Nghiên cứu tổng hợp Co-BiVO4 bằng phương pháp thủy nhiệt và đánh giá khả năng quang xúc tác sử dụng ánh sáng nhìn thấy

Đại học Nguyễn Tất Thành 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
14 
Nghiên cứu tổng hợp Co-BiVO4 bằng phương pháp thủy nhiệt 
và đánh giá khả năng quang xúc tác sử dụng ánh sáng nhìn thấy 
Lê Bảo Tiến1, Cao Đại Vũ2, Nông Xuân Linh2, Nguyễn Hữu Vinh2, Nguyễn Duy Trinh2, 
Bạch Long Giang2,* 
1
Khoa Công nghệ Hóa, Đại học Công nghiệp Thực phẩm, Tp. Hồ Chí Minh 
2Viện Công nghệ cao, Đại học Nguyễn Tất Thành, Tp. Hồ Chí Minh 
*
blgiangntt@gmail.com 
Tóm tắt 
BiVO4 pha tạp coban (Co) được tổng hợp thành công thông qua phương pháp thủy nhiệt. Vật 
liệu sau khi tổng hợp được xem xét đặc trưng cấu trúc vật liệu bằng các phương pháp phân tích 
vật lí hiện đại như XRD, Raman, SEM, TEM và UV-Vis DRS. Kết quả phân tích vật lí XRD và 
Raman đã chỉ ra rằng, đặc trưng cấu trúc của các mẫu vật liệu đều thuộc cấu trúc đơn pha ở 
dạng tinh thể monoclinic-scheelite. Hàm lượng Co pha tạp có ảnh hưởng đáng kể đến sự hình 
thành và kích thước tinh thể vật liệu. Các hạt Co hoặc oxit của Co bám xung quanh các tinh thể 
BiVO4 làm cho khả năng hấp phụ bề mặt của vật liệu tốt hơn. Tất cả các mẫu đều có thể hấp thu 
ánh sáng vùng khả kiến. Mẫu 0,2Co-BiVO4 là mẫu tốt nhất, có hoạt tính quang xúc tác tốt trong 
MB (methylene blue) với hiệu suất xử lí 96,78%. 
® 2018 Journal of Science and Technology - NTTU 
Nhận 30.08.2018 
Được duyệt 04.09.2018 
Công bố 20.09.2018 
Từ khóa 
BiVO4, thủy nhiệt, 
quang xúc tác, phân hủy 
methylene blue, 
ánh sáng khả kiến. 
1 Giới thiệu 
Trong nhiều thập kỉ qua, vật liệu xúc tác quang hóa nhận 
được rất nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu vì 
những lợi ích mà nó mang lại. Đối với các vấn đề ―môi 
trường‖, vật liệu xúc tác quang hóa có thể phân hủy hoàn 
toàn lượng lớn các hợp chất hữu cơ độc hại khó phân hủy: 
tảo, virut, vi khuẩn và cả tế bào ung thư. Trong các chất bán 
dẫn, nổi bật nhất là TiO2 vì nó có một số ưu điểm như: có 
chi phí chế tạo rẻ, không độc hại, bền nhiệt và còn nhiều ưu 
điểm khác. Tuy nhiên, vật liệu này lại có nhược điểm rất 
lớn là sử dụng tia UV trong quá trình phản ứng. Từ nhược 
điểm này, các nhà khoa học đã nghiên cứu thành công vật 
liệu sử dụng ánh sáng nhìn thấy như: CdS, Cu2O, Fe2O3 và 
WO3[1-3 . Nhưng hướng này không đạt được nhiều thành 
công vì, cho tới nay, không có chất bán dẫn nào hội tụ đủ 
các điều kiện về năng lượng vùng cấm, độ bền hóa học và 
hoạt tính xúc tác quang hóa cao. 
Từ những điều kiện trên, một trong những loại vật liệu xúc 
tác quang hóa thế hệ mới có thể kể đến là BiVO4 với tiềm 
năng đầy hứa hẹn do tính chất quang xúc tác của nó dưới 
ánh sáng nhìn thấy, có độ bền hóa học và hoạt tính quang 
hóa tương đối cao[4-5]; phân hủy các chất hữu cơ độc hại 
thành sản phẩm cuối cùng là CO2, H2O và chất hữu cơ ít 
độc hơn. Tuy nhiên, hiệu quả thật sự đạt được của loại vật 
liệu này vẫn còn khá xa so với mong đợi vì hiệu suất phân 
tích electron-lỗ trống còn kém, đối với BiVO4 đơn thuần sẽ 
có bề mặt riêng thấp. Để cải tiến hiệu suất phân tích 
electron-lỗ trống có các phương án như điều khiển hình thái 
tinh thể, tối ưu hóa bề mặt, biến tính và kiến tạo các dạng 
composite. 
