Luận án Nghiên cứu tổng hợp và biến tính vật liệu MS2 (M = Mo, W) bằng g-C3N4 làm chất xúc tác quang

Tên luận án:

SYNTHESIS OF MS2 (M = Mo, W) AND THEIR MODIFICATION WITH g-C3N4 AS PHOTOCATALYSTS

Ngành:

Hóa học Lý thuyết và Vật lý

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "SYNTHESIS OF MS2 (M = Mo, W) AND THEIR MODIFICATION WITH g-C3N4 AS PHOTOCATALYSTS" tập trung vào việc phát triển các vật liệu xúc tác quang hiệu quả để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do hóa chất độc hại. Nhận thấy các chất xúc tác quang truyền thống như TiO2 có nhược điểm là chỉ hấp thụ tia UV, nghiên cứu này hướng đến việc chế tạo các vật liệu hoạt động dưới ánh sáng nhìn thấy.

Mục tiêu chính của luận án là tìm kiếm một phương pháp tổng hợp dễ dàng và đánh giá hoạt tính của vật liệu MS2 (M = Mo, W) và các vật liệu composite MS2/g-C3N4 dưới tác động của ánh sáng nhìn thấy. Đồng thời, luận án còn thiết kế một hệ thống thí điểm có khả năng chuyển giao ứng dụng từ phòng thí nghiệm vào thực tiễn xử lý nước thải.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm tổng hợp vật liệu bằng phản ứng trạng thái rắn, biến tính MS2 bằng cách kết hợp với g-C3N4. Hoạt tính xúc tác quang được đánh giá thông qua khả năng phân hủy các chất màu như rhodamine B và methylen blue, cùng với kháng sinh enrofloxacin. Hệ thống thí điểm được xây dựng tập trung vào phương pháp thu hồi xúc tác đơn giản bằng lắng tự nhiên và tự động hóa.

Luận án đã đạt được nhiều đóng góp quan trọng. Về mặt khoa học, quy trình tổng hợp MS2 và composite MS2/g-C3N4 bằng phản ứng trạng thái rắn đã được xây dựng thành công. Nghiên cứu cũng làm rõ vai trò quan trọng của quá trình hấp phụ trong toàn bộ quá trình xúc tác quang và chứng minh hiệu quả của đèn LED công suất thấp trong việc đạt được năng suất không gian-thời gian quang hóa cao (PSTY). Về mặt thực tiễn, luận án đã đơn giản hóa quy trình tổng hợp vật liệu xúc tác quang hoạt động bằng ánh sáng nhìn thấy, giúp sản xuất lượng lớn vật liệu. Thiết kế một hệ thống thí điểm linh hoạt, có khả năng tự động hóa và dễ dàng tích hợp vào hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh, có thể sử dụng cả nguồn sáng nhân tạo và ánh sáng mặt trời.

Các đóng góp chính bao gồm tổng hợp thành công các vật liệu composite WS2/g-C3N4 và MoS2/g-C3N4. Trong đó, 7WCN cho thấy hiệu suất phân hủy MB tốt nhất (85.3% trong 6 giờ dưới ánh sáng nhìn thấy), và MCN1 là vật liệu tối ưu trong hệ MoS2/g-C3N4. Luận án cũng làm sáng tỏ mối quan hệ hấp phụ-xúc tác quang và cơ chế chuyển hóa rhodamine B thành các chất trung gian. Hệ thống MoS2/g-C3N4 với đèn LED đã cho giá trị PSTY cao hơn 100 lần so với hệ thống trước đây. Cuối cùng, hệ thống thí điểm xúc tác quang được thiết kế tự động, có khả năng tái chế xúc tác bằng lắng tự nhiên, mở ra hướng ứng dụng thực tiễn trong xử lý nước thải.