Tài liệu Tổng hợp, đặc trưng và nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano bitao4 để phân hủy các chất hữu cơ độc hại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ ĐÌNH PHƯƠNG TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO BiTaO4 ĐỂ PHÂN HỦY CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ ĐÌNH PHƯƠNG TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO BiTaO4 ĐỂ PHÂN HỦY CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã Số: 62.44.01.20 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Trần Hồng Côn 2. PGS.TS. Đào Ngọc Nhiệm HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Hồng Côn và PGS.TS. Đào Ngọc Nhiệm. Các số liệu và kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả luận án Vũ Đình Phương LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Hồng Côn và PGS.TS. Đào Ngọc Nhiệm đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo bộ môn Hóa môi trường, lãnh đạo khoa Hóa học - trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đại học Quốc gia Hà Nội; Viện Khoa học vật liệu đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được thực hiện và hoàn tất các kế hoạch nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, anh, chị, em và bạn bè đang công tác tại viện Khoa học Vật liệu, viện Hóa học - viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; phòng thí nghiệm Hóa môi trường trường đại học Khoa học Tự nhiên - đại học Quốc gia Hà Nội; đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em làm thực nghiệm, đo mẫu trong suốt quá trình nghiên cứu. Tôi vô cùng biết ơn những người thân trong gia đình, đặc biệt là bố, mẹ, vợ và các thành viên trong gia đình tôi đã chia sẻ, động viên và tạo mọi điều kiện trong những lúc khó khăn nhất đề tôi hoàn thành luận án. Hà nội, tháng 12 năm 2018 Tác giả luận án Vũ Đình Phương MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................... DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 4 1.1. TÌNH HÌNH Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ.............................................. 4 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ .............................................................. 6 1.2.1. Phương pháp hóa học ..................................................................... 6 1.2.2. Phương pháp sinh học .................................................................... 8 1.2.3. Phương pháp hóa lý ........................................................................ 8 1.2.4. Phương pháp quang xúc tác ........................................................ 10 1.3. HỆ VẬT LIỆU BiTaO4 ......................................................................... 13 1.3.1. Hệ vật liệu BiTaO4 ........................................................................ 13 1.3.2. Các phương pháp tổng hợp vật liệu ............................................ 14 1.3.2.1. Phương pháp sol-gel................................................................. 14 1.3.2.2. Phương pháp đồng kết tủa........................................................ 15 1.3.2.3. Phương pháp phản ứng pha rắn............................................... 16 1.3.3. Nguyên lí quang xúc tác của vật liệu nano BiTaO4 .................. 17 1.3.3.1. Nguyên lí quang xúc tác của hệ vật liệu BiTaO4 ...................... 17 1.3.3.2. Cơ chế giả định phân hủy phenol của vật liệu BiTaO4 ........... 20 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác của vật liệu BiTaO4. ..................................................................................................... 21 1.3.4.1. Ảnh hưởng phương pháp chế tạo ............................................. 21 1.3.4.2. Kích thước hạt .......................................................................... 22 1.3.4.3. Tỷ lệ khối lượng của vật liệu xúc tác trên thể tích xử lý .......... 22 1.3.4.4. Cường độ chiếu sáng ................................................................ 23 1.3.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................ 24 1.3.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước............................................. 24 1.3.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................. 29 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................... 30 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT ........................... 30 2.2. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ .......................................................................... 30 2.3. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 31 2.3.1. Chế tạo vật liệu Ta2O5 bằng phương pháp đốt cháy gel ........... 31 2.3.2. Chế tạo vật liệu BiTaO4 bằng phương pháp đốt cháy gel......... 32 2.3.3. Xác định đặc trưng tính chất của vật liệu BiTaO4 .................... 