TÍNH CHẤT TỪ VÀ HOẠT TÍNH QUANG CỦA La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ VÀ LaFe0.9Mn0.1O3-δ

Cao Học
TÍNH CHẤT TỪ VÀ HOẠT TÍNH QUANG
CỦA
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ VÀ LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
Zhi-Xian Wei a, ∗, Cai-Mei Xiao a , Wei-Wei Zeng a , Ji-Ping Liu b,c, ∗∗
Khoa Hóa, Viện Khoa học, Đại học Bắc Trung Quốc, Thái Nguyên, Sơn Tây
030051, Trung Quốc
Viện Bảo Vệ Vật liệu và Công nghệ Bắc Kinh, Bắc Kinh 100072, Trung Quốc
Trường Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật, Viện Công nghệ Bắc Kinh, Bắc Kinh
100081, Trung Quốc
SƠ LƯỢC
Khoáng vật La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được tổng hợp và đặc
trưng bởi các kỹ thuật: nhiễu xạ tia X (XRD) , kính hiển vi điện tử quét (SEM) , biến đổi
Fourier hồng ngoại ( FT- IR) , rung mẫu từ kế ( VSM ) , quang phổ hấp thụ UV- vis và
tia X quang điện tử phổ (XPS) . Các thuộc tính từ của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được đo và được đánh giá hoạt tính quang bằng sự giảm của hóa học
màu da cam (MO) dưới sự chiếu xạ ánh sáng mặt trời . Ảnh hưởng của các thông số khác
nhau như độ pH, thời gian chiếu xạ về hiệu quả của sự suy thoái quang MO đã được
nghiên cứu . Kết quả thực nghiệm cho thấy từ tính của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là do 1 cặp thay đổi giữa Mn 3+ và Fe 3+ , Mn 3+ và Mn 4+ cũng như tình
trạng khiếm khuyết trong nó, sự kích thích Ba trong LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , nghĩa là,
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có từ tính cao hơn so với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ vì nó chứa nhiều
lượng Mn 4+ hơn (tương tự sự tương tác giữa đôi Mn 4+ và Mn 3+ ). Và nó có hoạt động
quang xúc tác cao hơn nhiều so với các LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ vì lượng oxy tự do của nó cao
hơn , cao hơn lượng Mn 4+ và cao hơn ánh sáng hấp thụ nhìn thấy được. Nhị chức
1

Cao Học
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ mới này là cực kỳ hiệu quả cho sự giảm nồng độ MO, và nó dễ
dàng bị ngăn cách khi đặt trong vùng từ trường, có thể tái sử dụng và duy trì hoạt động
tương đối cao.
1. GIỚI THIỆU
Cố định chất xúc tác quang trên vật hỗ trợ như thủy tinh và khoáng chất cho kết quả
giảm hoạt tính, do bề mặt riêng thấp và khối lượng chuyển nhượng chậm. Để tận dụng lợi
thế về độ hoạt động cao của các chất bán dẫn dạng huyền phù và dạng phân tán cực nhỏ
trong quang xúc tác, khái niệm về chức năng tách xúc tác quang từ được cải tiến. Hệ
thống tổng hợp từ như như TiO 2 /sắt oxit [1] , các sản phẩm Ni/titanic [2] , POM dựa trên
từ tính chất xúc tác quang [3] , và lớp khoáng phân tử TiO 2 cực nhỏ được phủ trên các
phân tử từ tính bao gồm Bari Sắt [4] , Fe 3 O 4 [5] , CoFe 2 O 4 [6] đã được nghiên cứu . Chức
năng của các xúc tác từ đơn pha như xúc tác quang hóa và tách cũng đã bắt đầu được
tổng hợp [7] . Ví dụ: phát triển ba loại Ferrites Bismuth mới ( BiFeO 3 , Bi 25 FeO 40 , và
Bi 25 FeO 40 - BiFeO 3 ) thông qua phương pháp lò vi sóng thủy nhiệt .
Wei và đồng nghiệp cũng báo cáo từ tính và tính quang của khoáng vật loại
SrTi 0.1 Fe 0.9 O 3-δ [8] . Kể từ khi ánh sáng nhìn thấy cho các phần phân khúc lớn nhất
(khoảng 46%) trong quang phổ mặt trời , thì các chất xúc tác quang ánh sáng điều khiển
năng lượng mặt trời theo mong muốn. Do đó, sự phát triển của quang xúc tác của tính
chất siêu thuận từ và hoạt động ánh sáng khả kiến (tức là , quang xúc tác nhị chức ) đã trở
thành một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu xúc tác quang ngày nay. Ở đây, tính chất
siêu thuận từ là mong muốn cho các ứng dụng của chúng được phân tán và tái chế.
Oxit khoáng với công thức chung ABO 3 là vật liệu đa chức năng . Thật vậy, chúng
thậm chí còn có chỉ ra những tính chất mới của nhiều phân tử phức tạp cùng tồn tại,
chẳng hạn như từ tính và siêu dẫn , hoặc sắt điện và sắt từ [9]. Hơn nữa, thay thế hoặc
kích thích cả hai nhóm A và B, có thể thay đổi vị trí và đối xứng các oxit để tạo ra các ion
dương hay các nguyên tử oxi tự do, trong đó có một ảnh hưởng lớn trên các cấu trúc
2

