Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2

TÓM TẮT

Để cải thiện tốt hơn kỹ thuật quang xúc tác cho xử lí và làm sạch nước thải.

Chúng tôi đã tổng hợp thành công vật liệu xúc tác quang ánh sáng nhìn thấy

dạng điện cực mảng ống nano CdS/TiO2 (TiO2 NTAs), bằng cách điền các lượng tử

CdS lên ống TiO2 bằng kỹ thuật hấp thụ lớp lắng đọng hóa học (SILAR). Các vật

liệu nano tổng hợp được đem thử hoạt tính quang xúc tác cho thấy có khả năng

loại bỏ metyl da cam và RY145 trong môi trường nước.

Từ khóa: CdS, TiO2; xúc tác quang.

ABSTRACT

To further improve the photocatalytic techniques for water purification and

wastewater treatment. We have been fabricated a visible-light active

photocatalyst, CdS/TiO2 nanotube arrays (NTAs) photoelectrode, was prepared by

deposition of CdS quantum dots (QDs) using successive ion layer adsorption and

reaction (SILAR) methods onto TiO2 NTA. The synthesized nanomaterials showed

that the material was able to remove methyl orange and RY145 in water.

Keywords: CdS; TiO2; photocatalyst.

Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2 trang 1

Trang 1

Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2 trang 2

Trang 2

Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2 trang 3

Trang 3

Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2 trang 4

Trang 4

Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2 trang 5

Trang 5

pdf 5 trang baonam 7060
Bạn đang xem tài liệu "Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2