32 2.3.3.1. Phương pháp phổ nhiệt trọng lượng – vi sai nhiệt lượng (TGDTA)....................................................................................................... 32 2.3.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD).......................................... 33 2.3.3.3. Kính hiển vi điện tử (SEM – TEM) ........................................... 34 2.3.3.4. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDXS) ....................................... 35 2.3.3.5. Phương pháp phổ hấp phụ (UV-Vis) ........................................ 36 2.3.3.6. Phương pháp BET .................................................................... 38 2.3.3.7. Phương pháp xác định điểm đẳng điện .................................... 39 2.3.3.8. Thiết bị phản ứng quang hóa (Photochemical) ........................ 40 2.3.3.9. Phương pháp sắc ký lỏng kết hợp phổ khối lượng ................... 42 2.3.3.10. Phương pháp sắc ký khí kết hợp phổ khối lượng ................... 44 2.3.4. Khảo sát khả năng quang xúc tác của vật liệu BiTaO4 ............. 46 2.3.4.1. Chuẩn bị dung dịch và phương pháp xác định nồng độ các chất hữu cơ .................................................................................................... 46 2.3.4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác phân hủy các chất hữu cơ của vật liệu .................................................. 48 2.3.4.3. Nghiên cứu động học của phản ứng quang xúc tác phân hủy các chất hữu cơ ............................................................................................ 50 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 53 3.1. CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU Ta2O5 53 3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình tổng hợp vật liệu nano Ta2O5 bằng phương pháp đốt cháy gel........................................ 53 3.1.2. Đặc trưng tính chất của vật liệu Ta2O5 ....................................... 54 3.1.2.1. Phổ XRD của vật liệu Ta2O5..................................................... 54 3.1.2.2. Cấu trúc bề mặt của vật liệu Ta2O5 .......................................... 57 3.1.3. Khả năng quang xúc tác của vật liệu Ta2O5 ............................... 58 3.2. CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BiTaO4.......................................................................................................... 61 3.2.1. Chế tạo vật liệu BiTaO4 ................................................................ 61 3.2.1.1. Ảnh hưởng của chất tạo gel đến sự hình thành pha của vật liệu BiTaO4 ................................................................................................... 61 3.2.1.2. Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến sự hình thành pha của vật liệu BiTaO4 ................................................................................................... 64 3.2.2. Một số đặc trưng tính chất của vật liệu BiTaO4 ........................ 65 3.2.2.1. Phổ IR của gel vật liệu ............................................................. 65 3.2.2.2. Phổ EDS của vật liệu sau khi nung .......................................... 66 3.2.2.3. Giản đồ XRD của vật liệu được nung ở nhiệt độ 750oC trong 2 giờ .......................................................................................................... 69 3.2.2.4. Hình ảnh TEM của vật liệu BiTaO4 được nung ở điều kiện tối ưu 750oC ................................................................................................ 70 3.2.2.5. Phổ UV - Vis rắn của mẫu vật liệu nung BiTaO4 750oC.......... 72 3.2.2.6. Điểm đẳng điện của vật liệu BiTaO4 được chế tạo ở điều kiện tối ưu 750oC ........................................................................................... 73 3.3. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA BiTaO4 ĐẾN QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI ................... 76 3.3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu BTO750 trong điều kiện không chiếu sáng............................................................................. 76 3.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung tạo thành vật liệu BiTaO4 đến khả năng phân hủy một số chất hữu cơ ................................................ 77 3.3.2.1. Metylen xanh............................................................................. 77 3.3.2.2. Metyl da cam............................................................................. 79 3.3.2.3. Phenol ....................................................................................... 81 3.3.3. Ảnh hưởng của lượng xúc tác đến khả năng quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ của vật liệu BTO750 ................................................... 