Nghiên cứu điều chế vật liệu Tio2 biến tính kích thước nano và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng

Nghiên cứu điều chế vật liệu Tio2 biến tính kích thước nano và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng

Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 1 - MỞ ĐẦU Vật liệu nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động nhất trong thời gian gần đây. Điều đó được thể hiện qua số các công trình nghiên cứu khoa học, số các bằng phát minh sáng chế, số các công ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ. Đây là một lĩnh vực hết sức mới mẻ vì nó ở biên giới giữa phạm vi ứng dụng của thuyết lượng tử hiện đại và thuyết vật lý cổ điển. Sở dĩ công nghệ nano điều chế các vật liệu mới đang rất được quan tâm là do hiệu ứng thu nhỏ kích thước làm xuất hiện nhiều tính chất mới đặc biệt và nâng cao các tính chất vốn có lên so với vật liệu khối thông thường, đặc biệt là các hiệu ứng quang lượng tử và điện tử. Vật liệu nano kích cỡ nano mét có những tính chất ưu việt như độ bền cơ học cao, tính bán dẫn, các tính chất điện quang nổi trội, hoạt tính xúc tác cao, v.v… [1]. Titan đioxit (TiO 2 ) là một trong những vật liệu cơ bản trong ngành công nghệ này bởi nó có các tính chất lý hóa, quang điện tử khá đặc biệt và có độ bền cao, thân thiện với môi trường. Vì vậy, titan đioxit có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống như hóa mỹ phẩm, chất màu, sơn, chế tạo các loại thủy tinh, men và gốm chịu nhiệt… Ở dạng hạt mịn kích thước nano mét TiO 2 có nhiều ứng dụng hơn trong các lĩnh vực như chế tạo pin mặt trời, sensor, ứng dụng làm chất quang xúc tác xử lý môi trường, chế tạo vật liệu tự làm sạch …[2-4]. Đặc biệt TiO 2 được quan tâm trong lĩnh vực làm xúc tác quang hóa phân hủy các chất hữu cơ và xử lý môi trường. Tuy nhiên, hiệu suất của quá trình quang xúc tác này đôi khi bị ngăn cản bởi độ rộng vùng cấm của nó. Vùng cấm của TiO 2 nằm giữa vùng tử ngoại (UV) (3.0 eV đối với pha rutile và 3.2 eV đối với pha anatase), mà vùng UV chỉ chiếm một phần nhỏ của năng lượng mặt trời (~ 4%) [35]. Do dó, một trong những mục đích khi cải tiến hiệu suất quá trình quang xúc tác của TiO 2 là làm tăng hoạt tính quang xúc tác bằng cách dịch chuyển độ rộng vùng cấm từ vùng UV tới vùng khả kiến. Để làm được điều này các nhà nghiên cứu đã tiến hành biến tính vật liệu TiO 2 bằng nhiều phương pháp khác nhau như đưa Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 2 - thêm các kim loại, oxit kim loại của các nguyên tố khác nhau vào trong mạng tinh thể TiO 2 như Zn, Fe, Cr, Eu, Y, Ag, Ni…hoặc đưa thêm các phi kim như N, C, S, F, Cl… hoặc đồng thời đưa hỗn hợp các nguyên tố vào mạng tinh thể TiO 2 … Hầu hết những sản phẩm được biến tính có hoạt tính xúc tác cao hơn so với TiO 2 ban đầu trong vùng ánh sáng nhìn thấy [35]. Từ những nghiên cứu nền tảng đó, với mong muốn được đóng góp một phần nhỏ cho sự phát triển của ngành vật liệu mới, tác giả đã nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng”. