Tổng hợp và đánh giá hoạt tính quang của vật liệu xúc tác trên cơ sở g - C3N4 : Luận văn ThS. Hóa dầu (Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐOÀN DUY HÙNG

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG
CỦA VẬT LIỆU XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ g - C3N4

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐOÀN DUY HÙNG

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG
CỦA VẬT LIỆU XÚC TÁC TRÊN CƠ SỞ g - C3N4

Luận văn Thạc sỹ chuyên ngành Hóa Dầu
Mã số: 16007799

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Đặng Văn Đoàn
PGS.TS Nguyễn Thanh Bình

Hà Nội - 2018

LỜI CẢM ƠN
Em xin dành những lời cảm ơn đầu tiên và sâu sắc nhất gửi đến TS.
Đặng Văn Đoàn và PGS.TS Nguyễn Thanh Bình - hai ngƣời thầy đã tận tình
quan tâm hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để luận văn của em
đƣợc hoàn thành.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám Hiệu trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiên - Đại học Quốc Gia, Ban chủ nhiệm khoa Hóa và các thầy cô trong
khoa và trong trƣờng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận
văn nghiên cứu này.
Bên cạnh đó, em xin cảm ơn đến lãnh đạo Viện Khoa học hình sự, lãnh
đạo Phòng và các đ/c trong Phòng lòng biết ơn sâu sắc vì sự quan tâm, giúp
đỡ và động viên cũng nhƣ những ý kiến đóng góp, các thảo luận trong thời
gian thực hiện luận văn.
Cuối cùng, em xin dành tình cảm đặc biệt đến gia đình, ngƣời thân và
những ngƣời bạn của em. Những ngƣời luôn mong mỏi, động viên, cổ vũ tinh
thần và tiếp sức cho em thêm nghị lực trong quá trình thực hiện luận văn này.
Mặc dù đã rất cố gắng nhƣng những hạn chế về thời gian, kinh nghiệm
cũng nhƣ kiến thức, trình độ nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất
mong nhận đƣợc sự thông cảm và sự góp ý của quý thầy cô để luận văn có
hƣớng tiến bộ vƣơn xa hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội , ngày ... tháng ... năm 2018
Học Viên
Đoàn Duy Hùng

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................. vi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN. ............................................................................ 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ DỆT NHUỘM. ............................................................ 4
1.1.1. Nƣớc thải dệt nhuộm: .............................................................................. 4
1.1.2. Sơ lƣợc về thuốc nhuộm ......................................................................... 4
1.1.3. Tác hại của ô nhiễm nƣớc thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm: .................. 7
1.1.4. Các phƣơng pháp xử lý độ màu nƣớc thải dệt nhuộm: ........................... 8
1.2. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU g - C3N4 .................................................... 9
1.2.1. Cấu trúc của g - C3N4. ............................................................................. 9
1.2.2. Các tính chất của g - C3N4..................................................................... 10
1.2.3. Các phƣơng pháp tổng hợp g - C3N4..................................................... 19
1.2.4. Ứng dụng của g - C3N4.......................................................................... 22
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM. ..................................................................... 25
2.1. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị.................................................................... 25
2.1.1. Hóa chất................................................................................................. 25
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị. ............................................................................... 25
2.2. Tổng hợp Cu2O/g - C3N4. ......................................................................... 26
2.3. Khảo sát hoạt tính của vật liệu. ................................................................ 27
2.4. Nghiên cứu đặc trƣng xúc tác bằng các phƣơng pháp vật lý. .................. 27
2.4.1. Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ..................................................... 27
2.4.2. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (IR) ....................................................... 29
2.4.3. Phƣơng pháp hấp phụ - giải hấp phụ (BET) ......................................... 30

ii

2.4.4. Phổ hấp thụ UV-VIS ............................................................................. 36
CHƢƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ THẢO LUẬN ............................................... 40
3.1. Các kĩ thuật đo khảo sát tính chất của vật liệu g - C3N4 .......................... 40
3.1.1. Kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của g - C3N4 ............................. 40
3.1.3. Kết quả đo UV-Vis pha rắn của g - C3N4. ............................................ 43
3.1.4. Kết quả đo phổ hồng ngoại IR của g - C3N4. ....................................... 44
3.2. Các kĩ thuật đo khảo sát tính chất của xúc tác Cu2O/g - C3N4 với tỷ lệ
(1:4), (3:7), (1:9), (1:19) .................................................................................. 45
3.2.1. Kết quả XRD. ........................................................................................ 45
3.2.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ...................................... 47
3.2.3 Phƣơng pháp hồng ngoại (IR) ................................................................ 49
3.2.4. Kết quả đo UV phản xạ. ........................................................................ 51
3.2.5. Khảo sát quang xúc tác phân hủy MB .................................................. 52
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 56

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc dạng lớp của g - C3N4. ....................................................... 9
Hình 1.2. Các nhóm chức trên bề mặt g - C3N4. ............................................. 10
Hình 1.3. (A) TGA của g - C3N4 trong các môi trường khác nhau. .............. 11
Hình 1.4. Giản đồ mức năng lượng của một số chất xúc tác.......................... 13
Hình 1.5.Cơ chế xúc tác quang của chất bán dẫn. ......................................... 17
Hình 1.6. Các bước hình thành g - C3N4 từ Cyanamide (NNH2)................. 20
Hình 1.7. Các phương pháp tổng hợp g - C3N4. ............................................. 21
Hình 1.8. Tổng hợp g - C3N4 bằng phương pháp ngưng tụ trực tiếp GndCl .. 22
Hình 2.1. Cấu trúc và màu sắc của g - C3N4. ................................................. 26

Hình 2.2. Hình các mặt phản xạ trong nhi u xạ tia .................................... 28
Hình 2.3. Các kiểu đường hấp phụ-giải hấp đẳng nhiệt theo IUPAC. ........... 34
Hình 2.4 Cấu tạo của SEM ............................................................................. 39
Hình 3.1. Kết quả đo RD .............................................................................. 40
Hình 3.2. Đồ thị hấp phụ và giải hấp của g - C3N4. ....................................... 41
Hình 3.3. Phổ đo kích thước lỗ của g - C3N4. ................................................. 42
Hình 3.4. Kết quả đo UV-Vis của g - C3N4. .................................................... 43
Hình 3.5. Kết quả đo IR của g - C3N4. ............................................................ 44
Hình 3.6. Giản đồ RD của mẫu Cu2O/g - C3N4 (1:4) ................................... 45
Hình 3.7. Giản đồ RD của mẫu Cu2O/g - C3N4 (3:7) ................................... 46
Hình 3.8. Giản đồ RD của mẫu Cu2O/g - C3N4 (1:9) ................................... 46
Hình 3.9. Giản đồ RD của mẫu Cu2O/g - C3N4 (1:19) ................................. 47
Hình 3.10. Ảnh SEM của Cu2O/g - C3N4 với tỷ lệ (1:4), (3:7), (1:9), (1:19) . 48
Hình 3.11. Phổ IR của Cu2O /g - C3N4 với tỷ lệ (1:4)..................................... 49
Hình 3.12. Phổ IR của Cu2O/ g - C3N4 tỷ lệ (3:7) ........................................... 49
Hình 3.13. Phổ IR của Cu2O/ g - C3N4 tỷ (1:9) ............................................... 50
Hình 3.14. Phổ IR của Cu2O/ g - C3N4 tỷ lệ (1:19) ......................................... 50
Hình 3. 15. Phổ IR của g - C3N4 ..................................................................... 51
Hình 3.16. Phổ UV - DRS của từng mẫu ........................................................ 51
Hình 3.17. Đường chuẩn của dung dịch xanh methylen ................................. 53
Hình 3.18. Đồ thị liên hệ giữa độ chuyển hóa xanh methylen và thời gian của
Cu2O/g-C3N4 với tỷ lệ mẫu 4 (1:4), mẫu 3 (3:7), mẫu 2 (1:9), mẫu 1 (1:19). ...... 53

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Kết quả đo kích thước lỗ của g - C3N4 .......................................... 42
Bảng 3.2: Nồng độ và độ hấp thụ quang tương ứng của dung dịch xanh
methylen .......................................................................................................... 52

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

CVD

Chemical Vapor Deposition

Sự lắng đọng hơi hóa học

MB

Methylene blue

Xanh metylen

MV

Metylen violet

Metylen tím

FA

Fulvic acid

Axit Fulvic

XRD

X-ray diffraction

Nhiều xạ tia X

spectroscopy
FT – IR

Fourrier transform – Infrared Quang phổ hồng ngoại
Spectroscopy

AFM

Atomic Force Microscopy

Hiển vi lực nguyên tử

SEM

Scanning Electron

Hiển vi điện tử quét

Microscopy
HR-TEM

High Resolution -

Hiển vi điện tử truyền qua

Transmission Electron

phân giải cao

Microscopy
BET

Brunauer-Emmett-Teller

Đẳng nhiệt hấp phụ - giải
hấp phụ N2

UV – VIS Ultraviolet - visible

Phổ tử ngoại – khả kiến

spectroscopy
ICP - MS

Inductively coupled plasma – Plama cao tần cảm ứng
mass spectrometry

ghép nối khối phổ

vi


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

MỞ ĐẦU
Công nghệ nano phát triển cùng với sự ra đời của vật liệu mới và ứng
dụng cao đã mang đến thành tựu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là
môi trƣờng. Các vật liệu bán dẫn làm xúc tác quang đã đƣợc nghiên cứu rộng
rãi trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm môi trƣờng và tạo nguồn năng lƣợng sạch, có
khả năng tái sinh từ việc tách nƣớc tinh khiết thành H2 và O2. Một số chất bán
dẫn đã đƣợc sử dụng làm chất xúc tác quang cho hiệu quả nhƣ ZnO, TiO2,
Zn2TiO4, CdS, WO3, các muối tungstate... trong đó TiO2 và ZnO đƣợc nghiên
cứu nhiều nhất. Mặc dù vậy, do có vùng cấm rộng nên chúng chỉ hấp thụ ánh
sáng tử ngoại, vùng mà chỉ chiếm khoảng 5% tổng lƣợng photon ánh sáng
mặt trời. Để sử dụng ánh sáng mặt trời hiệu quả hơn, nhiều nghiên cứu đã
đƣợc thực hiện để các vật liệu có khả năng trong vùng khả biến và cải thiện
hoạt tính xúc tác quang của chúng.
Ngày nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của thế giới về mọi mặt,
đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp đã tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm
đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời. Bên cạnh những thành tựu
to lớn đó, con ngƣời đã vô tình dần hủy hoại môi trƣờng sống của mình do
các chất thải ra từ các công đoạn sản xuất mà không qua xử lý hoặc xử lý
không triệt để.
Ô nhiễm môi trƣờng bao gồm ba loại chính là: ô nhiễm không khí, ô
nhiễm đất và ô nhiễm nguồn nƣớc. Ở Việt Nam hiện nay, mặc dù các cấp, các
ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về

bảo vệ môi trƣờng, nhƣng tình trạng ô nhiễm nƣớc vẫn còn là vấn đề rất đáng
lo ngại. Tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa diễn ra khá nhanh cùng với sự
gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nƣớc trong
vùng đô thị. Đối tƣợng gây ô nhiễm chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà
máy trong các khu công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô
thị lớn.

