Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Nano Xúc Tác Quang Hoá Cho Sơn Xây Dựng.docx

Bộxâydựng Việnvậtliệuxâydựng BáocáokếtquảđềtàinghiêncứuTheon ghịđịnhthviệtnam-trungquốc Tên đềtài: Nghiêncứuứngdụngcôngnghệnanoxú ctácquanghóachosơnxâydựng Chủnhiệmđề tài: TS.MaiNgọcTâm 7454 15/7/2009 HàNội-2009 Bộxâydựng Việnvậtliệuxâydựng Báocáo tổng kết đềti Nghiêncứuứngdụngcôngnghệnanoxúctác quanghóachosơnxâydựng Hnội12-2008 Bộxâydựng Việnvậtliệuxâydựng Báocáo tổng kết đềti Nghiêncứuứngdụngcôngnghệnanoxúctácq uanghóachosơnxâydựng Chủnhiệmđềti:TS.MaiNgọcTâmCác cộngtácviên: 1) KS.TrầnQuốcHuy 2) KS.PhạmĐứcNhuận 3) Th.S.TrầnThuH HNội,ngy tháng năm2009 ViệnVậtliệuxâydựng Mụclục Mở đầu PhầnI Tổngquanvềviệcứngdụngcôngnghệvvậtli ệunanochosơnvlớpphủtrongvật liệuxâydựng Vậtliệunanoxúctácquanghóa 1.1 Xúctácquanghóavcơchếcủaxúctácquanghoá 1.1.1 VậtliệunanoxúctácquanghóaTitandioxyt(TiO2) 1.1.2 Phơngphápđiềuchến a n o TiO2x ú c tácquanghóa 1.1.3 1.1.3.1 Cácphơngphápchếtạovậtliệunano 1.1.3.2 ĐiềuchếnanoTiO2b ằ n g phơngphápSol-gel Nhữngứngdụngcủavậtliệunanoxúctácquanghóa 1.2 1.2.1 Nhữngứngdụngtrongcáclĩnhvựckhácnhau 1.2.2 Nhữngứngdụngnanoxúctácquanghóachosơnxâydựng 1.2.3 ứngdụngcủabộtnanoTiO2x ú c tácquanghóatrongsơn diệtkhuẩn 1.2.4 ứngdụngcủabộtnanoTiO2xúctácquanghóatrongsơntự lmsạch 1.2.5 ứngdụngvậtliệunanoTiO2xúctácquanghóađểlọckhông khívphânhủycácđộctố 1.2.6 MộtsốthnhtựunghiêncứuvứngdụngbộtnanoTiO2xúc tácquanghóachosơnvlớpphủtạiTrungQuốc 1.2.7 Tìnhhìnhnghiêncứuvứngdụngcôngnghệvvậtliệu nanoTiO2x ú c tácquanghóaởViệtNam Sơnxâydựngvthnhphầncơbảncủasơn 1.3 PhầnII Nộidungvphơngphápnghiêncứu 2.1 Nộidungnghiêncứu 2.1 2.3 Phơngphápnghiêncứu Nguyênvậtliệu,hóachấtsửdụng PhầnIII Cáckếtquảnghiêncứu nghiêncứuhoạttínhxúctácquanghóatrongđiều kiệnkhíhậuviệtnam Nghiêncứuđịnhtínhhoạttínhxúctácquanghóacủanano TiO2t r o n g ®iỊukiƯnkhÝhËuViƯtNam 3.1 3.1.1 Trang 4 8 10 12 12 13 14 16 19 20 23 24 27 27 28 29 31 31 32 Nghiêncứuđịnhlợnghoạttínhxúctácquanghóacủanano TiO2t r o n g điềukiệnkhíhậuViệtNam 3.2 Nghiêncứulựachọnthnhphầncấpphốisơnnanoxúc tácquanghóa 3.2.1 Lựachọnthnhphần,cấpphốichosơn 3.2.2 Xácđịnhtỷlệxúctáctốiutrongthnhphầnsơnnano 3.2.3 ChếtạosơnnanoTiO2x