qua phương pháp khử dung dịch kim loại (metal-sol) sử dụng chất khử $NaBH_4$ và chất bảo vệ polyvinyl alcohol (PVA 1 wt%). Zeolite Y được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt ở 100°C trong 20 giờ từ nguồn gel sodium silicate và sodium aluminate. Vật liệu $Au/TiO_2$ biến tính plasma được xử lý trong dòng khí $H_2/Ar$ (tỷ lệ 10% thể tích) dưới điện áp 7 kV với các khoảng thời gian xử lý từ 15 đến 60 phút.
• Quy mô và phương pháp chọn mẫu: Cỡ mẫu xúc tác cố định là 0.20 g cho mỗi mẻ thử nghiệm, được tráng phủ đồng đều lên ống thạch anh trong của reactor hình khuyên bằng kỹ thuật spin-spray coating và sấy ổn định nhiệt ở 350°C trong 1 giờ. Mẫu thử nghiệm được lấy đại diện ngẫu nhiên và lặp lại 3 lần để đảm bảo tính chính xác thống kê.
• Phương pháp phân tích đặc trưng: Cấu trúc tinh thể được xác định bằng nhiễu xạ tia X (XRD) trong dải góc quét $2\theta$ từ 10° đến 60° với bước quét 0.03°. Diện tích bề mặt riêng xác định bằng đẳng nhiệt hấp phụ đẳng nhiệt nitơ theo phương pháp BET trên thiết bị NOVA 2200e. Hình thái bề mặt và kích thước hạt được quan sát qua kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM S-4800) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Các liên kết và nhóm chức bề mặt được ghi nhận qua phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) trong vùng 400 - 4000 $cm^{-1}$. Hàm lượng kim loại Au được định lượng chính xác bằng phổ phát xạ nguyên tử plasma cảm ứng cao tần (ICP-OES Optima 7300DV).
• Hệ thống đánh giá hoạt tính quang xúc tác: Khí toluene được dẫn vào dòng khí mang $N_2$ qua phương pháp sục khí với lưu lượng tổng 50 mL/min, nồng độ đầu vào ổn định 314 ppmv, nồng độ oxy duy trì 20% thể tích. Nồng độ toluene trước và sau phản ứng được phân tích sắc ký khí on-line (GC-FID HP 5890plus) thông qua van xoay 6 cổng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả tổng hợp và phân tán nano vàng: Phân tích ICP-OES xác định hàm lượng Au thực tế trong mẫu xúc tác đạt 0.49% khối lượng, bám sát mức tính toán lý thuyết 0.50% khối lượng. Ảnh TEM và SEM xác nhận các hạt nano vàng có kích thước siêu nhỏ, phân bố đồng đều trên nền $TiO_2$ mà không làm biến đổi cấu trúc pha tinh thể hỗn hợp Anatase (peak $2\theta = 25.6^\circ$) và Rutile (peak $2\theta = 27.2^\circ$).
2. Sự gia tăng vượt bậc về diện tích bề mặt riêng: Kết quả đo diện tích bề mặt BET chỉ ra rằng $TiO_2$ P25 nguyên bản có diện tích bề mặt khoảng 50.6 $m^2/g$, trong khi mẫu zeolite Y tổng hợp đạt 311.0 $m^2/g$. Khi kết hợp $Au/TiO_2$ với zeolite Y theo tỷ lệ tối ưu, diện tích bề mặt của vật liệu composite $Au/TiO_2-ZY$ tăng gần 4 lần, đạt 191.5 $m^2/g$, giúp gia tăng đột biến khả năng lưu giữ và làm giàu nồng độ toluene trên bề mặt tiếp xúc quang hóa.
3. Tác động biến tính của plasma hydro đối với nhóm chức bề mặt: Phổ FTIR của các mẫu $p-TiO_2$ và $p-Au/TiO_2$ ghi nhận sự xuất hiện rõ nét của dải hấp thụ rộng trong vùng 3200 - 3600 $cm^{-1}$ (dao động kéo giãn của liên kết O-H) và dải 1600 $cm^{-1}$ (dao động biến dạng H-OH). Thời gian xử lý plasma tối ưu được xác định là 30 phút. Khi kéo dài thời gian xử lý lên 60 phút hoặc 90 phút, cường độ đỉnh -OH giảm sút do hiện tượng tái kết hợp và phân tách nhóm hydroxyl nội tại khỏi bề mặt mạng lưới $TiO_2$.
4. Độ ổn định và hiệu suất quang phân hủy toluene: Dưới bức xạ tia UV-A, hệ xúc tác $Au/TiO_2-ZY$ và $p-Au/TiO_2$ duy trì hiệu suất phân hủy toluene xấp xỉ 70% trong suốt quá trình vận hành liên tục, vượt trội hoàn toàn so với hiệu suất dưới 45% của mẫu $TiO_2$ P25 đối chứng.