Đoàn Duy Hùng

1


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

Thành phần chủ yếu trong nƣớc thải của các cơ sở công nghiệp nhƣ:
dệt may, cao su, giấy, mỹ phẩm,… chủ yếu là các chất màu, thuốc nhuộm
hoạt tính, các ion kim loại nặng, các chất hữu cơ,... Trong đó do tính tan cao
nên các thuốc nhuộm là tác nhân chủ yếu gây ô nhiễm các nguồn nƣớc và hậu
quả là tổn hại đến con ngƣời và các sinh vật sống. Hơn nữa, thuốc nhuộm
trong nƣớc thải rất khó phân hủy vì chúng có độ bền cao với ánh sáng, nhiệt
và các tác nhân gây oxy hoá. Vì vậy, bên cạnh việc nâng cao ý thức bảo vệ
môi trƣờng của con ngƣời, siết chặt công tác quản lí môi trƣờng thì việc
tìm ra phƣơng pháp nhằm loại bỏ các ion kim loại nặng, các hợp chất màu
hữu cơ, thuốc nhuộm hoạt tính độc hại ra khỏi môi trƣờng nƣớc có ý nghĩa
hết sức to lớn.
Cho nên việc xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ độc hại trong môi
trƣờng bị ô nhiễm là mối quan tâm hàng đầu của mỗi quốc gia và đặc biệt có
ý nghĩa quan trọng đối với cuộc sống hiện tại và tƣơng lai con ngƣời. Để xử

lý môi trƣờng có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣ vật lý, sinh học hay
hóa học hoặc sự kết hợp giữa các phƣơng pháp đó. Trong số các phƣơng pháp
nêu trên, hóa học có rất nhiều lợi thế, đặc biệt đối với chất ô nhiễm hữu cơ
bền. Một trong những phƣơng pháp đang hấp dẫn các nhà khoa học là xử lý
các hợp chất trong nƣớc sử dụng phản ứng phân hủy bởi xúc tác quang dƣới
điều kiện ánh sáng khả kiến, bởi chúng sử dụng đƣợc nguồn năng lƣợng có
sẵn đó là ánh sáng mặt trời và tác nhân oxy không khí. Tuy nhiên, điều quyết
định ở đây là xúc tác.
Thông thƣờng ngƣời ta sử dụng chất bán dẫn để làm chất xúc tác
quang, trong đó các oxit kim loại đƣợc quan tâm nhiều nhất. Tuy nhiên, Oxit
kim loại thƣờng chỉ hoạt động trong vùng ánh sáng tử ngoại. Vì thế nhiều nhà
khoa học đã quan tâm đến việc biến tính các oxit này để có thể sử dụng trong
vùng ánh sáng nhìn thấy.

Đoàn Duy Hùng

2


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

Thời gian gần đây, một loại vật liệu bán dẫn không kim loại, dạng
polyme của Carbon Nitride có cấu trúc nhƣ graphit (g - C3N4) rất đƣợc quan
tâm. Vật liệu này ƣu điểm là có năng lƣợng vùng cấm bé, khoảng 2.7 eV có
thể hoạt động dƣới vùng ánh sáng mặt trời, có thể tổng hợp lƣợng lớn, bền
hóa. Tuy nhiên ở dạng nguyên chất, g - C3N4 có nhƣợc điểm là dễ tái tổ hợp
electron và lỗ trống quang sinh, dẫn đến hiệu suất xúc tác kém. Một số công
trình nghiên cứu chỉ ra rằng pha tạp g - C3N4 với các nguyên tố phi kim nhƣ

O, S, P hay gắn với một chất bán dẫn khác có thể làm giảm tốc độ kết hợp
electron - lỗ trống quang sinh và dẫn đến cải thiện hoạt tính xúc tác quang.
Xuất phát từ thực tiễn và cơ sở phân tích ở trên, tôi chọn đề tài "tổng
hợp và đánh giá hoạt tính quang xúc tác của vật liệu composite g - C3N4”
Trong đề tài này để khắc phục nhƣợc điểm trên bằng cách biến tính g - C3N4
bởi gắn với một chất bán dẫn khác Cu2O nhằm tăng hoạt động trong vùng ánh
sáng khả kiến và giảm hiện tƣợng tái kết hợp electron - lỗ trống quang sinh.
Điều chế tổng hợp vật liệu composite Cu2O /g-C3N4 có hoạt tính xúc
tác quang tốt trong vùng ánh sáng khả kiến.
Tiếp cận bởi các tài liệu trong và ngoài nƣớc, điều kiện và kinh
nghiệm có sẵn của ngƣời nghiên cứu. Vật liệu đƣợc tổng hợp và biến tính
theo phƣơng pháp phản ứng pha rắn. Tính chất vật liệu đƣợc đặc trƣng bởi
các phƣơng pháp hiện đại nhƣ nhiễu xạ tia X, phổ hồng ngoại IR, SEM.
Xúc tác quang đƣợc đánh giá bởi phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ
trong môi trƣờng nƣớc.

Đoàn Duy Hùng

3


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.
1.1.

TỔNG QUAN VỀ DỆT NHUỘM.