82 3.3.3.1. Metylen xanh............................................................................. 82 3.3.3.2. Metyl da cam............................................................................. 83 3.3.3.3. Phenol ....................................................................................... 85 3.3.4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ của vật liệu BTO750................................................................... 86 3.3.4.1. Metylen xanh............................................................................. 86 3.3.4.2. Metyl da cam............................................................................. 87 3.3.4.3. Phenol ....................................................................................... 88 3.3.5. Khả năng tái sử dụng của vật liệu BTO750 trong quá trình quang xúc tác phân hủy chất hữu cơ .................................................... 89 3.3.5.1. Metylen xanh............................................................................. 89 3.3.5.2. Metyl da cam............................................................................. 90 3.3.5.3. Phenol ....................................................................................... 92 3.4. CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU BiTaO4 .................... 93 3.4.1. Động học của quá trình phân hủy methyl da cam bởi vật liệu BiTaO4 ...................................................................................................... 93 3.4.2. Cơ chế giả định của phản ứng quang phân hủy metyl da cam 95 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .............................................................................. 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 106 Tài liệu tiếng việt ......................................................................................... 106 Tài liệu tiếng anh ......................................................................................... 106 PHỤ LỤC ....................................................................................................120 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Eg: Band gap energy (Năng lượng vùng cấm) SEM: Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vị điện tử quét) UV-Vis: Ultraviolet - Visible (Tử ngoại - Khả kiến) XRD: X-ray Diffraaction (Nhiễu xạ tia X) IR: Infarred (Hồng ngoại) EDX: Energy - Dispersive X - ray (Tán xạ năng lượng tia X) TEM: Transmission Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua) DTA: Differential Thermal Analysis (Phân tích nhiệt vi sai) TGA: Thermogravimetric Analysis (Phân tích nhiệt trọng lượng) MB: Methylene Blue (Xanh metylen) XPS: X - ray Photoelectron Spectroscopy (Phổ quang điện tử tia X) SC: Semiconductor (Chất bán dẫn) AOP: Advanced Oxidation Process (Quá trình oxi hóa tiên tiến) CS: Combustion Synthesis (Phương pháp đốt cháy) SHS: Self Propagating High - Temperature Synthesis Process (Quá trình tổng hợp tự lan truyền nhiệt độ cao) PVA: Poli Vinyl Ancol COD: Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxi hóa học) BET: The Brunauer, Emmett and Teller TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam FAS: Ferrous Ammonium Sulfate JCPDS: Joint Committee on Powder Difraction Standards MO: Methylene orange (Metyl da cam) BTO550: Vật liệu BiTaO4 được tổng hợp ở 550oC BTO650: Vật liệu BiTaO4 được tổng hợp ở 650oC BTO750: Vật liệu BiTaO4 được tổng hợp ở 750oC BTO950: Vật liệu BiTaO4 được tổng hợp ở 950oC BTO1050: Vật liệu BiTaO4 được tổng hợp ở 1050oC TOP55: Vật liệu Ta2O5 được tổng hợp ở nhiệt độ 550oC TOP65: Vật liệu Ta2O5 được tổng hợp ở nhiệt độ 650oC TOP75: Vật liệu Ta2O5 được tổng hợp ở nhiệt độ 750oC TOP95: Vật liệu Ta2O5 được tổng hợp ở nhiệt độ 950oC DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của hợp chất xanh metylen và metyl da cam ....... 5 Hình 1.2. Cơ chế xúc tác quang của chất bán dẫn. ........................................ 11 Hình 1.3. Cấu trúc của vật liệu BiTaO4 a)cấu trúc tam tà (triclinic) b)cấu trúc trực thoi (orthorhombic) ................................................................................. 14 Hình 1.4. Giản đồ các mức năng lượng của BiTaO4 [80,92] ......................... 18 Hình 1.5. Giản đồ năng lượng độ rộng vùng cấm của hệ vật liệu BiTaO4 .... 19 Hình 1.6. Cơ chế giả định quá trình phân hủy phenol ................................... 20 bằng vật liệu BiTaO4 [55] ............................................................................... 20 Hình 1.7. Ảnh SEM của vật liệu được nung ở các nhiệt độ khác nhau .......... 26 Hình 1.8. Phổ XRD của vật liệu bằng phương pháp phản ứng pha rắn và hình ảnh SEM của vật liệu bằng phương pháp nhiệt độ áp suất cao. .................... 27 Hình 1.9. Hình ảnh SEM của tiền chất và của vật liệu được nung ở các nhiệt độ 600 oC, 700 oC và 800oC ............................................................................. 