Thảo luận kết quả

Các số liệu thực nghiệm phản ánh cơ chế tương tác đa tầng giữa các thành phần biến tính. Đối với xúc tác $Au/TiO_2-ZY$, sự kết hợp của zeolite Y không chỉ đóng vai trò chất đệm hấp phụ mà còn tạo ra hiệu ứng tập trung nồng độ chất phản ứng cục bộ. Dữ liệu thực nghiệm khi biểu diễn dưới dạng biểu đồ đường chuyển hóa theo thời gian cho thấy giai đoạn hấp phụ ban đầu trong bóng tối đạt trạng thái bão hòa nhanh chóng, tạo tiền đề cho quá trình oxy hóa quang hóa đạt đỉnh ngay khi bật nguồn đèn UV.

Hiệu ứng bẫy electron của hạt nano Au đóng vai trò then chốt trong việc kéo dài thời gian sống của các cặp electron - lỗ trống. Trong mẫu $TiO_2$ chưa biến tính, hơn 90% các hạt mang điện tái tổ hợp trước khi kịp khuếch tán ra bề mặt hạt bán dẫn. Sự hiện diện của Au tạo ra hàng rào Schottky tại mặt tiếp xúc kim loại - bán dẫn, chuyển hướng các electron quang sinh sang mạng lưới kim loại quý, giải phóng các lỗ trống $h^+$ để phản ứng với $H_2O$ tạo ra mật độ gốc $\cdot OH$ dày đặc.

Đối với các mẫu biến tính plasma hydro, sự xuất hiện phong phú của các nhóm hydroxyl (-OH) đóng vai trò chất cung cấp gốc tự do trực tiếp. Khi biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất phân hủy và độ ẩm môi trường dưới dạng đồ thị cột so sánh ở hai mốc độ ẩm tương đối 15% và 60%, mẫu $TiO_2$ truyền thống bị sụt giảm hoạt tính nghiêm trọng ở điều kiện độ ẩm thấp do thiếu hụt nguồn nước hấp phụ để sinh gốc $\cdot OH$. Ngược lại, mẫu $p-Au/TiO_2$ và $Au/TiO_2-ZY$ vẫn duy trì hoạt tính phân hủy cao và ổn định, chứng minh khả năng kháng ẩm và tự cấp nguồn gốc hoạt hóa bề mặt của công nghệ xử lý plasma nguội.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa quy mô và thiết kế module phản ứng pilot: Tiến hành nâng quy mô chế tạo hệ xúc tác $Au/TiO_2-ZY$ từ quy mô phòng thí nghiệm (0.2 g/mẻ) lên hệ thống pilot xử lý dòng khí thực tế với lưu lượng 10 - 50 $m^3/\text{giờ}$. Cần triển khai trong vòng 6 đến 12 tháng tới dưới sự chủ trì của các kỹ sư thiết kế thiết bị môi trường và chuyên gia công nghệ hóa học.
2. Chuẩn hóa quy trình xử lý plasma hydro công nghiệp: Xây dựng quy chuẩn kỹ thuật cho hệ thống plasma nguội dạng cuộn liên tục (roll-to-roll hoặc fluidized bed) nhằm kiểm soát chính xác mật độ nhóm chức -OH bề mặt với thời gian xử lý cố định 30 phút ở điện áp 7 - 10 kV. Mục tiêu đạt chỉ số độ đồng đều bề mặt trên 95% trong lộ trình 18 tháng.
3. Thử nghiệm xử lý hỗn hợp VOCs phức tạp: Mở rộng đối tượng xử lý từ đơn chất toluene (314 ppmv) sang các hỗn hợp dung môi công nghiệp đa thành phần gồm benzen, ethylbenzen, xylen (họ BTEX), formaldehyt và axeton ở dải nồng độ 500 - 1000 ppmv. Đích ngắm là duy trì hiệu suất làm sạch tổng thể trên 85% trong môi trường nhiệt độ thực tế 30°C - 50°C.
4. Ứng dụng vật liệu vào thiết bị lọc không khí dân dụng và công nghiệp: Doanh nghiệp sản xuất thiết bị làm sạch không khí cần phối hợp với các viện nghiên cứu để tích hợp lớp màng phủ $Au/TiO_2-ZY$ lên các tấm lọc dạng tổ ong (honeycomb) hoặc màng sợi thủy tinh trong các hệ thống điều hòa trung tâm HVAC và máy lọc không khí nội thất cao cấp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Giảng viên và nhà nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ Hóa học, Kỹ thuật Môi trường và Khoa học Vật liệu: Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện về cơ chế biến tính bề mặt vật liệu bán dẫn, kỹ thuật tổng hợp nano kim loại quý trên chất mang xốp và phương pháp phân tích phổ học hiện đại (XRD, BET, FTIR, ICP-OES).
• Kỹ sư vận hành và tư vấn giải pháp xử lý khí thải công nghiệp: Ứng dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật động học, tỷ lệ phối trộn chất mang zeolite Y và các giải pháp chống ngộ độc xúc tác trong quá trình thiết kế hệ thống xử lý khí thải dung môi hữu cơ tại các nhà máy hóa chất, xưởng sơn tĩnh điện, in ấn bao bì và sản xuất giày da.
• Doanh nghiệp và chuyên gia R&D phát triển thiết bị lọc không khí: Nắm bắt giải pháp công nghệ vật liệu mới để chế tạo màng lọc quang xúc tác hiệu năng cao, khử mùi hôi và tiêu diệt các chất độc hại trong nhà ở điều kiện độ ẩm biến thiên mà không phát sinh sản phẩm phụ thứ cấp.
• Học viên cao học và sinh viên các ngành kỹ thuật: Nguồn tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm, xử lý số liệu sắc ký khí on-line, và kỹ thuật lập luận khoa học trong phân tích cơ chế quang xúc tác dị thể.

