Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khí (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khíNghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khíNghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khíNghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khíNghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khíNghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khíNghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposit trên cơ sở Ti02, ứng dụng xử lý một số tác nhân ô nhiễm trong không khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - MÃ THỊ ANH THƯ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT TRÊN CƠ SỞ TiO2, ỨNG DỤNG XỬ LÝ MỘT SỐ TÁC NHÂN Ô NHIỄM TRONG KHƠNG KHÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - MÃ THỊ ANH THƯ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT TRÊN CƠ SỞ TiO2, ỨNG DỤNG XỬ LÝ MỘT SỐ TÁC NHÂN Ơ NHIỄM TRONG KHƠNG KHÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC Chun ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 62.44.01.19 Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thị Huệ HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi, thực Phịng Phân tích chất lượng mơi trường – Viện Cơng nghệ môi trường, hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Huệ Các kết trình bày luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Người cam đoan Mã Thị Anh Thư ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Huệ - Người hướng dẫn khoa học định hướng nghiên cứu, động viên khích lệ tạo điều kiện tốt giúp đỡ tơi q trình thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Q thầy Viện Hóa học, Viện Công nghệ môi trường, Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Trường Cao đẳng Sư phạm Cao Bằng tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian làm nghiên cứu sinh Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán Phòng Phân tích chất lượng mơi trường, Viện Cơng nghệ mơi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam chia sẻ kinh nghiệm quý báu ln gắn bó, giúp đỡ tơi suốt thời gian làm thực nghiệm hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm thảo luận để thực luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đặc biệt tới tồn thể gia đình, chồng tơi tin tưởng, động viên suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả Mã Thị Anh Thư iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Các ký hiệu: A Số tế bào vi khuẩn 1ml mẫu (CFU/ml) Co Nồng độ toluen ban đầu (µg/m3) Ct Nồng độ toluen sau t (µg/m3) mxt Khối lượng xúc tác quang (g) η hấp phụ Hiệu suất hấp phụ (%) η XTQH Hiệu suất xúc tác quang hóa (%) η tổng Tổng hiệu suất (%) ηVK Hiệu suất diệt vi khuẩn ni Số lượng đĩa cấy nồng độ pha loãng thứ i kobs Hằng số cân KL-H Hằng số hấp phụ Langmuir-Hinshelwood K Tỷ lệ phản ứng liên tục ρ Mật độ diện tích xúc tác (g/m2) r0 Tốc độ đầu phản ứng fi Độ pha lỗng V Thể tích dung dịch (ml) Các từ viết tắt: N-TiO2/Al2O3 Nano TiO2 pha tạp nitơ phủ sợi nhôm oxit kim loại HA/N-TiO2 nanocomposit hydroxyl apatit phủ TiO2 pha tạp nitơ VOCs Các hợp chất hữu dễ bay (Volatile Organic Compounds) POC Ơxy hóa xúc tác quang (Photocatalytic Oxidation) HEPA Màng lọc khí hiệu cao (High efficiency particulate air) AC Than hoạt tính (Activated carbon) LPG Khí dầu mỏ hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas) TSS Hệ thống khử trùng nhiệt động (Thermo dynamic sterilisation system) UVGI Chiếu xạ diệt khuẩn tia cực tím (Ultraviolet germicidal irradiation) HA Hydroxyl apatit (Hydroxylapatite) OA Oxyapatit (Oxygenapatite) iv OCP Octocanxi phốt phát (Octocalcium Phosphate) OHA Oxi hydroxyl apatit (Oxyhydroxyapatite) PAN Peroxy Axetyl Nitrat (Peroxyl Acetil Nitrate) MB Xanh metylen (Methylene blue) PVC Hàm lượng rắn (Pigment volume content) PBS Dung dịch gốc (Pseudo Body Solution) α-TCP α -Tricanxi photphat (α -Tricalcium