Cao Học
nhóm và tính chất của các vật liệu quang xúc tác. Hơn nữa, các đặc tính khác như hấp
phụ [10] và tính chất từ [11] cũng có thể được hình thành và chuẩn bị thay thế hoặc thích
hợp trên cả nhóm A và B. Thay thế ion nhóm A/kích thích hoặc hàm lượng oxy thay đổi [
12,13 ] và sự thay đổi trong kích thước tinh thể của mẫu [14] cũng có thể thay đổi từ tính.
Vì vậy, loại khoáng oxit với 2 tính chất (hoạt tính quang có thể nhìn thấy bên trong và
tính siêu thuận từ di truyền) có thể dễ dàng điều chỉnh được bằng nhiều phương pháp bao
gồm thêm hoặc xúc tác một thành phần mong muốn nhóm A hoặc nhóm B, cũng như sự
thay đổi trong kích thước tinh thể của mẫu. Tuy nhiên , rất ít nỗ lực đã được thực hiện về
chủ đề đó cho đến bây giờ . Nói chung, có một số loại cấu trúc như khoáng NaTaO 3 ,
BaTiO 3 , và LaCoO 3 LaFeO 3 ,…v…v… Tất cả các chất nêu trên, các ion Mn pha tạp
LaFeO 3 đều có tính từ. Điều này là do có sự tương tác giữa sự trao đổi mạnh giữa Mn 3+
và Mn 4+ , và trao đổi giữa đôi Mn 3+ và Mn 4+ tạo ra từ tính của LaMn (1- x) FexO (3 + y) ( 0,0
≤ x ≤ 1.0) [15]. Xem xét rằng các thuộc tính từ tính đó có thể được thay đổi và chuẩn bị
thay thế hoặc xúc tác trên cả hai nhóm A và B, do đó, LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và sự xúc tác của
Ba-doping trong LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , tức là La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được chuẩn bị cho
nghiên cứu này, để điều tra tác động xúc tác của Ba-doping trên hoạt tính quang và tính
chất từ của các loại khoáng oxit. Nó cũng cho thấy rằng một phương pháp chuẩn bị cũng
có thể đóng một vai trò quan trọng trong các thuộc tính của sản phẩm bao gồm các từ tính
di truyền và các tính chất quang xúc tác. Để nghiên cứu sự ảnh hưởng xúc tác của Badoping
trên từ tính và hoạt động quang xúc tác của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ ;
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được chuẩn bị trong các dung dịch axit
stearic - phương pháp đốt cháy [16] và đặc trưng bởi nhiều kỹ thuật trong nghiên cứu
này. Ở đây, các phương pháp đốt có thể dễ dàng chuẩn bị với diện tích bề mặt cao hơn,
đó là hữu ích cho hoạt động quang xúc tác của chúng và tính chất siêu thuận từ. Ngoài ra,
methyl da cam của (MO) đã được lựa chọn như là một chất gây ô nhiễm mô hình để đánh
giá hoạt tính quang xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ trong
nghiên cứu này.
3

Cao Học
2 . VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. Tổng hợp các tài liệu và đặc tính
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được tổng hợp bởi các axít stearic bằng phương pháp đốt
cháy. Quá trình chi tiết có thể được mô tả như sau: Đầu tiên , La(NO3) 3 .6 H 2 O ,
Ba(NO3) 2 ; Fe(NO3) 3 .9H 2 O và MnCl 2 .4H 2 O theo tỷ lệ 0.8:0.2:0.9:0.1 được thêm vào
trong axit stearic dư nóng chảy trong một lò sứ phản ứng thử. Sau đó, hỗn hợp đã trộn
trên được nung nóng và khuấy liên tục ở nhiệt độ 123◦C trong khoảng 8 giờ để được
dung dịch axit đồng nhất La - Ba -Fe- Mn - stearic . Sau đó, lò sứ phản ứng thử được đặt
trên một tấm kim loại nóng, được tăng lên 500◦C với tốc độ làm nóng 10◦C /phút, đặt
trong không khí. Ở giai đoạn này , các phương pháp bay hơi và tự bốc cháy, với sự them
vào của một khối lượng lớn khí để sản xuất bột lỏng , được gọi là bột chuẩn bị. Sau khi
bột chuẩn bị đã được nghiền và nung ở một nhiệt độ gắn mồi trên 650◦C trong 1 giờ , ta
thu được loại bột khoáng La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đen. Ngoài ra, LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ cũng
được tổng hợp bằng phương pháp tương tự. Các mol La(NO 3 ) 3 .6H 2 O, Fe(NO 3 ) 3 .9H 2 O,
MnCl 2 . 4H 2 O và axit stearic được trộn theo tỷ lệ là 1:0.9:0.1:8 .
Có nghĩa là hóa trị của ion Fe và Mn trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iod tương ứng. Mẫu được
hòa tan trong 6HCl dung dịch nước, và chuẩn độ iốt hình thành bằng cách sử dụng dung
dịch nước Na 2 S 2 O 3 . Hàm lượng oxy trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ / LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
được ước lượng từ thành phần và hóa trị của các ion dương theo nguyên tắc trung lập.
Các cấu trúc tinh thể pha của các mẫu thu, được xác định bởi nhiễu xạ tia X (CuK = 1.54
˚A, 40 kV, 30 mA , 2ϴ từ 10 ◦ -80 ◦ ). Quang phổ FT- IR đã được đăng ký bằng cách sử
dụng một Nexus 870 FT- IR trong những viên KBr. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) (
HITACHI , Model S -4800 ) được sử dụng để điều tra hình thái của lượng bột thu được.
Các thuộc tính từ được đo ở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng một mẫu rung từ kế ( HH-
10 , Nhà máy dụng cụ của Đại học Nam Kinh, Trung Quốc ). Quang phổ hấp thụ ánh
4