Câu hỏi thường gặp

Hạt nano vàng đóng vai trò gì trong việc gia tăng hiệu suất quang xúc tác của $TiO_2$?
Hạt nano Au hoạt động như một bẫy electron nhờ hiệu ứng tiếp xúc Schottky và cộng hưởng plasmon bề mặt (LSPR). Khi $TiO_2$ nhận photon ánh sáng UV, nano Au tiếp nhận electron quang sinh, ngăn chặn electron tái kết hợp với lỗ trống $h^+$, từ đó tăng thời gian sống của các hạt mang điện và đẩy mạnh quá trình tạo gốc oxy hóa $\cdot OH$.

Tại sao việc phối trộn thêm Zeolite Y lại nâng cao độ chuyển hóa của khí toluene?
Zeolite Y có diện tích bề mặt lớn (311.0 $m^2/g$) và cấu trúc mao quản đồng đều, giúp tăng diện tích bề mặt của màng xúc tác $Au/TiO_2-ZY$ lên 191.5 $m^2/g$ (gấp gần 4 lần so với $TiO_2$ nguyên bản). Điều này giúp làm giàu nồng độ toluene quanh các trung tâm phản ứng quang hóa và giữ nước để cung cấp cho chuỗi phản ứng sinh gốc tự do.

Xử lý bằng plasma hydro mang lại ưu điểm vượt trội nào so với các phương pháp xử lý nhiệt truyền thống?
Plasma nguội biến tính bề mặt vật liệu ở điều kiện nhiệt độ phòng mà không phá hủy cấu trúc tinh thể $TiO_2$. Quá trình này cấy trực tiếp các nhóm hydroxyl (-OH) hoạt tính lên bề mặt, giúp xúc tác duy trì hiệu quả phân hủy toluene 70% ngay cả trong điều kiện không khí có độ ẩm thấp (15% RH).

Tại sao thời gian xử lý plasma hydro không nên vượt quá 30 phút?
Kết quả phân tích FTIR chứng minh mật độ nhóm -OH đạt cực đại sau 30 phút xử lý ở điện áp 7 kV. Khi kéo dài thời gian lên 60 - 90 phút, năng lượng plasma cao dẫn đến hiện tượng bứt phá các nhóm hydroxyl nội tại khỏi bề mặt, làm suy giảm cường độ liên kết và giảm hiệu quả xúc tác.