Một phương pháp được quan tâm nghiên cứu để nâng cao 
tính chất xúc tác quang hóa là hình thành các liên kết p-n. 
Gần đây, rất nhiều loại vật liệu xúc tác quang hóa loại 
chuyển tiếp dị thể trên cơ sở BiVO4 (BiVO4-based 
heterojunction), như là CaFe2O4/BiVO4[6], TiO2/BiVO4[7], 
rGO/BiVO4[8], Co3O4/BiVO4[9] và Ag3PO4/BiVO4[10 đã 
được tổng hợp thành công. Trong trường hợp tạp chất 
Co3O4 (bán dẫn loại p) xuất hiện trong BiVO4 (bán dẫn loại 
n) có thể tạo thành liên kết p-n trong vật liệu, sau khi sinh 
ra electron tại vùng dẫn (CB) và lỗ trống tại vùng hóa trị 
(VB) ở cả lớp bán dẫn p (Co3O4) và lớp bán dẫn n (BiVO4), 
nhờ kích thích của bức xạ ánh sáng có năng lượng thích 
hợp sẽ diễn ra quá trình trao đổi điện tích. Trong quá trình 
trao đổi điện tích tại lớp tiếp xúc p-n, các electron tại vùng 
dẫn ở Co3O4 sẽ chuyển sang vùng dẫn ở BiVO4; các lỗ 
Đại học Nguyễn Tất Thành 
15 Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
trống tại vùng hóa trị ở BiVO4 sẽ chuyển sang vùng hóa trị 
ở Co3O4. Sau đó, các electron và lỗ trống sẽ di chuyển đến 
bề mặt vật liệu xúc tác tham gia các phản ứng quang hóa 
như cơ chế thông thường của vật liệu xúc tác quang[9] . 
Quá trình trao đổi điện tích tại lớp tiếp xúc p-n của vật liệu 
Co3O4-BiVO4 được thể hiện qua Hình 1: 
Hình 1 Quá trình trao đổi điện tích tại lớp tiếp xúc p-n. 
Theo các nghiên cứu trước đó, các kim loại chuyển tiếp 
như: Fe, Co, Ni, Cu khi được pha tạp vào BiVO4 cũng có 
thể làm tăng khả năng vận chuyển điện tử của vật liệu và 
giảm sự tái kết hợp của electron với lỗ trống, qua đó cải 
thiện hoạt tính quang hóa của BiVO4 mà hiệu quả kinh tế 
lại cao hơn so với việc pha tạp với kim loại quí (Au và 
Ag)[11-18]. Trong các phương pháp tổng hợp, thì phương 
pháp thủy nhiệt thường được ứng dụng để tổng hợp các vật 
liệu kích cỡ nano, vật liệu khung hữu cơ - kim loại, vật liệu 
composite, vật liệu xúc tác quang[19 . Đã có nhiều nghiên 
cứu về việc tổng hợp vật liệu BiVO4 bằng phương pháp 
thủy nhiệt được công bố, cho thấy rằng đây là một phương 
pháp tổng hợp hiệu quả, dễ thực hiện và mang lại kết quả 
tổng hợp cao[20-25]. 
Vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi sẽ sử dụng phương 
pháp thủy nhiệt để tổng hợp vật liệu BiVO4 pha tạp kim 
loại (Co) nhằm tạo ra vật liệu ở pha monoclinic scheelite, 
hạn chế được sự tái tổ hợp electron với lỗ trống và hiệu quả 
quang xúc tác cao hơn so với BiVO4 đơn thuần. 
2 Thực nghiệm 
2.1 Hóa chất 
Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm: 
ammonium metavanadate (NH4VO3, ≥98%), bismuth(III) 
nitrate pentahydrate (Bi(NO3)3.5H2O, ≥98.0%), 
Terephthalic acid (C8H6O4≥98%), Tert-Butanol 
(C4H10O≥99,5%) và Ammonium oxalate monohydrate 
((NH4)2C2O4.H2O≥99,5%) được đặt từ Sigma-Aldrich. 