Quang xúc tác phân hủy metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 sử dụng vật liệu mảng ống nano CdS/TiO2
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 127
QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY METYL DA CAM VÀ THUỐC NHUỘM 
RY145 SỬ DỤNG VẬT LIỆU MẢNG ỐNG NANO CdS/TiO2 
PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OF METHYL ORANGE AND RED YELLOW 145 
USING A CdS/TiO2 NANOTUBE ARRAYS 
 Nguyễn Văn Mạnh1,*, Ngô Trịnh Tùng2 
TÓM TẮT 
Để cải thiện tốt hơn kỹ thuật quang xúc tác cho xử lí và làm sạch nước thải. 
Chúng tôi đã tổng hợp thành công vật liệu xúc tác quang ánh sáng nhìn thấy 
dạng điện cực mảng ống nano CdS/TiO2 (TiO2 NTAs), bằng cách điền các lượng tử
CdS lên ống TiO2 bằng kỹ thuật hấp thụ lớp lắng đọng hóa học (SILAR). Các vật 
liệu nano tổng hợp được đem thử hoạt tính quang xúc tác cho thấy có khả năng 
loại bỏ metyl da cam và RY145 trong môi trường nước. 
Từ khóa: CdS, TiO2; xúc tác quang. 
ABSTRACT 
To further improve the photocatalytic techniques for water purification and 
wastewater treatment. We have been fabricated a visible-light active 
photocatalyst, CdS/TiO2 nanotube arrays (NTAs) photoelectrode, was prepared by
deposition of CdS quantum dots (QDs) using successive ion layer adsorption and 
reaction (SILAR) methods onto TiO2 NTA. The synthesized nanomaterials showed 
that the material was able to remove methyl orange and RY145 in water. 
Keywords: CdS; TiO2; photocatalyst. 
1Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
2Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
*Email: nguyenvanmanh@haui.edu.vn 
Ngày nhận bài: 11/01/2020 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 25/6/2020 
Ngày chấp nhận đăng: 25/4/2021 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Trên thế giới vấn đề xử lý ô nhiễm chất màu hữu cơ 
trong nguồn nước mặt, nước thải đã được nghiên cứu, đề 
cập, quan tâm [1]. Có rất nhiều công nghệ xử lý hiệu quả về 
mặt chất lượng, tuy nhiên chi phí xử lý cao nên rất khó áp 
dụng được cho các nhà máy sản xuất ở nước đang phát 
triển như Việt Nam. Xử lý loại bỏ chất màu hữu cơ cao trong 
nguồn nước mặt là một vấn đề rất cấp thiết và có ý nghĩa to 
lớn trong việc xử lý nước sạch cấp cho các nhu cầu sống 
của con người, đảm bảo chất lượng nước cấp và an toàn 
cho sức khoẻ con người. Việc xử lý các chất thải nguy hại, 
khó phân hủy sinh học đang là mối quan tâm và thu hút 
các nhà nghiên cứu trong nước và quốc tế, việc nâng cao 
hiệu quả các biện pháp xử lý cũng như giảm giá thành, chi 
phí, cũng là vấn đề rất đáng quan tâm. Việc nghiên cứu 
các vật liệu mới, vật liệu tiên tiến ứng dụng cho xử lí môi 
trường đã đang và vẫn tiếp tục được được các nhà khoa 
học trong nước cũng như trên thế giới đặc biệt chú trọng 
quan tâm. Ở nước ta, sự phát triển của ngành công nghệ 
dệt nhuộm cùng với nó là sự gia tăng nguy cơ phát thải các 
chất thải màu hữu cơ, vì vậy vấn đề nghiên cứu hoàn thiện 
quy trình và tìm ra các biện pháp xử lí làm sạch các chất 
thải hữu cơ hiệu quả, kinh tế là vấn đề rất cần thiết. Trong 
những năm gần đây hệ vật liệu xúc tác quang trên cơ sở 
oxit titan và oxit kẽm đã được các nhà khoa học quan tâm 
nghiên cứu [2, 3]. So với vật liệu nano loại màng, TiO2 mảng 
ống nano có diện tích bề mặt riêng cao hơn, quá trình 
chuyển điện tích nhanh hơn và tốc độ tái kết hợp các điện 
tử - lỗ hổng chậm hơn, dẫn đến hiệu quả và hoạt tính 
quang xúc tác của nó cao hơn [4]. Sử dụng chất bán dẫn 
CdS có năng lượng khe hẹp nhỏ (Eg = 2,4eV) pha tạp với 
vật liệu TiO2 đã phát huy tốt khả năng bắt giữ ánh sáng 
hiệu quả trong vùng ánh sáng nhìn thấy và tăng cường tính 
chất quang điện hóa cho những ứng dụng phân hủy các 
chất độc hại trong môi trường nước [5, 6]. Từ kết quả 
nghiên cứu tổng hợp thành công vật liệu mảng ống nano 
CdS/TiO2 trong bài báo này chúng tôi tiếp tục nghiên cứu 
và khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy hợp chất 
metyl da cam (MO) và chất màu phẩm nhuộm Red Yellow 
145 (RY145), là chất thải độc hại trong môi trường nước [7]. 
2. PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 
2.1. Hóa chất 
Tấm Ti dày 0,14mm, độ tinh khiết 99,7% (xuất xứ Hàn 
Quốc), NaF (98% dạng hạt, màu trắng, xuất xứ Sigma), 
NaHSO4.H2O (98,5% dạng hạt, màu trắng, xuất xứ Trung 
Quốc), HF (dạng lỏng, không màu, xuất xứ Sigma), etanol, 
metanol (dạng lỏng, không màu, xuất xứ Sigma), Na2S.9H2O 
98% xuất xứ Trung Quốc, Cd(NO3)2.4H2O 99% xuất xứ 
Sigma, chất màu hữu cơ metyl da cam (MO), RY145, nước 
cất 2 lần sử dụng trong suốt quá trình thực nghiệm. 
2.2. Chế tạo vật liệu CdS/TiO2 NTAs 
TiO2 NTAs được tổng hợp theo phương pháp [5, 8]. Titan 
tấm (Titan tấm độ tinh khiết 99,7% độ dày 0,14mm) kích 
thước 1x3,5cm được làm sạch bề mặt bằng cách nhúng 
trong dung dịch HF 3% trong vài lần, rồi rửa sạch bằng 
nước cất sau đó đem anốt hóa ở điện thế 20(V) trong dung 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 2 (4/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 128
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
dịch NaHSO4 0,5M và NaF 0,1M trong thời gian 2h. Mẫu thu 
được đem rửa, sấy khô sau đó cho vào lò nung ở 5000C 
trong thời gian 3h để thu được dạng anatas TiO2 mảng ống 
nano. Điện cực TiO2 mảng ống nano lần lượt được nhúng 
trong dung dịch Cd(NO3)2 0,5M trong 5 phút sau đó rửa 
bằng dung dịch etanol, rồi tiếp đến nhúng trong dung dịch 
Na2S 0,5M trong 5 phút, sau đó rửa lại điện cực bằng dung 
dịch metanol. Mỗi chu kỳ như vậy được gọi là một bước 
SILAR (hấp phụ lớp ion và phản ứng hóa học). Nhúng trong 
vài lần điện cực được vớt ra và đem đi sấy khô ở nhiệt độ 
500C trong 2h. Sau đó nung điện cực ở 3500C trong vòng 60 
phút với tốc độ tăng nhiệt 20C/phút. Kết quả thu được là 
chế tạo được thành công vật liệu có hình thái cấu trúc và 
thành phần pha như được chỉ ra trong hình 1. 
Hình 1 A, B, C, D. Ảnh SEM các mẫu CdS/TiO2 sau 1, 3 và 5 lần nhúng và XRD 
của mẫu CdS/TiO2 sau 3 lần nhúng 
Hình 1D cho biết thành phần trạng thái pha của vật liệu. 
Các píc quan sát được ở 2θ bằng 25,3o tương ứng với pha 
anatas (101) TiO2 còn ở các góc 2 = 38,56o, 40,3o, 53,1o, 
63,06 o, 70,76 o ứng với pha amorphous TiO2 nó liên quan 
đến pha kim loại Ti nền. Píc quan sát được ở 2 = 26,8 ứng 
với pha tinh thể của hình lập phương tương ứng với mặt 
phẳng (111) của các lượng tử CdS [9, 10]. 
2.3. Quy trình thí nghiệm đánh giá hoạt tính quang xúc 
tác của vật liệu 
Để đánh giá hoạt tính quang xúc tác của vật liệu chế tạo 
ở đây thông qua quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong 
dung dịch nước chúng tôi đã khảo sát trên đối tượng là 
dung dịch metyl da cam và thuốc nhuộm RY145 tại pH = 7 
được điều chỉnh bằng NaOH 1M và HCl 1M. Kết quả xác 
định bước sóng hấp phụ của MO và RY145 được tiến hành 
đo bằng máy quang phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV-Vis 
SP- 3000nano (Viện Hóa học - VAST) trong dải bước sóng từ 
200 đến 800nm. 
Hình 2. Sơ đồ mô tả hệ thiết bị phản ứng quang xúc tác 
Quá trình phân hủy MO và RY145 được thực hiện bởi 
xúc tác TiO2/CdS đầu tiên được đặt trong bóng tối 30 phút 
để đạt cân bằng hấp phụ và nhả hấp phụ của chất màu hữu 
cơ trên bề mặt điện cực trong điều kiện không có bức xạ 
ánh sáng. Sau đó hệ phản ứng được bức xạ bằng 4 đèn 
UVA mô phỏng ánh sáng mặt trời công suất mỗi đèn là 
15W có 4 - 6% tia UV (bước sóng từ 340nm - 315nm), 
A 
B 
C 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 129
khoảng cách từ đèn đến bề điện cực là 20cm. Sơ đồ hệ thí 
nghiệm được mô tả như hình 2: Các đèn được đặt song 
song với điện cực và chiếu sáng vuông góc tới bề mặt điện 
cực. Nguồn biến trở ban đầu duy trì ở cường độ dòng bằng 
0 Ampe, điện thế ban đầu 0 Vol. Máy ổn nhiệt có vai trò ổn 
định nhiệt độ cho hệ thống ở nhiệt độ không đổi 25oC. Máy 
khuấy từ khuấy nhẹ dung dịch ở tốc độ 500 vòng/phút có 
tác dụng để nồng độ dung dịch được đảo trộn tránh phân 
cực nồng độ trên bề mặt điện cực. 
Mẫu được lấy định kỳ sau 30 phút và đo phổ UV - Vis để 
xác định hiệu suất phân hủy sau thời gian bức xạ. 
H là hiệu suất phân hủy, được xác định bằng công thức: 
 =
( − )