Quy trình xác định hiệu suất phân hủy toluene được thực hiện như thế nào?
Hiệu suất phân hủy toluene ($\psi$) được xác định bằng phương pháp sắc ký khí on-line thông qua diện tích pic sắc ký đầu vào ($A_0$) và diện tích pic tại thời điểm phản ứng ($A_i$) theo công thức: $\psi = (1 - A_i/A_0) \times 100%$. Hệ thống sử dụng đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID) có độ nhạy cao đối với hydrocacbon.

Kết luận

• Luận văn đã tổng hợp thành công hai hệ vật liệu quang xúc tác hiệu năng cao: $Au/TiO_2$ biến tính zeolite Y ($Au/TiO_2-ZY$) và $Au/TiO_2$ xử lý bằng plasma hydro ($p-Au/TiO_2$).
• Phương pháp khử kim loại sol đạt độ chính xác cao với hàm lượng Au thực tế 0.49% khối lượng, phân tán kích thước nano đồng đều trên nền bán dẫn.
• Sự kết hợp với zeolite Y tạo bước đột phá khi tăng diện tích bề mặt riêng lên 191.5 $m^2/g$, đồng thời kỹ thuật plasma nguội 30 phút cung cấp dồi dào nhóm chức hydroxyl (-OH) bề mặt.
• Cả hai hệ xúc tác đều đạt hiệu suất phân hủy toluene ổn định 70% dưới bức xạ UV-A (352 nm), giải quyết triệt để nhược điểm tái tổ hợp điện tích và tính nhạy cảm với độ ẩm của $TiO_2$ truyền thống.
• Đóng góp khoa học và thực tiễn của công trình tạo nền tảng vững chắc cho việc phát triển các thiết bị làm sạch khí thải công nghiệp và lọc khí trong nhà. Các nhóm nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ môi trường được khuyến khích tiếp tục hợp tác thử nghiệm trên quy mô pilot nhằm thương mại hóa giải pháp vật liệu tiên tiến này trong giai đoạn tới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY --------o0o-------- LE NGUYEN QUANG TU METALLIC NANOPARTICLES SUPPORTED ON ZEOLITE- ADDED TiO2 AND PLASMA-MODIFIED TiO2: SYNTHESIS AND PHOTOCATALYTIC OXIDATION APPLICATIONS Major: Chemical Engineering No.: 8520301 MASTER THESIS HO CHI MINH CITY, 30 October 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. Nguyễn Quang Long TS. Cù Thành Sơn Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. Hồ Thị Thanh Vân Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS.

Nguyễn Thị Phương Phong Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 25 tháng 10 năm 2019. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Phan Thanh Sơn Nam 2.

Hồ Thị Thanh Vân 3. Nguyễn Thị Phương Phong 4. Trần Thụy Tuyết Mai 5. Đặng Bảo Trung Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC I ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên:. Ngày, tháng, năm sinh:. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN. HCM, ngày … tháng … năm 20… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TRƯỞNG KHOA …………… (Họ tên và chữ ký) II ACKNOWLEDGEMENT I would like to send my deepest gratitude to Associate Professor-Dr. Nguyen Quang Long and Dr.

Cu Thanh Son, who had spent a lot of time, their great effort and dedication to communicate their valuable knowledge and experience in the process of completing this thesis. Without their guidance and persistence help, this theisis would not have been possible. I would like to express my appreciation to the teachers of Department of Physico- Chemical Engineering - Faculty of Chemical Engineering of Ho Chi Minh University of Technology, who have communicated valuable knowledge to me while studying at the university. This is a very important foundation for me to complete my thesis.

I would like to thank the review committee, for spending time reading and giving valuable comments on my thesis. Finally, I would like to send my sincere thanks to my family and friends, who have encouraged and helped me through the years at Ho Chi Minh University of Technology. Ho Chi Minh City, Oct 2019 III ABSTRACT This thesis studied the preparation of nanoparticles Au/TiO2-ZY and plasma- treated Au/TiO2 as catalysts for photocatalytic reaction which is a treatment of air pollutants VOCs. The physicochemical properties of catalyst had been characterzied by various methods, including XRD, SEM, TEM, FTIR, ICP, BET surface area.

Within the thesis, toluene vapor was used as a typical VOC to evaluate the photo- catalytic activity under UV light. The toluene concentrations before and after the reaction were analyzed by gas chromatography (GC). The effects of moisture concentration abd reaction temperature were investigated. In each reaction, only one parameter was changed, while the other parameters were fixed.