Cao Học
sáng được ghi nhận với máy quang phổ UV-Vis U- 3010 ( Hitachi, Nhật Bản ) trong
khoảng 200-800 nm. Phân tích XPS được thực hiện bởi một bộ máy PHI Quantera SXM ,
được trang bị với tiêu chuẩn nguồn kích thích là Al Kα. Các quy mô ràng buộc năng
lượng (BE) đã được hiệu chỉnh bằng cách đo o C 1s ở đỉnh (BE = 284,8 eV ) từ lớp bề mặt
phổ biến của mẫu carbon ngẫu nhiên. Lượng La , Ba , Fe và Mn trong các khoáng oxit
được xác định bởi P- 4010, quy nạp cùng tia plasma nguyên tử phổ phát xạ.
2.2. Thí nghiệm hấp thụ và quang xúc tác.
Trong tất cả các thí nghiệm , 5,0g/L oxit khoáng đã được thêm vào nồng độ MO
trong nước ( 30-80 mg/L) và khuấy trong bóng tối một thời gian, để đạt được độ hấp phụ
- giải hấp cân bằng giữa MO và La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ / LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Sau đó, việc
đình chỉ được chiếu xạ với ánh sáng mặt trời và các thí nghiệm quang xúc tác đã được
tiến hành trong tháng 7 năm 2011 , liên tục trong 15 ngày. Tất cả các thí nghiệm đã được
thực hiện ngoài khoa hóa, ngoài khí trời, khoảng thời gian giữa 09:30am và 03:30pm.
Đây là lúc mặt trời là nóng nhất và các tia sáng chiếu với cường độ cao, trong giai đoạn
này ở thành phố Thái Nguyên ( tọa độ địa lý 37◦51p9s Bắc Latitude và 112◦33’00’’ độ
kinh đông ), 9:30AM -3:30PM, nơi cường độ năng lượng mặt trời biến động tối thiểu, và
sự chiếu sáng trung bình của ánh sáng mặt trời là 96.000 lux. Sau khi quang xúc tác xảy
ra, bột đã được thu hồi từ dung dịch. Nồng độ của dung dịch MO đã được xác định bởi tia
UV- Quang phổ nhìn thấy được (Model 721, Thượng Hải, Trung Quốc ) tại bước sóng
cao nhất là λ max = 464 nm, sử dụng các đường cong tiêu chuẩn. Hấp thụ và chuyển đổi
quang xúc tác được tính như sau:
Với C 0 và C t (mg/l) là nồng độ của dung dịch MO trước và sau khi suy thoái quang.
Độ khoáng của MO được đo bằng cách giảm sự cung cấp oxy hóa học (COD ) của giải
pháp MO. COD là đo lường theo phương pháp độ tiêu chuẩn dicromat. Các hiệu quả
khoáng hóa học của MO đã được ước tính bằng biểu thức sau đây:
5

Cao Học
với COD 0 là nồng độ COD sau 5 phút hấp phụ - giải hấp cân bằng, và COD t là COD tại
một số thời điểm phản ứng t tương ứng.
3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN:
3.1. Phân tích sự nhiễu xạ của tia X
Trong nghiên cứu này, các La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được thu bằng cách nung bột đã
được chuẩn bị, như thể hiện trong Hình.1 . Ta thấy rằng, khi nung ở 650◦C , các oxit
khoáng được hình thành và các tạp chất lớn trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ như La 2 O 2 CO 3
và BaO rất ít. Ở đây, cacbonat của La 3+ dễ dàng hình thành nếu quá trình oxy hóa phân
hủy được thực hiện trong khí có chứa CO 2 ở giai đoạn [17] (CO 2 được tạo thành từ sự
phân hủy của quá trình oxy hóa axit Stearic hoặc Stearates). Những mẫu li ti BaO xuất
hiện rất ít ( dưới 1% ), và điều này xác định rằng giai đoạn thứ hai có ảnh hưởng không
đáng kể đến tổng thể từ tính và chất xúc tác. Với sự gia tăng cho nhiệt độ nóng lên,
cường độ các đỉnh điểm đặc trưng của ABO 3 tăng, đỉnh cao La 2 O 2 CO 3 giảm và đỉnh điểm
BaO (PDF # 30-0143 ) dần dần biến mất. Các loại khoáng của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
nung ở 800◦C cho thấy hình thoi đối xứng, với nhóm không gian của Pbnm. Ngoài ra,
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ thu được bằng cách nung các bột. Một quá trình chuyển đổi từ trạng thái
vô định hình thành trạng thái tinh thể có thể được nhận thấy trong hình 2. Các đỉnh rộng
và kém được xác định trong hình. 2a tương ứng với La 2 O 2 CO 3 (PDF # 74-1144 ) và
MnO 2 (PDF # 04-0378 ) và LaOCl (PDF # 64-7261 ). Vì vậy, bột thu được từ quá trình
đốt cháy là một hỗn hợp của La 2 O 2 CO 3 , MnO 2 , LaOCl và một lượng đáng kể bột không
xác định. Với sự gia tăng nhiệt độ, cường độ của các đỉnh điểm đặc trưng của ABO 3 tăng,
và MnO 2 lẫn LaOCl đỉnh điểm đang biến mất. Các tạp chất lớn trong LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là
La 2 O 2 CO 3 sau 650◦C ( Hình 2b). 700◦C trong 1 giờ , La 2 O 2 CO 3 cũng biến mất. Các
khoáng loại LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ trưng bày đối xứng lập phương , với nhóm không gian của
Pm -3m .
6

Cao Học
Hình 1. Mô hình nhiễu xạ tia X của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3 nung ở 650 ◦ C trong 1 giờ
(a), 700 ◦ C trong 1 (b) h và 800 ◦ C trong 1 giờ (c).
Hình.2 XRD mẫu của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ : dạng bột như chuẩn bị (a), bột được nung ở
650 ◦ C trong 1 giờ (b) và bột được nung ở 700 ◦ C trong 1 giờ (c).
7

Cao Học
Bảng 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ nung trên hoạt tính quang của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ trong hoạt tính quang :
Trong nghiên cứu này , MO không thể bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời trong sự
vắng mặt của quang xúc tác [8] . Ảnh hưởng của nhiệt độ nung của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ trên sự giảm của nồng MO đã được điều tra
từ 650◦C đến 750◦C , tại một nồng độ 30 mg / L của MO và 5,0 nồng độ chất xúc tác g /
L (pH : không điều chỉnh ) . Kết quả cho thấy tỷ lệ methyl da cam suy thoái trên
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ dưới ánh sáng mặt trời đạt giá trị tối đa
700◦C và 650◦C tương ứng ( xem bảng 1) . Điều này cho thấy nhiệt độ nung ảnh hưởng
mạnh mẽ đến hoạt động quang xúc tác, phù hợp với các kết quả trước đó. [18].
Như đã đề cập ở trên, các tạp chất lớn trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700◦C
và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 650◦C là La 2 O 2 CO 3 . Nó có thể có hiệu lực nội tại trên các
thuộc tính từ tính hoặc xúc tác? Vì vậy, hoạt động quang xúc tác của La 2 O 2 CO 3 được
chuẩn bị là sản phẩm của phương pháp đốt các axit stearic đã được thử nghiệm theo
phương pháp thực nghiệm như đã mô tả trong mục 2.2 (5.0 g / L La 2 O 2 CO 3 ). Các kết
quả thử nghiệm cho thấy, La 2 O 2 CO 3 không có hiệu suất xúc tác. Ngoài ra, La 3+ , O 2- và
C 4+ là các ion không từ tính, và do đó sự tương tác từ tính giữa chúng là không có. Do đó,
người ta có thể kết luận rằng La 2 O 2 CO 3 không có bất kỳ ảnh hưởng đến tính chất từ hoặc
xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
8