1.1.1 Nước thải dệt nhuộm:
Nƣớc thải dệt nhuộm là sự tổng hợp nƣớc thải phát sinh từ tất cả các
công đoạn hồ sợi, nấu tẩy, tẩy trắng, làm bóng sợi, nhuộm in và hoàn tất.
Theo phân tích của các chuyên gia, trung bình, một nhà máy dệt nhuộm sử
dụng một lƣợng nƣớc đáng kể, trong đó, lƣợng nƣớc đƣợc sử dụng trong các
công đoạn sản xuất chiếm 72,3%, chủ yếu là trong công đoạn nhuộm và hoàn
tất sản phẩm. Xét hai yếu tố là lƣợng nƣớc thải và thành phần các chất ô
nhiễm trong nƣớc thải, ngành dệt nhuộm đƣợc đánh giá là ô nhiễm nhất trong
số các ngành công nghiệp. Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nƣớc thải dệt
nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, các chất hoạt
động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX - Adsorbable
Organohalogens), muối trung tính làm tăng tổng hàm lƣợng chất rắn, nhiệt độ
cao (thấp nhất là 40°C) và pH của nƣớc thải cao từ 9 đến 12, do lƣợng kiềm
trong nƣớc thải lớn. Trong số các chất ô nhiễm có trong nƣớc thải dệt nhuộm,
thuốc nhuộm là thành phần khó xử lý nhất, đặc biệt là thuốc nhuộm azo
không tan – loại thuốc nhuộm đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay, chiếm 60
- 70 % thị phần.
Thông thƣờng, các chất màu có trong thuốc nhuộm không bám dính hết
vào sợi vải trong quá trình nhuộm mà bao giờ cũng còn lại một lƣợng dƣ nhất
định tồn tại trong nƣớc thải. Lƣợng thuốc nhuộm dƣ sau công đoạn nhuộm có
thể lên đến 50% tổng lƣợng thuốc nhuộm đƣợc sử dụng ban đầu. Đây chính là
nguyên nhân làm cho nƣớc thải dệt nhuộm có độ màu cao, và nồng độ chất ô
nhiễm lớn.
1.1.2 Sơ lược về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất
định của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu
dệt trong những điều kiện quy định (tính gắn màu).

Đoàn Duy Hùng

4


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay
con ngƣời hầu nhƣ chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của
các loại thuốc nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc
của thuốc nhuộm có đƣợc là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu
trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang
màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử không cố định
nhƣ: >C = C <, > C = N-, -N = N-, -NO2...
Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử nhƣ: -NH2, COOH, -SO3H, -OH...đóng vai trò tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng
cách dịch chuyển năng lƣợng của hệ điện tử.
* Khái quát về một số loại thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử
dụng. Có 2 cách phân biệt thuốc nhuộm cơ bản:
- Theo cấu tạo hóa học: Thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon,
thuốc nhuộm polymetyn, thuốc nhuộm inđigoit, thuốc nhuộm lƣu huỳnh,
thuốc nhuộm arylmetan.
- Theo cách thức sử dụng: thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính,
thuốc nhuộm bazơ – cation.
Để hiểu rõ hơn về thuốc nhuộm chúng tôi xin trình một vài loại thuốc
nhuộm cơ bản:
- Thuốc nhuộm azo: trong phân tử thuốc nhuộm này có một hoặc nhiều
nhóm azo (-N=N-). Và phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo là monaazo, có
hai nhóm azo là diazo và có nhiều nhóm azo là tri và polyazo. Thuốc nhuộm
azo đƣợc sản xuất nhiều, chiếm 50% tổng sản lƣợng thuộc nhuộm.

- Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát
Ar–SO3Na. Khi hoà tan trong nƣớc nó phân ly cho về dạng anion thuốc
nhuộm và bắt màu vào sợi trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trƣờng

Đoàn Duy Hùng

5


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

trung tính hoặc môi trƣờng kiềm. Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có
92% thuốc nhuộm azo. Thuốc nhuộm phân ly:
Ar-SO3Na → Ar-SO3- + Na+

(1.1)

- Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm,
bông cầm màu bằng tananh. Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của
bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nƣớc, khi hòa tan phân ly thành cation là các
ion mang màu, còn anion là các ion không mang màu. Trong các màu 7 thuốc
nhuộm bazơ, các lớp hoá học đƣợc phân bố: azo (43%), metin (17%),
triazylmetan (11%), arycydin (7%), antriquinon (5%) và các loại khác.
- Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazơ mạnh nên khi hòa
tan vào nƣớc thì phân ly thành các ion:
Ar-SO3Na → Ar-SO3- + Na+

(1.2)

- Các ion mang màu của thuốc nhuộm tích điện âm (Ar-SO3-) sẽ hấp phụ
vào các tâm tích điện dƣơng của vật liệu. Thuốc nhuộm axit có khả năng tự
nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trƣờng axit. Xét
về cấu tạo hóa học có tới 79% là thuốc nhuộm azo, 10% antraquimon, 5% là
triarylmetan và 6% là các loại khác
Giới thiệu về loại thuốc nhuộm sử dụng trong luận văn:
* Methylen Xanh
Công thức phân tử: C16H18N3ClS (M= 373.9g/mol)

Methylen xanh là chất đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau,
nhất là trong sinh học và hóa học.