Phosphate) β-TCP β -Tricanxi photphat (β -Tricalcium Phosphate) DEA Dietanol amin (Diethanolamine) EtOH Etanol (Ethanol) TTIP Tetraisopropyl octotitanat (Tetraisopropyl orthotitanate) BET Hấp phụ đẳng nhiệt N2 (tên riêng: Brunauer - Emmett -Teller) EDX Phổ tán sắc lượng tia X (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) GC-FID Sắc ký khí lửa ion hóa (Gas Chromatography - Flame Ionization Detector) ICP-MS Cảm ứng cao tần ghép nối khối phổ (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) IR Tia hồng ngoại (Infrared radiation) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) TGA Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermal gravity analysis) UV-VIS Phổ hấp thụ tử ngoại-khả kiến (Ultra Violet-Visible) XRD Nhiễu xạ tia rơn ghen (X - ray diffraction) v MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH .ix MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN .3 1.1 Một số tác nhân nhiễm khơng khí phương pháp xử lý 1.1.1 Hiện trạng nhiễm mơi trường khơng khí 1.1.2 Toluen số vi sinh vật gây ô nhiễm khơng khí .5 1.1.3 Phương pháp xử lý nhiễm khơng khí 1.1.3.1 Phương pháp học 1.1.3.2 Phương pháp nhiệt hóa .10 1.1.3.3 Phương pháp điện hóa 10 1.1.3.4 Phương pháp quang hóa 13 1.2 Vật liệu nano TiO2 16 1.2.1 Cấu trúc TiO2 16 1.2.2 Cơ chế xử lý chất ô nhiễm xúc tác quang TiO2 18 1.2.3 Các tham số ảnh hưởng đến động học phản ứng quang xúc tác 20 1.2.4 Phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác TiO2 22 1.2.5 Những ưu điểm hạn chế nano TiO2 25 1.2.6 Nano TiO2 pha tạp 26 1.3 Vật liệu nano TiO2 phủ sợi nhôm oxit 27 1.3.1 Vai trò tính chất sợi nhơm oxit vật liệu 27 1.3.2 Phương pháp chế tạo vật liệu TiO2/Al2O3 28 1.3.3 Ứng dụng vật liệu nano TiO2/Al2O3 31 1.4 Vật liệu nanocomposit HA/TiO2 31 1.4.1 Hydroxylapatit .31 1.4.2 Phương pháp chế tạo vật liệu nanocomposit HA/TiO2 34 1.4.3 Ứng dụng vật liệu nanocomposit HA/TiO2 .38 1.5 Đánh giá hoạt tính xúc tác quang vật liệu 39 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 42 2.1.1 Hóa chất 42 vi 2.1.1.1 Hóa chất dùng để tổng hợp vật liệu 42 2.1.1.2 Hóa chất dùng để phân tích nồng độ toluen vi khuẩn .42 2.1.2 Dụng cụ 42 2.1.2.1 Dụng cụ dùng để tổng hợp vật liệu .43 2.1.2.2 Dụng cụ dùng để phân tích nồng độ toluen vi khuẩn 43 2.1.3 Thiết bị 43 2.1.3.1 Thiết bị dùng để tổng hợp vật liệu .43 2.1.3.2 Thiết bị dùng để đánh giá đặc trưng vật liệu 43 2.1.3.3 Thiết bị dùng để phân tích nồng độ toluen vi khuẩn 44 2.2 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu .44 2.2.1 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu N-TiO2/Al2O3 .44 2.2.1.1 Pha chế dung dịch sol N-TiO2 .44 2.2.1.2 Tạo màng nano N-TiO2 sợi Al2O3 45 2.2.2 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposit HA/N-TiO2 .45 2.2.2.1 Tổng hợp bột nano TiO2 pha tạp nitơ (N-TiO2) 45 2.2.2.2 Tổng hợp bột nanocomposit HA/N-TiO2 47 2.3 Đánh giá đặc trưng vật liệu 48 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X .48 2.3.2 Phương pháp phân tích nhiệt 49 2.3.3 Phương pháp tán sắc lượng tia X .49 2.3.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét 50 2.3.5 Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ .51 2.3.6 Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ .53 2.3.7 Phương pháp quang phổ hấp thụ UV-VIS chất rắn 54 2.3.8 Phương pháp phổ hồng ngoại .54 2.4 Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác 55 2.4.1 Thử nghiệm vật liệu N-TiO2/Al2O3 xử lý toluen .55 2.4.2 Thử nghiệm vật liệu HA/N-TiO2 xử lý toluen 57 2.4.3 Phương pháp phân tích nồng độ toluen 58 2.4.4 Thử nghiệm khả diệt khuẩn vật liệu HA/N-TiO2 .60 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63 3.1 Vật liệu nano N-TiO2 /Al2O3 63 3.1.1 Tổng hợp vật liệu N-TiO2/Al2O3 63 vii 3.1.1.1 Kết pha chế dung dich sol 63 3.1.1.2 Kết tổng hợp vật liệu N-TiO2/Al2O3 64 3.1.2 Đặc trưng cấu trúc, tính chất vật liệu N-TiO2/Al2O3 64 3.1.2.1 Ảnh hưởng thời gian số lần nhúng phủ 65 3.1.2.