28 Hình 2.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của P/V(P0-P) vào P/Po. ............... 38 Hình 2.2. Sơ đồ chung của hệ thiết bị phản ứng quang hóa Photochemical UV power supply Ace. ........................................................................................... 41 Hình 2.3. Tủ bảo vệ của hệ thiết bị quang xúc tác.......................................... 42 Hình 3.1. Giản đồ TG-DTA của gel vật liệu Ta2O5 ........................................ 53 Hình 3.2. Phổ XRD của vật liệu Ta2O5 được nung ở nhiệt độ 550oC............. 55 Hình 3.3. Phổ XRD của vật liệu Ta2O5 được nung ở nhiệt độ nung 750oC.... 55 Hình 3.4. Phổ XRD của vật liệu Ta2O5 được nung ở nhiệt độ 950oC............. 56 Hình 3.5. Hình ảnh SEM của vật liệu nano Ta2O5 thu được .......................... 57 Hình 3.6. Khả năng quang xúc tác của vật liệu Ta2O5 ................................... 58 Hình 3.7. Khả năng quang xúc tác của vật liệu nung ở 750oC được giả định bậc nhất ........................................................................................................... 60 Hình 3.8. Giản đồ TG-DTA của gel tạo bằng PVA ........................................ 62 Hình 3.9. Giản đồ TG-DTA của gel tạo bằng urea ........................................ 62 Hình 3.10: Giản đồ XRD của các vật liệu được nung ở các nhiệt độ nung ... 64 Hình 3.11. Phổ IR của gel PVA được pha vào nước ở nhiệt độ 80oC ............ 65 Hình 3.12: Phổ IR của gel vật liệu sau khi được hòa tan ............................... 66 Hình 3.13. Phổ EDS của vật liệu BiTaO4 được nung ở nhiệt độ 750oC ......... 68 Hình 3.14. Phổ XRD của vật liệu nano BiTaO4 được nung ở 750oC ............. 70 Hình 3.15. Hình ảnh TEM của vật liệu BiTaO4 được nung ở 750oC trong 2 giờ. ................................................................................................................... 71 Hình 3.16. Phổ UV-VIS của mẫu tối ưu được nung ở nhiệt độ 750oC ........... 72 Hình 3.17. Sự phụ thuộc của ΔpH vào pHi trên oxit nano BTO750 ............... 74 Hình 3.18. Khả năng hấp phụ của vật liệu BTO750 trong bóng tối trong 24h ......................................................................................................................... 76 Hình 3.19. Phổ hấp phụ UV-Vis của dung dịch metylen xanh khi được xử lý 79 Hình 3.20. Khả năng quang xúc tác phân hủy metyl da cam của vật liệu nano BiTaO4 (được nung ở 750oC) dưới sự chiếu sáng vùng nhìn thấy ................. 80 Hình 3.21. Ảnh hưởng của lượng xúc tác lên khả năng quang xúc tác phân hủy metylen xanh của vật liệu BTO750 sau thời gian 30 phút ....................... 83 Hình 3.22. Ảnh hưởng của lượng xúc tác đến quá trình phân hủy metyl da cam của vật liệu BTO750 sau thời gian 60 phút............................................. 84 Hình 3.23. Ảnh hưởng của lượng xúc tác đến quá trình phân hủy phenol của vật liệu BTO750 sau thời gian 60 phút ........................................................... 85 Hình 3.24. Ảnh hưởng của pH đến khả năng quang phân hủy MB ................ 86 Hình 3.25. Ảnh hưởng pH đến khả năng quang xúc tác phân hủy MO của vật liệu BTO750 sau 60 phút................................................................................. 87 Hình 3.26. Ảnh hưởng của pH đến khả năng quang xúc tác phân hủy phenol của vật liệu BTO750 sau 60 phút .................................................................... 88 Hình 3.27. Khả năng tái sử dụng phân hủy metylen xanh của vật liệu BTO750 sau thời gian 30 phút....................................................................................... 89 Hình 3.28. Khả năng tái sử dụng vật liệu để phân hủy metyl da cam của vật liệu BTO750 sau thời gian 60 phút ................................................................. 90 Hình 3.29. Khả năng tái sử dụng phân hủy phenol của vật liệu BTO750oC .. 92 Hình 3.30. Đường thẳng thể hiện mối quan hệ giữa ln(C0/C) ........................ 93 Hình 3.31. Cơ chế quang xúc tác của vật liệu BiTaO4 ................................... 95 Hình 3.32. (-) phổ ESI của a) chất gốc b) phổ MS/MS của MO ..................... 97 Hình 3.33. Phổ MS/MS âm của chất trung gian có m/z= 276 ........................ 98 Hình 3.34. Phổ MS/MS âm của chất trung gian có m/z= 290 ........................ 99 Hình 3.35. Phổ MS/MS âm của chất trung gian có m/z= 320 ........................ 99 Hình 3.36. Sắc phổ được thu lại trong suốt quá trình quét MS .................... 100 Hình 3.37. Các chất trung gian quá trình quang phân hủy MO .................. 101 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các kết quả nghiên cứu về vật liệu BiTaO4 ................................... 25 Bảng 2.1: Danh mục hóa chất sử dụng........................................................... 30 Bảng 3.1: Thành phần của vật liệu lý thuyết so sánh với kết quả thực tế thu được ................................................................................................................. 