Đoàn Duy Hùng

6


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

Tinh thể methylen xanh có màu xanh lá cây thẫm có ánh đồng đỏ hoặc
bột nhỏ màu xanh lá cây thẫm. Khó tan trong nƣớc lạnh và rƣợu etylic, khi
đun nóng thì tan dễ hơn. Ở nhiệt độ phòng, nó tồn tại ở dạng rắn không mùi,
màu xanh đen, khi hòa tan vào nƣớc hình thành dung dịch màu xanh lam,
methylen xanh hấp thụ cực đại ở bƣớc sóng 660 nm.
Methylen xanh là một phẩm nhuộm mang màu trong đó cƣờng độ màu
tỷ lệ với nồng độ của chất này trong dung dịch. Trong nghiên cứu này,
methylen xanh đƣợc chọn nhƣ một hợp chất gây ô nhiễm nguồn nƣớc để khảo

sát khả năng quang hóa xúc tác chính.
1.1.3 Tác hại của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm do thuốc nhuộm:
Thuốc nhuộm tổng hợp có từ lâu và đƣợc sử dụng nhiều trong ngành
nhƣ: dệt may, giấy, cao su, nhựa, da, mỹ phẩm, dƣợc phẩm và các ngành công
nghiệp thực phẩm. Vì thuốc nhuộm có đặc điểm: sử dụng dễ dàng, giá thành
rẻ, ổn định và đa dạng về màu sắc. Tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi thuốc
nhuộm và các sản phẩm của chúng gây ra ô nhiễm nguồn nƣớc ảnh hƣởng tới
con ngƣời và môi trƣờng. Khi đi vào nguồn nƣớc nhƣ sông, hồ...Với một
nồng độ rất nhỏ của thuốc nhuộm đã cho cảm giác về màu sắc. Màu đậm của
nƣớc thải cản trở sự hấp thụ oxy và ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho sự hô
hấp, sinh trƣởng của các loại thuỷ sinh vật. Nhƣ vậy nó tác động xấu đến khả
năng phân giải của vi sinh đối với các chất hữu cơ trong nƣớc thải. Đối với cá
và các loại thủy sinh: các thử nghiệm trên cá của hơn 3000 thuốc nhuộm nằm
trong tất cả các nhóm từ không độc, độc vừa, rất độc đến cực độc. Trong đó
có khoảng 37% thuốc nhuộm gây độc cho cá và thủy sinh, chỉ 2% thuốc
nhuộm ở mức độ rất độc và cực độc cho cá và thủy sinh.
Đối với con ngƣời có thể gây ra các bệnh về da, đƣờng hô hấp, phổi.
Ngoài ra, một số thuốc nhuộm hoặc chất chuyển hoá của chúng rất độc hại có
thể gây ung thƣ (nhƣ thuốc nhuộm Benzidin, Sudan). Các nhà sản xuất châu
Âu đã ngừng sản suất loại này, nhƣng trên thực tế chúng vẫn đƣợc tìm thấy

Đoàn Duy Hùng

7


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

trên thị trƣờng do giá thành rẻ và hiệu quả nhuộm màu cao. Quá trình xử lý
hóa học vật liệu gồm xử lý ƣớt và xử lý khô.
Xử lý ƣớt gồm: xử lý trƣớc, tẩy trắng, làm bóng nhuộm, in hoa. Công
đoạn xử lý ƣớt sử dụng nhiều nƣớc, nói chung để xử lý hoàn tất 1kg hàng dệt
cần 50 - 300 lít nƣớc tùy chủng loại vật liệu và máy móc thiết bị. Hầu hết
lƣợng nƣớc này cỡ 88,4% sẽ thải ra ngoài, 11,6% lƣợng nƣớc bay hơi trong
quá trình gia công.
Các chất gây ô nhiễm chính trong nƣớc thải của công nghiệp dệt nhuộm
bao gồm:
Các tạp chất tách ra từ vải sợi nhƣ dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ,
pectin, các chất bụi bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lƣợng xơ
sợi).
Các hoá chất sử dụng trong quy trình công nghệ nhƣ hồ tinh bột, H 2SO4,
CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3... các loại thuốc nhuộm,
các chất trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lƣợng hoá chất sử dụng
với từng loại vải, từng loại màu thƣờng khác nhau và chủ yếu đi vào nƣớc
thải của từng công đoạn tƣơng ứng.
1.1.4 Các phương pháp xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm:
Xử lý độ màu nƣớc thải dệt nhuộm có rất nhiều phƣơng pháp bao gồm
cả sinh học và hóa lý:
- Phƣơng pháp sinh học là nhờ các vi sinh vật.
- Phƣơng pháp hóa lý là sử dụng các hóa chất và tính chất vật lý nhằm
oxy hóa các chất hữu cơ khó phân hủy trong nƣớc thải.
Ở luận văn này đi sâu vào phần xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp
Quang xúc tác thuộc phƣơng pháp hóa lý.

Đoàn Duy Hùng

8

Luận văn Thạc sỹ Khoa học

1.2.

Chuyên nghành Hóa dầu

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU g - C3N4

1.2.1. Cấu trúc của g - C3N4.
Graphitic cacbon nitride g - C3N4 có cấu trúc dạng lớp, chỉ ra trên hình
1, là một chất trùng hợp gồm có C, N và các tạp chất chứa N, liên kết với
nhau dựa trên mô hình ba liên kết của N. So với phần lớn các hợp chất của C,
nó rất giàu e, liên kết H, bề mặt có tính bazơ, chỉ ra trên hình 2.
Cacbon nitride C3N4 là một mắt xích của hợp chất trùng hợp g - C3N4.
Giống nhƣ phần lớn các hợp chất chứa C khác, C3N4 có một quá trình lịch sử
phất triển lâu dài, nó bắt đầu đƣợc nghiên cứu từ năm 1834, khi một chất
đƣợc tạo ra bởi Berzelius và đƣợc gọi tên là “melon” (các dãy polymer liên
kết với nhau bởi ba nguyên tử N thứ cấp). Tuy nhiên, tiềm năng giá trị của
chất này không đƣợc coi trọng cho tới một vài thập niên gần đây, nó đã đƣợc
quan tâm tới nhất vì tính chất hóa học trơ, không bị hòa tan trong môi trƣờng
axít, trung tính hay bazơ.