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 3 - PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ TITAN ĐIÔXIT KÍCH THƯỚC NANO MÉT 1.1.1. Cấu trúc của titan đioxit [1], [6] Titan đioxit là chất rắn màu trắng, khi đun nóng có màu vàng, khi làm lạnh thì trở lại màu trắng. Tinh thể TiO 2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (t nc 0 = 1870 0 C). a. Các dạng thù hình của titan đioxit TiO 2 có bốn dạng thù hình. Ngoài dạng vô định hình, nó có ba dạng tinh thể là anatase (tetragonal), rutile (tetragonal) và brookite (orthorhombic) (Hình 1). Rutile là dạng bền phổ biến nhất của TiO 2 , có mạng lưới tứ phương trong đó mỗi ion Ti 4+ được ion O 2- bao quanh kiểu bát diện, đây là kiến trúc điển hình của hợp chất có công thức MX 2 , anatase và brookite là các dạng giả bền và chuyển thành rutile khi nung nóng. Tất cả các dạng tinh thể đó của TiO 2 tồn tại trong tự nhiên như là các khoáng, nhưng chỉ có rutile và anatase ở dạng đơn tinh thể là được tổng hợp ở nhiệt độ thấp. Hai pha này cũng được sử dụng trong thực tế làm chất màu, chất độn, chất xúc tác . Tuy nhiên, các pha khác (kể cả pha ở áp suất cao) chẳng hạn như brookite cũng quan trọng về mặt ứng dụng, tuy vậy bị hạn chế bởi việc điều chế brookite sạch không lẫn rutile hoặc anatase là điều khó khăn. Dạng anatase Dạng rutile Dạng brookite Hình 1: Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO 2 . Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 4 - Bảng 1. Một số tính chất vật lý của tinh thể rutile và anatase. Các thông số Rutile Anatase Cấu trúc tinh thể Tứ diện Tứ diện A (Å) 4.58 3.78 Thông số mạng C (Å) 2.95 9.49 Khối lượng riêng ( g/cm 3 ) 4.25 3.895 Chiết suất 2.75 2.54 Độ rộng vùng cấm (eV) 3.05 3.25 Nhiệt độ nóng chảy 1830 ÷ 1850 O C Ở nhiệt độ cao chuyển thành rutile Cấu trúc mạng lưới tinh thể của rutile, anatase và brookite đều được xây dựng từ các đa diện phối trí tám mặt (octahedra) TiO 6 nối với nhau qua cạnh hoặc qua đỉnh oxi chung. Mỗi ion Ti 4+ được bao quanh bởi tám mặt tạo bởi sáu ion O 2- . Hình 2: Hình khối bát diện của TiO 2 . Các mạng lưới tinh thể của rutile, anatase và brookite khác nhau bởi sự biến dạng của mỗi hình tám mặt và cách gắn kết giữa các octahedra. Hình tám mặt trong rutile là không đồng đều do đó có sự biến dạng orthorhombic (hệ trực thoi) yếu. Các octahedra của anatase bị biến dạng mạnh hơn, vì vậy mức đối xứng của hệ là thấp hơn hệ trực thoi. Khoảng cách Ti – Ti trong anatase lớn hơn trong rutile nhưng khoảng cách Ti - O trong anatase lại ngắn hơn so với rutile. Trong cả ba dạng tinh Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 5 - thể thù hình của TiO 2 các octahedra được nối với nhau qua đỉnh hoặc qua cạnh (Hình 1 và hình 2). b. Sự