Tổng hợp nano TiO2 pha tạp hợp chất chứa N phủ trên hạt silicagel ứng dụng xử lý Paraquat trong môi trường nước
Main Article Content
Abstract
Tóm tắt: Vật liệu TiO2 pha tạp hợp chất chứa N (TiO2-N) phủ trên hạt silicagel (TiO2-N/SiO2) được tổng hợp từ hỗn hợp dung dịch titan tetraizopropoxit (TTIP), diethanolamin (DEA) và etanol (EtOH) với các tỷ lệ mol tương ứng là 1:1:34; 1:3:34; và 1:5:34 theo phương pháp sol - gel sau quá trình nhúng -phủ - ủ nhiệt (500oC trong 4 giờ). Cấu trúc tinh thể, hình thái bề mặt và thành phần hóa học của vật liệu TiO2- N/SiO2 được kiểm tra bằng phương pháp XRD, SEM và EDS. Kết quả XRD và SEM cho thấy, anatase TiO2 có cấu trúc tinh thể, các hạt TiO2 phân bố đều, kích thước từ 20 đến 25 nm. Xuất hiện nguyên tố N trong thành phần hóa học của vật liệu ở tỉ lệ 1:1:34 khi phân tích EDS, chứng tỏ N đã có trong thành phần vật liệu. Metylen xanh nồng độ 20 mg/L đã giảm 99% sau 5 giờ chiếu sáng (20W, khoảng cách 10 cm). Paraquat ở nồng độ 90 mg L-1 sau 2,5 giờ chiếu sáng đã giảm 81%, 69% và 53% tương ứng với các tỉ lệ mol 1:1:34; 1:3:34 và 1:5:34. Hiệu quả của TiO2 - N /SiO2 ở tỉ lệ 1:1:34 xử lý thuốc diệt cỏ là tốt nhất. Vậy, TiO2-N/SiO2 ở tỉ lệ 1:1:34 có triển vọng xử lý paraquat trong môi trường nước.
Từ khóa: TiO2-N/SiO2, paraquat, metylen xanh, pha tạp nitơ.
References
[1] Ullah, S., et al., Enhanced photocatalytic properties of core@shell SiO2@TiO2 nanoparticles. Applied Catalysis B: Environmental, 2015. 179: p. 333-343.
[2] Lee, J.-C., et al., Removal of Paraquat in Aqueous Suspension of TiO2 in an Immersed UV Photoreactor. Korean J. Chem. Eng., 2003. 20(5): p. 862-868.
[3] Kang, M., Preparation of TiO2 photocatalyst film and its catalytic performance for 1,1′-dimethyl-4,4′-bipyidium dichloride decomposition. Applied Catalysis B: Environmental, 2002. 37(3): p. 187-196.
[4] Tantriratna, P., et al., Optimization for UV-photocatalytic degradation of paraquat over titanium dioxide supported on rice husk silica using Box-Behnken design. Indian Journal of Chemical Technology, 2011. 18: p. 363-371.
[5] Sorolla, M.G., et al., Photocatalytic degradation of paraquat using nano-sized Cu-TiO2/SBA-15 under UV and visible light. Journal of Environmental Sciences, 2012. 24(6): p. 1125-1132.
[6] Huệ, N.T., Nghiên cứu xử lý ô nhiễm không khí bằng vật liệu sơn nano TiO2/Apatite, TiO2/Al2O3 và TiO2/bông thạch anh. Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KC.08-26/09-10, 2008.
[7] Liu, C., et al., Hydrothermal synthesis of N-doped TiO2 nanowires and N-doped graphene heterostructures with enhanced photocatalytic properties. Journal of Alloys and Compounds, 2016. 656: p. 24-32.
[8] Vaiano, V., et al., Nanostructured N-doped TiO2 coated on glass spheres for the photocatalytic removal of organic dyes under UV or visible light irradiation. Applied Catalysis B: Environmental, 2015. 170-171: p. 153-161.
[9] Mamane, H., et al., The role of physical and operational parameters in photocatalysis by N-doped TiO2 sol–gel thin films. Chemical Engineering Journal, 2014. 257: p. 159-169.
[10] Liu, Y., et al., Simulated-sunlight-activated photocatalysis of Metylen Blue using cerium-doped SiO2/TiO2 nanostructured fibers. Journal of Environmental Sciences, 2012. 24(10): p. 1867-1875.
[11] Li, W., et al., Fabrication of hybrid mesoporous TiO2–SiO2(Et) supported Ni nanoparticles: An efficient and air/water stable catalyst. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2016. 411: p. 214-221.
[12] Ye, X., et al., SiO2/TiO2/Ag multilayered microspheres: Preparation, characterization, and enhanced infrared radiation property. Applied Surface Science, 2015. 345: p. 279-285.