Hình 1.1: Cấu trúc dạng lớp của g - C3N4.

Đoàn Duy Hùng

9

Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

Hình 1.2: Các nhóm chức trên bề mặt g - C3N4.
Graphitic Cacbon Nitride (g - C3N4) không chỉ có bề mặt chứa nhiều tính
chất mà nó còn có sự ổn định cao khi có điều kiện nhiệt độ (nó ổn định ở
nhiệt độ trên 600ºC trong không khí) và sự ổn định trong điều kiện thủy nhiệt
(nó không thể bị hòa tan trong môi trƣờng axit, trung tính hoặc bazơ), do đó
cho phép vật liệu này có tính chất giống nhau khi ở trong cả môi trƣờng lỏng
hoặc khí khi ở nhiệt độ cao, tiềm năng của chất này sẽ đƣợc mở rộng để ứng
dụng trong lĩnh vực các chất xúc tác không đồng nhất. Sự tồn tại của liên kết
H chỉ ra rằng g - C3N4 là một chất không bị ngƣng tụ hoàn toàn, và tồn tại một
lƣợng bề mặt bị thiếu hụt, nó vẫn có thể sử dụng trong xúc tác.
1.2.2. Các tính chất của g - C3N4.
a. Tính chất hóa lý.
Graphitic Cacbon Nitride g - C3N4 có sự ổn định cao khi có điều kiện
nhiệt độ. Để có thể khẳng định rằng g - C3N4 có thể chịu đựng đƣợc nhiệt độ

Đoàn Duy Hùng

10


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

ổn định trong khi sử dụng các chất xúc tác; phƣơng pháp phân tích trọng
lƣợng nhiệt (TGA) cần đƣợc đƣa ra và nó phản ánh ảnh hƣởng của nhiệt.

Hình 1.3: (A) TGA của g - C3N4 trong các môi trường khác nhau.
(B) TGA-MS của g-C3N4 ở 530ºC
Hình 1.3A miêu tả các đƣờng cong TGA của g - C3N4 thu đƣợc trong
các điều kiện khác nhau, cho thấy rằng chất này ổn định ở nhiệt độ trên 600ºC
trong điều kiện N2, O2 hay trong áp suất khí quyển, các đƣờng cong TGA thu
đƣợc là tƣơng tự nhau.
Vậy g - C3N4 có thể chịu đựng ở nhiệt độ cao, kể cả trong điều kiện có oxi
và trọng lƣợng của chất mất đi ở trên 600ºC không phải vì sự oxi hóa của O2 (để
hình thành các oxit nhƣ CO hoặc CO2), mà do tự nó phân hủy khi có nhiệt độ.
Kết quả liên kết TGA-MS khẳng định rằng sự phân hủy các sản phẩm
bao gồm chủ yếu CNH, NH3 và các đồng phân C2N2 và không có sản phẩm
oxit đƣợc tìm thấy, xem ở hình 1.3B. Điều này cho thấy rằng g - C3N4 trơ
trong điều kiện áp suất khí quyển, nói cách khác các dữ liệu TGA có thể khác
nhau khi N2 hay O2 đƣợc sử dụng, các sản phẩm oxi hóa có thể đƣợc hình
thành. Sự ổn định cao khi có nhiệt độ đã chỉ ra rằng g - C3N4 có thể thực hiện
các phản ứng đƣợc thực hiện trong điều kiện có oxi và ở nhiệt độ cao. Bởi vì
tính trơ của nó từ phân tử oxy, nó đƣợc mong đợi rằng g - C3N4 có thể đƣa ra

Đoàn Duy Hùng

11


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

một số kết quả thúc vị trong lĩnh vực xúc tác, khác với các vật liệu vô cơ
truyền thống đều phản ứng với phân tử O2 .

g - C3N4 cũng cho thấy tính chất hóa học ổn định trong nhiều dung môi
thƣờng, bao gồm của nƣớc, alcohols, dimethylformamide, tetrahydrofuran,
diethyl ether và toluene, nó trở thành một vật liệu tuyệt vời không chỉ đối với
các phản ứng pha khí trong điều kiện nhiệt độ cao (đã đƣợc đề cập ở trên), mà
còn cho phản ứng pha lỏng và đƣợc thực hiện trong nhiều dung dịch. Trong
hình ảnh quang phổ IR cho thấy rằng không có yếu tố nào thay đổi khi quan
sát g - C3N4 sau khi đã đƣợc ngâm trong các dung môi ở trên trong vòng hơn
30 ngày, điều đó đã khẳng định sự ổn định và tính bền tuyệt vời của vật liệu.
Tuy nhiên, điều này sẽ khác khi vật liệu đƣợc nghiên cứu trong dung dịch của
kim loại kiềm nóng chảy và axít đặc.
Nhờ sự thay đổi vị trí của C bởi N trong 6 liên kết C - N - C trong vòng
của các nhóm bazơ trên bề mặt g - C3N4, mà có thể dễ dàng sử dụng nó nhƣ
một chất xúc tác bazơ. Tính chất quan trọng của bề mặt bazơ g - C3N4 đã
đƣợc chứng minh trong một vài phản ứng, bao gồm cặp liên kết C - C, hoạt
tính ∝_C - H; không có sự phân hủy của NO. Bề mặt bazơ của g - C3N4 có thể
chỉ ra và ƣớc lƣợng bởi chƣơng trình điều khiển nhiệt độ sự giải hấp của CO2
(CO2 - TPP), đó là một kĩ thuật giúp việc xác định bề mặt bazơ của các chất.
Trong một vài nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các khung của 3 liên kết
cộng hóa trị (CTFs) là thuộc loại liên kết C-N, làm cho bề mặt có tính bazơ
tốt và cho thấy những tính chất tuyệt vời của nó trong quá trình tổng hợp của
từng chu kì và tuyến tính của CO32- từ CO2 và O2-, cũng nhƣ là biến đổi của
phẩm màu bởi quá trình hấp thụ.
Sự thay đổi về cấu chúc và chức năng của g - C3N4 thƣờng đƣợc tiến hành
để mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực và phát hiện các tính chất cơ bản
của chất này. Cả hai sự thay đổi về cấu trúc và chức năng đều có thể thực hiện