The catalytic performance of zeolite-added TiO2 was enhanced due to the support of high surface area in zeolite and the surface plasmon resonance of Au nanoparticles. The photo-catalytic oxidation process was stable throughout the whole experiment and was able to degrade 70% of toluene in the gas mixture. The presence of –OH functional group in plasma-treated samples enhance the toluene removal efficiency under low humid condition. Furthermore, water content in gas mixture are less likely to effect the catalytic activity compared to non-treated TiO2.

IV TÓM TẮT Luận văn này nghiên cứu quá trình tổng hợp nano Au/TiO2-ZY và Au/TiO2 biến tính plasma làm chất xúc tác cho phản ứng quang hoát xử lý các chất gây ô nhiễm không khí VOCs. Các tính chất hóa lý của chất xúc tác đã được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm XRD, SEM, TEM, FTIR, ICP, diện tích bề mặt BET. Trong luận án, hơi toluene được sử dụng làm nguồn VOC điển hình để đánh giá hoạt động xúc tác quang dưới ánh sáng tia cực tím. Nồng độ toluene trước và sau phản ứng được phân tích bằng sắc ký khí (GC).

Ảnh hưởng của nồng độ ẩm, nhiệt độ phản ứng đã được nghiên cứu. Trong mỗi phản ứng, chỉ có một tham số thay đổi, trong khi các tham số khác được cố định. Đối với Au/TiO2-ZY, hiệu suất xúc tác được tăng cường nhờ sự hỗ trợ của diện tích bề mặt cao trong zeolite và cộng hưởng plasmon bề mặt của hạt nano Au. Quá trình oxy hóa xúc tác quang hóa ổn định trong toàn bộ thí nghiệm và có thể làm giảm 70% lượng toluene trong hỗn hợp khí.

Đối với Au/TiO2 biến tính plasma, sự hiện diện của nhóm chức -OH tăng cường hiệu quả loại bỏ toluene trong điều kiện độ ẩm thấp. Hơn nữa, hàm lượng nước trong hỗn hợp khí ít có khả năng ảnh hưởng đến hoạt động xúc tác so với TiO2 không được xử lý. V LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN Tôi xin cam đoan những kết quả được trình bày trong Luận văn Thạc sĩ này là do chính tôi thực hiện từ kiên thức của chính mình. Tôi không nộp luận văn này cho bất kỳ Trường, Viện nào để được cấp bằng.

ACKNOWLEDGMENT OF AUTHORIZATION The results presented in this Master Thesis were made by myself from my own knowledge. I do not submit this thesis to any School or Institute to obtain a degree. Ho Chi Minh City, 01 October 2019 Author Le Nguyen Quang Tu VI CONTENT Page NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ. IV ACKNOWLEDGMENT OF AUTHORIZATION.

VI LIST OF FIGURES. X LIST OF TABLES. XI LIST OF ABBRIVIATIONS. XII CHAPTER 1: OVERVIEW.

Volatile organic compounds. Treatment of VOCs in the gas phase. Biological filtration method. Photocatalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs).

Noble metal doping. AuNPs optical characteristic. Plasma surface modification. Method of analyzing.

Chemicals and equipment. Preparation of catalyst. Characterization of catalyst. Investigation of the effects of reaction’s conditions.

33 CHAPTER 3: RESULT AND DISCUSSION. Characterization of catalysts. X-ray diffraction pattern of catalysts. BET specific area - ICP analysis.

FTIR analysis of plasma treated catalysts. Scanning electron microscopy (SEM) and Transmission electron microscopy (TEM). Catalytic performance of modified TiO2. The effect of UV light on the degradation of toluene.

The effect of gold nanoparticles on the photo-catalytic performance of TiO2. The catalytic performance of hydro-plasma-treated TiO2. The adsorption efficiency of plasma treated TiO2 samples. The effect of plasma treating time on the photo-catalytic activity of plasma-treated TiO2.

The effect of relative humidity on the photo-catalytic activity of plasma-treated TiO2. The effect of reactor temperature on the catalytic activity. The catalytic performance of zeolite-added TiO2. The adsorption efficiency of zeolite-added TiO2 samples.

The effect of zeolite ratio on the photo-catalytic activity of Au/TiO2 samples. The effect of relative humidity on the photo-catalytic activity of zeolite- added TiO2 sample. The effect of temperature on the catalytic activity of Au/TiO2-ZY. Summary on the photo-catalytic activity of zeolite-added TiO2 samples.