× 100% =
( − )

× 100% 
Với: ,	Ct là cường độ hấp thụ và nồng độ chất màu tại 
thời gian xử lí t (phút). 
	,	C0 là cường độ đỉnh píc hấp thụ và nồng độ 
chất màu ban đầu trước khi xử lí. 
Trong thí nghiệm này quá trình phân hủy chất màu hữu 
cơ được tiến hành khảo sát với các điện cực và pH khác 
nhau. Nồng độ các chất hữu cơ được đem khảo sát lấy 
bằng 10mg/l đối với MO và 10mg/l đối với RY145 
3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 
3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH 
Hình 3. Hiệu suất phân hủy MO và RY145 với các điều kiện pH khác nhau 
Trong thí nghiệm này, pH của dung dịch MO 10mg/l và 
RY145 10mg/l được điều chỉnh bằng dung dịch chuẩn HCl 
1N và NaOH 1N. Mỗi 60ml dung dịch MO hay RY145 được 
tiến hành thử nghiệm ở các độ pH khác nhau pH = 1, 3, 5, 
7, 10, 13 sử dụng điện cực CdS/TiO2 với thời gian chiếu 
sáng là 120 phút. Sau khi chiếu sáng Kết quả thu được cho 
ở hình 3. 
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất phân 
hủy MO và RY145 cho thấy ở pH = 1 hiệu suất phân hủy của 
các chất này là lớn nhất. Khi pH tăng hiệu suất phân hủy 
các hợp chất đều giảm đi, khi pH = 4 hay pH = 5 điều kiện 
axit yếu các ion H+ phản ứng với •OH và đặc tính quang xúc 
tác yếu đi làm giảm hiệu suất phân hủy. Trong điều kiện 
môi trường kiềm khi pH = 7 - 10 các phần tử chất màu khó 
bị hấp phụ lên bề mặt chất xúc tác do lực đẩy tĩnh điện do 
đó tốc độ phân hủy giảm khi tăng giá trị pH. Tuy nhiên khi 
pH tăng lên đến pH = 13 thì hiệu suất phân hủy tăng đáng 
kể, điều này được giải thích do các gốc •OH tạo ra nhiều hơn 
và phản ứng nhanh với các chất màu ở điều kiện pH cao. 
Trong thực tế nguồn nước thải công nghiệp có dải pH rộng 
nhưng theo kinh nghiệm thực tế nước thải xử lí thường ở 
điều kiện pH = 6 - 8. 
3.2. Khảo sát quá trình phân hủy chất màu với các điện 
cực xúc tác chế tạo khác nhau 
Quá trình phân hủy MO và RY145 được tiến hành ở điều 
kiện pH = 7 và thực hiện như sơ đồ hình 4, ở đó WE là điện 
cực làm việc cụ thể ở đây 60ml mỗi dung dịch MO hay 
RY145 được tiến hành thử nghiệm với các điện cực TiO2, 
1CdS/TiO2; 3CdS/TiO2 và 5CdS/TiO2. Đầu tiên điện cực được 
lắp vào hệ thống và được nhúng trong dung dịch chất màu 
khuấy trong 30 phút trong bóng tối rồi lấy 1ml mẫu đem 
đo UV-Vis. Tiếp đến, mẫu được chiếu sáng cứ sau 30 phút 
lấy 1ml dung dịch đem đo UV-Vis một lần. Các kết quả 
nhận được như chỉ ra trong bảng 1 và 2. 
Bảng 1. Kết quả đo UV-Vis ghi cường độ hấp thụ quang dung dịch MO 
ở các đỉnh pic tại bước sóng 465nm 
 Thời gian 
Mẫu 
-30 0 30 60 90 120 150 180 
60ml dung dịch MO 
10mg/l 0,77 0,77 0,76 0,74 0,73 0,725 0,722 0,72 
60ml dung dịch MO 
10mg/l và điện cực 
TiO2 
0,77 0,768 0,713 0,695 0,688 0,651 0,635 0,621 
60ml dung dịch MO 
10mg/l và điện cực 