Cao Học
Các tạp chất khác trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700◦C là BaO. Vì vậy, hoạt
động quang xúc tác của BaO được chuẩn bị bằng giải pháp đốt axit stearic [16] cũng đã
được thử nghiệm theo phương pháp thí nghiệm như nhau. Kết quả thực nghiệm cho thấy
rằng BaO cũng không có hiệu suất xúc tác. Ngoài ra, O 2- và Ba là các ion không từ tính,
và do đó sự tương tác từ giữa chúng là không có. Do đó, BaO đã không ảnh hưởng đến
tính chất từ và xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700◦C.
Ngoài ra, lượng kim loại trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được xác định bởi phát xạ
nguyên tử tia plasma quy nạp cùng quang phổ, và các giá trị của phần trăm khối lượng
La, Ba, Fe, Mn trình bày một sự cân bằng tốt giữa lý thuyết và giá trị thực nghiệm.
Những kết quả được trình bày trong Bảng.2.
Trong các thí nghiệm sau đây , các La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được nung ở 700◦C và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 650◦C thêm đặc trưng. Hơn nữa, từ tính và quang xúc tác của
chúng đã được nghiên cứu thêm. Hình.3 cho thấy hình ảnh SEM của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Nó có thể cho thấy rằng
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ gần như khoáng chất nano hình cầu, dẫn đến
một bề mặt thô và sự hiện diện của cấu trúc lỗ chân lông. Ở đây, bề mặt thô ráp và xốp
của bột có thể được tăng cường các khu vực bề mặt. Hơn nữa, cấu trúc xốp được cho là
để tạo điều kiện việc vận chuyển của các chất phân tử phản ứng. Do đó, bột có cấu trúc
xốp với một bề mặt thô phù hợp cho ứng dụng xúc tác [19]
Bảng 2: Phân tích tia plasma quy nạp cùng phổ phát xạ nguyên tử
9

Cao Học
Hình3. Kính hiển vi SEM của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở nhiệt độ 700 o C trong 1
giờ (x30,000) (a) và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở nhiệt độ 650 o C trong 1 giờ (x100,000) (b)
Bảng 3: Dữ liệu từ tính của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được thu bằng cách nung bột ở các
nhiệt độ khác nhau trong 1 giờ.
3.3. tính chất từ
Các thuộc tính từ tính của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở nhiệt độ khác nhau được
nghiên cứu trong môi trường không khí, như thể hiện trong hình. 4. Các thông số từ như bão
hòa từ hóa Ms, kháng từ Hc và từ hóa dư Mr đã được đưa ra trong Bảng 3. Người ta có thể
thấy rằng La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở nhiệt độ khác nhau và tất cả sắt từ đặt ở nhiệt độ
phòng có kháng từ thấp hơn bão hòa từ. Từ hóa bão hòa (Ms) tăng lên khi nhiệt độ gắn mồi
giảm, và đạt giá trị cao nhất (Ms = 41,94 emu / g) ở 650 ◦ C. Phản ứng của bột nung ở 700 ◦
C đến một nam châm (50 mm × 50 mm × 10 mm, lĩnh vực bề mặt của ~ 3000 G) được thể
hiện trong Hình.4d.
10

Cao Học
Các vòng từ đo trong môi trường không khí của các LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ thu được bằng
cách nung bột như chuẩn bị trong khoảng 600-750 ◦ C được thể hiện trong Hình.5. Các
thông số từ đã được đưa ra trong Bảng.4. Có thể thấy rằng LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở nhiệt độ
khác nhau cũng thể hiện tính sắt từ ở nhiệt độ phòng và có kháng từ thấp hơn bão hòa từ. Từ
hóa bão hòa (Ms) tăng lên khi nhiệt độ gắn mồi giảm, và đạt giá trị cao nhất (Ms = 13,52
emu / g) ở 600 ◦ C.
Bảng 4: Dữ liệu từ tính của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ thu được bằng cách nung bột ở các nhiệt
độ khác nhau trong 1 giờ.
Với nhiệt độ ngày càng tăng, cường độ của các đỉnh điểm đặc trưng của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ tăng (xem Hình.1 và Hình.2), cho thấy sự gia
tăng trong các tinh thể và giảm các khuyết tật. Do đó, từ tính sắt của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có thể được kích hoạt bằng các khiếm khuyết gây ra sau khi nung, trong
khi giảm từ tính với sự gia tăng của nhiệt độ nung (xem Hình.4 và 5) là có thể do một tình
trạng ít khiếm khuyết của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ Các
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ hạt trong nghiên cứu này đã có thể được kết dính
và kèm theo khiếm khuyết tại bề mặt hạt. Những khiếm khuyết tạo ra từ tính trong các mẫu,
có thể tác động khối lượng lớn các cực âm và dương, từ đó cặp đôi quay quanh nhau. Điều
này phù hợp với báo cáo của Wongsaprom và đồng nghiệp. [20].
Được biết, tính chất siêu thuận từ của quang xúc tác hoặc từ hóa bão hòa cao hơn,
kháng từ thấp hơn và từ hóa dư phần lớn có thể làm giảm sự kết nối của chúng ( đặc biệt là
cho các chất xúc tác quang siêu thuận từ ) sau khi chúng đã được tách ra từ trường, được áp
dụng từ dung dịch phản ứng ban đầu, do xúc tác quang học như vậy có thể dễ dàng tái sử
dụng [ 18,21 ] . So với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có từ hóa bão hòa cao hơn
11

