Tổng hợp xúc tác quang Al2 TiO5 cho phản ứng phân hủy cinnamic acid

Abstract

Pseudobrookite Al2TiO5 (ATO) được chế tạo bằng phương pháp sol–gel sử dụng Al(NO3)3 và Ti(OC3H7)4 làm tiền chất với chất tạo phức là citric acid. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp như nhiệt độ nung, thời gian nung và tỷ lệ mol của citric acid với các cation kim loại Al3+ và Ti4+ được khảo sát. Thông qua kết quả nhiễu xạ tia X đã xác định được mẫu xúc tác giàu pha pseudobrookite ATO ở nhiệt độ nung T = 700 C, tỷ lệ mol citric acid R = 0.50 và thời gian nung t = 3 h. Các tính chất hóa lý đặc trưng của xúc tác ATO được xác định thông qua các phương pháp phân tích như hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại chuyển đổi Fourier (FTIR), đường đẳng nhiệt hấp phụ–giải hấp N2, phổ phản xạ khuếch tán (DRS) và điểm đẳng điện (PZC). Kết quả cho thấy, ATO thuộc loại vật liệu mao quản trung bình có diện tích bề mặt riêng SBET = 26.8 m2/g, năng lượng vùng cấm Eg = 3.09 eV và điểm đẳng điện có giá trị 6.21. Hoạt tính xúc tác quang của xúc tác ATO được đánh giá thông qua phản ứng phân hủy cinnamic acid (CA). Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang của ATO như hàm lượng xúc tác, pH dung dịch CA và lưu lượng không khí đã được khảo sát. Độ chuyển hóa CA đạt 88.9% trên xúc tác ATO sau 6 h ở hàm tượng xúc tác Ccat = 0.75 g/L, pHCA = 3.8 và lưu lượng không khí Qair = 0.3 L/min. Ngoài ra, xúc tác ATO dễ dàng lắng trong dung dịch và tái sử dụng nhiều lần. Sau 9 lần tái sử dụng, độ chuyển hóa CA giảm 16.5%.