chuyển dạng thù hình của titan đioxit [1] Hầu hết các tài liệu tham khảo đều chỉ ra rằng quá trình thuỷ phân các muối vô cơ đều tạo ra tiền chất titan đioxit dạng vô định hình hoặc dạng cấu trúc anatase hay rutile. Khi nung axit metatitanic H 2 TiO 3 một sản phẩm trung gian chủ yếu của quá trình sản xuất TiO 2 nhận được khi thuỷ phân các dung dịch muối titan, thì trước hết tạo thành anatase. Khi nâng nhiệt độ lên thì anatase chuyển thành rutile. Quá trình chuyển dạng thù hình của TiO 2 vô định hình - anatase - rutile bị ảnh hưởng rõ rệt bởi các điều kiện tổng hợp và các tạp chất, quá trình chuyển pha từ dạng vô định hình hoặc cấu trúc anatase sang cấu trúc rutile xảy ra ở nhiệt độ trên 450 0 C. Ví dụ: Với các axit metatitanic sạch, không có tạp chất, thì nhiệt độ chuyển pha từ anatase thành rutile sẽ nằm trong khoảng 610÷730 O C. Với axit metatitanic thu được khi thuỷ phân các muối clorua và nitrat của titan thì quá trình chuyển thành rutile dễ dàng hơn nhiều (ở gần 500 0 C). Trong khi đó, với axit metatitanic đã được điều chế bằng cách thuỷ phân các muối sunfat thì nhiệt độ chuyển pha sẽ cao hơn, nằm trong khoảng 850÷900 O C. Điều này có thể là do có sự liên quan đến sự có mặt của các sunfat bazơ hoặc là các anion sunfat nằm dưới dạng hấp phụ. Ngoài ion SO 4 2- nhiệt độ chuyển anatase thành rutile cũng bị tăng cao khi có mặt một lượng nhỏ tạp chất SiO 2 , cũng như khi có mặt HCl trong khí quyển bao quanh. Theo tác giả công trình [8] thì năng lượng hoạt hoá của quá trình chuyển anatase thành rutile phụ thuộc vào kích thước hạt của anatase, nếu kích thước hạt càng bé thì năng lượng hoạt hoá cần thiết để chuyển anatase thành rutile càng nhỏ. Theo các tác giả công trình [5] thì sự có mặt của pha brukit có ảnh hưởng đến sự chuyển pha anatase thành rutile: Khi tăng nhiệt độ nung thì tốc độ chuyển pha brukit sang rutile xảy ra nhanh hơn tốc độ chuyển pha anatase sang rutile nên tạo ra Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 6 - nhiều mầm tinh thể rutile hơn, đặc biệt với các mẫu TiO 2 chứa càng nhiều pha brukit thì sự chuyển pha anatase sang rutile xảy ra càng nhanh. Q trình xảy ra hồn tồn ở 900 0 C. 1.1.2. Tính chất của titan đioxit kích thước nano mét [4], [10] TiO 2 bền về mặt hố học (nhất là dạng đã nung), khơng phản ứng với nước, dung dịch axít vơ vơ lỗng, kiềm, amoniăc, các axit hữu cơ. TiO 2 tan khơng đáng kể trong các dung dịch kiềm tạo ra các muối titanat. 2 2 3 2 TiO 2NaOH Na TiO H O+ → + (1.1) TiO 2 tan rõ rệt trong borac và trong photphat nóng chảy. Khi đun nóng lâu với axit H 2 SO 4 đặc thì nó chuyển vào trạng thái hồ tan (khi tăng nhiệt độ nung của TiO 2 thì độ tan giảm) . . TiO 2 tác dụng được với axit HF hoặc với kali bisunfat nóng chảy. 0 100 200 C 2 2 4 4 2 2 TiO 2H SO Ti(SO ) 2H O ÷ + → + (1.2) [ ] 2 2 6 2 TiO 6HF H TiF 2H O+ → + (1.3) 2 2 2 7 4 2 2 4 TiO 2K S O Ti(SO ) 2K SO+ → + (1.4) Ở nhiệt độ cao TiO 2 có thể phản ứng với cacbonat và oxit kim loại để tạo thành các muối titanat. o 800 1100 C 2 3 3 2 TiO MCO (MTi)O CO ÷ + → + (1.5) (M là Ca, Mg, Ba, Sr) o 1200 1300 C 2 3 TiO MO (MTi)O ÷ + → (1.6) (M là Pb, Mn, Fe, Co) 2 2 3 2 3 2 TiO +Na CO Na TiO +CO→ (1.7) TiO 2 dễ bị hidro, cacbon monooxit và titan kim loại khử về các oxit thấp hơn. 0 4 1000 C 2 2 2 3 2 TiCl 2TiO H Ti O H O+ → + (1.8) o 1750 C 2 2 2 TiO H TiO H O+ → + (1.9) Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 7 - o 800 C 2 2 3 2 2TiO CO Ti O CO+ → + (1.10) o 900 1000 C 2 2 3 3TiO Ti 2Ti O ÷ + → (1.11) 2 4 2 2 3 3TiO TiCl 2H O 2Ti O 4HCl+ + → + (1.12) 2 TiO Ti 2TiO+ → (1.13) 1.1.3. Các ứng dụng của titan đioxit kích thước nano mét Hi ệ n nay, s ả n l ượ ng titan đ ioxit trên th ế gi ớ i không ng ừ ng t ă ng lên (B ả ng 2): Bảng 2: Sản lượng titan đioxit trên thế giới qua một số năm. N ă m 1958 1967 2003 S ả n l ượ ng (t ấ n) 800.000 1.200.000 4.200.000 G ầ n 58% titan đ ioxit s ả n xu ấ t đượ c đượ c dùng làm ch ấ t màu tr ắ ng trong công nghi ệ p s ả n xu ấ t s ơ n. Ch ấ t màu tr ắ ng titan đ ioxit c ũ ng đ ã đượ c s ử d ụ ng m ộ t l ượ ng l ớ n trong s ả n xu ấ t gi ấ y, cao su, v ả i s ơ n, ch ấ t d ẻ o, s ợ i t ổ ng h ợ p và m ộ t l ượ ng nh ỏ trong công nghi ệ p h ươ ng li ệ u. Các yêu c ầ u đ òi h ỏ i đố i v ớ i s ả n ph ẩ m là r ấ t đ a d ạ ng ph ụ thu ộ c vào công d ụ ng c ủ a chúng. Titan đ ioxit là m ộ t v ậ t li ệ u c ơ b ả n trong cu ộ c s ố ng h ằ ng ngày c ủ a chúng ta. Các nhà quan sát công nghi ệ p cho r ằ ng l ượ ng titan đ ioxit tiêu th ụ t ạ i m ộ t qu ố c gia có m ố i quan h ệ r ấ t g ầ n v ớ i tiêu chu ẩ n cu ộ c s ố ng. Ví d ụ t ạ i Nh ậ t B ả n, s ố li ệ u th ố ng kê h ằ ng n ă m cho th ấ y l ượ ng titan đ ioxit s ả n xu ấ t ra có quan h ệ m ậ t thi ế t v ớ i GNP c ủ a qu ố c gia này. Ta có các ứ ng d ụ ng xúc tác quang c ủ a TiO 2 đượ c đư a ra nh ư trong hình 3. Nhìn vào hình 4 ta có th ể th ấ y l ượ ng TiO 2 s ử d ụ ng cho l ĩ nh v ự c quang xúc tác chi ế m g ầ n 50% trong nh ữ ng ứ ng d ụ ng c ủ a TiO 2 và t ă ng d ầ n theo th ờ i gian [35]. Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 8 - Hình 3: Sơ đồ ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO 2 . S ả n l ượ ng TiO 2 s ử d ụ ng h ằ ng n ă m trong l ĩ nh v ự c quang xúc tác: Hình 4: Lượng TiO 2 sử dụng hằng năm trong lĩnh vực quang xúc tác. Tổng hợp hữu cơ Quang xúc tác Quang điện Hiệu ứng siêu ưa nước Phản ứng đặc biệt Quang ngưng kết nitrogen Giảm chất gây ô nhiễm Khử chất độc vô cơ và loại trừ ion Tẩy uế: Phân hủy các hợp chất vi sinh Oxi hóa một phần hoặc toàn phần hợp chất hữu cơ Quang tách nước để tạo hydro Quang oxi hóa các hợp chất hữu cơ thành CO 2 Ánh sáng +TiO 2 hoạt tính T ấ n N ă m Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 9 - a. Ứng dụng trong xúc tác quang hóa xử lý môi trường [1] Khi titan thay đổ i hóa tr ị t ạ o ra c ặ p đ i ệ n t ử - l ỗ tr ố ng d ướ i tác d ụ ng c ủ a ánh sáng c ự c tím chi ế u vào, nó s ẽ giúp cho các đ i ệ n t ử chuy ể n t ừ vùng hóa tr ị lên vùng d ẫ n làm xu ấ t hi ệ n c ặ p đ i ệ n t ử - l ỗ tr ố ng ở vùng d ẫ n và vùng hóa tr ị . Nh ữ ng c ặ p này s ẽ di chuy ể n ra b ề m ặ t để th ự c hi ệ n ph ả n ứ ng oxi hóa kh ử , các l ỗ tr ố ng có th ể tham gia tr ự c ti ế p vào ph ả n ứ ng oxi hóa các ch ấ t độ c h ạ i, ho ặ c có th ể tham gia vào giai đ o ạ n trung gian t ạ o thành các g ố c t ự do ho ạ t độ ng để ti ế p t ụ c oxi hóa các h ợ p ch ấ t h ữ u c ơ b ị h ấ p ph ụ trên b ề m ặ t ch ấ t xúc tác t ạ o thành s ả n ph ẩ m cu ố i cùng là CO 2 và n ướ c ít độ c h ạ i nh ấ t. b. Ứng dụng làm chất độn trong các lĩnh vực sơn tự làm sạch, chất dẻo [2] TiO 2 còn đượ c s ử d ụ ng trong s ả n xu ấ t s ơ n t ự làm s ạ ch, tên chính xác c ủ a lo ạ i này là s ơ n quang xúc tác TiO 2 . Th ự c ch ấ t s ơ n là m ộ t d ạ ng dung d ị ch ch ứ a vô s ố các tinh th ể TiO 2 c ỡ ch ừ ng 8 ÷ 25 nm. Do tinh th ể TiO 2 có th ể l ơ l ử ng trong dung d ị ch mà không l ắ ng đọ ng nên còn đượ c g ọ i là s ơ n huy ề n phù TiO 2 . Khi đượ c phun lên t ườ ng, kính, g ạ ch, s ơ n s ẽ t ự t ạ o ra m ộ t l ớ p màng m ỏ ng bám ch ắ c vào b ề m ặ t. Nguyên lý ho ạ t độ ng c ủ a lo ạ i s ơ n trên nh ư sau: Sau khi các v ậ t li ệ u đượ c đư a vào s ử d ụ ng, d ướ i tác d ụ ng c ủ a tia c ự c tím trong ánh sáng m ặ t tr ờ i, oxi và n ướ c trong không khí, TiO 2 s ẽ ho ạ t độ ng nh ư m ộ t ch ấ t xúc tác để phân hu ỷ b ụ i, rêu, m ố c, khí độ c h ạ i, h ầ u h ế t các ch ấ t h ữ u c ơ bám trên b ề m ặ t v ậ t li ệ u thành H 2 O và CO 2 . TiO 2 không b ị tiêu hao trong th ờ i gian s ử d ụ ng do nó là ch ấ t xúc tác không tham gia vào quá trình phân hu ỷ . C ơ ch ế c ủ a hi ệ n t ượ ng này có liên quan đế n s ự quang - oxi hoá các ch ấ t gây ô nhi ễ m trong n ướ c b ở i TiO 2 . Các ch ấ t h ữ u c ơ béo, rêu, m ố c, . bám ch ặ t vào s ơ n có th ể b ị oxi hoá b ằ ng c ặ p đ i ệ n t ử - l ỗ tr ố ng đượ c hình thành khi các h ạ t nano TiO 2 h ấ p th ụ ánh sáng và nh ư v ậ y chúng đượ c làm s ạ ch kh ỏ i màng s ơ n. Đ i ề u gây ng ạ c nhiên là chính l ớ p s ơ n không b ị t ấ n công b ở i các c ặ p oxi hoá - kh ử m ạ nh m ẽ này. Ng ườ i ta phát hi ệ n ra r ằ ng, chúng có tu ổ i th ọ không kém gì s ơ n không đượ c bi ế n tính b ằ ng các h ạ t nano TiO 2 . Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Thị Kim Giang-K18 Nghiên c ứu điều chế vật liệu TiO 2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng - 10 - c. Xử lý các ion kim loại nặng trong nước [12], [13] Khi TiO 2 b ị kích thích b ở i ánh sáng thích h ợ p gi ả i phóng các đ i ệ n t ử ho ạ t độ ng. Các ion kim lo ạ i n ặ ng s ẽ b ị kh ử b ở i đ i ệ n t ử và k ế t t ủ a trên b ề m ặ t v ậ t li ệ u. V ậ t li ệ u xúc tác quang