Đoàn Duy Hùng

12

Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

đƣợc, mỗi sự thay đổi thì rất hữu dụng cho việc thay đổi tính chất bề mặt của g C3N4 và đặc biệt quan trọng về việc tối ƣu điều này trong lĩnh vực xúc tác.
b. Tính chất xúc tác quang.
g - C3N4 có nhiều đặc điểm của chất xúc tác quang hóa tốt. Các chất xúc
tác quang hóa tốt phải có những đặc điểm sau:


Có chiều rộng vùng cấm không quá lớn để có thể sử dụng đƣợc

ánh sáng nhìn thấy hoặc ánh sáng vùng UV gần.


Trơ về mặt hóa học và sinh học.



Có hoạt tính xúc tác ổn định, bền vững.



Giản đồ mức năng lƣợng của g - C3N4.

Nhƣ chúng ta đã biết, trong cấu trúc của chất rắn có 3 miền năng lƣợng
là vùng hóa trị, vùng cấm và vùng dẫn. Tất cả hiện tƣợng hóa học xảy ra đều
là do sự chuyển dịch electron giữa các miền với nhau.
g - C3N4 có hoạt tính quang hóa cao hơn hẳn các chất xúc tác vô cơ

thông thƣờng, điều này đƣợc giải thích dựa vào cấu trúc vùng năng lƣợng.

Hình 1.4: Giản đồ mức năng lượng của một số chất xúc tác.

Đoàn Duy Hùng

13


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

g - C3N4 có năng lƣợng vùng cấm là 2,7 eV , tƣơng đƣơng với một lƣợng
tử ánh sáng có bƣớc sóng 460 nm. Trong khi đó, TiO2 năng lƣợng vùng cấm
là 3,2eV tƣơng đƣơng với một lƣợng tử ánh sáng có bƣớc sóng 380nm.
Vùng hóa trị của g - C3N4 nhƣ chỉ ra trên giản đồ cũng rất dƣơng, điều
này có nghĩa là chúng có khả năng oxy hóa. Khi đƣợc kích thích bởi ánh sáng
có bƣớc sóng thích hợp, các electron hóa trị sẽ tách ra khỏi liên kết, chuyển
lên vùng dẫn, tạo ra một lỗ trống mang điện tích dƣơng ở vùng hóa trị. Các
electron khác có thể nhảy vào vị trí này để bão hòa điện tích tại đó, đồng thời
tạo ra một lỗ trống mới ngay tại vị trí mà nó vừa đi khỏi. Nhƣ vậy lỗ trống
mang điện tích dƣơng có thể tự do chuyển động trong vùng hóa trị.
Các lỗ trống này mang tính oxy hóa mạnh và có khả năng oxy hóa nƣớc
thành nhóm (OH*):
g - C3N4 (h+) + H2O

OH* + H+ + g - C3N4

Theo nhƣ giản đồ thì g - C3N4có khả năng khử O2 thành O2- , nhƣ vậy là

các electron chuyển lên vùng dẫn có khả năng khử O2 thành O2-.
g - C3N4 (e-) + O2

O2- + g - C3N4

Chính các gốc OH* và O2- với vai trò quan trọng ngang nhau có khả
năng phân hủy các hợp chất hữu cơ thành H2O và CO2.
Khi g - C3N4 đƣợc hoạt hóa bởi ánh sáng có bƣớc sóng (λ) thích hợp thì
xảy ra sự chuyển điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn.
Tại vùng hóa trị có sự hình thành các gốc OH* và RX+.
g - C3N4 (h+) + H2O

OH* + H+ + g - C3N4

g - C3N4 (h+) + OH-

OH* + g - C3N4

g - C3N4 (h+) + RX

RX+ + g - C3N4

Tại vùng dẫn có sự hình thành của các gốc O2- và HO2*:
g - C3N4 (e-) + O2 O2- + g - C3N4
O2- + H+ HO2*
2HO2* H2O2 + O2

Đoàn Duy Hùng

14

Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

g - C3N4 (e-) + H2O2 HO* + HO- + g - C3N4
H2O2 + e-

+ HO* + HO-

g - C3N4 dƣới tác dụng của ánh sáng tử ngoại đóng vai trò nhƣ một cầu
nối trung chuyển điện tử từ H2O sang O2, chuyển hai chất này thành dạng O2và OH* là hai dạng có hoạt tính oxy hóa cao có khả năng phân hủy chất hữu
cơ thành H2O và CO2.
Nhƣ vậy khi g - C3N4 đƣợc chiếu sáng với photon có năng lƣợng lớn hơn
năng lƣợng Eg sẽ tạo ra cặp điện tử - lỗ trống linh động. Trong khí quyển có
rất nhiều hơi nƣớc, oxy; mà thế oxy hoá - khử của nƣớc và oxy thoả mãn yêu
cầu trên nên nƣớc đóng vai trò là chất cho và khí oxy đóng vai trò là chất
nhận để tạo ra các chất mới có tính oxy hoá - khử mạnh (OH* và O2-) có thể
oxy hoá hầu hết các chất hữu cơ bị hút bám lên bề mặt vật liệu.