ú c tácquanghóatrongphòngthí nghiệm 3.2.4 Kếtquảkhảosátthnhphầncấpphốivcáctínhchấtcủa sơnnano 3.3 Nghiêncứucáctínhnăngcủasảnphẩmsơnnano 3.3.1 Tínhnăngdiệtkhuẩn củasơnnano 3.3.1.1 Khảosátkhảnăngdiệtkhuẩncủasơnnanotrongmôitrờng nuôicấyvisinhvật 3.3.1.2 Khảosátkhảnăngdiệtkhuẩncủasơnnanotrongmôitrờng khôngkhí 3.3.2 Tínhnăngtựlmsạchcủasơnnano 3.3.3 Khảnănglmsạchkhôngkhícủasơnnano 3.4 Xâydựngquitrìnhcôngnghệchếtạosơnnano 3.4.1 Sơđồcôngnghệ 3.4.2 Môtảcôngnghệ 3.5 Sảnxuấtvthửnghiệmsơndiệtkhuẩnvsơntựlm 3.1.2 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 Sảnxuấtthửsơnngoitrời(sơntựlmsạch) Sảnxuấtthửsơntrongnh(sơndiệtkhuẩn) Thửnghiệmsơntựlmsạch Thửnghiệm sơndiệt khuẩn Tínhtoánhiệuquảkinhtếcủasơnnanoxúctácquanghóa PhầnIV Kếtluậnvkiếnnghị TμiliƯutham kh¶o 34 37 37 39 41 43 45 45 45 50 55 57 58 50 60 60 61 63 64 65 65 70 72 Lờicámơn Trongquátrìnhthựchiệnđềti.NhómđềtiđÃnhậnđợcnhiềusựhợptácgiúpđỡrấttậntìnhv quýbáucủacáccơquan,tổchứcsau: 1) XintrântrọngcámơnsựhợptácchânthnhcủaViệnhnlâmkhoahọcvậtliệuTrungQuốc cũngnhcácgiáostiếnsỹSuiTongBovJiZhijiangvcácđồngnghiệpkháccủaCBMAvớ itcáchlđốitáccủađềtitrongchơngtrìnhhợptácKHCNtheoNghịđịnhthgiữa2Chín hphủViệtNamvTrungQuốc 2) XintrântrọngcámơnsựhợptáccủaTiếnsỹLêMaiHơngPhóViệntrởng,TrởngphòngHoạtchấtsinhhọc-ViệnHóahợpchấttựnhiênViệnKHCNViệtNamtrongviệcthửnghiệmtínhnăngdiệtkhuẩncủasơnnano 3) XintrântrọngcámơnsựhợptáccủaViệnKỹthuậtNhiệtđớiViệnKHCNViệtNamtrongviệcđovthửnghiệmđộbềnthờitiếtcủasơnnano 4) XintrântrọngcámơnsựhợptácgiúpđỡcủaPhòngthínghiệmtrọngđiểmvậtliệu polymerco mpositecủaTrungtâmnghiêncứuvậtliệupolymerTrờngĐạihọcBáchkhoathnhphốHồChíMinhtrongviệcđogóctiếpxúccủabềmặtsơnv thửnghiệmmộtsốtínhchấtcủamngsơnnano 5) XintrântrọngcámơnsựhợptácgiúpđỡcủaPhòngHóaPhântích-ViệnCôngnghệhóahọcPhânviệnKHCNViệtNamtạithnhphốHồChíMinhtrongviệc đoxácđịnhhmlợngcủaxanhmethyleneđểđánhgiámứcđộhoạttínhcủaxúctácquanghó ananoTiO2 6) XintrântrọngcámơnsựhợptáccủaPhòngthínghiệmNano-Trờngđạihọc KHTNthnhphốHồChíMinhtrongviệcphântíchảnhkínhhiệnviđiệntửquét(SEM)c ủ a v ậtliệunanoxúctácquanghóananoTiO2 7) XintrântrọngcámơnTrungtâmdịchvụphântíchthínghiệm-thuộcSởKhoa họccôngnghệTP.HồChíMinhtrongviệcphântíchhơiformalineđểđánhgiám