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch sol N-TiO2 68 3.1.3 Thử nghiệm hoạt tính xúc tác quang vật liệu N-TiO2/Al2O3 72 3.1.3.1 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu N-TiO2/Al2O3 72 3.1.3.2 Ảnh hưởng nguồn sáng đến khả xử lý toluen vật liệu NTiO2/Al2O3 74 3.1.3.3 Ảnh hưởng khối lượng xúc tác quang 76 3.1.3.4 Ảnh hưởng nồng độ toluen ban đầu 77 3.1.3.5 Động học q trình oxi hóa toluen vật liệu N-TiO2/Al2O3 .79 3.1.3.6 Độ bền hoạt tính xúc tác quang vật liệu N-TiO2/Al2O3 81 3.2 Vật liệu nanocomposit HA/N-TiO2 82 3.2.1 Tổng hợp vật liệu nanocomposit HA/N-TiO2 82 3.2.1.1 Kết tổng hợp bột TiO2 pha tạp nitơ 82 3.2.1.2 Kết tổng hợp vật liệu HA/N-TiO2 .89 3.2.2 Đặc trưng vật liệu HA/N-TiO2 90 3.2.2.1 Ảnh hưởng thời gian ngâm bột N-TiO2 dung dịch gốc 90 3.2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ ion Ca2+ PO43- dung dịch gốc 92 3.2.3 Kết đánh giá hoạt tính xúc tác quang vật liệu HA/N-TiO2 100 3.2.3.1 Vai trò HA vật liệu HA/N-TiO2 100 3.2.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng HA/N-TiO2 dung dịch huyền phù 102 3.2.3.3 Ảnh hưởng khối lượng vật liệu 104 3.2.3.4 Ảnh hưởng mật độ công suất ánh sáng 105 3.2.3.5 Động học q trình oxy hóa toluen vật liệu HA/N-TiO2 107 3.2.3.6 Độ bền hoạt tính xúc tác quang vật liệu HA/N-TiO2 109 3.2.3.7 Kết khử khuẩn vật liệu HA/N-TiO2 111 KẾT LUẬN 116 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 118 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC 132 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thế ơxy hóa số tác nhân ơxy hóa 19 Bảng 1.2 Một số hợp chất canxi phosphat .32 Bảng 2.1 Thành phần ion dung dịch gốc chế tạo HA/N-TiO2 47 Bảng 3.1 Thành phần dung dịch sol N-TiO2 63 Bảng 3.2 Các mẫu vật liệu N-TiO2/Al2O3 khảo sát ảnh hưởng thời gian 64 Bảng 3.3 Các vật liệu N-TiO2/Al2O3 khảo sát ảnh hưởng nồng độ 68 Bảng 3.4 Kích thước hạt trung bình hàm lượng TiO2 mẫu N-TiO2/Al2O3 71 Bảng 3.5 Các thí nghiệm khảo sát khả hấp phụ vật liệu N-TiO2/Al2O3 73 Bảng 3.6 Kết hấp phụ toluen vật liệu N-TiO2/Al2O3 .73 Bảng 3.7 Kết xử lý toluen N-TiO2/Al2O3 nguồn sáng huỳnh quang 74 Bảng 3.8 Kết xử lý toluen vật liệu N-TiO2/Al2O3 nguồn sáng UV365nm 75 Bảng 3.9 Ảnh hưởng mxt đến hiệu xử lý toluen vật liệu N-TiO2/Al2O3 .77 Bảng 3.10 Ảnh hưởng C0 đến hoạt tính vật liệu N-TiO2/Al2O3 .78 Bảng 3.11 Hằng số tốc độ biểu kiến (kobs) tốc độ đầu (r0) phản ứng phân hủy toluen xúc tác quang N-TiO2/Al2O3 80 Bảng 3.12 Các mẫu vật liệu HA/N-TiO2 khảo sát thời gian 89 Bảng 3.13 Các mẫu vật liệu HA/N-TiO2 khảo sát nồng độ 92 Bảng 3.14 Tỷ lệ Ca/P tỷ lệ khối lượng HA mẫu HA/N-TiO2 94 Bảng 3.15 Một số đặc trưng HA/N-TiO2 đo từ phương pháp BET 98 Bảng 3.16 Các thí nghiệm khảo sát vai trị HA vật liệu HA/N-TiO2 101 Bảng 3.17 Kết khảo sát vai trò HA vật liệu HA/N-TiO2 101 Bảng 3.18 Khả xử lý toluen theo hàm lượng HA/N-TiO2 103 Bảng 3.19 Ảnh hưởng khối lượng HA/N-TiO2 đến hiệu suất xử lý toluen 104 Bảng 3.20 Ảnh hưởng mật độ công suất ánh sáng đến hoạt tính HA/N-TiO2 106 Bảng 3.21 Ảnh hưởng nồng độ toluen ban đầu đến hoạt tính HA/N-TiO2 107 Bảng 3.22 Hằng số tốc độ biểu kiến (kobs) tốc độ đầu (r0) phản ứng phân hủy toluen ánh sáng huỳnh quang xúc tác HA/N-TiO2 108 Bảng 3.23 Độ bền xúc tác quang vật liệu HA/N-TiO2 110 Bảng 3.24 Kết xử lý vi khuẩn vật liệu HA/N-TiO2 112 Bảng 3.25 Kết xử lý vi nấm vật HA/N-TiO2 114 118 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Vật liệu nano N-TiO2/Al2O3 tổng hợp phương pháp sol – gel từ tetraisopropyl orthotitanat, diethanolamine ethanol Quy trình tổng hợp đơn giản có độ ổn định cao N-TiO2 có cấu trúc đơn pha anatas, kích thước hạt từ 1530nm, hấp thụ ánh sáng có bước sóng 439nm N-TiO2 chiếm khoảng 6% khối lượng vật liệu Vật liệu N-TiO2/Al2O3 có khả xử lý hợp chất hữu ứng dụng làm màng lọc khí Sự kết hợp phương pháp thay đổi