vật liệu MoS2/rGO
Các mẫu vật liệu MoS2/rGO với các tỷ lệ tiền chất (2/1, 4/1 và 6/1) được khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB dưới vùng ánh sáng khả kiến. Các
mẫu vật liệu được hấp phụ trong bóng tối với thời gian là 2 giờ để đạt cân bằng hấp phụ bão hòa trước khi thực hiện quá trình quang xúc tác. Kết quả được thể hiện trên
hình 3.26.
Hình 3.26.Sự phân hủy RhB dưới vùng ánh sáng khả kiến (a) và mô hình động học
Langmuir-Hinshelwood (b) của các mẫu vật liệu compozit MoS2/rGO(180oC-X)
(Điều kiện: CRhB= 20 mg/L, khối lượng xúc tác = 0,1g, 400 ml dung dịch RhB, đèn
compact 40W-220V)
Kết quả ở hình 3.26a cho thấy, các mẫu MoS2/rGO (180oC-X) (X = 2/1, 4/1 và
6/1) đều thể hiện hoạt tính quang xúc tác cao hơn so với đơn chất MoS2 sau 4 giờ chiếu sáng. Lượng MoS2 trong vật liệu compozit tăng lên làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy, dẫn đến cải thiện đáng kể hiệu quả xúc tác. Cụ thể, khi tỷ lệ MoS2/rGO tăng từ 2/1 lên 4/1, độ chuyển hóa RhB tăng từ 59,4% lên gần
81
76,4% sau 4 giờ phản ứng. Tuy nhiên, tiếp tục nâng tỷ lệ MoS2/rGO lên 6/1 thì độ chuyển hóa RhB lại giảm xuống còn 55,9%. Điều này có thể do khi hàm lượng
MoS2 tăng quá nhiều sẽ dẫn đến hiện tượng kết tụ trên bề mặt của rGO (như đã quan sát thấy qua ảnh SEM), làm giảm độ phân tán các tâm hoạt tính, giảm khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến, cũng như giảm khả năng truyền dẫn cặp điện tử - lỗ trống, do đó làm giảm hiệu quả quang xúc tác của vật liệu.
Kết quả tính toán động học đối với quá trình quang xúc tác phân hủy RhB trên các mẫu compozit có tỷ lệ thành phần khác nhau đều tuyến tính theo mô hình động học Langmuir-Hinshelwood như được mô tả trên hình 3.26b với các thông số tóm tắt trong bảng 3.3.
Bảng 3.3.Dữ liệu của các mẫu compozit MoS2/rGO(180oC-X) (X = 2/1; 4/1 và 6/1) thu
được từ mô hình động học Langmuir-Hinshelwood
Mẫu kapp (phút-1) Hệ số hồi quy R2 MoS2/rGO-2/1 0,0039 0,995
MoS2/rGO-4/1 0,0059 0,996
MoS2/rGO-6/1 0,0035 0,995
MoS2 0,0009 0,996
Bảng 3.3 cho thấy phản ứng quang xúc tácxảy ra trên mẫu MoS2/rGO-4/1 có
hằng số tốc độ cao nhất (kapp = 0,0059) chứng tỏ phản ứng phân hủy RhB xảy ra nhanh nhất so với các mẫu compozit ở các tỷ lệ còn lại cũng như với mẫu đơn chất
MoS2. Điều này một lần nữa khẳng định mẫu compozit có tỷ lệ thành phần MoS2 và
rGO là 4/1 là thích hợp nhất để tăng cường hiệu quả quang xúc tác của MoS2.
Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần này có thể được giải thích bởi một số lí do sau. Nếu lượng rGO sử dụng quá ít, nghĩa là tỷ lệ MoS2/rGO quá cao, lượng MoS2 quá nhiềusẽ xảy ra hiện tượng kết tụ (như đã phân tích ở ảnh SEM), cản trở sự tạo thành cũng như quá trình phân tách các thành phần mang điện quang sinh [175].
Một khả năng khác đó là, lượng MoS2 quá lớn có thể làm tăng độ đục của dung dịch, làm cản trở đường đicủa các photon làm giảm hiệu quả xúc tác quang [156].
82
có khả năng quang hóa này. Do vậy, lượng MoS2 có trong compozit phải ở mức độ thích hợp để vừa đảm bảo khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy, vừa tăng được tốc độ truyền dẫn điện tử, giảm tốc độ tái tổ hợp electron – lỗ trống quang sinh, tăng hiệu quả phân hủy quang xúc tác của vật liệu. Do đó, tỷ lệ MoS2/rGO là 4/1 được xem là thích hợp nhất và sẽ được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.