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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ VÀ LaFe0.9Mn0.1O3-δ Zhi-Xian Weia,∗, Cai-Mei Xiaoa, Wei-Wei Zenga, Ji-Ping Liub,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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ là do 1 cặp thay đổi giữa Mn3+ và Fe3+, Mn3+ và Mn4+ cũng như tình trạng khiếm khuyết trong

nó, sự kích thích Ba trong LaFe0.9Mn0.1O3-δ , nghĩa là,

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ có từ tính cao hơn so với LaFe0.9Mn0.1O3-δ vì nó chứa nhiều lượng Mn4+ hơn (tương tự sự tương tác giữa đôi Mn4+ và Mn3+). Và nó có hoạt động quang xúc tác cao hơn nhiều so với các LaFe0.9Mn0.1O3-δ vì lượng oxy tự do của nó cao hơn , cao hơn lượng Mn4+ và cao hơn ánh sáng hấp thụ nhìn thấy được. Nhị chức 1

Cao Học La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 TiO2/sắt oxit [1] , các sản phẩm Ni/titanic [2] , POM dựa trên từ tính chất xúc tác quang [3] , và lớp khoáng phân tử TiO2 cực nhỏ được phủ trên các phân tử từ tính bao gồm Bari Sắt [4] , Fe3O4 [5] , CoFe2O4 [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 ( BiFeO3 , Bi25FeO40 , và Bi25FeO40 - BiFeO3 ) 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 SrTi0.1Fe0.9O3-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 ABO3 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 NaTaO3, BaTiO3, và LaCoO3LaFeO3,…v…v… Tất cả các chất nêu trên, các ion Mn pha tạp LaFeO3 đều có tính từ. Điều này là do có sự tương tác giữa sự trao đổi mạnh giữa Mn3+ và Mn4+ , và trao đổi giữa đôi Mn3+ và Mn4+ 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, LaFe0.9Mn0.1O3-δ và sự xúc tác của Ba-doping trong LaFe0.9Mn0.1O3-δ , tức là La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3-δ

;

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ trong nghiên cứu này.

3

Cao Học

2 . VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Tổng hợp các tài liệu và đặc tính La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 H2O , Ba(NO3)2 ; Fe(NO3)3.9H2O và MnCl2.4H2O 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ đen. Ngoài ra, LaFe0.9Mn0.1O3-δ cũng được tổng hợp bằng phương pháp tương tự. Các mol La(NO3)3.6H2O, Fe(NO3)3.9H2O, MnCl2. 4H2O 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ

và

LaFe0.9Mn0.1O3-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 Na2S2O3. Hàm lượng oxy trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ/ LaFe0.9Mn0.1O3-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 ( HH10 , 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 oC 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ/ LaFe0.9Mn0.1O3-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 λmax= 464 nm, sử dụng các đường cong tiêu chuẩn. Hấp thụ và chuyển đổi quang xúc tác được tính như sau:

Với C0 và Ct (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 COD0 là nồng độ COD sau 5 phút hấp phụ - giải hấp cân bằng, và CODt 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ như La2O2CO3 và BaO rất ít. Ở đây, cacbonat của La3+ dễ dàng hình thành nếu quá trình oxy hóa phân hủy được thực hiện trong khí có chứa CO2 ở giai đoạn [17] (CO2 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 ABO3 tăng, đỉnh cao La2O2CO3 giảm và đỉnh điểm BaO (PDF # 30-0143 ) dần dần biến mất. Các loại khoáng của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 800◦C cho thấy hình thoi đối xứng, với nhóm không gian của Pbnm. Ngoài ra, LaFe0.9Mn0.1O3-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 La2O2CO3 (PDF # 74-1144 ) và MnO2 (PDF # 04-0378 ) và LaOCl (PDF # 64-7261 ). Vì vậy, bột thu được từ quá trình đốt cháy là một hỗn hợp của La2O2CO3 , MnO2 , 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 ABO3 tăng, và MnO2 lẫn LaOCl đỉnh điểm đang biến mất. Các tạp chất lớn trong LaFe0.9Mn0.1O3-δ là La2O2CO3 sau 650◦C ( Hình 2b). 700◦C trong 1 giờ , La2O2CO3 cũng biến mất. Các khoáng loại LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3 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 LaFe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3-δ.

3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 700◦C và LaFe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 650◦C là La2O2CO3 . 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 La2O2CO3 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 La2O2CO3 ). Các kết quả thử nghiệm cho thấy, La2O2CO3 không có hiệu suất xúc tác. Ngoài ra, La3+, O2- và C4+ 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 La2O2CO3 không có bất kỳ ảnh hưởng đến tính chất từ hoặc xúc tác của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ.

8

Cao Học Các tạp chất khác trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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, O2- 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 700◦C. Ngoài ra, lượng kim loại trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ được nung ở 700◦C và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ

và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ .

Nó

có

thể

cho

thấy

rằng

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở nhiệt độ 700oC trong 1 giờ (x30,000) (a) và LaFe0.9Mn0.1O3-δ nung ở nhiệt độ 650oC trong 1 giờ (x100,000) (b)

Bảng 3: Dữ liệu từ tính của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ

và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ

Các

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3-δ , La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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.