Cao Học
( Ms ) khi chúng được nung ở nhiệt độ như nhau (xem Bảng 3 và 4). Tuy nhiên , độ kháng
và từ hóa dư cho thấy những thay đổi bất thường. Công việc tiếp theo là cần thiết, để hiểu rõ
hơn về điều này, sẽ cực kì được quan tâm từ các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực oxit từ tính.
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ với từ hóa bão hòa cao có thể dễ dàng tách ra khỏi dung dịch .
Như Hình.4d, các La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ thu được bằng cách nung bột ở 700 ◦ C có thể dễ
dàng thu hút với một nam châm ( 50 mm × 50 mm × 10 mm, lĩnh vực bề mặt của ~ 3000 G)
do bão hòa từ hóa cao hơn.
Ngoài ra, so với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3+ chuẩn bị phản ứng trông trạng thái rắn[15], các
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã bão hòa từ hóa cao hơn (Ms) và độ kháng thấp hơn trong nghiên cứu
này. Điều này cho thấy một phương pháp chuẩn bị thực sự có thể đóng một vai trò quan
trọng trong các thuộc tính của sản phẩm.
Hình. 4. Vùng phụ thuộc từ hóa của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ khi nung ở các nhiệt độ
khác nhau: 650 ◦C (a), 700 ◦C (b), 800 ◦C (c) và có phản ứng với La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ ở
nhiệt độ 700 ◦C sẽ thành nam châm(d).
12

Cao Học
Hình. 5. Vùng phụ thuộc từ hóa của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ khi nung ở các nhiệt độ khác
nhau: 600 ◦C (a), 650 ◦C (b), 700 ◦C (c) và 750 ◦C (d).
Để phân tích nguồn gốc từ tính của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , phân
tích XPS được thực hiện. Fe 2p XP quang phổ của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được biểu diễn trong Hình.6. Trong Hình.6a, cao nhất là 710.3 eV với một
đỉnh vệ tinh có cường độ cao thấp khác nhau vào khoảng 719.3 eV là đặc trưng của Fe 3+
trong khoáng oxit [22], trong khi kết quả tương tự được nhìn thấy ở Hình.6b. Điều này cho
thấy rằng nguyên tử Fe của phân tử La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là Fe 3+ .
Hình.7 cho thấy quang phổ Mn 2p 3/2 của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
Nó cho thấy rằng Mn 2p 3/2 của chúng rất lớn và không cân bằng trong liên kết năng lượng.
Cường độ được đánh giá bằng cách áp dụng một điểm tổng hợp gồm 3 thành phần, cụ thể là:
Mn 2+ (640.4 eV), Mn 3+ (641.3 eV), Mn 4+ (642.3 eV) cho La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ [23] ; và
Mn 2+ (641.0 eV), Mn 3+ (641.4 eV), Mn 4+ (642.6 eV) tương ứng cho LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Điều
này chứng tỏ sự hiện diện của Mn 2+ , Mn 3+ và Mn 4+ của phân tử La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3- δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Cần nhấn mạnh vào thời điểm này, đây là bước đầu phương pháp mang
13

Cao Học
lại sự không rõ ràng trong việc công nhận của loại Mn 2+ , Mn 3+ và Mn 4+ do sự khác biệt nhỏ
trong giá trị năng lượng liên kết của chúng [23–25]. Do đó, nó khá là khó khăn để xác định
chính xác phân loại Mn 2+ , Mn 3+ và Mn 4+ của phân tử La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ /
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
Kết luận, các nguyên tử Fe, Mn của phân tử La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là trạng thái Fe 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ và Mn 4+ . Nó cho thấy rằng [26]
LaFe 0.5 Mn 0.5 O 3-δ có khả năng tồn tại trao đổi đôi giữa Mn 3+ và Fe 3+ , và do đó nó có tính từ
sắt, và La 1−x Sr x MnO 3 (0 ≤ x ≤ 0.5) có tương tác trao đổi đôi của Mn 4+ và Mn 3+ và do đó nó
có trạng thái siêu từ tính [27]. Vì thế, điều này giải thích rằng nguồn gốc từ tính của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đến từ tương tác trao đổi đôi giữa Mn 3+ và
Fe 3+ , Mn 4+ và Mn 3+ của chúng. Sau khi doping Ba cho La trong LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ ,
Hình. 6. Fe 2p XP quang phổ của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (a) và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
(b).
14

Cao Học
Hình. 7. Mn 2p3/2 XP quang phổ của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (a) và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
(b).
Mn 4+ ions được tạo ra do tính cân bằng, i.e., sự thay thế Ba tạo nên sự gia tăng của
Mn 4+ làm cho sự xuất hiện liên kết đôi của Mn 4+ và Mn 3+ . Vì thế, La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có
từ tính cao hơn LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
3.4. Sự khuếch tán trong phản xạ quang phổ của tia UV–vis
Sự khuếch tán quang phổ tia UV–vis của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700 ◦C và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 650 ◦C được ghi lại và minh họa trong Hình.8 được so sánh với
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ hấp thụ tốt hơn một chút trong khoảng 400–800
nm, cho thấy rằng sự hấp thụ ánh sáng nhìn thấy của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (460–800
nm) tăng một cách nhẹ nhàng bởi doping Ba 2+ trong Lasite, vd: sự hấp thụ của ánh sáng nhìn
thấy được là cao hơn. La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có thể bị kích thích dưới ánh sáng nhìn thấy
được và có thể hình thành một ánh sáng quang xúc tác mới.
Thêm vào đó, nó có thể cho thấy rằng các khoảng cách đỉnh của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là khó có thể ước tính do thiếu độ sắc nét
trong sự hấp thụ quang học.
15

Cao Học
(b).
Hình. 8. Quang phổ tia UV–vis của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (a) và La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
3.5. Cách thức hấp thụ và xúc tác quang học của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ để loại bỏ MO
3.5.1. Cách thức hấp thụ và xúc tác quang học của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ để loại bỏ MO
Ở điều kiện nhiệt độ phòng, tính hút của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700 ◦C và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 650 ◦C để loại bỏ MO đã được nghiên cứu. (xem Hình.9). Kết quả
thực nghiệm cho thấy, nồng độ MO nhanh chóng giảm và dần dần đạt đến giá trị ổn định
trong khoảng thời gian 4 phút hấp thụ cho La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , trong khi MO đạt đến
giá trị ổn định trong khoảng 30 phút cho LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , được cho là sự hấp thụ MO trên
bề mặt của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ / LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Sự gia tăng thời gian hấp thụ có ảnh
hưởng không đáng kể đến sự hấp thụ MO. Giá trị hấp thụ ổn định của MO với
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là 76.3% 53.0% (Hình.9a và 9b) đã cho thấy.
16