ứ c độlms ạchkhôngkhícủasơnnanoxúctácquanghóa 8) XintrântrọngcámơnsựhợptáccủaTrungtâmkỹthuậttiêuchuẩnđolờngchấtlợng3(Q UATEST3)trongviệcphântíchthửnghiệmmộtsốtínhchấtcủamngsơnnano 9) XintrântrọngcámơnsựhợptácgiúpđỡcủaTrungtâmphântíchKiểmnghiệmViệnVậtliệ uxâydựngBộXâydựngtrongviệcphântíchđánhgiácấutrúcvthnhphânphacủavậtliệunanoTiO2 phơngphápnhiễuxạtiaX 10) Xintrântrọngcámơnsựhợptácgiúpđỡcủac ô n g tySơnáĐôngtrongviệcsảnx uấtthửnghiệm2 0 kgsơnnanoxúctácquanghóa 11) XintrântrọngcámơnsựhợptáccủaCôngtyTNHHThơngmạiHimLamtạiTp.HồChíM inhtrongviệcthửnghiệmđánggiáchấtlợngsơntựlmsạch 12) XintrântrọngcámơnsựquantâmgiúpđỡcủacáccơquanquảnlýđềticủaBộK h o a họ cCôngnghệ,BộXâydựng,ViệnVậtliệuxâydựng Mởđầu Trongthời gian20nămtrở lạiđây,công nghệnanođÃđợcquantâmvpháttriểnrấtnhanhchóngtrênthếgiới vớinhữngti ềmnăngứngdụngrấtlớntrongnhiềulĩnhvựctrongđócólĩnhvựcvậtliệu xâydựng.Cóthểsosánhsựpháttriểnnhanhchóngsốlợngcáccôngtrìnhnghiêncứuvứn gdụngcôngnghệnanovo đờisốngcủachúngtađầuthếkỷ21tơngtựnhsựpháttriểnnhanhchóngcủacôngng hệbándẫn,côngnghệvimạchvocuốithếkỷ20 Ngynay,côngnghệvvậtliệunanođÃđợcứngdụngđểchếtạoranhiềuloạiv ậtliệumớicótínhnăngđặcbiệtnhnanocomposite,ứngdụngtrongcôngnghiệpchết ạovimạchvbándẫnhoặcnanoxúctácquanghóa.Trongđónanoxúctácquanghóalm ộttrongnhữnglĩnhvựcpháttriểnnhanhvcónhiềuứng dụngtrongđờisống.VớiviệcsửdụngbộtNanoTiO2n g ờitađÃchếtạoranhiềulớpphủcótí nhnăngđặcbiệtnh:khảnănglmsạchkhôngkhí,khảnăngdiệtkhuẩn,chốngrê umốc,cáclớpphủchốngbámdínhvtựlmsạch.Những lớpphủnyđÃđợcdùngđể phủtrênkính,bềmặtgốmsứvệsinh,mặtngoicủaxe ôtô,sơntờngtrongvtờngngoicủacáccôngtrìnhxâydựng.Vớinhững đặctínhtuyệtvờinhtrêncácloạisơnxúctácquanghóaTiO2đ à đợckỳvọnglsảnphẩ mlýtởngđểlmsạchmôitrờngtrongthế kỷ21.TạinhiềunớccótrìnhđộkhoahọcpháttriểnnhMỹ,NhậtvTây Âuhiệnnayđangdẫnđầuvềsốlợngcáccôngtrìnhnghiêncứucũngnhcácbằngsáng chếvềvậtliệunanoxúctácquanghóaTiO2.Thịtrờngcácsảnphẩmxúctácquanghóatrê nthếgiớih iệ n nayđangpháttriểnrấtmạnh.Nếunhnăm2000doanhsốcủasảnphẩmxúctá cquanghóachađángkểthìđếnnăm2003doanhsốbánrađÃđạt1tỷUSD [1].TạicácnớcchâuánhNhậtBản,HnQuốc cácsảnphẩmnanoxúctácq u a n g hóa đà tr n ê n phổbiếntrênthị trờng TrungQuốcđà bắt đầu nghiên