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ với từ hóa bão hòa cao có thể dễ dàng tách ra khỏi dung dịch .

Như Hình.4d, các La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 LaFe0.9Mn0.1O3+ chuẩn bị phản ứng trông trạng thái rắn[15], các LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ khi nung ở các nhiệt độ khác nhau: 650 ◦C (a), 700 ◦C (b), 800 ◦C (c) và có phản ứng với La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ ở nhiệt độ 700 ◦C sẽ thành nam châm(d).

12

Cao Học

Hình. 5. Vùng phụ thuộc từ hóa của LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ , phân tích XPS được thực hiện. Fe 2p XP quang phổ của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 Fe3+ 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ là Fe3+.

Hình.7 cho thấy quang phổ Mn 2p3/2 của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ .

Nó cho thấy rằng Mn 2p3/2 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: Mn2+ (640.4 eV), Mn3+ (641.3 eV), Mn4+ (642.3 eV) cho La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ [23] ; và Mn2+ (641.0 eV), Mn3+ (641.4 eV), Mn4+ (642.6 eV) tương ứng cho LaFe0.9Mn0.1O3-δ . Điều này chứng tỏ sự hiện diện của Mn2+, Mn3+ và Mn4+ của phân tử La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3- δ và

LaFe0.9Mn0.1O3-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 Mn2+, Mn3+ và Mn4+ 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 Mn2+, Mn3+ và Mn4+ của phân tử La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ /

LaFe0.9Mn0.1O3-δ.

Kết luận, các nguyên tử Fe, Mn của phân tử La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ là trạng thái Fe3+, Mn2+, Mn3+ và Mn4+. Nó cho thấy rằng [26] LaFe0.5Mn0.5O3-δ có khả năng tồn tại trao đổi đôi giữa Mn3+ và Fe3+, và do đó nó có tính từ sắt, và La1−xSrxMnO3 (0 ≤ x ≤ 0.5) có tương tác trao đổi đôi của Mn4+ và Mn3+ và do đó nó có trạng thái siêu từ tính [27]. Vì thế, điều này giải thích rằng nguồn gốc từ tính của

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ đến từ tương tác trao đổi đôi giữa Mn3+ và Fe3+, Mn4+ và Mn3+ của chúng. Sau khi doping Ba cho La trong LaFe0.9Mn0.1O3-δ,

Hình. 6. Fe 2p XP quang phổ của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (a) và LaFe0.9Mn0.1O3-δ (b).

14

Cao Học

Hình. 7. Mn 2p3/2 XP quang phổ của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (a) và LaFe0.9Mn0.1O3-δ (b).

Mn4+ ions được tạo ra do tính cân bằng, i.e., sự thay thế Ba tạo nên sự gia tăng của Mn4+ làm cho sự xuất hiện liên kết đôi của Mn4+ và Mn3+. Vì thế, La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ có từ tính cao hơn LaFe0.9Mn0.1O3-δ.

3.4. Sự khuếch tán trong phản xạ quang phổ của tia UV–vis Sự khuếch tán quang phổ tia UV–vis của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 700 ◦C và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 650 ◦C được ghi lại và minh họa trong Hình.8 được so sánh với LaFe0.9Mn0.1O3-δ, La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ hấp thụ tốt hơn một chút trong khoảng 400–800 nm, cho thấy rằng sự hấp thụ ánh sáng nhìn thấy của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (460–800 nm) tăng một cách nhẹ nhàng bởi doping Ba2+ trong Lasite, vd: sự hấp thụ của ánh sáng nhìn thấy được là cao hơn. La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ là khó có thể ước tính do thiếu độ sắc nét trong sự hấp thụ quang học.

15

Cao Học

Hình. 8. Quang phổ tia UV–vis của LaFe0.9Mn0.1O3-δ (a) và La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (b).

3.5. Cách thức hấp thụ và xúc tác quang học của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ để loại bỏ MO 3.5.1. Cách thức hấp thụ và xúc tác quang học của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ để loại bỏ MO Ở điều kiện nhiệt độ phòng, tính hút của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 700 ◦C và

LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ , trong khi MO đạt đến giá trị ổn định trong khoảng 30 phút cho LaFe0.9Mn0.1O3-δ, được cho là sự hấp thụ MO trên bề mặt của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ / LaFe0.9Mn0.1O3-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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ là 76.3% 53.0% (Hình.9a và 9b) đã cho thấy.