Cơ chế phản ứng xúc tác quang dị thể.

Quá trình xúc tác quang dị thể có thể đƣợc tiến hành ở pha khí hoặc pha
lỏng. Cũng giống nhƣ các quá trình xúc tác dị thể khác, quá trình xúc tác
quang dị thể đƣợc chia thành các giai đoạn nhƣ sau:
1)

Khuếch tán các chất tham gia phản ứng từ pha lỏng hoặc khí đến

bề mặt chất xúc tác.
2)

Hấp phụ các chất tham gia phản ứng lên bề mặt chất xúc tác.

3)

Hấp thụ photon ánh sáng, phân tử chuyển từ trạng thái cơ bản

sang trạng thái kích thích electron.
4)

Phản ứng quang hóa, đƣợc chia làm hai giai đoạn nhỏ:

 Phản ứng quang hóa sơ cấp, trong đó các phân tử chất xúc tác bị kích
thích (các phân tử chất bán dẫn) tham gia trực tiếp vào phản ứng với các chất
hấp phụ lên bề mặt.
 Phản ứng quang hóa thứ cấp, còn gọi là giai đoạn phản ứng “tối” hay
phản ứng nhiệt, đó là giai đoạn phản ứng của các sản phẩm thuộc giai đoạn sơ
cấp.

Đoàn Duy Hùng

15


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

5)

Nhả hấp phụ các sản phẩm.

6)

Khuếch tán các sản phẩm vào pha khí hoặc lỏng.

Tại giai đoạn (3), phản ứng xúc tác quang hoá khác phản ứng xúc tác
truyền thống ở cách hoạt hoá xúc tác. Trong phản ứng xúc tác truyền thống,
xúc tác đƣợc hoạt hoá bởi nhiệt còn trong phản ứng xúc tác quang hoá, xúc
tác đƣợc hoạt hoá bởi sự hấp thụ ánh sáng.
Điều kiện để một chất có khả năng xúc tác quang:
 Có hoạt tính quang hoá.
 Có năng lƣợng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng tử ngoại
hoặc ánh sáng nhìn thấy.
Quá trình ban đầu của xúc tác quang dị thể với chất hữu cơ và vô cơ bằng
chất bán dẫn (Semiconductor Catalyst) là sự sinh ra của cặp điện tử - lỗ trống
trong chất bán dẫn. Có rất nhiều chất bán dẫn khác nhau đƣợc sử dụng làm
chất xúc tác quang nhƣ: TiO2, ZnO, ZnS, CdS… Khi đƣợc chiếu sáng có năng
lƣợng photon (hυ) thích hợp, bằng hoặc lớn hơn năng lƣợng vùng cấm Eg (hυ
≥ Eg), thì sẽ tạo ra các cặp electron (e-) và lỗ trống (h+). Các điện tử đƣợc
chuyển lên vùng dẫn (quang electron), còn các lỗ trống ở lại vùng hoá trị.
Các phân tử của chất tham gia phản ứng hấp phụ lên bề mặt chất xúc tác
gồm hai loại:
 Các phân tử có khả năng nhận e- (Acceptor).
 Các phân tử có khả năng cho e- (Donor).
Quá trình chuyển điện tử có hiệu quả hơn nếu các phân tử chất hữu cơ và
vô cơ bị hấp phụ trƣớc trên bề mặt chất xúc tác bán dẫn (SC). Khi đó, các

quang electron ở vùng dẫn sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng
nhận electron (A), và quá trình khử xảy ra, còn các lỗ trống sẽ chuyển đến nơi
có các phân tử có khả năng cho electron (D) để thực hiện phản ứng oxy hoá:
hυ + (SC)

e- + h +

A(ads) + e- A-(ads)

Đoàn Duy Hùng

16


Luận văn Thạc sỹ Khoa học

Chuyên nghành Hóa dầu

D(ads) + h+ D+(ads)
Các ion A-(ads) và D+(ads) sau khi đƣợc hình thành sẽ phản ứng với
nhau qua một chuỗi các phản ứng trung gian và sau đó cho ra các sản phẩm
cuối cùng. Nhƣ vậy quá trình hấp thụ photon của chất xúc tác là giai đoạn
khởi đầu cho toàn bộ chuỗi phản ứng. Trong quá trình quang xúc tác, hiệu
suất lƣợng tử có thể bị giảm bởi sự tái kết hợp của các electron và lỗ trống.
e- + h+ (SC) + E
Trong đó:
 (SC): tâm bán dẫn trung hòa.
 E: là năng lƣợng đƣợc giải phóng ra dƣới dạng bức xạ điện từ
(hυ‟ ≤ hυ) hoặc nhiệt.

Hình 1.5.Cơ chế xúc tác quang của chất bán dẫn.
Hiệu quả của quá trình quang xúc tác có thể đƣợc xác định bằng hiệu
suất lƣợng tử, đó là tỉ lệ giữa số sự kiện xảy ra trên số photon hấp thụ. Việc
đo ánh sáng bị hấp thụ thực tế rất khó khăn ở trong hệ dị thể vì sự tán xạ của
ánh sáng bởi bề mặt chất bán dẫn. Để xác định hiệu suất lƣợng tử chúng ta

Đoàn Duy Hùng

17