NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CeO2/TiO2 NANO ỐNG VÀ HOẠT TÍNH XÚC TÁC PHÂN HỦY QUANG HÓA TRONG VÙNG KHẢ KIẾN

Burroughs và các công sự đề ra đầu tiên nhƣ tài liệu [26], trong đó v và u biểu thị
cặp spin –orbit 3d 5/2 và 3d 3/2 tƣơng ứng. N ng lƣợng của Ce 3d 5/2 ở 881, 885,3,
887,8 và 897,6 eV tƣơng ứng với thành phần v 0 , v', v" và v'", trong khi đó n ng
lƣợng của Ce 3d 3/2 ở 899,4, 902, 907,2 và 916,1 tƣơng ứng với các thành phần u 0 ,
u', u" và u'". Các peak ở v 0 , v', u 0 và u' là những peak đặc trƣng của ion Ce 3+ , trong
đó cặp u'/ v' tƣơng ứng với trạng thái cuối Ce (3d 9 4f 1 ) O (2p 6 ) và cặp u 0 / v 0 ứng với
Ce(3d 9 4f 2 ) O (2p 5 ) [53], [66]. Các peak đánh dấu nhƣ v", v'", u" và u'" là những
peak đặc trƣng của Ce 4+ trong CeO 2 [35], [53], [227]. Cặp u'"/ v'" đƣợc gán cho sự
phóng quang điện tử sơ cấp từ Ce 4+ -O 2 [231] ứng với trạng thái Ce (3d 9 4f 0 ) O (2p 6 ).
Cặp kí hiệu u"/v" ứng với sự chuyển hai electron từ O 2p đến obitan Ce 4f trống
ứng với trạng thái cuối Ce (3d 9 4f 1 ) O (2p 5 ). Sự chuyển các electron từ O 2p đến Ce
4f trong sự phóng quang điện tử làm t ng mật độ electron của Ce 4+ , do đó làm giảm
lực hút của hạt nhân Ce đối với các electron lớp ngoài cùng nhƣng lại làm t ng lực
đ y giữa các electron. Đó là l do tại sao n ng lƣợng liên kết của mức l i Ce 4+ 3d
lại giảm theo sự t ng dần số lƣợng các electron đƣợc chuyển từ obitan O 2p [198].
Dựa vào những kết quả phân tích nhƣ trên, có thể kết luận có sự tồn tại của một h n
hợp của trạng thái oxi hóa – khử Ce 4+ / Ce 3+ trên bề mặt của vật liệu tổng hợp
CeO 2 /TiO 2 -NTs@0,1. Và kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu
tổng hợp vật liệu CeO 2 pha tạp vào cấu trúc nano ống TiO 2 của các tác giả Hui
[227], Xue [208], Eleburuike [43], Marques [138] c ng nhƣ các vật liệu oxit h n
hợp CeO 2 /TiO 2 thu đƣợc từ các phƣơng pháp tổng hợp khác với các hình thái khác
nhau của nhiều tác giả [66], [85], [193], [197], [198]. Cụ thể, Graciani và các cộng
sự [67] đã sử dụng phƣơng pháp tính toán hàm mật độ (density functional
calculations) chứng minh đƣợc ion Ce 3+ đã đƣợc làm bền nh vào sự giảm n ng
lƣợng của mức Ce 4f từ sự pha trộn với mức O 2p của Ti ở vùng tiếp giáp
(interface) giữa Ce và Ti. R ràng sự tƣơng tác mạnh giữa CeO 2 và TiO 2 đã thúc
đ y sự khử Ce 4+ về Ce 3+ và dẫn đến sự có mặt của Ce 3+ trong vật liệu pha tạp.
Theo nhƣ Hình 3.12b, n ng lƣợng liên kết của Ti 2p 3/2 và 2p 1/2 trong
CeO 2 /TiO 2 -NTs@0,1 là 458,4 và 464,2 eV ứng với n ng lƣợng đặc trƣng tiêu biểu
cho các ion Ti 4+ trong đa diện phối trí tám mặt (octahedrally coordinated) [17]. Sự
có mặt của CeO 2 đã không làm thay đổi n ng lƣợng liên kết của Ti 2p, và Ti tồn tại
ở dạng ion Ti 4+ trong vật liệu pha tạp, kết quả này giống nhƣ một số tác giả khác đã
62