Cao Học
Điều này cho thấy La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có khả năng hấp thụ MO cao hơn so với
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Hơn nữa, ảnh hưởng của thời gian thời gian chiếu xạ trên sự suy thoái
quang xúc tác của MO đã được điều tra bởi methyl da cam 30 mg/L ở pH 1.0 với nồng độ
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ / LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là 5 mg/L trong một khoảng thời gian nhất định.
Kết quả cũng cho thấy trong Hình.9. Hình.9 cho thấy tỉ lệ suy thoái MO tăng lên nhanh
chóng với sự tăng thời gian chiếu xạ trong giai đoạn đầu, và sau đó đã đạt được một giá trị ổn
định 99.8% trong 16 phút của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và tương đương 98.2% trong 3 giờ
của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Tốc độ giảm của nồng độ MO hiện diện trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
nhanh hơn trong LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Do đó, các hoạt động xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-
δ cao hơn so với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
3.5.2. Sự vận động của suy thoái quang.
Ở nhiệt độ phòng, ảnh hưởng của nồng độ methyl màu cam trên hiệu quả sự suy thoái
đã được nghiên cứu bằng cách thay đổi nồng độ từ 30 mg/L thành 100 mg/L dưới ánh mặt
trời chiếu xạ với độ pH cố định (1.0). Kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu quả suy thoái giảm
với mức tăng nồng độ MO từ 30 thành 80 mg/L.
Hình. 9. Ảnh hưởng của hấp thụ ánh sáng mặt trời và thời gian chiếu xạ lên sự giảm
nồng độ MO của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (a) và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (b).
17

Cao Học
Hình. 10. Thứ tự lô động thứ hai của suy thoái quang xúc tác nồng độ MO ở nồng độ
ban đầu khác nhau trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (a) và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (b).
Các dữ liệu thức nghiệm đã phải chịu hai lệnh động học, mà ở dạng thông thường của
nó được hiển thị bởi:
(1)
Với C 0 là giá trị nồng độ MO của trạng thái cân bằng hấp thu-giải hấp, C t là nồng độ tại
thời điểm t, và k app là hằng số tỉ lệ rõ ràng.
Thứ hai-thứ tự lô động của suy thoái quang xúc tác của MO ở nồng độ ban đầu khác
nhau trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được thể hiện ở Hình.10 và
Hình.11. Một phù hợp tuyến tính giữa 1/C t và thời gian chiếu xạ (t) để mô hình trên khẳng
định việc áp dụng mô hình này. Hằng số tốc độ (k app ) và các giá trị hệ số tương quang được
trình bày trong Bảng.5 và Bảng.6. Điều này cho thấy là các hằng số tỉ lệ rõ ràng làm giảm
nồng độ ngày càng tăng của MO.
18

Cao Học
Bảng 5
Các thông số chuyển động của mô hình động học bậc hai cho sự suy thoái nồng độ MO
bởi La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là
Trong nghiên cứu này, khu vực bề mặt đặc biệt, khối lượng và đường kính lỗ trung
bình của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700 ◦C là 9.1 m2/g, 0.05 cm3/g, 22.9 nm, tương
đương chỉ số của LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 650 ◦C là 15.8 m 2 /g,
Hình. 11. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả suy thoái của
19

Cao Học
Bảng 6: Các thông số động học của mô hình bậc hai cho sự suy thoái nồng độ MO bởi
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là
Ta có 0.08 cm 3 /g và 19.8 nm. Rõ ràng, cụ thể hóa diện tích bề mặt và số lượng lỗ của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là thấp hơn so với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Điều đó không giúp giải thích
sự hấp thụ tốt hơn cũng như các hoạt động xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Ngoài ra,
hóa trị có thể của Fe và Mn và trị giá hóa trị của oxygen (ı) trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là
3.05 và 0.08, trong khi giá trị tương ứng trong LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là 2.94 và 0.03.
Những kết quả này cho thấy rằng La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có hóa trị oxygen cao hơn
và hóa trị trung bình của Fe và Mn cao hơn so với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Hóa trị của oxygen
mang lại sự hấp thụ mạnh với OH − , H 2 O hoặc phân tử O 2 trên bề mặt chất xúc tác. Khi các lỗ
trống trong các cặp electron được tạo ra sau khi hấp thụ bức xạ của chất xúc tác, chúng có
thể rơi vào các lỗ trống và do đó có thể tạo ra một số nhóm hoạt động như gốc hydroxyl và
gốc oxygen [28], dẫn đến sự suy thoái quang xúc tác của MO. Chất La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
chứa nhiều gốc oxygen và hấp thụ cao hơn trong vùng ánh sáng nhìn thấy được so với
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (xem Hình. 8), và do đó, chất La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có tính hấp thụ và
hoạt tính xúc tác cao hơn. Hơn nữa, nguyên tố Mn trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và
LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là các trạng thái Mn 2+ , Mn 3+ và Mn 4+ . Do đó, ion Mn với các hóa trị khác
nhau có thể ảnh hưởng đáng kể đến trang thái quang xúc tác. Trong thực tế, Mn 4+ có tính ổn
định hơn so với Mn 2+ và Mn 3+ , Mn 4+ được dùng để phân tách các cặp đôi electron tạo thành
các lỗ trống trong cặp đôi electron, trong khi Mn 3+ và Mn 2+ có thể cung cấp điện cho các
oxygen hấp thụ trên bề mặt chất xúc tác, do đó nó ngăn cản việc tái tổ hợp của các cặp
electron, do đó nó xúc tác đáng kể hoạt tính quang. Hơn nữa, hoạt tính của barium gây ra sự
gia tăng của Mn 4+ trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ bởi vì đó là một phần nhỏ của các ion hóa
20