1CdS/TiO2 
0,77 0,766 0,657 0,632 0,611 0,573 0,551 0,534 
60ml dung dịch MO 
10mg/l và điện cực 
3CdS/TiO2 
0,77 0,763 0,598 0,532 0,502 0,465 0,436 0,416 
60ml dung dịch MO 
10mg/l và điện cực 
5CdS/TiO2 
0.77 0,767 0,578 0,549 0,535 0,513 0,496 0,472 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 57 - Số 2 (4/2021) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 130
KHOA HỌC P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 
Bảng 2. Kết quả đo UV-Vis ghi cường độ hấp thụ quang dung dịch RY145 ở 
các đỉnh pic tại bước sóng 425nm 
Thời gian 
Mẫu 
-30 0 30 60 90 120 150 180 
60ml dung 
dịch RY145 
10mg/l 
0,091 0,091 0,0899 0,0885 0,0884 0,0883 0,088 0,0879 
60ml dung 
dịch RY145 
10mg/l và điện 
cực TiO2 
0,091 0,090 0,082 0,080 0,078 0,073 0,071 0,068 
60ml dung 
dịch RY145 
10mg/l và điện 
cực 1CdS/TiO2 
0,091 0,087 0,072 0,065 0,058 0,053 0,047 0,042 
60ml dung 
dịch RY145 
10mg/l và điện 
cực 3CdS/TiO2 
0,091 0,087 0,063 0,055 0,049 0,041 0,037 0,029 
60ml dung 
dịch RY145 
10mg/l và điện 
cực 5CdS/TiO2 
0,091 0,085 0,066 0,059 0,052 0,046 0,041 0,036 
-30 0 30 60 90 120 150 180 210 240
0
10
20
30
40
50
60
A
TiO
2
1CdS/TiO
2
5CdS/TiO
2
3CdS/TiO
2
light
H
(%
)
-30 0 30 60 90 120 150 180 210 2400
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
B
3CdS/TiO
2
5CdS/TiO
2
1CdS/TiO
2
TiO
2
H
(%
)
light
Hình 4 A, B. Hiệu suất phân hủy MO và RY145 tương ứng với các điều kiện 
khác nhau 
Từ các số liệu đo đạc được bảng 1 và 2 hay hiệu suất 
phân hủy hình 4 A,B của MO và RY145 tương ứng ta thấy: Ở 
điều kiện tiến hành thí nghiệm khi không có xúc tác - chỉ 
chiếu quang hiệu suất phân hủy các chất MO bằng 6,5% và 
RY145 là rất thấp 3,4%, chứng tỏ MO và RY145 là những 
chất khó bị phân hủy. Sau 30 phút khuấy từ trong bóng tối 
đảm bảo chắc chắn vật liệu bão hòa chất màu hấp phụ. 
Nồng độ dung dịch MO và RY145 gần như không thay đổi 
nhiều. Sau đó các mẫu được chiếu sáng, quá trình kích 
thích quang lên bề mặt xúc tác đã làm tăng hoạt tính xúc 
tác quang cụ thể hiệu suất phân hủy các chất tăng lên rõ 
rệt đối với tất cả các mẫu so với mẫu không xúc tác. Hiệu 
suất phân hủy các chất màu với các điện cực có CdS cao 
hơn hẳn so với mẫu TiO2. Mẫu ở 3 vòng điền CdS cho hiệu 
suất phân hủy cao nhất với cả MO (45,97%) và RY145 
(68,13%). Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả 
nghiên cứu tính chất quang điện ở trên. Cho thấy tính chất 
xúc tác quang của mẫu điền CdS với 3 lần cho kết quả tốt 
nhất, kết quả này ngụ ý rằng sự tái tổ hợp các cặp điện tử - 
lỗ trống trong composite CdS/TiO2 sinh ra bởi quá trình 
chiếu sáng ít hơn hơn so với các mẫu khác. Đứng trên cơ 
chế xúc tác quang xét thấy các h+ sinh ra ở đây là nhiều 
nhất và có thời gian sống lâu nhất tạo điều kiện phân hủy 
nhiều chất màu hữu cơ. Khi lượng CdS nhiều quá trình vận 
tải điện tích từ CdS đến TiO2 chậm làm tăng cơ hội tái tổ 
hợp h+- e- dẫn đến tính chất xúc tác quang giảm, điều này 
cho thấy ở hiệu suất phân hủy chất màu thấp hơn đối với 
xúc tác 5CdS/TiO2. 
-30 0 30 60 90 120 150 180 210 2400
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
RY145
H
 (
%
)
MO
Hình 5. Hiệu suất phân hủy MO và RY145 sử dụng xúc tác 3CdS/TiO2 sau 3 lần 
lặp lại 
Để đánh giá độ ổn định làm việc của các điện cực xúc 
tác quang, ở đây sử dụng điện cực 3CdS/TiO2 sau khi tiến 
hành phân hủy chất màu hữu cơ lần thứ nhất, điện cực 
được rung siêu âm 20 phút và rửa sạch bằng nước cất 2 lần 
rồi tiếp tục đưa vào sử dụng để phân hủy lần kế tiếp. Quá 
trình lặp lại 3 lần cho ta kết quả như chỉ ra ở hình 5. 
Qua 3 lần lặp lại hiệu suất xúc tác quang phân hủy 
RY145 giảm 5,5% (giảm từ 68,13% xuống 66,54 ở lần thử 
nghiệm thứ hai và 64,42% sau lần thử nghiệm thứ ba), còn 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 57 - No. 2 (Apr 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 131
với quá trình phân hủy MO thì hiệu suất giảm 5,3% (giảm từ 
45,974% xuống 44,29 ở lần thử nghiệm thứ 2 và 43,502% 
sau lần thử nghiệm thứ 3), kết quả cho thấy xúc tác làm việc 
khá ổn định. 
3.3. Cơ chế phân hủy chất màu 
Quá trình phân hủy chất màu được giải thích theo cơ 
chế gồm các phản ứng sau: 
CdS + hν → CdS (e−) + CdS (h+) 
TiO2 (e−) + O2 → TiO2 + •O2− 
CdS (h+) + H2O → H+ + •OH + CdS 
CdS (h+) + OH− → •OH + CdS 
(Dye) + •OH → Sản phẩm phân hủy 
(Dye) + h+ → Sản phẩm oxi hóa 
(Dye) + •O2− → Sản phẩm khử 
Khi TiO2, CdS kết hợp cùng nhau, các electron sinh ra 
bởi quá trình kích thích quang sẽ chuyển từ vùng dẫn cao 
hơn của CdS xuống vùng dẫn thấp hơn của TiO2 do sự khác 
nhau về mức Fermi của TiO2 và CdS. Các electron của TiO2, 
và CdS được kích thích từ vùng hóa trị lên vùng dẫn. Các 
điện tử từ CdS được chuyển qua vùng dẫn của TiO2 rồi 
phản ứng với các chất nhận điện tử như O2 hòa tan trong 
nước tạo thành •O2− [11]. Đồng thời các lỗ trống sinh ra do 
sự di dời của các điện phản ứng với H2O/OH− tạo thành gốc 
•OH [12]. Những gốc •OH và •O2− đóng vai trò quan trọng 
trong việc phân hủy các chất hữu cơ. 
4. KẾT LUẬN 
Từ những kết quả nghiên cứu cho thấy vật Kết quả chỉ 
ra ở pH = 7 sau 180 phút chiếu sáng hiệu suất phân hủy của 
vật liệu mảng ống nano 3CdS/TiO2 đều cho hiệu suất phân 
hủy cao bằng 45,97% với MO và 68,13% với RY145. Điều đó 
cho thấy vật liệu nano xúc tác quang chế tạo CdS/TiO2 
dạng mảng ống nano có hoạt tính quang xúc tác tốt và có 
thể ứng dụng cho phân hủy các chất màu hữu cơ MO, 
RY145 và các hợp chất hữu cơ khác. 
LỜI CẢM ƠN 
Nhóm nghiên cứu trân trọng cảm ơn Học viện Khoa học 
và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt 
