TỔNG HỢP VÀ BIẾN TÍNH g-C3N4 THEO HƯỚNG TĂNG HOẠT TÍNH XÚC TÁC QUANG TRONG VÙNG ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN

www.twitter.com/daykemquynhon
www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon
www.daykemquynhon.blogspot.com
www.daykemquynhon.ucoz.com
Produced by Nguyen Thanh Tu
Dưới tác dụng của ánh sáng có bước sóng thích hợp, các electron hóa trị của
các chất bán dẫn bị tách khỏi liên kết từ vùng hóa trị (VB) chuyển đến vùng dẫn (CB)
tạo ra lỗ trống khuyết điện tử (mang điện tích dương) ở vùng hóa trị.
C (chất bán dẫn) + hν → e - CB + h + VB (1.1)
Các lỗ trống và electron được chuyển đến bề mặt và tương tác với một số chất
bị hấp phụ như nước và oxy tạo ra những gốc tự do trên bề mặt chất bán dẫn. Cơ chế
phản ứng xảy ra như sau:
h + H O → HO + H
(1.2)
+ • +
VB 2
e + O ⎯ ⎯→ O
(1.3)
− h v • −
C B 2 2
2 O + 2H O → H O + 2HO + O (1.4)
• − −
2 2 2 2 2
H O + e → HO + HO
(1.5)
− • −
2 2 CB
h + HO → HO
(1.6)
+ − •
VB
Các gốc tự do và sản phẩm trung gian tạo ra như
•
HO , • 2
O − , H 2 O 2 , O 2 đóng
vai trò quan trọng trong cơ chế quang phân hủy các hợp chất hữu cơ, nấm khi tiếp
xúc.
Lỗ trống mang điện tích dương tự do chuyển động trong vùng hóa trị do các
electron khác có thể nhảy vào lỗ trống để bão hòa điện tích, đồng thời tạo ra một lỗ
trống mới ngay tại vị trí mà nó vừa đi ra khỏi. Các electron quang sinh trên vùng dẫn
cũng có xu hướng tái kết hợp với các lỗ trống quang sinh trên vùng hóa trị, kèm theo
việc giải phóng năng lượng dạng nhiệt hoặc ánh sáng. Quá trình này làm giảm đáng
kể hiệu quả xúc tác quang của vật liệu.
Gốc
•
HO là một tác nhân oxi hóa rất mạnh, không chọn lọc và có khả năng oxi
hóa nhanh chóng hầu hết các chất hữu cơ. Quá trình phân hủy một số hợp chất hữu cơ
gây ô nhiễm trên hệ xúc tác quang như sau:
Các chất bán dẫn dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời tạo ra các gốc và sản
phẩm trung gian như
•
HO ,
, H 2 O 2 , O 2 (cơ chế đã trình bày ở phần trên). Các gốc
và sản phẩm này oxi hóa các thành phần hữu cơ theo cơ chế sau:
(1.7)
axit vô cơ (1.8)
- Đối với hợp chất hữu cơ chứa nitơ dạng azo, phản ứng oxi hóa quang
phân hủy xảy ra theo cơ chế sau:
DIỄN ĐÀN TOÁN - LÍ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
' • • '
R N N R HO R N N R OH
− = − + → − = + − ( 1.9 )
' • • '
R N N R H R N N R H
− = − + → − = + − (1.10)
• •
R − N = N → R + N 2
(1.11)
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
www.facebook.com/daykemquynhonofficial
www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial