xúc tác quang hóa tio2

nội dung chính: I. SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TIO2 II. CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI XÚC TÁC QUANG TIO2 III. ỨNG DỤNG CỦA TIO2 IV. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 V. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TIO2 VI. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 nội dung chính: I. SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TIO2 II. CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI XÚC TÁC QUANG TIO2 III. ỨNG DỤNG CỦA TIO2 IV. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2 V. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TIO2 VI. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA XÚC TÁC QUANG TIO2

GVHD: DIỆP KHANH

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TIO 2

II CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI XÚC TÁC QUANG TIO 2

III ỨNG DỤNG CỦA TIO 2

IV CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA XÚC TÁC QUANG TIO 2

V PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG TIO 2

VI ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA XÚC TÁC QUANG TIO 2

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2

-TiO2 là m t chất bán dẫn, ột chất bán dẫn,

tồn tại ở dạng b t màu ột chất bán dẫn,

trắng tuyết ở điều ki n ện

thường, nhưng khi đun

nóng lại có màu vàng Tinh

thể TiO2 có đ cứng cao, ột chất bán dẫn,

khó nóng chảy (Tnc

=18700C)

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

- Xúc tác quang TiO2 là xúc tác được hoạt hóa bởi sự hấp thụ ánh sáng.

- Có hoạt tính quang hóa

- Có năng lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng cực tím hoặc nhìn thấy

I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

 Xúc tác quang nano TiO2:

I SƠ LƯỢC VỀ XÚC TÁC QUANG TiO2

- Xúc tác quang TiO2 kích thước

nano

- Xúc tác quang TiO2 trên vật liệu

nano (composit): gồm

cacbonnanotubes (CNT) và TiO2

+ CNT: cacbon nano đa lớp

(MWNT) và cacbon nano sợi

(CNF)

II CÁC DẠNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦATiO2

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

- Titandioxit (TiO2) là chất bán dẫn, có cấu trúc

tinh thể gồm 3 dạng thù hình chính: anatase, rutile và

brookite

Brookite

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

 Tính chất của xúc tác quang TiO 2

-TiO2 bền về mặt hóa học, ít độc hại, không phản ứng với nước, acid vô cơ loãng, kiềm, amoniac và các hợp chất hữu cơ

- Tính xúc tác quang

- Có tính oxi hóa

mạnh các chất hữu cơ

trên bề mặt do đó có

khả năng tự làm sạch,

diệt khuẩn, chống rêu

mốc

XÚC TÁC QUANG HÓA

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

III CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

 Giải thích cơ chế:

- Khuếch tán các chất tham gia phản ứng từ pha lỏng hoặc khí đến bề mặt xúc tác

- Hấp phụ các chất tham gia phản ứng lên bề mặt chất xúc tác

- Khi được chiếu sáng có năng lượng photon (hυ) thích hợp, bằng hoặc lớn hơn năng lượng vùng cấm Egb (hυ ≥ Egb ), thì sẽ tạo ra các cặp electron (e- ) và lỗ trống (h+ )

hυ + TIO2 → e- + H+

Các e được chuyển lên vùng dẫn, còn các lỗ trống ở lại vùng hoá trị

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

 Gốc *O2- và *OH mới sinh ra có tính oxj hóa rất mạnh Chúng oxj hóa các hợp chất hữu cơ bám trân bề mặt xúc tác thành H O và CO

 Giải thích cơ chế:

11

-Khi đó, các electron ở vùng dẫn sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng nhận electron  quá trình khử xảy ra

e- + O2 → *O2- (gốc ion superoxit)

- Còn các lỗ trống sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng cho electron (D)  quá trình oxy hoá xảy ra

H+ + H2O → *OH + H+

IV ỨNG DỤNG

Ứng dụng rộng rãi trong công nghệ vật liêu, hóa học và thực phẩm

- Pha chế tạo màu sơn, màu men, mỹ phẩm

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

- Diệt vi khuẩn, virus, nấm mốc

- Tiêu diệt các tế bào ung thư

IV ỨNG DỤNG

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

- Vật liệu tự làm sạch : gạch lát nền, cửa kính, sơn tường,

xe ô tô, sản phẩm sứ vệ sinh, sản phẩm phòng tắm , nhà bếp,…

IV ỨNG DUNG

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

XÚC TÁC QUANG HÓA

- Hấp thụ tia tử ngoại  Làm vật liệu chống tia tử ngoại.

IV ỨNG DUNG

- Sản suất pin mặt trời quang

điện hóa

- Chế tạo các linh kiện điện tử

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

XÚC TÁC QUANG HÓA

XÚC TÁC QUANG HÓA

sunfuric

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

Thủy phân trong pha khí

Thủy phân dung dịch TiCl

XÚC TÁC QUANG HÓA

- Có thể dùng nguyên liệu có

hàm lượng titan oxit thấp, rẻ tiền

- Sản phẩm phụ là clorua sắt ít được sử dụng.

- Phản ứng ở nhiệt độ cao do đó tốn nhiều năng lượng.

- Bình phản ứng phải chống lại được sự ăn mòn của HCl khi có mặt của hơi nước.

XÚC TÁC QUANG HÓA

- Ít độc hại

- Giá thành thấp

- Không bị phân hủy trong

quá trình quang hóa xúc tác

như ZnO, CdS, GaP,…

 Nhược điểm

-Xúc tác quang TiO2 có độ rộng vùng cấm hẹp (3.2eV-3.5 eV) chỉ

trong vùng ánh sáng tử ngoại (UV)

- Cặp electron-lỗ trống có xu hướng tái hợp lại với nhau

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

VI ƯU – NHƯỢC CỦA XÚC TÁC QUANG TIO 2

- Tuy nhiên nhược điểm đó giờ đã không còn là vấn đề nữa khi khoa học đã tổng hợp xúc tác quang TiO2 ở dạng nano ( biến tính)

- Nhờ có các tính năng

ưu việt của các ống

nano cacbon (CNT) như

độ dẫn điện tốt, độ hấp

phụ cao, đường kính với

kích thước nano,…

Tăng khả năng quang hóa của TiO2 trong vùng ánh sáng khả kiến Tăng độ bền nhiệt, hàm lượng trên

bề mặt và giảm kích trước của TiO2

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2

1 Trần Thị Thùy Dung

2 Trần Quốc Cường

3 Lâm Văn Đài

4 Hồ Văn Bự

5 Trần Anh Chiến

6 Nguyễn Viết Đại

7 Trần Thành Đôi

8 Tăng Tiến Dũng

9 Võ Văn Trường Định

10 Trần Văn Đệ

XÚC TÁC QUANG HÓA

TiO2