Nghiên cứu tổng hợp vật liệu xúc tác quang pha tạp lai ghép thế hệ mới kiểu Z-scheme trên nền WO3 nhằm ứng dụng xử lý dư lượng chất kháng sinh trong môi trường nước

Tóm tắt

Nghiên cứu đã tìm được nhiệt độ nung tối ưu để tổng hợp vật liệu WO3 là 500 oC. Ở điều kiện
 đó, thu được WO3 pha đơn tà, có kích cỡ khoảng 150 nm, có năng lượng vùng cấm là 2,72 eV và có hoạt tính quang xúc tác tốt. Nghiên cứu đã sử dụng thành công Cu, Ni và V làm tác nhân pha
 tạp để thu hẹp năng lượng vùng cấm và nâng cao hoạt tính quang xúc tác của WO3. Nghiên cứu đã
 chỉ ra tỉ lệ pha tạp tối ưu của Cu, Ni và V vào mạng lưới tinh thể WO3 lần lượt là 3%, 3% và 4%
 mol. Các vật liệu WO3 pha tạp bằng kim loại (X-WO3) có kích thước nano, có năng lượng vùng
 cấm trong khoảng 2,5 eV đến 2,8 eV, có thể hấp thụ tốt ánh sáng khả kiến để kích hoạt quá trình
 quang xúc tác.
 Vật liệu WO3 và WO3 pha tạp kim loại đã được lai ghép thành công với g-C3N4 để tạo thành các
 hệ lai ghép liên hợp (WO3/g-C3N4, Cu-WO3/g-C3N4, Ni-WO3/g-C3N4, V-WO3/g-C3N4), có năng
 lượng vùng cấm trong khoảng 2,5 eV đến 2,8 eV, có thể hấp thụ tốt ánh sáng khả kiến để kích hoạt
 quá trình quang xúc tác. Các vật liệu tổng hợp thể hiện hoạt tính quang xúc tác tốt để phân huỷ
 tetracycline trong nước một cách hiệu quả.
 Nghiên cứu cũng đánh giá khả năng tái sinh, tái sử dụng vật liệu. Có thể thấy rằng các vật liệu
 tổng hợp sau khi được tái sinh thể hiện hiệu suất quang xúc tác tốt, hiệu quả gần như không giảm
 so với vật liệu ban đầu sau bốn chu kỳ tái sinh. Ngoài ra, cấu trúc của vật liệu tái sinh cũng tương
 tự với vật liệu ban đầu. Điều đó cho thấy độ bền, tính ổn định và khả năng tái sinh, tái sử dụng cao
 của các vật liệu tổng hợp. Các kết quả thu được cho thấy tiềm năng ứng dụng của các vật liệu tổng
 hợp cho quá trình phân huỷ tetracycline nói riêng và các chất ô nhiễm hữu cơ khác tồn dư trong
 môi trường nói chung.