cứuvậtl iệunanox úc t ác quanghóat năm1992.Từđóđếnnay nhn ớcTrungQuốcđÃcấpkinhphíchokhoảng863đềtinghiêncứuvềvậtliệunanoxú BCTKĐT:Nghiêncứuứngdụngcôngnghệnanoxúctácquanghóachosơnxâydựng,VIBM-C B M A , 2008 ctácquanghóa[2].Trongcácnhómnghiêncứuứngdụngvậtliệunanoxúctácq uanghóacủaTrungQuốcthìViệnHnlâmkhoahọcvậtliệuTrungQuốc BCTKĐT:Nghiêncứuứngdụngcôngnghệnanoxúctácquanghóachosơnxâydựng,VIBM-C B M A , 2008 (ChinaBuildingMaterialAcademyCBMA)lmộtđơnvịrấtmạnhvềnghiênc ứu ứ ng dụngvậtliệunanoxúctácquanghóađểchế tạomộtsốsơncótính đặcbiệtnh:Sơndiệtkhuẩn,SơnIonâmlọckhôngkhí,Sơntựlmsạch, Đếnn ay cács ảnphẩmsơnvlớpphủsửdụngbộtnanoTiO2xúctácquanghóacủaTrungQuốcđÃđ ợcbántrênthịtrờngcủaTrungQuốcvớigiácảrấtcạnhtranhsovớicácsảnphẩmnanoxúctá cquanghóacùngloạicủachâuÂuvMỹ MốiquanhệhợptácgiữaViệnVậtliệuxâydựng BộXâydựngvViệnHnlâmkhoahọcVậtliệuTrungQuốc(CBMA)đÃcótừlâuvl mốiquanhệtruyền thống Từ năm2002ViệnVậtliệuxâydựngvCBMAđÃhợptácrấthiệuqu ảtrongthựchiệnđềti nghiêncứuchungvềBêtôngcờngđộcao.Tiếptheosự hợptácny,2bênđÃthốngnhấ thợptáctronglĩnhvựcmớiđólnghiêncứuứngdụngcôngnghệvvậtliệunanotrongvậtli ệuxâydựng Vớimụctiêutiếpcận,lmchủvứngdụngnhữngcôngnghệmớitiêntiếntro ngvi ệc c hế t ạo v ật l i ệu xâydựng, V i ệnV LX D đà đề x u ất hợp t c với V i ệ n H nlâmKHVậtliệuxâydựngTrungQuốc(CBMA)trongviệcnghiêncứuứngdụngcôngn ghệnanoxúctácquanghóachosơnxâydựngtrongthờigian2năm(từ20062007)vđÃđợcBộKhoahọcCôngnghệgiaochủtrìthựchiệnđềtihợptácchungNg hiêncứuứngdụngcôngnghệnanoxúctácquanghóachosơnxâydựng.ĐềtiđÃthựchiện cácnộidungnghiêncứucơbảnsau: - Nghiêncứucáctínhchấtvh o t tínhxúctácquanghóacủabộtNanoTiO2t r o n g điề ukiệnkhíhậuViệtNam - NghiêncứuchếtạobộtnanoTiO2v thửnghiệmcáctínhchấtxúctácquanghóacủasản phẩmchếtạođợc,sosánhvớisảnphẩmcùngloạicủanớcngoi - Nghiêncứuthnhphầnphốiliệuđểchếtạo2loạisơndiệtkhuẩnvtựlmsạchcóc hứabộtnanoTiO2x ú c tácquanghóa - Nghiênc ứu cá ct Ý n hc hÊ t c đa s ¶ n p hÈ m s ¬n n a n o x ó c t ¸ c qu an g hãa:T h n ghiệmtínhnăngdiệtkhuẩn,tínhnăngtựlmsạch,tínhnăngphânhủycácđộctố,độbề nthờitiết - Xâyd ự n g q u i t r ì n h c ô n g n g h Ư s¶nx u Ê t h a i l o i s n n a n o t −êngt r o n g v tờngngoi - Sảnxuấtvthửnghiệmsơnnanoởquimôpilot