Đăng nhập để tải tài liệu không giới hạn
Tham gia 8.000+ người dùng Thư Viện Luận Án
Đang tải tài liệu...
NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH VẬT LIỆU g-C3N4 BẰNG CÁC NGUYÊN TỐ PHI KIM LÀM CHẤT XÚC TÁC QUANG TRONG VÙNG ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN
Hóa lí thuyết và Hóa lí (Mã số chuyên ngành: 9440119)
Luận án này tập trung vào nghiên cứu biến tính vật liệu graphite cacbon nitrua (g-C3N4) bằng các nguyên tố phi kim nhằm nâng cao hiệu suất xúc tác quang trong vùng ánh sáng khả kiến. G-C3N4 được nhận định là một chất xúc tác quang mới đầy tiềm năng cho các ứng dụng như tách nước tạo hiđro, khử CO2 và phân hủy chất ô nhiễm. Tuy nhiên, hiệu suất của vật liệu này còn hạn chế do tốc độ tái tổ hợp electron và lỗ trống quang sinh nhanh, khả năng chuyển chất mang điện thấp, diện tích bề mặt riêng nhỏ, hấp thụ ánh sáng khả kiến kém, động học phản ứng chậm và khả năng oxi hóa trung bình.
Để khắc phục những hạn chế này, nghiên cứu đã tiến hành điều chế vật liệu g-C3N4 pha tạp một cách có hệ thống các nguyên tố phi kim nhóm halogen (nhóm VII) và chalcogen (nhóm VI), cùng với việc đồng pha tạp hai nguyên tố đại diện tốt nhất cho mỗi nhóm là fluorine (F) và oxygen (O). Luận án đã tổng hợp thành công các vật liệu g-C3N4 pha tạp F, Cl, Br, I, O, S và vật liệu đồng pha tạp F, O bằng phương pháp nung đơn giản.
Kết quả cho thấy các vật liệu pha tạp đều thể hiện hoạt tính xúc tác quang phân hủy Rhodamine B (RhB) tốt hơn so với vật liệu g-C3N4 không pha tạp. Hoạt tính xúc tác quang của g-C3N4 pha tạp halogen tuân theo quy luật F > Cl > Br > I. Đối với các nguyên tố O và S, pha tạp O cho hoạt tính cao hơn S, trong đó mẫu 40-OCN đạt hiệu suất phân hủy RhB cao nhất là 94,03% sau 140 phút chiếu sáng, gấp 1,77 lần so với mẫu không pha tạp. Đây là hiệu suất phân hủy cao nhất trong số tất cả các mẫu vật liệu được nghiên cứu. Việc đồng pha tạp oxygen và fluorine vào mạng g-C3N4 cũng được thực hiện thành công, tạo ra hiệu ứng cộng hưởng giúp cải thiện hiệu suất xúc tác quang của vật liệu O-FCN.
Nghiên cứu cũng đã đề xuất động học và cơ chế xúc tác quang trên các vật liệu, xác định rằng các phản ứng phân hủy tuân theo quy luật động học tuyến tính bậc nhất và gốc tự do O2·- đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy RhB. Những phát hiện này cung cấp dữ liệu quan trọng, khẳng định oxygen là ứng viên đầy hứa hẹn để biến tính g-C3N4, cải thiện đáng kể hoạt tính xúc tác quang trong vùng ánh sáng khả kiến.
Tải không giới hạn tất cả tài liệu, không cần chờ. Chỉ từ 199.000đ/tháng.
Xem gói hội viên