Tăng cường hoạt tính phân hủy quang hóa xanh methylen bằng hệ xúc tác dị thể TiO2-CeO2 dưới bức xạ ánh sáng khả kiến

197 lượt xem

Các tác giả

  • Vu Thi Nga Khoa Hóa học, Trường Sư phạm, Trường Đại học Vinh
  • Le The Tam Viện Công nghệ Hóa sinh - Môi trường, Trường Đại học Vinh
  • Nguyen Hoa Du Khoa Hóa học, Trường Sư phạm, Trường Đại học Vinh
  • Nguyen Hoang Hao Khoa Hóa học, Trường Sư phạm, Trường Đại học Vinh
  • Le Thi Thu Hiep Trung tâm Thực hành – Thí nghiệm, Trường Đại học Vinh
  • Chu Thi Thanh Lam Trung tâm Thực hành – Thí nghiệm, Trường Đại học Vinh
  • Nguyen Thi Kim Chung Trung tâm Thực hành – Thí nghiệm, Trường Đại học Vinh
  • Nguyen Le Khanh Huyen Trường THPT Chuyên Phan Bội Châu, Thành phố Vinh, Nghệ An
  • Ho Thi Van Suong Viện Công nghệ Hóa sinh - Môi trường, Trường Đại học Vinh
  • Nguyen Thi Quynh Khoa Hóa học, Trường Sư phạm, Trường Đại học Vinh
  • Ho Dinh Quang (Tác giả đại diện) Khoa Hóa học, Trường Sư phạm, Trường Đại học Vinh

DOI:

https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.93.2024.99-105

Từ khóa:

Hạt nano TiO2; Cấu trúc dị thể TiO2-CeO2; Xanh methylene; Phân hủy quang xúc tác.

Tóm tắt

 Cấu trúc dị thể TiO2-CeO2 được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản, có kích thước hạt trung bình 21 nm và có độ đồng đều cao so với các tiền chất thông thường. Các đặc trưng của chất xúc tác được xác nhận thông qua các kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Cấu trúc dị thể TiO2-CeO2 thể hiện hoạt tính quang xúc tác tốt hơn so với TiO2 trong việc loại bỏ thuốc nhuộm xanh methylene (MB) dưới bức xạ ánh sáng khả kiến. Sự kết hợp của TiO2-CeO2 tạo ra các đường truyền điện tử, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tách hiệu quả các cặp điện tử-lỗ trống và tăng cường hoạt động quang xúc tác của vật liệu. Cấu trúc dị thể TiO2-CeO2 thể hiện sự phân hủy quang nhanh và hiệu quả cao của xanh methylen, đạt tỷ lệ loại bỏ 89.79% sau 120 phút chiếu xạ. Hiệu suất này, cùng với việc tăng cường sử dụng ánh sáng khả kiến, gợi ý các ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực quang xúc tác.

Tài liệu tham khảo

[1]. B. Lellis, C. Z. Fávaro-Polonio, J. A.r Pamphile, J. C. Polonio, “Effects of textile dyes on health and the environment and bioremediation potential of living organisms,” Biotechnology Research and Innovation,Vol. 3, No. 2, pp.275-290, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.biori.2019.09.001

[2]. C. Chen, Z. Wang, S. Ruan, B. Zou, M. Zhao, F. Wu, “Photocatalytic degradation of C.I. Acid Orange 52 in the presence of Zn-doped TiO2 prepared by a stearic acid gel method,” Dyes and Pigments, Vol. 77, No. 1, pp. 204-209, (2008). DOI: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2007.05.003

[3]. L. Maknun, Nazriati, I. Farida, N. Kholila, R.B. Muyas Syufa, “Synthesis of silica xerogel based bagasse ash as a methylene blue adsorbent on textile waste,” Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1093, No. 1, pp. 1-5, (2018). DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1093/1/012050

[4]. M. S. Mahmoud, J. Y. Farah, T. E. Farrag, “Enhanced removal of Methylene Blue by electrocoagulation using iron electrodes,” Egyptian Journal of Petroleum, Vol. 22, No. 1, pp. 211-216, (2013). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2012.09.013

[5]. S. R. Geed, K. Samal, A. Tagade, “Development of adsorption-biodegradation hybrid process for removal of methylene blue from wastewater,” Journal of Environmental Chemical Engineering, Vol. 7, No. 6, pp.1-20, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103439

[6]. G. Fadillah, T. A. Saleh, S. Wahyuningsih, E. N. K. Putri, S. Febrianastuti, “Electrochemical removal of methylene blue using alginate-modified graphene adsorbents,” Chemical Engineering Journal, Vol. 378, No. 12, pp. 122140, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122140

