6. Cấu trúc luận văn
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ ban đầu dung dịch MB
Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch MB ban đầu được tiến hành ở nồng độ MB là 5mg/L, 10 mg/L và 20 mg/L. Kết quả phân tích ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu quả phân hủy MB được trình bày ở Hình 3.17.
Hình 3.17. Hiệu suất xúc tác quang của g-C3N4/BaTiO3 x% ở nồng độ MB ban đầu
khác nhau (mxt = 0,03 g, V = 80 mL, đèn dây tóc 220V - 60W)
Kết quả Hình 3.17 cho thấy hiệu suất quang phân hủy MB của các mẫu composit nhìn chung lớn hơn so với BaTiO3 và g-C3N4 riêng lẻ. Thực hiện quá trình xúc tác quang của các mẫu vật liệu ở MB cùng nồng độ ta thấy hiệu suất phân hủy MB của g-C3N4/BaTiO3 10% > g-C3N4/BaTiO3 5% > g- C3N4/BaTiO3 15%. Mặt khác, ở từng mẫu vật liệu, khi tăng nồng độ đầu từ 5 mg/L đến 20 mg/L, hiệu suất quang phân hủy MB giảm đáng kể sau 7 giờ chiếu sáng : ở g-C3N4/BaTiO3 5% giảm từ 60,18% xuống còn 37,02%; cũng từ 76,7% giảm xuống còn 40,94% ở g-C3N4/BaTiO3 10%; tương tự thì g- C3N4/BaTiO3 15% cũng 47,07% xuống 35,54%.
Sự giảm hiệu suất quang xúc tác do ảnh hưởng của nồng độ MB ban đầu có thể được giải thích do việc tăng nồng độ đầu dẫn đến sự gia tăng lượng phân tử MB hấp phụ trên bề mặt vật liệu xúc tác. Với một lượng tâm xúc tác coi như không đổi (khối lượng xúc tác cố định 0,03 g), việc tăng dung lượng hấp phụ của MB trên vật liệu composit sẽ dẫn đến sự che phủ các tâm hoạt động của vật liệu từ đó dẫn đến làm giảm số lượng gốc tự do được tạo thành.
Sự có mặt càng nhiều phân tử chất hữu cơ trên bề mặt vật liệu làm cản trở khả năng tiếp cận của vật liệu với photon từ nguồn ánh sáng bên ngoài [31].
Ngoài ra khi tăng nồng độ đầu của MB, cường độ màu của dung dịch tăng, dẫn đến sự cản quang của các phân tử MB tăng. Khi nồng độ MB càng cao, các photon ánh sáng càng khó xuyên sâu qua các lớp phân tử MB liên tiếp và do đó càng ít photon tiếp cận được với bề mặt xúc tác. Trên thực tế ở nồng độ càng cao, phần lớn các photon có xu hướng bị hấp thụ bởi các phân tử MB, do đó, lượng photon đi đến được bề mặt xúc tác cũng giảm đáng kể. Những lý do đó ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của gốc tự do và cặp electron – lỗ trống quang sinh và làm giảm khả năng xúc tác quang của vật liệu.
Như vậy, tốc độ phân hủy MB phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của MB. Kết quả cũng cho thấy rằng vật liệu composit g-C3N4/BaTiO3 10% tốt nhất trong 3 mẫu vật liệu composit khảo sát để tăng cường hoạt tính xúc tác quang của vật liệu.