cấu trúc nano TiO2 từ dạng hạt sang dạng phương pháp kết tủa HA bề mặt TiO2 pha tạp N hình thành lỗ xốp vật liệu nanocomposit HA/N-TiO2 Nhờ đó, vật liệu khơng bị sa lắng tạo huyền phù dung mơi nước Kích thước trung bình lỗ xốp 78,3929Å N-TiO2 khoảng 5×10nm, dài 10-500nm HA/N-TiO2 hấp thụ ánh sáng có bước sóng 429nm, diện tích bề mặt riêng 385m2/g Vật liệu HA/N-TiO2 có tính chất hấp phụ quang xúc tác, xử lý toluen vi khuẩn, vi nấm vùng ánh sáng nhìn thấy Vật liệu có tiềm xử lý tác nhân ô nhiễm môi trường khơng khí 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Nguyễn Thị Huệ, Trần Thị Đức, Mã Thị Anh Thư, Đinh Thị Thúy Hằng, Chế tạo ứng dụng nano TiO2 để xử lý chất độc hại mơi trường khơng khí Việt Nam, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam 1975-2010, tiểu ban Môi trường Năng lượng, 2010, ISBN: 978-604-913-013-7, 220-225 Nguyen Thi Hue, Ma Thi Anh Thu, Study on fabrication of apatite/TiO2 suspension and assessment of its ability of disintegrating toxic substances in the air environment, The 3rd International Workshop on Nanotechnology and Application, November 10-12, Vung Tau, Vietnam, 2011, 960-963 Nguyễn Mạnh Nghĩa, Nguyễn Thị Huệ, Mã Thị Anh Thư, Nghiên cứu chế tạo vật liệu TiO2/Al2O3 xử lý fomandehit mơi trường khơng khí, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, ISSN-0868-3224, 16 (3), 2011, 38-42 Nguyễn Thi Huệ, Nguyễn Thị Hà Giang, Mã Thị Anh Thư, Trần Thị Thu Hương, Nghiên cứu xử lý Benzen, Toluen Xylen mơi trường khơng khí sơn nano apatit/TiO2, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 2012, ISSN 0866 708X, 50 (2B), 213-220 Mã Thị Anh Thư, Nguyễn Thị Huệ, Âu Duy Tuấn, Nghiên cứu chế tạo thiết bị lọc khí sử dụng vật liệu TiO2/Al2O3, TiO2/SiO2 xử lý khí CO, NO, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, 2013, ISSN-0868-3224,18 (3), 48-53 Ma Thi Anh Thu, Nguyen Thi Hue, Nguyen Manh Nghia, Fabrication and study on structure, photocatalysis of TiO2: N/Al2O3 material for NO, CO degradation, Journal of Science, HNUE, 2013, 7, 94-99 Mã Thị Anh Thư, Nguyễn Thị Huệ, Nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu diệt nấm sơn nano apatit/TiO2 bệnh viện, Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc, 2013, 563-567 Ma Thi Anh Thu, Nguyen Thi Hue, Application of hydroxylapatite-coated titanium dioxide suspension for air purification, International Symposium on NanoMaterials, Technology and Application (NANOMATA 2014), 15 - 17 October, 2014, Hanoi, Vietnam 120 Nguyễn Thị Huệ, Mã Thị Anh Thư, Nguyễn Mạnh Nghĩa, Xử lý toluen vật liệu nano TiO2 pha tạp nitơ phủ sợi oxit nhôm (N-TiO2/Al2O3), Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, 2017, 22 (4), 115-120 10 Mã Thị Anh Thư, Nguyễn Thị Huệ, Nguyễn Mạnh Nghĩa, Động học phân hủy toluen sử dụng ánh sáng nhìn thấy xúc tác quang nano N-TiO2/Al2O3, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh học, 2018, 23 (1), 94-99 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên môi trường, Báo cáo môi trường quốc gia, 2013 [2] P Pluschke, Indoor air pollution, The Handbook of Environmental Chemistry Springer, 2004 [3] Sở Tài nguyên môi trường nhà đất Hà Nội, Nguyên nhân ô nhiễm môi trường không khí đô thị, 2006 [4] CEN Classification, HEPA/ULPA Filters EN, 1998 [5] L Li, Z Sun, H Li, and T C Keener, Effects of activated carbon surface properties on the adsorption of volatile organic compounds, J Air Waste Manage Assoc., 2012, 62 (10), 1196-1202 [6] C.H Ao and S C Lee, Combination effect of activated carbon with TiO2 for the photodegradation of binary pollutants at typical indoor air level, J Photochem Photobiol A Chem., 2004, 161 (2), 131 [7] H Jenny, Smog-busting paint soaks up noxious gases, in New Scientist, Reed Business Information, 2004 [8] M S Zuraimi, G J Nilsson, and R J Magee, Removing indoor particles using portable air cleaners: Implications for