Cobalt(II) Nitrate Hexahydrate (Co(NO3)2.6H2O≥99%), 
Nitric acid (HNO3≥65-68%), Sodium hydroxide (NaOH ≥ 
96%), Potassium dichromate (K2Cr2O7 ≥99,8%) và 
methylene blue được đặt từ Xilong Chemical, Trung Quốc. 
Nước cất (từ máy nước cất 2 lần của hãng Lasany, Ấn Độ). 
2.2. Phương pháp tổng hợp vật liệu 
Qui trình tổng hợp vật liệu quang xúc tác BiVO4 không pha 
tạp và pha tạp với kim loại Coban ở nhiều tỉ lệ khác nhau 
bằng phương pháp thủy nhiệt gồm 7 bước như sau: 1/ Hòa 
tan Bi(NO3)3.5H2O (4 - 2mmol) và Co(NO3)2.6H2O (0 - 
2mmol) vào dung dịch HNO3 (20ml - 2M), khuấy đều trong 
30 phút để tạo thành dung dịch A; 2/ Hòa tan NH4VO3 
(4mmol) vào dung dịch NaOH (40ml - 0,3M), khuấy đều 
trong 30 phút để tạo thành dung dịch B; 3/ Cho từ từ dung 
dịch B vào dung dịch A và tiếp tục khuấy đều hỗn hợp 
trong 30 phút; 4/ Sau đó, sử dụng dung dịch NaOH (4M) 
chỉnh pH=10, khuấy đều cho đến khi pH ổn định; Thêm 
H2O vào hỗn hợp để tổng thể tích là 80ml. 5/Hỗn hợp được 
cho vào ống Telflon có vỏ bảo vệ bằng thép không gỉ và 
được gia nhiệt lên 180°C trong 24 giờ. 6/ Hỗn hợp sau thủy 
nhiệt được rửa bằng giấy lọc có kích thước 0,22µm với 
nước cất nhiều lần đến khi pH=7 và sấy khô ở 110oC trong 
24 giờ. 7/ Vật liệu dạng bột thu được sau sấy khô được 
nung ở nhiệt độ 300°C trong 2 giờ. 
2.3. Phương pháp đánh giá cấu trúc vật liệu 
Cấu trúc tinh thể của vật liệu được xác nhận thông qua 
phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction, XRD) trên 
máy D8 Advance Bruker, sử dụng nguồn kích thích Cu Kα 
với tốc độ quét 0.030º/s trong vùng 2θ từ 5-80º. Hình thái 
tinh thể của vật liệu được quan sát qua kính hiển vi điện tử 
quét (Scanning Electron Microscope, SEM, JSM 7401F, 
Jeol). Xác định cấu trúc, thành phần có mặt trong vật liệu 
và chuyển pha cấu trúc tinh thể được xác định thông qua 
phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission 
Electron Microscopy, TEM, JEM-1400, Jeol). Tính chất 
dao động của vật liệu sẽ được nghiên cứu thông qua phổ tán 
xạ Raman (Raman, HORIBA Jobin Yvon). Tính chất hấp 
thu ánh sáng của vật liệu được phân tích thông qua phổ 
phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến (UV-Visible Diffuse 
Reflectance Spectroscopy, UV-Vis-DRS, Shimazu UV-
2450) trong vùng số sóng từ 300-900cm-1. 
2.4. Phương pháp đánh giá hoạt tính quang hóa 
Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu được đánh giá dựa trên 
phản ứng quang xúc tác phân hủy methylene blue (MB) 
trong môi trường nước, dưới nguồn chiếu xạ là đèn LED 
(60W). Qui trình đánh giá hoạt tính xúc tác quang hóa trong 
phản ứng phân hủy màu methylene blue (MB) dưới ánh 
sáng khả kiến của các mẫu vật liệu được thực hiện như sau: 
cho mẫu xúc tác (0.05g) và dung dịch MB (100ml - 15ppm) 
vào cốc thủy tinh hai lớp có dung tích 250ml. Đánh siêu âm 
hỗn hợp trong cốc đến khi chất xúc tác khuếch tán đều 
trong dung dịch màu. Dung dịch được khuấy trong tối (100 
phút) để đạt được cân bằng hấp phụ, sau đó tiếp tục khuấy 
và chiếu bằng đèn LED 60W (180 phút) để các phản ứng 
quang hóa được thực hiện. Mỗi lần lấy 5ml dung dịch mẫu 
(theo thời gian xác định) và đem ly tâm (7000 vòng/phút 
trong 10 phút) để tách vật liệu ra khỏi màu. Nồng độ của 
Đại học Nguyễn Tất Thành 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
16 
chất màu được kiểm tra trên máy UV-vis (Evolution 60S 
UV-Visible Spectrophotometer). 