bán d ẫ n công ngh ệ m ớ i h ứ a h ẹ n nhi ề u áp d ụ ng trong x ử lý môi tr ườ ng. Ch ấ t bán d ẫ n k ế t h ợ p v ớ i ánh sáng UV đ ã đượ c dùng để lo ạ i các ion kim lo ạ i n ặ ng và các h ợ p ch ấ t ch ứ a ion vô c ơ . Ion b ị kh ử đế n tr ạ ng thái ít độ c h ơ n ho ặ c kim lo ạ i t ừ đ ó d ễ dàng tách đượ c. Ví d ụ : 2h ν + TiO 2 → 2e + 2h + (1.14) Hg 2+ (aq) ↔ Hg(ads) ( B ị h ấ p ph ụ lên b ề m ặ t v ậ t li ệ u) (1.15) Hg 2+ (ads)+ 2e → Hg(ads) (1.16) 2H 2 O ↔ 2H + + 2OH - (1.17) 2OH - + 2h + → H 2 O + 1/2 O 2 v.v . (1.18) R ấ t nhi ề u ion kim lo ạ i nh ạ y v ớ i s ự chuy ể n quang hóa trên b ề m ặ t ch ấ t bán d ẫ n nh ư là Au, Pt, Pd, Ag, Ir, Rh . Đ a s ố chúng đề u k ế t t ủ a trên b ề m ặ t v ậ t li ệ u. Ngoài s ự kh ử b ằ ng đ i ệ n t ử , các ion còn b ị oxi hóa b ở i l ỗ tr ố ng trên b ề m ặ t t ạ o oxit. Nh ữ ng ch ấ t k ế t t ủ a ho ặ c h ấ p ph ụ trên b ề m ặ t đượ c tách ra b ằ ng ph ươ ng pháp c ơ h ọ c ho ặ c hóa h ọ c. d. Các ứng dụng khác của bột titan đioxit kích thước nano mét TiO 2 còn đượ c s ử d ụ ng trong nhi ề u l ĩ nh v ự c khác nh ư : V ậ t li ệ u g ố m, ch ấ t t ạ o màu, ch ấ t độ n, làm v ậ t li ệ u ch ế t ạ o pin m ặ t tr ờ i, làm sensor để nh ậ n bi ế t các khí trong môi tr ườ ng ô nhi ễ m n ặ ng, trong s ả n xu ấ t b ồ n r ử a t ự làm s ạ ch b ề m ặ t trong n ướ c (t ự x ử lý mà không c ầ n hoá ch ấ t), làm v ậ t li ệ u s ơ n tr ắ ng do kh ả n ă ng tán x ạ ánh sáng cao, b ả o v ệ b ề m ặ t kh ỏ i tác độ ng c ủ a ánh sáng. S ử d ụ ng TiO 2 t ạ o màng l ọ c quang xúc tác trong máy làm s ạ ch không khí, máy đ i ề u hoà, v.v… 1.1.4. Các phương pháp điều chế titan đioxit kích thước nano mét a. Các ph ươ ng pháp v ậ t lý [2] Để đ i ề u ch ế b ộ t titan đ ioxit kích th ướ c nano mét theo ph ươ ng pháp v ậ t lý ta có th ể s ử d ụ ng 3 ph ươ ng pháp sau: [...]... t Ch t xúc tác quang TiO2 ã ư c kích ho t b i V ã quang oxy hóa etanol Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang xúc tác c a chúng - 22 - Lu n văn th c sĩ khoa h c Nguy n Th Kim Giang-K18 dư i b c x nhìn th y và dư i b c x UV có th so sánh ho t tính ư c v i TiO2 nguyên ch t Các h t nano TiO2 ã ư c kích ho t b i ion Pt4+ bi u hi n ho t tính xúc tác quang. .. Ho t tính xúc tác quang c a TiO2 ã kích ho t b i lưu huỳnh cũng ã ư c nghiên c u TiO2 ã kích ho t b i S ư c phát hi n là th hi n m t ho t tính xúc tác Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang xúc tác c a chúng - 25 - Lu n văn th c sĩ khoa h c quang cao hơn Nguy n Th Kim Giang-K18 vùng ánh sáng nhìn th y nhưng l i th p hơn vùng ánh sáng UV TiO2 ã kích ho... m t riêng cao hơn TiO2 aerogel cũng ư c cho là h a h n ho t tính xúc tác quang t t Degan và c ng s ã i u ch ư c TiO2 aerogel v i m t x p là 90% và di n tích b m t là 600 m2/g, và h th y r ng kh năng quang phân h y c a axit salicylic c a TiO2 Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang xúc tác c a chúng - 20 - Lu n văn th c sĩ khoa h c Nguy n Th Kim Giang-K18... bi n tính như sau: Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang xúc tác c a chúng - 11 - Lu n văn th c sĩ khoa h c Nguy n Th Kim Giang-K18 TiO2 ư c bi n tính b i nguyên t kim lo i, TiO2 ư c bi n tính b i nguyên t không kim lo i, TiO2 ư c bi n tính b i h n h p a Các v t li u nano TiO2 ư c bi n tính b i nguyên t kim lo i Các kim lo i có th ư c dùng bi n tính. .. hơn Nghiên c u này ã cho th y s tăng lên áng k ho t tính xúc tác quang c a các h t nano TiO2 kích ho t b i N là do s t o thành liên k t O-Ti-N như oxynitride trong su t quá trình kích ho t thay th S oxy hóa quang xúc tác các h p ch t h u cơ b ng TiO2 ã kích ho t b i N dư i ánh sáng nhìn th y ch y u tr i qua các ph n Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang. .. c Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang xúc tác c a chúng - 17 - Lu n văn th c sĩ khoa h c Nguy n Th Kim Giang-K18 1.2.3 Các ng d ng xúc tác quang [35], [37], [38] TiO2 ư c ánh giá là ch t xúc tác quang hóa thân thi n v i môi trư ng và hi u qu nh t, nó ã ư c s d ng r ng rãi nh t cho quá trình quang phân h y các ch t ô nhi m khác nhau Các ch t xúc tác. .. u nano TiO2 ư c kích ho t b i kim lo i nh m nâng cao hi u qu xúc tác quang trong quá trình phân h y các ch t ô nhi m h u cơ khác nhau dư i ánh sáng nhìn th y ã ư c nghiên c u r ng Choi và c ng s ã ch o m t nghiên c u có h th ng v ho t tính xúc tác quang c a các h t nano TiO2 ã ư c kích ho t b i các nguyên t kim lo i chuy n ti p trong s oxy hóa CHCl3 và s kh CCl4 và tìm ư c r ng ho t tính xúc tác quang. .. ng b t kích thư c nanomét có c u trúc anatasese có ho t tính xúc tác cao nh t [10] Nghiên c u i u ch v t li u TiO2 bi n tính kích thư c nano mét và kh o sát kh năng quang xúc tác c a chúng - 27 - Lu n văn th c sĩ khoa h c Nguy n Th Kim Giang-K18 1.2.5 Các phương pháp bi n tính titan ioxit kích thư c nano mét a Các phương pháp bi n tính chung [35] Các phương pháp bi n tính titan ioxit kích thư c nm v... c nhi u x b ng cách kích ho t gi a các d i tr ng c a TiO2 c Các v t li u nano TiO2 ư c kích ho t b i phi kim: th h th ba [35] Các v t li u nano TiO2 ã ư c kích ho t b i phi kim ã ư c coi như ch t xúc tác th h th ba Các v t li u nano TiO2 ã ư c kích ho t b i các phi kim khác nhau ã ư c nghiên c u r ng rãi v ho t tính xúc tác quang dư i ánh sáng nhìn th y Các v t li u nano TiO2 ư c kích ho t b i phi kim... màu xúc tác quang xanh metylen, tr khi n ng n ch t thêm nitơ th p Hi u qu xúc tác quang trong vùng ánh sáng nhìn th y c a TiO2 ã kích ho t b i h n h p ã ư c tìm th y là ph thu c vào n ng v trí ho t ng c a h n h p ch t bi n tính ch t bi n tính, và các i v i ch t xúc tác quang dư i ánh sáng nhìn th y 1.2.2 Tính ch t c a titan iôxit bi n tính a Các tính ch t i n c a các v t li u nano TiO2 ã ư c bi n tính