69 Bảng 3.2: Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc của ΔpH vào pHi trên oxit nano BTO750 ........................................................................................................... 73 Bảng 3.3: Các kết quả nghiên cứu về vật liệu BiTaO4 ................................... 75 Bảng 3.4: Hiệu suất quang xúc tác phân hủy metylen xanh ........................... 78 Bảng 3.5: Khả năng quang xúc tác phân hủy phenol của vật liệu theo thời gian bằng các vật liệu khác nhau.................................................................... 81 Bảng 3.6: Khả năng xử lý metyl da cam ......................................................... 91 MỞ ĐẦU Hiện nay, ô nhiễm môi trường không còn là vấn đề quá xa lạ với các nhà khoa học. Tuy nhiên, xử lý triệt để được ô nhiễm lại là một vấn đề hoàn toàn khác. Sự phát triển của các ngành công nghiệp, các làng nghề thủ công, sự di cư của một số lượng lớn dân số đến các thành phố lớn làm cho tình hình ô nhiễm trở nên nghiêm trọng. Sự phức tạp của các nguồn nước thải trong thời gian gần đây làm cho các phương pháp xử lý truyền thống đem lại hiệu quả chưa tốt. Các loại chất hữu cơ độc hại tồn tại trong nước có ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe con người và rất khó phân hủy ở điều kiện thông thường như các chất màu dệt nhuộm, chất tẩy rửa… Các phương pháp xử lý môi trường như lọc, hấp phụ, phương pháp xử lý sinh học, oxi hóa có những hạn chế nhất định. Hiện nay, các nhà khoa học đã tìm ra một phương pháp mới là ứng dụng các hệ vật liệu quang xúc tác hoạt động trong vùng ánh sáng nhìn thấy, có khả năng phân hủy được chất hữu cơ ô nhiễm trong nguồn nước thải. Vật liệu quang xúc tác được biết đến nhiều nhất là hệ vật liệu TiO2. Phản ứng quang xúc tác của TiO2 lần đầu tiên được nghiên cứu ra vào đầu những năm 70. Sau đó hàng loạt các oxit quang xúc tác đã được tìm ra và nghiên cứu [7]. Những nghiên cứu này với mục đích chính là giảm độ rộng vùng cấm của vật liệu cũng như tăng cường khả năng phân hủy các chất hữu cơ độc hại trong nước [54,70]. Một trong những vật liệu được nghiên cứu là BiTaO4. Vật liệu BiTaO4 là một trong những vật liệu mới, có những tính chất đặc biệt, được các nhà khoa học rất quan tâm [18,26,42,90,103,105]. Khả năng quang xúc tác của vật liệu BiTaO4 cho đến năm 2006 mới được nghiên cứu [60]. Sau đó, hàng loạt các nhà khoa học cũng đã đưa ra những công trình liên quan tới khả năng quang xúc tác của vật liệu này [77,86,104]. Theo các công trình này, hiệu suất quang xúc tác lớn hơn nhiều so với vật liệu quang xúc tác truyền thống TiO2. 1 Theo các công trình đã công bố, BiTaO4 tồn tại ở hai dạng thù hình là dạng tam tà ở nhiệt độ thấp (β) và trực thoi ở nhiệt độ cao (α) [9,43,80]. Trong các nghiên cứu, khả năng quang xúc tác của vật liệu BiTaO4 chưa được nghiên cứu nhiều và phản ứng quang phân hủy cũng chưa được hiểu rõ hoàn toàn. Ngoài ra, phương pháp chủ yếu dùng để điều chế vật liệu này của các tác giả đã công bố là phương pháp phản ứng pha rắn được thực hiện nhiệt độ cao. Vật liệu được tạo ra có kích thước lớn, hiệu suất quang xúc tác thấp. Vì vậy, việc nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu BiTaO4 ở những điều kiện dễ dàng hơn, đồng thời làm giảm kích thước hạt của vật liệu cũng là một trong những hướng nghiên cứu mới có triển vọng. Trong luận án, BiTaO4 được nghiên cứu như một chất quang xúc tác trong phản ứng quang phân hủy các chật hữu cơ độc hại có trong các nguồn nước thải. Có ba hợp chất hữu cơ chính được sử dụng trong luận án này nhằm mục đích đánh giá khả năng quang xúc tác của vật liệu BiTaO4 bao gồm phenol, metylen xanh, metyl da cam. Phương pháp tổng hợp vật liệu được đưa ra trong luận án là phương pháp đốt cháy gel. Đây là một phương pháp tổng hợp vật liệu hiện đại, tiên tiến có nhiều ưu điểm so với các phương pháp tổng hợp vật liệu khác vì điều kiện tổng hợp tương đối dễ dàng (tiền chất được sử dụng là muối của các kim loại, nhiệt độ tổng hợp mẫu thấp hơn, áp suất nhỏ hơn, dễ dàng kiểm soát môi trường tổng hợp mẫu…) và sản phẩm thu được là đơn pha, đồng đều có kích thước nhỏ cỡ nanomet [14,39,57,73,95,102]. Vật liệu quang xúc tác tận dụng nguồn năng lượng từ các bức xạ mặt trời và không bị mất đi trong quá trình phản ứng, vật liệu được tái sử dụng nhiều lần mang lại lợi ích kinh tế cao trong thực tiễn. Vì vậy, ứng dụng vật 2 liệu xúc tác quang để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong môi trường nước là một trong những hướng nghiên cứu có nhiều ưu điểm. Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài của luận án: “Tổng hợp, đặc trưng và nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano BiTaO4 để phân hủy các chất hữu cơ độc hại” đã được chọn để thực hiện. 3