3 Kết quả đặc trưng cấu trúc của BiVO4 
Cấu trúc tinh thể của tất cả các mẫu được xác định qua 
phương pháp nhiễu xạ tia X thể hiện qua Hình 3.1 bên dưới. 
Mẫu BiVO4 không pha tạp có cấu trúc tinh thể phù hợp với 
pha monoclinic scheelite BiVO4 (JCPDS no. 01-075-1867) 
với các đặc trưng như có peak nhiễu xạ mạnh tại góc 2θ = 
(28,9°) cùng với các peak nhiễu xạ yếu bị phân tách tại góc 
2θ = (18,8°); (35°) và (47°). Đối với các mẫu BiVO4 có tỉ lệ 
pha tạp từ 5%mol đến 30%mol Co cũng có các peak nhiễu 
xạ đặc trưng của cấu trúc tinh thể monoclinic scheelite, sự 
thay đổi về cường độ peak và đỉnh peak bị lệch ở các vị trí 
2θ = (15,1°); (28,9°); (34,4°) và (35,2°) không đáng kể. Các 
peak của Co cũng như các oxit đều rất yếu và khó quan sát 
vì lượng Co pha tạp vào BiVO4 thấp. Đối với mẫu BiVO4 
biến tính 50% mol có các peak nhiễu xạ đặc trưng của cấu 
trúc monoclinic scheelite yếu và xuất hiện thêm các peak 
nhiễu xạ khác. Nhìn chung, các mẫu được tổng hợp đều có 
cấu trúc monoclinic scheelite BiVO4 (JCPDS no. 01-075-
1867), lượng Co được pha tạp vào vật liệu thấp hơn so với 
lượng Co dùng để tổng hợp nên ít ảnh hưởng đến cấu trúc 
tinh thể của vật liệu. Riêng mẫu 0,5 Co-BiVO4 có lượng 
pha tạp Co lớn nên rất khó xác định cấu trúc tinh thể. 
Hình 3.1 (A) giản đồ XRD của các mẫu vật liệu đã được tổng hợp; 
(B,C,D) ảnh phóng to các peak nhiễm xạ ở vị trí 2θ = (15,1°); (28,9°) và (35°). 
Hình thái bề mặt, kích thước và cách bố trí các tinh thể của 
vật liệu được nghiên cứu qua ảnh SEM và TEM. Hình 3.2 
là ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của các mẫu vật liệu đã 
được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. 
Hình 3.2 Ảnh SEM của tất cả các mẫu được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt 
10 20 30 40 50 60 14 15 16 28 29 34 35 36
BiVO
4
0,5Co-BiVO
4
0,3Co-BiVO
4
0,05Co-BiVO
4
0,1Co-BiVO
4
(2
0
4
)
(0
2
4
)
(0
2
0
)
(2
0
0
)
(1
1
2
)
(0
1
1
)
(1
0
1
)
(I
n
te
n
s
it
y
 (
a
.u
.)
Wavelength (nm)
(A)
0,2Co-BiVO
4
(B) (C) (D)
Đại học Nguyễn Tất Thành 
17 Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
Mẫu BiVO4 có hình thái bề mặt không đồng nhất. Các tinh 
thể là các khối với hình dạng và kích thước khác nhau, đa 
số các tinh thể có bề rộng từ 1µm đến 2µm. Đối với các 
mẫu có pha tạp Co, trên bề mặt các khối tinh thể xuất hiện 
các hạt nhỏ bao phủ. Lớp bao phủ này tăng lên dựa vào 
lượng Co pha tạp vào vật liệu và làm cho kích thước các 
khối tinh thể lớn hơn. Ở các mẫu 0,05Co-BiVO4 và mẫu 
0,1Co-BiVO4 có lượng hạt nhỏ bao phủ lên các khối tinh 
thể ít, nên kích thước và hình dạng tinh thể vẫn giống như 
mẫu BiVO4. Mẫu 0,2Co-BiVO4 và mẫu 0,3Co-BiVO4 có 
lượng bao phủ nhiều hơn, nên sự thay đổi về kích thước và 
hình dạng tinh thể rõ ràng hơn, bề rộng tinh thể của các 
mẫu này khoảng từ 2µm đến 4µm. Mẫu 0,5Co-BiVO4 
không thể quan sát được các tinh thể do lượng hạt bao phủ 
tăng lên quá nhiều và che mất bề mặt tinh thể của vật liệu. 