Cao Học
trị trong Ba và giống vậy với ion Mn 3+ chuyển thành dạng Mn 4+ . Do đó, điều này có thể làm
cho La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ mang tính quang cao hơn LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ .
Tóm lại, hoạt tính xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ cao hơn là do có các gốc
oxygen nhiều hơn, Mn 4+ cao hơn và sự hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được cao hơn.
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là quang xúc tác của tính chất hấp thụ và hoạt tính của ánh sáng
nhìn thấy đươc, vd: quang xúc tác nhị chức. Điều này cũng chỉ ra rằng các tính chất hấp thụ
và từ tính cũng như các hoạt động quang xúc tác của khoáng oxit có thể được hình thành
bằng cách hấp thụ các nguyên tố trong nhóm La.
Trong thí nghiệm sau đây, La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được nung ở 700 ◦C đã được dùng
là quang xúc tác có thể nhìn thấy từ và tính chất quang xúc tác của nó đã được nghiên cứu
thêm.
3.6. Ảnh hưởng của pH
Độ pH của dung dịch nước là một thông số kiểm soát quan trọng trong quá trình quang
xúc tác. Ảnh hưởng của độ pH về quang xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được thử
nghiệm từ 1.0 đến 10.5. Kết quả được hiển thị trong Hình. 11. Có thể thấy rằng hoạt động
của quang xúc tác chủ yếu là phụ thuộc vào độ pH của dung dịch. Hiệu quả suy thoái giảm
một cách nhanh chóng với sự gia tăng độ pH, khi độ pH vượt qua 5.0. Hiệu quả suy thoái
giảm nhanh chóng. PH tối ưu là 1.0.
Hình. 12. Độ khoáng của 10mL
30mg L−1 MO hiện diện trong
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ dưới sự chiếu
xạ của ánh mặt trời.
21

Cao Học
Trong quát trình quang xúc tác, sự hấp thụ đầu tiên xảy ra khi La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
đã được phân tán trong dung dịch MO. Trong phản ứng của hấp thụ, những năng lượng của
sự hấp thụ (MO) và sự hấp thụ (La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ ) đóng một vai trò quan trọng. Các
điện tích trao đổi giữa chất hập thụ và chất bị hấp thụ là cần thiết cho phản ứng hấp thụ. Ở
điều kiện có tính axít, số protons có nhiều trên bề mặt của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ theo
nghiên cứu gần đây [29], dẫn đến điện tích dương trên bề mặt của chất hấp thụ, trong khi
MO mang điện tích âm (–SO − 3 ). Điện tích âm của MO được hấp thụ lên bề mặt
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ bằng các điện tích dương thông qua các tương tác tĩnh điện. Điều
kiện có tính axít có lợi cho sự giảm của nồng độ MO.
3.7. Tính khoáng của MO
Ở điều kiện nhiệt độ phòng, hiệu quả xử lí COD của 30 mg L −1 trong dung dịch MO
bởi La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ dưới ánh sáng mặt trời chiếu xạ bởi Hình.12. Có thể thấy rằng
hiệu quả loại bỏ COD đã tăng với sự gia tăng thời gian phản ứng, 88.2% hiệu quả xử lí COD
đã đạt được trong thời gian phản ứng 100 phút cho La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Điều này cho
thấy phân tử MO có thể có tính khoáng bởi La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ dưới ánh mặt trời chiếu
xạ. Ngoài ra, tỉ lệ khoáng thấp hơn so với tốc độ suy thoái được so sáng ở Hình.9 và 12.
Điều này cho thấy sắc tố của phân tử MO là dễ bị phá hủy cho sự xuống cấp ánh sáng mặt
trời quang xúc tác của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ , và sau đó các chất trung gian suy thoái với
phân tử nhỏ hơn nữa là CO 2 và H 2 O.
3.8. Sự tái sinh và tái sử dụng La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
Với mục đích khám phá tiềm năng của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ như quang xúc tác cho
sự xuống cấp MO, kiểm tra tái sinh nhiệt được thực hiện bằng cách nung
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ ở các nhiệt độ khác nhau. Kết quả thực nghiệm cho thấy tái sinh
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700 ◦C trong 1 giờ có hoạt tính quang cao hơn cho sự
xuống cấp của MO, tỉ lệ của MO đạt tới 93.2%. Hình.13 cho thấy quang phổ FT-IR của MO,
suy thoái La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và tái sinh.
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ nung ở 700 ◦C trong 1 giờ. So sánh Hình.13a và 13b cho thấy
rằng tất cả các đỉnh điểm đặc trưng của MO biến mất hoặc rất yếu trong Hình.13b, cho thấy
22

Cao Học
sự xuống cấp của MO chủ yếu liên quan đến sự suy thoái quang trên La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ
hơn là trên sự hấp thụ, và La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã đóng vai trò của một quang xúc tác
hiệu quả.
Hình 13. Quang phổ FT-IR : MO (a), tái sinh La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (b) và cạn kiệt
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ (c).
Ngoài ra, tái chế La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có hoạt tính quang, có lợi cho sự suy thoái
của nồng độ MO và nó có thể được chuyển đổi lại trong quang xúc tác tốt hơn để tái sử dụng.
Sau bốn chu kỳ tái chế, sự suy thoái nồng độ MO được tìm thấy chỉ giảm khoảng 6.3% (từ
93.2% đến 86.9%). Xử lý nhiệt có thể gây ra quang xúc tác tổng hợp và giảm diện tích về
mặt cụ thể. Điều này giải thích tại sao mất đi khả năng xúc tác. Tuy nhiên, các kết quả trên
chỉ ra rằng La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ đã được tái sử dụng và duy trì hoạt động tương đối cao.
Vì thế, La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ là có khả năng ứng dụng trong thực tế trong điều kiện ánh
sáng tự nhiên và oxygen từ không khí.
Cho loại cấu trúc tinh thể oxides ABO 3 , các đặc tính xúc tác quang hóa và có thể thích
hợp dễ dàng thay thế hoặc hấp thụ ở nhóm A và B cũng như những thay đổi trong kích thích
23