53 CHAPTER 4: CONCLUSION AND SUGGESTIONs. 56 IX LIST OF FIGURES Page Figure 1. Flow chart of bio-filtration system. Schematic diagram of equipment used for condensing VOCs.

Structure of activated carbon. The diagram illustrates the photocatalytic mechanism of TiO2. Lattice structure of Rutile. Lattice structure of Anatase.

Photo-catalyst investigation route. Au face-centered cubic lattice structure. Illustration of the excitation of localized surface plasmon resonance. Spatial structure of zeolite Y (a) and frame structure of zeolite (b).

The angle of incidence and angle of reflection in XRD method. Diagram of principle XRD analysis equipment. Gas chromatography system. Hydrogen plasma system.

The process of preparing Au/TiO2. The process of synthesis zeolite Y. The reaction system. XRD pattern of TiO2, Au/TiO2, TiO2-X and zeolite Y.

FTIR spectrum of plasma treated TiO2 samples. FTIR spectrum of plasma treated Au/TiO2 samples. The SEM images of Au/TiO2 samples. The TEM images of Au/TiO2.

Au nanoparticles size distribution in Au/TiO2 samples. Energy distribution spectrum of Sankyo Denki F10T8BLB (10W). The effect of UV light on toluene removal. The effect of gold nanoparticles on the photo-catalytic activity of TiO2.

a) Diagram illustrating the light absorption length/minority carrier diffusion length mismatch in TiO2. b) Diagram illustrating the local field enhancement of gold nanoparticles. An alternative route of photo-electron under the presence of AuNPs [13]. Toluene removal by adsorption of TiO2, plasma TiO2 and p-Au/TiO2.

The toluene removal efficiency of TiO2-X samples with different plasma durations. The toluene removal efficiency of H-Au/TiO2 samples with different plasma durations. The effect of humidity on the toluene removal efficiency of TiO2, Au/TiO2 p-TiO2 and p-Au/TiO2. The effect of temperature on the toluene removal efficiency of TiO2 and Au/TiO2-ZY: 39oC (line) and 50oC (dash).

Toluene removal by adsorption of TiO2, Au/TiO2 and Au/TiO2-ZY. The effect of Au/TiO2:zeolite ratio on the toluene removal efficiency. The effect of humidity on the toluene removal efficiency of TiO2 and Au/TiO2-ZY: 60% (blue) and 15% (red). The effect of temperature on the toluene removal efficiency.

52 LIST OF TABLES Page Table 1. Overview of important sources and global annual emission rates of selected groups of VOC per year (2007). Overview of average tropospheric lifetimes of VOC compound groups and some selected VOCs as examples. Specific mass and energy of the restricted area of TiO2.

Some methods of modified metal and application. Some methods of preparing hydrogenated TiO2. List of chemicals. 35 XI LIST OF ABBRIVIATIONS VOCs Volatile organic compounds p-TiO2 Plasma treated TiO2 TEM Transmission electron microscopy SEM Scanning electron microcospy Ctol Concentration of toluene, ppmv CO2 Concentration of oxy, v% F Feed stream, mL/min T Temperature, oC mcat Catalyst’s weight, g RH Relative humidity, % NPs Nanoparticles PCO Photo-catalytic oxidation XII CHAPTER 1: OVERVIEW 1.

Introduction With the rapid development of society, people are living with life that is more comfortable. However, along with the positive aspects, the process of industrialization - modernization has many negative effects. Environmental pollution has become a global problem, especially air and water pollution. Vietnam is a developing country with a breakthrough in industry.

The emergence of many industrial parks, factories is promoting the strong economic development of the country. However, they were built near urban areas and not all factories are equipped with efficient waste treatment systems, especially gas and wastewater, before releasing into the environment. Thus, the industrial activity is one of the major causes of air pollution. The development of the industry, especially the chemical industry, also contributes great values to human life.

Household products provide comfort and convenience to users. Nevertheless, most products of this industry are using chemical solvents and these substances are the source of indoor pollution and one of which is volatile organic compounds (or VOCs). They appear in detergents, paints, etc. in small quantities.

However, the accumulation of VOCs over time can harmfully affect human health, especially sensitive people such as children and the elderly. Therefore, it is necessary to eliminate this source of indoor pollution. Volatile organic compounds Volatile organic compounds (VOCs) do not have a common definition. It is used to refer to all organic compounds that exist in the atmosphere.