Kết quả SEM cho thấy pha tạp Co vào BiVO4 có ảnh hưởng 
đến hình thái bề mặt của tinh thể. Các hạt Co hoặc oxit của 
Co bám lên các tinh thể BiVO4 giúp tăng diện tích bề mặt 
riêng, qua đó cải thiện khả năng hấp phụ của vật liệu. 
Hình 3.3 là ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của mẫu 
0,2Co-BiVO4. Qua hình 3.3, thấy rằng mẫu 0,2Co-BiVO4 
có độ co cụm tinh thể tương đối cao. Hình dạng các hạt tinh 
thể không đồng nhất với nhiều dạng khác nhau. Đối chiếu 
kết quả từ ảnh SEM, có thể thấy: những hạt tinh thể to, hình 
khối trụ dài với kích thước từ 80nm đến 100nm, là các tinh 
thể BiVO4; các hạt tinh thể nhỏ hơn bám xung quanh với 
kích thước từ 15nm đến 20nm là các tinh thể Co hoặc oxit 
của Co được pha tạp vào. 
40 nm100 nm200 nm
Hình 3.3 Ảnh TEM của mẫu 0,2CO-BiVO4. 
Tính chất dao động của tinh thể BiVO4 pha tạp Co được 
nghiên cứu thông qua phổ tán xạ Raman. Hình 3.4 là phổ 
tán xạ Raman của các mẫu BiVO4 không pha tạp và pha tạp 
Co được đo ở nhiệt độ phòng. Kết quả chỉ ra rằng, các mẫu 
đều có các mode dao động đặc trưng cho tinh thể 
monoclinic scheelite BiVO4 rõ nét. Khi tăng dần tỉ lệ pha 
tạp Co thì cường độ các mode dao động này giảm dần, 
nhưng không nhiều. Đó là do hàm lượng Co được pha tạp 
vào vật liệu ít, nên ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể không 
đáng kể. Riêng mẫu 0,5Co-BVO thiếu mode dao động kéo 
dãn bất đối xứng của V-O (υas) và các mode dao động đặc 
trưng yếu. Vị trí của các mode dao động và độ dài liên kết 
của các mẫu được thể hiện trong Bảng 3.1. 
Hình 3.4 Phổ Raman của các mẫu vật liệu đã được tổng hợp: (a) BiVO4; (b) 0,05Co- BiVO4; 
(c) 0,1Co- BiVO4; (d) 0,2Co- BiVO4; (e) 0,3Co- BiVO4; (f) 0,5Co- BiVO4. 
Bảng 3.1 Các đỉnh dao động và độ dài liên kết của các mẫu vật liệu. 
Tên mẫu 
Dao động của V-O (cm-1) 
Dao động của 
VO4
3-
 (cm
-1
) Dao động tổ hợp R (Å) 
υs
 υas υ’as δs δas 
BiVO4 831,8 709,5 641,9 325,9 368,7 131 212.3 1,692 
200 400 600 800 1000
(f)
(e)
(d)
(c)
(b)
(a)

s
(V-O)

as
(V-O)
'
as
(V-O)

as
(VO
3-
4
)

s
(VO
3-
4
)
External 
modes
 I
n
te
n
si
ty
 (
a
.u
.)
 Raman Shift (cm
-1
)
Đại học Nguyễn Tất Thành 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
18 
0,05Co- BiVO4 832 711,1 642,3 328,4 368,7 130,3 212,8 1,692 
0,1Co- BiVO4 831,2 711,1 643,9 328,3 368,7 130,5 213,8 1,692 
0,2Co- BiVO4 831,2 710,1 642,4 328,1 368,7 130,2 212,5 1,692 
0,3Co- BiVO4 831,5 709,7 642,4 328,4 368,7 130,1 213,9 1,692 
0,5Co- BiVO4 831,2 - - 326,1 368,8 131,6 208,7 1,692 
Kết quả Raman chỉ ra rằng các vật liệu BiVO4 không pha 
tạp và pha tạp Co được tổng hợp bằng phương pháp thủy 
nhiệt đều có cấu trúc m-s BiVO4 (trừ mẫu 0,5Co-BiVO4). 