Cao Học
tinh thể,..v…v… là kết quả của sự kết hợp hiệu quả, ngoài ra có thể cấu trúc và tái cấu trúc
lại oxit một cách tự nhiên và hoạt tính quang có thể nhìn thấy được.
4 . KẾT LUẬN
Cả La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ và LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có thể được tổng hợp bằng phương
pháp đốt cháy acid stearic. Chúng đều có từ tính với nhiệt độ phòng và có kháng từ thấp hơn
(Hc) và hóa từ dư (Mr). Từ tính của La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ được cải thiện sau khi Ba được
kích thích trong nhóm La, và nó có hoạt tính quang cao hơn nhiều so với LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ do
sự hấp thụ và hóa trị của oxygen cao hơn Mn 4+ . Từ tính của nó là do sự trao đổi hai lần giữa
Mn 3+ và Fe 3+ , Mn 3+ và Mn 4+ cũng như tình trạng khiếm khuyết trong La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-
δ /LaFe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ . Hơn thế nữa, La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ có thể dễ dàng được tái thiết lập
bởi một từ trường bên ngoài và là một giải pháp để tái sử dụng trong một dung dịch cho hóa
từ cao hơn độ bão hòa, độ kháng thấp hơn (Hc) và hóa từ dư (Mr). Các điều kiện tối ưu là
nồng độ methyl da cam ban đầu là 30mg L −1 , ở độ pH 1.0 với nồng độ 5g L −1 của
La 0.8 Ba 0.2 Fe 0.9 Mn 0.1 O 3-δ cho 16 phút dưới ánh mặt trời chiếu xạ và sử dụng chất xúc tác lại
nhiều lần. Nghiên cứu này có thể chỉ ra một tiềm năng phát triển mới và tích cực hơn (loại
khoáng vật từ chất xúc tác quang) cho xử lý nước thải.
LỜI CẢM ƠN
Dự án này đã được hỗ trợ bởi Viện nghiên cứu Khoa Học và Công Nghệ ở Thái
Nguyên, Sơn Tây (Số 120247-13) và Hội đồng Ngân quỹ Khoa Học đại học Bắc của Trung
Quốc.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] L. Zhang, W.Z. Wang, L. Zhou, M. Shang, S.M. Sun, Appl. Catal. B:
Environ. 90 (2009) 458–462.
[2] J.H. Jiang, Q.M. Gao, Zh Chen, J. Hu, C.D. Wu, Mater. Lett. 60 (2006)
3803–3808.
176.
[3] W. Qiu, Y. Zheng, Katy A. Haralampides, J. Chem. Eng. 125 (2007) 165–
24

Cao Học
[4] S.W. Lee, J. Drwiega, C.Y. Wu, D. Mazyck, Wolfgang M. Sigmund, Chem.
Mater. 16 (2004) 1160–1164.
[5] D. Beydoun, R. Amal, J. Phys. Chem. B 104 (2000) 4387–4396.
[6] X.Y. Li, J.N. Wang, L.L. Zhang, C.J. Li, J. Mater. Sci. 47 (2012) 465–472.
[7] S.Q. Liu, Environ. Chem. Lett. 10 (2012) 209–216.
[8] H.X. Chen, Z.X. Wei, Y. Wang, W.W. Zeng, C.M. Xiao, Mater. Chem.
Phys. 130 (2011) 1387–1393.
[9] H.Y. Hwang, Nat. Mater. 4 (2005) 803–804.
[10] R. Hammami, H. Batis, C. Minot, Surf. Sci. 603 (2009) 3057–3067.
[11] L.A. Han, C.L. Chen, H.Y. Dong, J.Y. Wang, G.M. Gao, Physica B 403
(2008) 2614–2617.
[12] L.A. Cano, M.V. Cagnoli, S.J. Stewart, E.D. Cabanillas, E.L. Romero, S.G.
Marchetti, Hyperfine Interact. 195 (2010) 275–280.
[13] N. Zhang, W. Ding, W. Zhong, K. Du, K. Wang, Y. Du, Appl. Phys. A
65 (1997) 77–80.
[14] K.L. Liu, S.L. Yuan, Z.M. Tian, J.H. He, P. Li, S.Y. Yin, X.F. Zheng,
C.H. Wang, H.N. Duan, S.X. Huo, J. Magn. Magn. Mater. 322 (2010) 73–78.
[15] O.F. de Lima, J.A.H. Coaquira, R.L. de Almeida, L.B. de Carvalho, S.K.
Malik, J. Appl. Phys. 105 (2009) 013907, http://dx.doi.org/10.1063/1.3054323.
[16] Z.X. Wei, Y.Q. Xu, Hai-Yan Liu, C.W. Hu, J. Hazard. Mater. 165 (2009)
1056–1061.
[17] V.G. Milt, R. Spretz, M.A. Ulla, E.A. Lombardo, J.L. García Fierro, Catal.
Lett. 42 (1996) 57–63.
[18] X.Q. Chen, K.F. Lam, Q.J. Zhang, B.C. Pan, M. Arruebo, K.L. Yeung, J.
Phys. Chem. C 113 (2009) 9804–9813.
25

Cao Học
[19] F.J. López-Tenllado, A. Marinas, F.J. Urbano, J.C. Colmenares, M.C.
Hidalgo, J.M. Marinas, J.M. Moreno, Appl. Catal. B: Environ. (2012),
http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2012.02.015.
[20] K. Wongsaprom, E. Swatsitang, S. Maensiri, Appl. Phys. Lett. 90 (2007),
162506.1-162506.3.
38.
[21] Y.H. Ao, J.J. Xu, D.G. Fu, C.W. Yuan, J. Alloys Compd. 471 (2009) 33–
[22] J.M. Giraudon, A. Elhachimi, F. Wyrwalski, S. Siffert, A. Aboukaïs, J.F.
Lamonier, G. Leclercq, Appl. Catal. B: Environ. 75 (2007) 157–166.
[23] K. Barbara, T. Włodzimierz, Appl. Catal. A: Gen. 335 (2008) 28–36.
[24] C. Morilla-Santosa, W.H. Schreiner, P.N. Lisboa-Filho, Mater. Res. 14
(2011) 217–221.
[25] S. Valencia, A. Gaupp, W. Gudat, Phys. Rev. B 75 (2007), 184431.1-
184431.11.
[26] K. Ueda, Y. Muraoka, H. Tabata, T. Kawai, Appl. Phys. Lett. 78 (2001)
512–514.
[27] S. Daengsakul, C. Thomas, I. Thomas, C. Mongkolkachit, S. Siri, V.
Amornkitbam-rung, S. Maensiri, Nanoscale Res. Lett. 4 (2009) 839–845.
[28] Z.X. Wei, H.Y. Liu, X.J. Zhang, Y.B. Li, Acta Armamentii (Chin) 30
(2009) 1596–1601.
[29] F. Shimojo, Solid State Ionics 179 (2008) 807–810.
26