Nam đã hỗ trợ kinh phí nghiên cứu thông qua đề tài mã số 
GUST.STS.DDT/HH04 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Wang Q., et al., 2020. Development of a new framework to identify 
pathways from socioeconomic development to environmental pollution. Journal of 
Cleaner Production 253: p. 119962. 
[2]. Cao H., et al., 2020. Well-organized assembly of ZnO hollow cages and 
their derived Ag/ZnO composites with enhanced photocatalytic property. Materials 
Characterization, 160: p. 110125. 
[3]. Cheng X., et al., 2020. Enhanced photoelectrochemical and 
photocatalytic properties of anatase-TiO2(B) nanobelts decorated with CdS 
nanoparticles. Solid State Sciences 99: p. 106075. 
[4]. Liao J., et al., 2012. Photocatalytic Degradation of Methyl Orange Using a 
TiO2/Ti Mesh Electrode with 3D Nanotube Arrays. ACS Applied Materials & 
Interfaces 4(1): p. 171-177. 
[5]. Nguyen V., et al., 2016. A CdS/ZnSe/TiO2 nanotube array and its visible 
light photocatalytic activities. Journal of Colloid and Interface Science 462: p. 389-
396. 
[6]. Ma Q., et al., 2018. Construction of CuS/TiO2 nano-tube arrays 
photoelectrode and its enhanced visible light photoelectrocatalytic decomposition 
and mechanism of penicillin G. Electrochimica Acta 283: p. 1154-1162. 
[7]. Aguedach A., et al., 2005. Photocatalytic degradation of azo-dyes 
reactive black 5 and reactive yellow 145 in water over a newly deposited titanium 
dioxide. Applied Catalysis B: Environmental, 57(1): p. 55-62. 
[8]. Nguyen V., Q. Cai, C.A. Grimes, 2016. Towards efficient visible-light 
active photocatalysts: CdS/Au sensitized TiO2 nanotube arrays. Journal of Colloid 
and Interface Science 2016. 483: p. 287-294. 
[9]. Ai Z., et al., 2018. Phase junction CdS: High efficient and stable 
photocatalyst for hydrogen generation. Applied Catalysis B: Environmental. 221: 
p. 179-186. 
[10]. Lv P., et al., 2019. The influence of scattering layer thin film on 
photoelectric properties of Bi2S3/CdS/TiO2 electrode. Vacuum 161: p. 21-28. 
[11]. Joseph C.G., et al., 2009. Sonophotocatalysis in advanced oxidation 
process: A short review. Ultrasonics Sonochemistry 16(5): p. 583-589. 
[12]. Serpone N., et al., 1995. Exploiting the interparticle electron transfer 
process in the photocatalysed oxidation of phenol, 2-chlorophenol and 
pentachlorophenol: chemical evidence for electron and hole transfer between 
coupled semiconductors. Journal of Photochemistry and Photobiology A: 
Chemistry 85(3): p. 247-255. 
AUTHORS INFORMATION 
Nguyen Van Manh1, Ngo Trinh Tung2 
1Hanoi University of Industry 
2Institute of Chemistry, Vietnam Academy of Science and Technology 

File đính kèm:

  • pdfquang_xuc_tac_phan_huy_metyl_da_cam_va_thuoc_nhuom_ry145_su.pdf