Kết quả này phù hợp với kết quả XRD đã trình bày ở trên. 
Khả năng hấp thụ ánh sáng của các mẫu vật liệu được 
nghiên cứu bằng phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả 
kiến (UV-Vis DRS) thể hiện qua Hình 3.5. Kết quả từ phổ 
UV-Vis DRS cho thấy, tất cả các mẫu vật liệu đều thể hiện 
sự hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến, do đó tính chất 
quang xúc tác của vật liệu sẽ được tăng cường trong vùng 
ánh sáng này. 
Hình 3.5 Phổ UV-Vis DRS của các mẫu vật liệu. 
Sự ảnh hưởng của pha tạp Co lên hoạt tính xúc tác quang 
của BiVO4 trong phản ứng phân hủy màu MB được thể 
hiện rõ qua Hình 3.6. Đối với mẫu BiVO4 khi ở trong tối 
100 phút, lượng MB bị hấp phụ là 9,8%. Sau đó, chiếu đèn 
trong 3 giờ, hiệu quả xử lí MB đạt 71,98% (k=0,633.10-3.M-
1). Đối với các mẫu BiVO4 pha tạp Co, khi tăng hàm lượng 
Co từ 5% đến 20% thì hiệu quả xử lí MB tăng dần và đạt 
cao nhất ở mẫu pha tạp 20% Co. Cụ thể, mẫu 0,2Co- 
BiVO4 hấp phụ MB sau 100 phút trong tối là 22% và hiệu 
quả xử lí MB sau 3 giờ chiếu đèn là 96,78% (k=1,882.10-
3
.M
-1
). Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng hàm lượng Co từ 30% 
đến 50% thì hiệu quả xử lí MB giảm mạnh. Cụ thể, mẫu 
0,5Co- BiVO4 có hoạt tính xúc tác quang thấp nhất, sau 3 
giờ chiếu đèn chỉ đạt hiệu quả xử lí là 58,36% (k=0,333.M-
1
). Hình 3.7 thể hiện kết quả động học của các mẫu vật liệu 
được tổng hợp. 
Hình 3.6 Hoạt tính xúc tác quang của các mẫu trong phản ứng phân hủy màu MB. 
200 400 600 800
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
B
V
O
(nm)
 BiVO
4
 0.05Co-BiVO
4
 0.1Co-BiVO
4
 0.2Co-BiVO
4
 0.3Co-BiVO
4
 0.5Co-BiVO
4
-100 -50 0 50 100 150
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Light on
C
/C
o
Time (min)
 BiVO
4
 0.05Co-BiVO
4
 0.1Co-BiVO
4
 0.2Co-BiVO
4
 0.3Co-BiVO
4
 0.5Co-BiVO
4
Dark
Đại học Nguyễn Tất Thành 
19 Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
Hình 3.7 Động học của các mẫu vật liệu. 
4 Kết luận 
Qua các kết quả nghiên cứu đạt được, ta thấy rằng vật liệu 
BiVO4 pha tạp Co thể hiện kết quả tốt hơn so với BiVO4 
đơn thuần. Qua kết quả phân tích vật lí XRD và Raman đã 
chỉ ra rằng, đặc trưng cấu trúc của các mẫu vật liệu đều 
thuộc cấu trúc đơn pha ở dạng tinh thể monoclinic-
scheelite. Hàm lượng Co quá nhiều sẽ dẫn đến tình trạng 
không thể xác định được cấu trúc tinh thể, được thể hiện cụ 
thể qua mẫu 0,5Co-BiVO4. Các hạt tinh thể BiVO4 được 
tổng hợp có kích thước bề mặt không đồng nhất từ 1µm đến 
2µm, hình dạng tinh thể là các khối trụ dài từ 80nm đến 
100nm, các hạt Co hoặc oxit của Co có kích thước từ 15nm 
đến 20nm bám xung quanh các tinh thể BiVO4 làm khả 
năng hấp phụ bề mặt của vật liệu tốt hơn qua ảnh SEM và 
TEM. Tất cả các mẫu đều có thể hấp thu ánh sáng vùng 
khả kiến. Mẫu 0,2Co-BiVO4 là mẫu tốt nhất, với hiệu suất 
xử lí vượt trội lên đến 96,78% với hằng số k=1,882×10-3 
phút
-1
. 