16

Cao Học Điều này cho thấy La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ có khả năng hấp thụ MO cao hơn so với

LaFe0.9Mn0.1O3-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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ / LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và tương đương 98.2% trong 3 giờ của LaFe0.9Mn0.1O3-δ. Tốc độ giảm của nồng độ MO hiện diện trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nhanh hơn trong LaFe0.9Mn0.1O3-δ. Do đó, các hoạt động xúc tác của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3δ

cao hơn so với LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (a) và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (a) và LaFe0.9Mn0.1O3-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 C0 là giá trị nồng độ MO của trạng thái cân bằng hấp thu-giải hấp, Ct là nồng độ tại thời điểm t, và kapp 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-δ được thể hiện ở Hình.10 và Hình.11. Một phù hợp tuyến tính giữa 1/Ct và thời gian chiếu xạ (t) để mô hình trên khẳng định việc áp dụng mô hình này. Hằng số tốc độ (kapp) 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ là

Trong nghiên cứu này, khu vực bề mặt đặc biệt, khối lượng và đường kính lỗ trung bình của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 700 ◦C là 9.1 m2/g, 0.05 cm3/g, 22.9 nm, tương đương chỉ số của LaFe0.9Mn0.1O3-δ nung ở 650 ◦C là 15.8 m2/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

LaFe0.9Mn0.1O3-δ là

Ta có 0.08 cm3/g và 19.8 nm. Rõ ràng, cụ thể hóa diện tích bề mặt và số lượng lỗ của

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ là thấp hơn so với LaFe0.9Mn0.1O3-δ. Điều đó không giúp giải thích sự hấp thụ tốt hơn cũng như các hoạt động xúc tác của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ. Ngoài ra, hóa trị có thể của Fe và Mn và trị giá hóa trị của oxygen (ı) trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ là 3.05 và 0.08, trong khi giá trị tương ứng trong LaFe0.9Mn0.1O3-δ là 2.94 và 0.03.

Những kết quả này cho thấy rằng La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ có hóa trị oxygen cao hơn và hóa trị trung bình của Fe và Mn cao hơn so với LaFe0.9Mn0.1O3-δ. Hóa trị của oxygen mang lại sự hấp thụ mạnh với OH−, H2O hoặc phân tử O2 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ chứa nhiều gốc oxygen và hấp thụ cao hơn trong vùng ánh sáng nhìn thấy được so với

LaFe0.9Mn0.1O3-δ (xem Hình. 8), và do đó, chất La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ có tính hấp thụ và hoạt tính xúc tác cao hơn. Hơn nữa, nguyên tố Mn trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và

LaFe0.9Mn0.1O3-δ là các trạng thái Mn2+, Mn3+ và Mn4+. 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, Mn4+ có tính ổn định hơn so với Mn2+ và Mn3+, Mn4+ được dùng để phân tách các cặp đôi electron tạo thành các lỗ trống trong cặp đôi electron, trong khi Mn3+ và Mn2+ 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 Mn4+ trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ bởi vì đó là một phần nhỏ của các ion hóa

20

Cao Học trị trong Ba và giống vậy với ion Mn3+ chuyển thành dạng Mn4+. Do đó, điều này có thể làm cho La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ mang tính quang cao hơn LaFe0.9Mn0.1O3-δ.

Tóm lại, hoạt tính xúc tác của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ cao hơn là do có các gốc oxygen nhiều hơn, Mn4+ cao hơn và sự hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được cao hơn.

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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, La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 (La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 (–SO3−). Điện tích âm của MO được hấp thụ lên bề mặt

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ . Điều này cho thấy phân tử MO có thể có tính khoáng bởi La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ, và sau đó các chất trung gian suy thoái với phân tử nhỏ hơn nữa là CO2 và H2O. 3.8. Sự tái sinh và tái sử dụng La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ Với mục đích khám phá tiềm năng của La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ như quang xúc tác cho sự xuống cấp MO, kiểm tra tái sinh nhiệt được thực hiện bằng cách nung

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ ở các nhiệt độ khác nhau. Kết quả thực nghiệm cho thấy tái sinh La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và tái sinh.

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ hơn là trên sự hấp thụ, và La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ đã đóng vai trò của một quang xúc tác hiệu quả.

Hình 13. Quang phổ FT-IR : MO (a), tái sinh La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (b) và cạn kiệt

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ (c).

Ngoài ra, tái chế La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ đã được tái sử dụng và duy trì hoạt động tương đối cao.

Vì thế, La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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 ABO3, 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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ và LaFe0.9Mn0.1O3-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 La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-δ được cải thiện sau khi Ba được kích thích trong nhóm La, và nó có hoạt tính quang cao hơn nhiều so với LaFe0.9Mn0.1O3-δ do sự hấp thụ và hóa trị của oxygen cao hơn Mn4+. Từ tính của nó là do sự trao đổi hai lần giữa Mn3+ và Fe3+, Mn3+ và Mn4+ cũng như tình trạng khiếm khuyết trong La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3δ

/LaFe0.9Mn0.1O3-δ. Hơn thế nữa, La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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

La0.8Ba0.2Fe0.9Mn0.1O3-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.

[3] W. Qiu, Y. Zheng, Katy A. Haralampides, J. Chem. Eng. 125 (2007) 165– 176.

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.

[21] Y.H. Ao, J.J. Xu, D.G. Fu, C.W. Yuan, J. Alloys Compd. 471 (2009) 33– 38.

[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), 184431.1184431.11.

[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