residential infection transmission, Build Environ., 2011, 46 (12), 2512–2519 [9] S Wang, H M Ang, and M O Tade, Volatile organic compounds in indoor environment and photocatalytic oxidation: State of the art, Environ Int., 2007, 33 (5), 694–705 [10] N Britigan, A Alshawa, and S A Nizkorodov, Quantification of Ozone Levels in Indoor Environments Generated by Ionization and Ozonolysis Air Purifiers, J Air Waste Manage Assoc., 2006, 56 (5), 601–610 [11] A Fujishima et al., TiO2 Photocatalysis: Fundamentals and Applications, in Bkc, Inc, 1999 [12] D J Branson, Photocatalysis: Considerations for IAQ-Sensitive Engineering Designs, in Engineered Systems, 2006 [13] D K et al., Study on the anatase to rutile phase transformation and controlled synthesis of rutile nanocrystals with the assistance of ionic liquid, Langmuir, 26 (12), 294–302 122 [14] U Diebold, The surface science of titanium dioxide, Surf Sci Rep., 2003, 48(5-8), 53–229 [15] D T Cromer and K Herrington, The Structures of Anatase and Rutile, J Am Chem Soc., 1955, 77 (18), 4708–4709 [16] T L Thompson, Photocatalysis on titanium dioxide surfaces, University of Pittsburg, 2000 [17] P A Cox, The surface science of metal oxides Cambridge university press, 1996 [18] N Serpone and E Pilezzetti, Photocatalysis: Fundamentals and Applications New York, 1989 [19] A L Linsebigler, G Lu, and J T Yates Jr, Photocatalysis on TiO2 surfaces: principles, mechanisms, and selected results, Chem Rev., 1995, 95 (3), 735– 758 [20] R A Liđin, V A Molosco, and L L Anddreeva, tính chất lý hóa học chất vô Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 1996 [21] D Reyes-Coronado, G Rodríguez-Gattorno, M E Espinosa-Pesqueira, C Cab, R d de Coss, and G Oskam, Phase-pure TiO2 nanoparticles: anatase, brookite and rutile, Nanotechnology, 2008, 19 (14), 145-605 [22] J Three Bond Co., LTd Tokyo, Titanium-Oxide Photocatalyst, Three Bond Tech News, 2004, 62 (1), 1–8 [23] T M Trí and T M Trung, Các q trình xy hóa nâng cao xử lý nước nước thải: Cơ sở khoa học ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005, 102–111 [24] R Phillips, Sources and Applications of Ultraviolet Radiation New York: Academic Press Inc, 1983 [25] “ISO 14605:2013, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Light source for testing semiconducting photocatalytic materials used under indoor lighting environment [26] J.-M Herrmann, Heterogeneous photocatalysis: an emerging discipline involving multiphase systems, Catal Today, 1995, 24 (1), 157–164 [27] D F Ollis, Solar-assisted photocatalysis for water purification: issues, data, questions, in Photochemical conversion and storage of solar energy, Springer, 1991, 593–622 123 [28] J.-L Shie, C.-H Lee, C.-S Chiou, C.-T Chang, C.-C Chang, and C.-Y Chang, Photodegradation kinetics of formaldehyde using light sources of UVA, UVC and UVLED in the presence of composed silver titanium oxide photocatalyst, J Hazard Mater., 2008, 155 (1), 164–172 [29] M Anpo and M Takeuchi, The design and development of highly reactive titanium oxide photocatalysts operating under visible light irradiation, J Catal., 2003, 216 (1), 505–516 [30] X Peng and A Chen, Aligned TiO2 nanorod arrays synthesized by oxidizing titanium with acetone, J Mater Chem., 2004, 14 (16), 2542–2548 [31] H C Zeng, Preparation and integration of nanostructured titanium dioxide, Curr Opin Chem Eng.,2011, (1), 11–17 [32] R R Bacsa and J Kiwi, Effect of rutile phase on the photocatalytic properties of nanocrystalline titania during the degradation of p-coumaric acid, Appl Catal B Environ., 1998, 16 (1) 19–29 [33] N Đ Nghĩa, Hóa học nano Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ Hà Nội, 2007 [34] Titanium Dioxide Manufacturing Processes, in Millennium Inorganic Chemicals, 2007 [35] M Andersson, L Österlund, S Ljungstroem, and A Palmqvist, Preparation of nanosize