[7]. N. Madkhali, C.Prasad, K. Malkappa, H. Y. Choi, V. Govinda, I. Bahadur, R.A. Abumousa, “Recent update on photocatalytic degradation of pollutants in waste water using TiO2-based heterostructured materials,” Results in Engineering, Vol. 17, No.3, pp.100920, (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.100920

[8]. D. Chen, Y. Cheng, N. Zhou, P. Chen, Y. Wang, K. Li, S. Huo, P. Cheng, P. Peng, R. Zhang, L. Wang, H. Liu, Y. Liu, R. Ruan, “Photocatalytic degradation of organic pollutants using TiO2-based photocatalysts: A review,” Journal of Cleaner Production, Vol. 268, No.9, pp. 121725, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121725

[9]. D. Jiang et al., “A review on metal ions modified TiO2 for photocatalytic degradation of organic pollutants,” Catalysts, Vol. 11, No. 9, pp.1039, (2021). DOI: https://doi.org/10.3390/catal11091039

[10]. D T. M. Wandre, P. N. Gaikwad, A. S. Tapase, K. M. Garadkar, S. A. Vanalakar, P. D. Lokhande, R. Sasikala, P. P. Hankare, “Sol-gel synthesized TiO2-CeO2 nanocomposite: an efficient photocatalyst for degradation of methyl orange under sunlight,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, Vol. 27, pp. 825-833, (2026). DOI: https://doi.org/10.1007/s10854-015-3823-4

[11]. E. Kusmierek, “A CeO2 Semiconductor as a Photocatalytic and Photoelectrocatalytic Material for the Remediation of Pollutants in Industrial Wastewater: A Review,” Catalysts, Vol. 10, No.12, pp.1435, (2020). DOI: https://doi.org/10.3390/catal10121435

[12]. J. Wang, F. Meng, W. Xie, C. Gao, Y. Zha, D. Liu, P. Wang, “TiO2/CeO2 composite catalysts: synthesis, characterization and mechanism analysis,” Applied Physics A, Vol. 124, No. 645, pp.1-6, (2018). DOI: https://doi.org/10.1007/s00339-018-2027-1

[13]. N. Sofyan, A. Ridhova, A. H. Yuwono, A.Udhiarto, “Preparation of anatase TiO2 nanoparticles using low hydrothermal temperature for dye-sensitized solar cell,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 316, pp. 012055, (2018). DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/316/1/012055

[14]. S. B. Khan, M. Faisal, M. M. Rahman, A. Jamal, “Exploration of CeO2 nanoparticles as a chemi-sensor and photocatalyst for environmental applications,” Science of The Total Environment, Vol. 409, No. 15, pp. 2987-2992, (2011). DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2011.04.019

[15]. Z. Fan, F. Meng, J. Gong, H. Li, Y. Hu, D. Liu, “Enhanced photocatalytic activity of hierarchical flower-like CeO2/TiO2 heterostructures,” Materials Letters, Vol. 175, pp. 36-39, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.03.136

[16]. A. O. Bokuniaeva, A. S. Vorokh, “Estimation of particle size using the Debye equation and the Scherrer formula for polyphasic TiO2 powder,” Journal of Physics: Conference Series, Vol. 1410, pp. 012057, (2019). DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1410/1/012057

[17]. P. Praveen, G. Viruthagiri, S. Mugundan, N. Shanmugam, “Structural, optical and morphological analyses of pristine titanium dioxide nanoparticles-synthesized via sol-gel route,” Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Vol. 117, No.1, p. 622-629, (2014). DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.09.037

[18]. E. Wang et al., “Unique surface chemical species on indium doped TiO2 and their effect on the visible light photocatalytic activity,” The Journal of Physical Chemistry C, 113(49), 20912–20917. DOI: https://doi.org/10.1021/jp9041793

[19]. M. Malekkiani et al., “Fabrication of graphene-based TiO2@CeO2 and CeO2@TiO2 core–shell heterostructures for enhanced photocatalytic activity and cytotoxicity,” ACS Omega, Vol. 7, No. 34, pp.30601-30621, (2022). DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.2c04338

Tải xuống

Đã Xuất bản

25-02-2024

Cách trích dẫn

Vũ, T. N., T. T. Lê, H. D. Nguyễn, H. H. Nguyen, T. T. H. Lê, T. T. L. Chu, T. K. C. Đậu, L. K. H. Nguyễn, T. V. S. Hồ, T. Q. Nguyễn, và D. Q. Hồ Đình. “Tăng cường hoạt tính phân hủy Quang hóa Xanh Methylen bằng hệ Xúc tác dị thể TiO2-CeO2 dưới bức Xạ ánh sáng Khả kiến”. Tạp Chí Nghiên cứu Khoa học Và Công nghệ quân sự, vol 93, số p.h 93, Tháng Hai 2024, tr 99-105, doi:10.54939/1859-1043.j.mst.93.2024.99-105.

Số

T. 93 (2024)

Chuyên mục

Nghiên cứu khoa học