Tài Liệu Tham Khảo 
[1]. Li, L., Chu, Y., Liu, Y. & Dong, L. Template-Free Synthesis and Photocatalytic Properties of Novel Fe2O3 Hollow 
Spheres. J. Phys. Chem. C 111, 2123–2127 (2007). 
[2]. Chen, D. & Ye, J. Hierarchical WO3hollow shells: Dendrite, sphere, dumbbell, and their photocatalytic properties. Adv. 
Funct. Mater. 18, 1922–1928 (2008). 
[3]. Li, G. S., Zhang, D. Q. & Yu, J. C. A new visible-light photocatalyst: CdS quantum dots embedded mesoporous TiO2. 
Environ. Sci. Technol. 43, 7079–7085 (2009). 
[4]. Tokunaga, S., Kato, H. & Kudo, A. Selective preparation of monoclinic and tetragonal BiVO4 with scheelite structure 
and their photocatalytic properties. Chem. Mater. 13, 4624–4628 (2001). 
[5]. Yu, J. & Kudo, A. Effects of structural variation on the photocatalytic performance of hydrothermally synthesized 
BiVO4. Adv. Funct. Mater. 16, 2163–2169 (2006). 
[6]. Kim, E. S. et al. Improved Photoelectrochemical Activity of CaFe 2 O 4 /BiVO 4 Heterojunction Photoanode by 
Reduced Surface Recombination in Solar Water Oxidation. ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 17762–17769 (2014). 
[7]. Tong, R. et al. Cobalt-Phosphate modified TiO2/BiVO4nanoarrays photoanode for efficient water splitting. Int. J. 
Hydrogen Energy 42, 5496–5504 (2017). 
[8]. Patil, S. S. et al. Fern-like rGO/BiVO4hybrid nanostructures for high-energy symmetric supercapacitor. ACS Appl. 
Mater. Interfaces 8, 31602–31610 (2016). 
[9]. X. Zhao et al., ―One-step fabrication of carbon decorated Co3O4/BiVO4 p-n heterostructure for enhanced visible-light 
photocatalytic properties,‖ Chem. Phys. Lett., 2018. 
[10]. Qi, X. et al. Controlled synthesis of Ag3PO4/BiVO4composites with enhanced visible-light photocatalytic performance 
for the degradation of RhB and 2, 4-DCP. Mater. Res. Bull. 80, 215–222 (2016). 
[11].C. Regmi, T. H. Kim, S. K. Ray, T. Yamaguchi, and S. W. Lee, ―Cobalt-doped BiVO4 (Co-BiVO4) as a visible-light-
driven photocatalyst for the degradation of malachite green and inactivation of harmful microorganisms in wastewater,‖ Res. 
Chem. Intermed., vol. 43, no. 9, pp. 5203–5216, 2017. 
0 30 60 90 120 150 180
0
1
2
3
4
 BiVO
4
 0,05Co-BiVO
4
 0,1Co-BiVO
4
 0,2Co-BiVO
4
 0,3Co-BiVO
4
 0,5Co-BiVO
4
-l
n
(C
/C
o
)
Time (min)
Đại học Nguyễn Tất Thành 
Tạp chí Khoa học & Công nghệ Số 3 
20 
[12].X. Chen, L. Li, T. Yi, W. Zhang, X. Zhang, and L. Wang, ―Microwave assisted synthesis of sheet-like Cu/BiVO4 and 
its activities of various photocatalytic conditions,‖ J. Solid State Chem., vol. 229, pp. 141–149, 2015. 
[13]. S. Chala, K. Wetchakun, S. Phanichphant, B. Inceesungvorn, and N. Wetchakun, ―Enhanced visible-light-response 
photocatalytic degradation of methylene blue on Fe-loaded BiVO4 photocatalyst,‖ J. Alloys Compd., vol. 597, pp. 129–135, 
2014. 
[14]. C. Regmi, Y. K. Kshetri, T. H. Kim, R. P. Pandey, S. K. Ray, and S. W. Lee, ―Fabrication of Ni-doped BiVO4 
semiconductors with enhanced visible-light photocatalytic performances for wastewater treatment,‖ Appl. Surf. Sci., vol. 
413, pp. 253–265, 2017. 
[16]. M. Wang et al., ―Effects of Cu dopants on the structures and photocatalytic performance of cocoon-like Cu-BiVO4 
prepared via ethylene glycol solvothermal method,‖ J. Alloys Compd., vol. 691, pp. 8–14, 2017. 