anatase and rutile TiO2 by hydrothermal treatment of microemulsions and their activity for photocatalytic wet oxidation of phenol,” J Phys Chem B, 2002, 106 (41), 10674–10679 [36] P N Phương, P T Sơn, L V Long, N N Tuân, and N Đ Lâm, Tổng hợp nano TiO2 dạng ống (TiO2 nanotubes) phương pháp thủy nhiệt, Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 2011, (42), 77–82 [37] W Wang, O K Varghese, M Paulose, C A Grimes, Q Wang, and E C Dickey, A study on the growth and structure of titania nanotubes, J Mater Res., 2004, 19 (2), 417–422 [38] T.V.Chuong, L.Q.T.Dung, N.D.T.Luan, and T.T.Huy, Application of ultrasonic for nanomaterials synthesis, Int J Nanotechnol, 2011, 8, 291–299 [39] W Kongsuebchart, P Praserthdam, J Panpranot, A Sirisuk, P 124 Supphasrirongjaroen, and C Satayaprasert, Effect of crystallite size on the surface defect of nano-TiO2 prepared via solvothermal synthesis, J Cryst Growth, 2006, 297 (1), 234–238 [40] R.-C Xie and J K Shang, Morphological control in solvothermal synthesis of titanium oxide, J Mater Sci., 2007, 42 (16), 6583–6589 [41] T T Tiên et al., Nghiên cứu tổng hợp TiO2 ống nano phương pháp anod hóa ứng dụng quang xúc tác, Tạp chí phát triển khoa học công nghệ, 2013, 16 (2), 5–12 [42] M Tahir and N S Amin, Indium-doped TiO2 nanoparticles for photocatalytic CO2 reduction with H2O vapors to CH4, Appl Catal B Environ., 2015, 162, 98–109 [43] H L.V., L N.T.H., P N.X., N N.X., and M L.Q, Ferromagnetic Ti1-xCoxO2 prepared by the Sol-Gel technique, in Proceeding of the Sixth German – Vietnam Seminar on Physics and Engineering, Cheminitz, 2003, 29–33 [44] X Chen, Y Lou, A C S Samia, C Burda, and J L Gole, Formation of Oxynitride as the Photocatalytic Enhancing Site in Nitrogen-Doped Titania Nanocatalysts: Comparison to a Commercial Nanopowder, Adv Funct Mater., 2005, 15 (1), 41–49 [45] H Wu, J Ma, Y Li, C Zhang, and H He, Photocatalytic oxidation of gaseous ammonia over fluorinated TiO2 with exposed (001) facets, Appl Catal B Environ., 2014, 152, 82-87 [46] X B Chen, Synthesis and investigation of novel nanomaterials for improved photocatalysis, Doctor of Philosophy CWRU, Ohio, 2005 [47] D Méndez, R Vargas, C Borrás, S Blanco, J Mostany, and B R Scharifker, A rotating disk study of the photocatalytic oxidation of pnitrophenol on phosphorus-modified TiO2 photocatalyst, Appl Catal B Environ., 2015, 166, 529–534 [48] Z Zhang, S.-W Cao, Y Liao, and C Xue, Selective photocatalytic decomposition of formic acid over AuPd nanoparticle-decorated TiO2 nanofibers toward high-yield hydrogen production, Appl Catal B Environ., 2015, 162, 204–209 [49] J Gong, C Yang, J Zhang, and W Pu, Origin of photocatalytic activity of 125 W/N-codoped TiO2: H2 production and DFT calculation with GGA+U, Appl Catal B Environ., 2014, 152–153, 73–81 [50] Z Hu, J C Yu, T Ming, and J Wang, A wide-spectrum-responsive TiO2 photoanode for photoelectrochemical cells, Appl Catal B Environ., 2015, 168, 483–489 [51] M J Moz-Batista, M Fernández-García, and A Kubacka, Promotion of CeO2–TiO2 photoactivity by g-C3N4: Ultraviolet and visible light elimination of toluene, Appl Catal B Environ., 2015, 164, 261–270 [52] A Banisharif et al., Highly active Fe2O3-doped TiO2 photocatalyst for degradation of trichloroethylene in air under UV and visible light irradiation: Experimental and computational studies, Appl Catal B Environ., 2015, 165, 209–221 [53] G.