HIỆN TƯỢNG QUANG XÚC TÁC (TiO2) VÀ ỨNG DỤNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 46 trang )
GVHD: Th.s NGUYỄN THANH LÂM
SVTH: NGÔ THỊ NGÂN HÀ ( 1113113)
TRẦN NGỌC PHƯƠNG UYÊN(1113489)
HIỆN TƯỢNG
QUANG XÚC TÁC (TiO
2
)
VÀ ỨNG DỤNG
MỘT SỐ THÔNG TIN CẦN THIẾT
Tài liệu công nghệ nano: http://
mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.html
https://
drive.google.com/folderview?id=0B2JJJMzJbJcwajNXZWpzdGRTb1MtRXdRN0hrZFhiQQ&usp=sharing
I.
I.
•
Quang xúc tác là gì??
•
Giới thiệu vật liệu TiO
2
II.
II.
•
CẤU TRÚC VẬT LIỆU TIO
2
III.
III.
•
TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TIO
2
IV.
IV.
•
Ứng dụng vật liệu TIO
2
NỘI DUNG
Giải Pháp:
Thực Trạng
KHÁI NIỆM
Quang xúc tác là hiện tượng sử dụng ánh sáng để kích hoạt các phản ứng hoá
học.
Đáp ứng: Titanium dioxide (TiO
2
)
Ổn định hoá học
Không gây độc
Giá thành thấp
Có 3 dạng thù hình chính:
- Anatase
- Rutile
- Brookite
Cấu trúc
Cấu trúc rutile, anatase, brookite đều
được xây dựng từ các đa diện phối trí 8
mặt Ti06.
Cấu trúc mạng lưới khác nhau
=> Sự khác nhau về mật độ điện tử
=> Khác biệt về tính chất
Anatase
- Không bền, khả năng chịu nhiệt kém
- Hoạt tính quang xúc tác cao nhất
-
Chuyển sang pha rutile ở nhiệt độ 915
o
C
-
Bát diện xếp tiếp xúc cạnh với nhau và trục c tinh thể kéo dài
-
Độ rộng khe năng lượng: 3,23eV
-
Khối lượng riêng: 3,9g/cm
3
Rutile
-
Là dạng phổ biến,bền nhất của Ti02.
-
Có độ xếp chặt so với 2 pha còn lại
-
Có cấu trúc lập phương nên bền vững và có khả năng chịu nhiệt cao.
-
Bát diện, tiếp xúc nhau ở đỉnh.
-
Độ rộng khe năng lượng: 3,02eV
-
Khối lượng riêng: 4,2g/cm
3
Brookite
- Khả năng xúc tác quang của Brookite yếu, hầu như không có.
-
Tốc độ chuyển pha Brookite sang Rutile nhanh hơn pha Anatase sang
Rutile. Quá trình xảy ra hoàn toàn khi ở nhiệt độ 900C
-
Độ rộng khe năng lượng: 3,4eV
-
Khối lượng riêng: 4,1g/cm
3
TiO
2
TÍNH CHẤT CỦA TIO
2
Một vài tính chất vật lí
Là chất màu trắng. Khi đun nóng có màu vàng. Khi làm lạnh thì trở lại
màu trắng.
Có độ cứng cao. Khó nóng chảy (1870
o
C)
M=79,88 g/mol
Trọng lượng riêng: 4,13 - 4,25 g/cm
3
Tính chất Anatase Rutile
Điểm nóng chảy (oC) 1825 1825
Điểm sôi (oC) 2500 ~ 3000 2500 ~ 3000
Hấp thụ quang
Độ cứng Mohr 5.5 6.5 - 7
Chỉ số chiét suất 2.55 2.75
Hằng số điện môi 31 114
nm415≤
λ
nm385≤
λ
•
Có tính chất lưỡng tính
•
Không tác dụng với nước, dd axit loãng (trừ HF) và kiềm
•
Tác dụng với axit khi đun nóng lâu, với kiềm nóng chảy
Một vài tính chất vật lý của TiO
2
I. Tính chất quang của vật liệu TiO
2
Nguyên tắc của quá trình xúc tác quang
Trong quá trình quang xúc tác khuếch tán trên bề mặt chất xúc tác sẽ sản sinh ra e
-
và h
+
=>
tính xúc tác quang hóa của bán dẫn
Electron khử các phân tử nhận e
-
Lỗ trống oxi hóa các phân tử cho e
-
Điều kiện để một chất có khả năng xúc tác quang:
Có hoạt tính quang hoá.
Có năng lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng tử ngoại
hoặc ánh sáng nhìn thấy.
Quá trình xúc tác quang hóa
Khuếch tán chất phản
ứng tới bề mặt xúc tác
Hấp thụ lên bề mặt
Hấp thụ photon và
khuếch tán đến bề mặt
Khuếch tán các sản
phẩm vào pha khí hoặc
lỏng
Nhả hấp thụ các sản
phẩm
GĐSC: các phần tử tác bị kích thích tham gia vào phản ứng với các chất hấp phụ
lên bề mặt
GĐTC: giai đoạn phản ứng của các sản phẩm thuộc giai đoạn sơ cấp
1 2
3
4
6 5
Cơ chế xúc tác quang
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 trước trên bề mặt chất xúc tác bán dẫn (SC).
hυ + (SC) e
-
+ h
+
A + e
-
A
-
D + h
+
D
+
Cơ chế xúc tác quang
Cơ chế xúc tác quang
Sự hình thành gốc OH
*
và O
2
-
Chính các gốc OH* và O
2
-
với vai trò quan trọng ngang nhau có
khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ thành H
2
O và CO
2.
Tính siêu thấm nước
TÍNH KỴ NƯỚC VÀ SIÊU THẤM ƯỚT
TÍNH KỴ NƯỚC VÀ SIÊU THẤM ƯỚT
Cơ chế chuyển từ tính kỵ nước sang tính ưa nước của TiO
2
khi được chiếu sáng
cơ chế chuyển từ kỵ nước sang siêu ưa nước:
Bề mặt kỵ nước của TiO
2
Sự phân huỷ các chất hữu cơ làm lộ nhóm –OH
Quá trình hấp phụ vật lý các phân tử nước
Nước khuếch tán vào trong bề mặt vật liệu