[16].Y. Geng, P. Zhang, N. Li, and Z. Sun, ―Synthesis of Co doped BiVO4 with enhanced visible-light photocatalytic 
activities,‖ J. Alloys Compd., vol. 651, pp. 744–748, 2015. 
[17]. S. Gu, W. Li, F. Wang, H. Li, and H. Zhou, ―Substitution of Ce (III,IV) ions for Bi in BiVO4 and its enhanced impact 
on visible light-driven photocatalytic activities,‖ Catal. Sci. Technol., vol. 6, no. 6, pp. 1870–1881, 2016. 
[18]. B. Zhou, X. Zhao, H. Liu, J. Qu, and C. P. Huang, ―Visible-light sensitive cobalt-doped BiVO4 (Co-BiVO4) 
photocatalytic composites for the degradation of methylene blue dye in dilute aqueous solutions,‖ Appl. Catal. B Environ., 
vol. 99, no. 1–2, pp. 214–221, 2010 
[19].S. H. Feng and G. H. Li, Hydrothermal and Solvothermal Syntheses. 2017. 
[20]. F. W. P. Ribeiro, F. C. Moraes, E. C. Pereira, F. Marken, and L. H. Mascaro, ―New application for the BiVO4 
photoanode: A photoelectroanalytical sensor for nitrite,‖ Electrochem. commun., vol. 61, pp. 1–4, 2015. 
 [21]. B.-X. Lei, P. Zhang, S.-N. Wang, Y. Li, G.-L. Huang, and Z.-F. Sun, ―Additive-free hydrothermal synthesis of novel 
bismuth vanadium oxide dendritic structures as highly efficient visible-light photocatalysts,‖ Mater. Sci. Semicond. Process., 
vol. 30, pp. 429–434, Feb. 2015. 
[22]. Y. Lu, Y.-S. Luo, H.-M. Xiao, and S.-Y. Fu, ―Novel core–shell structured BiVO4 hollow spheres with an ultra-high 
surface area as visible-light-driven catalyst,‖ CrystEngComm, vol. 16, no. 27, pp. 6059–6065, Jun. 2014. 
[23]. M. Han, X. Chen, T. Sun, O. K. Tan, and M. S. Tse, ―Synthesis of mono-dispersed m-BiVO4 octahedral nano-crystals 
with enhanced visible light photocatalytic properties,‖ CrystEngComm, vol. 13, no. 22, p. 6674, Oct. 2011. 
[24]. B. Wang, L. Guo, and T. He, ―Fabrication of an olive-like BiVO4 hierarchical architecture with enhanced visible-light 
photocatalytic activity,‖ RSC Adv., vol. 6, no. 36, pp. 30115–30124, Mar. 2016. 
[25]. Y. Lu, Y.-S. Luo, D.-Z. Kong, D.-Y. Zhang, Y.-L. Jia, and X.-W. Zhang, ―Large-scale controllable synthesis of 
dumbbell-like BiVO4 photocatalysts with enhanced visible-light photocatalytic activity,‖ J. Solid State Chem., vol. 186, pp. 
255–260, Feb. 2012. 
Synthesis of Co-doped BiVO4 via a hydrothermal method for decomposition of methylene blue 
under visible light 
Le Bao Tien
1
, Cao Dai Vu
2
, Nong Xuan Linh
2
, Nguyen Huu Vinh
2
, Nguyen Duy Trinh
2
, Bach Long Giang
2,*
1
Faculty of Chemical Technology, Ho Chi Minh City University of Food Industry 
2
 Nguyen Tat Thanh Institute of High Technology, Nguyen Tat Thanh University 
*
blgiangntt@gmail.com 
Abstract In this study, Co-doped BiVO4 was sucessfully synthesized via a hydrothermal method. The as-synthesized Co-
doped BiVO4 was characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman, scanning electron microscope (SEM), transmission 
electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and UV-Vis diffuse reflectance (UV-Vis DRS). The 
XRD and Raman results shown that the BiVO4 crystallites show a monoclinic-scheelite structure. Co-doped concentrations 
had a significant effect on the formation and size of the crystalline material. The adsorption properties of the material with 
the cobalt or cobalt oxide particles on the BiVO4 surface was strongly enhanced. All samples can absorb visible light. The 
0.2Co-BiVO4 sample exhibited the best photocatalytic activity, 96.78% MB removal was achieved within 180 min. 
Keyword BiVO4, Hydrothermal method, Photocatalysis, Methylene blue, visible light.