-S Chen and C Cheng, Searching for the formation of TiO2 mesoporous films with durable photoactivity by synergy of WO3 and sodium using a simple sputtering and annealing process, Appl Catal B Environ., 2014, 150–151, 354–362 [54] L M Pastrana-Martínez et al., Role of oxygen functionalities on the synthesis of photocatalytically active graphene–TiO2 composites, Appl Catal B Environ., 2014, 158–159, 329–340 [55] B Czech, W Buda, S P Patkowska, and P Oleszczuk, MWCNT–TiO2–SiO2 nanocomposites possessing the photocatalytic activity in UVA and UVC, Appl Catal B Environ., 2015, 162, 564–572 [56] S Gomez, C L Marchena, M S Renzini, L Pizzio, and L Pierella, In situ generated TiO2 over zeolitic supports as reusable photocatalysts for the degradation of dichlorvos, Appl Catal B Environ., 2015, 162, 167–173 [57] D Kanakaraju, J Kockler, C A Motti, B D Glass, and M Oelgemöller, Titanium dioxide/zeolite integrated photocatalytic adsorbents for the degradation of amoxicillin, Appl Catal B Environ., 2015, 166, 45–55 [58] F Persico, M Sansotera, C L Bianchi, C Cavallotti, and W Navarrini, Photocatalytic activity of TiO2-embedded fluorinated transparent coating for oxidation of hydrosoluble pollutants in turbid suspensions, Appl Catal B Environ., 2015, 170–171, 83–89 126 [59] M J Twu, A H Chiou, C C Hu, C Y Hsu, and C G Kuo, Properties of TiO2 films deposited on flexible substrates using direct current magnetron sputtering and using high power impulse magnetron sputtering, Polym Degrad Stab., 2015, 117, 1–7 [60] V Vaiano, O Sacco, D Sannino, and P Ciambelli, Nanostructured N-doped TiO2 coated on glass spheres for the photocatalytic removal of organic dyes under UV or visible light irradiation, Appl Catal B Environ., 2015, 170– 171, 153–161 [61] S Ullah et al., Enhanced photocatalytic properties of core@shell SiO2@TiO2 nanoparticles, Appl Catal B Environ., 2015, 179, 333–343 [62] M Hussain, P Akhter, G Saracco, and N Russo, Nanostructured TiO2/KIT-6 catalysts for improved photocatalytic reduction of CO2 to tunable energy products, Appl Catal B Environ., 2015, 170–171, 53–65 [63] S Adjimi et al., Photocatalytic paper based on sol–gel titania nanoparticles immobilized on porous silica for VOC abatement, Appl Catal B Environ., 2014, 154–155, 123–133 [64] K Soysal, J Park, S H You, D W Shin, W T Bae, and A Ozturk, “Preparation and photocatalytic activity of apatite-precipitated TiO2” J Ceram Process Res., 2011, 12 (2), 176–182 [65] S Ullah et al., Enhanced photocatalytic properties of core@shell SiO2@ TiO2 nanoparticles, Appl Catal B Environ., 2015, 179, 333–343 [66] E M Borges, M D García, T Hernández, C J Ruiz-Morales, and P Esparza, Supported Photocatalyst for Removal of Emerging Contaminants from Wastewater in a Continuous Packed-Bed Photoreactor Configuration, Catalysts , 2015, (1), 77-87 [67] C J Brinker and G W Scherer, Sol-gel science: the physics and chemistry of sol-gel processing Academic press, 2013 [68] L C Klein, Sol-gel optics: processing and applications, Springer Science & Business Media, 2013, 259 [69] T Q Sơn, Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ, tập II: Cơ chế phản ứng Nhà xuất Giáo dục, 1979 127 [70] A Wahl and J Augustynski, Charge carrier transport in nanostructured anatase TiO2 films assisted by the self-doping of nanoparticles, J Phys Chem B, 1998, 102 (40), 7820–7828 [71] H T Nguyen et al., Structural and morphological characterization of anatase TiO2 coating on χ-Alumina scale fiber fabricated by sol–gel dip-coating method, J Cryst Growth, 2004, 271 (1), 245–251 [72] K Fujiwara, Y Deligiannakis, C G Skoutelis, and S E Pratsinis, Visiblelight active black TiO2-Ag/TiOx particles, Appl Catal B Environ., 2014, 154, 9–15 [74] N T N Linh, N T Huệ, N T Vân, Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano TiO2/Al2O3 thử nghiệm xử lý khí NO, CO, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 2011, 7, 19–23 [75] D Lacout JL, Calcium phosphates as bioceramics In: Muster D (ed) Biomaterials–hard tissue repair and replacement, Elsevier Sci Amsterdam, 1992, 81–95 [76] M I Kay, R A Young, and A S Posner, Crystal structure of hydroxyapatit, Nature, 1964, 204, 1050–1052 [77] C A Beevers and D B McIntyre, The atomic structure of fluorapatite and its relation to that of tooth and bone material, Min Mag, 1946, 27, 254–257 [78] L Calderin, M J Stott, and A Rubio, Electronic and crystallographic structure of apatites, Phys Rev B, 2003, 67, 134106-134112 [79] A Myoui et al., Three-dimensionally engineered hydroxyapatite ceramics with interconnected pores as a bone substitute and tissue engineering scaffold, in Biomaterials in Orthopedics, Marcel Dekker, New York, 2004, 287–300 [80] F H Albee, Studies in bone growth: triple calcium phosphate as a stimulus to osteogenesis, Ann Surg., 1920, 71 (1), 32 [81] T Ishikawa, M Wakamura, and S Kondo, Surface characterization of calcium hydroxylapatite by Fourier transform infrared spectroscopy, Langmuir, 1989, (1) 140–144 [82] Y Komazaki, H Shimizu, and S Tanaka, A new measurement method for nitrogen oxides in the air using an annular diffusion scrubber coated with titanium dioxide, Atmos Environ., 1999, 33 (27), 4363–4371 128 [83] H Tanaka, T Watanabe, and M Chikazawa, FTIR and TPD studies on the adsorption of pyridine, n-butylamineand acetic acid on calcium hydroxyapatite, J Chem Soc Faraday Trans., 1997, 93 (24) 4377–4381 [84] H Nishikawa, Surface changes and radical formation on hydroxyapatite by UV irradiation for inducing photocatalytic activation, J Mol Catal A Chem., 2003, 206 (1) 331–338 [85] T Shibata et al., Antifungal effect of acrylic resin containing apatite-coated TiO2 photocatalyst, Dent Mater 2007, 26 (3), 437–444 [86] L Sun, C C Berndt, K A Gross, and A Kucuk, Material fundamentals and clinical performance of plasma sprayed hydroxyapatite coatings: a review, J Biomed Mater Res., 2001, 58 (5) 570–592 [87] J Hidalgo-Carrillo et al., A study on the potential application of natural phosphate in photocatalytic processes, J Colloid Interface Sci., 2010, 344 (2), 475–481 [88] I Cacciotti, A Bianco, M Lombardi, and L Montanaro, Mg-substituted hydroxyapatite nanopowders: synthesis, thermal stability and sintering behaviour, J Eur Ceram Soc., 2009, 29 (14), 2969–2978 [89] C S Ciobanu, S L Iconaru, P Le Coustumer, L V Constantin, and D Predoi, Antibacterial activity of silver-doped hydroxyapatite nanoparticles against gram-positive and gram-negative bacteria, Nanoscale Res Lett., 2012, (1), 324 [90] N.T.T.Linh, N.V.Dũng, and P.D.Tuấn, Động học hấp phụ phenol từ dung dịch nước vật liệu tổ hợp TiO2/Hydroxyapatit, Hóa học, 2013, 6, 704– 708 [91] S.-H Oh, R R Finones, C Daraio, L.-H Chen, and S Jin, Growth of nanoscale hydroxyapatite using chemically treated titanium oxide nanotubes, Biomaterials, 2005, 26 (24), 4938–4943 [92] R Z LeGeros and B Ben-Nissan, Introduction to synthetic and biologic apatites, in Advances in Calcium Phosphate Biomaterials, Springer, 2014, 1–17 [93] Z Yang, S Si, X Zeng, C Zhang, and H Dai, Mechanism and kinetics of apatite formation on nanocrystalline TiO2 coatings: a quartz crystal 129 microbalance study, Acta Biomater., 2008, 3, 560–568 [94] C Kormann, D W Bahnemann, and M R Hoffmann, Photolysis of chloroform and other organic molecules in aqueous titanium dioxide suspensions, Environ Sci Technol., 1991, (3), 94–500 [95] L Lagunas-Allué, M.-T Martínez-Soria, J Sanz-Asensio, A Salvador, C Ferronato, and J M Chovelon, Photocatalytic degradation of boscalid in aqueous titanium dioxide suspension: Identification of intermediates and degradation pathways, Appl Catal B Environ., 2010, (3), 122–131 [96] T Kokubo, H.-M Kim, and M Kawashita, Novel bioactive materials with different mechanical properties, Biomaterials, 2003, 24 (13), 2161–2175 [97] A Mitsionis, T Vaimakis, C Trapalis, N Todorova, D Bahnemann, and R Dillert, Hydroxyapatite/titanium dioxide nanocomposites for controlled photocatalytic NO oxidation, Appl Catal B Environ., 2011, 106 (3), 398– 404 [98] M J Sampaio et al., Carbon-based TiO2 materials for the degradation of Microcystin-LA, Appl Catal B Environ., 2015, 170, 74–82 [99] M Iwasaki, Y Miyamoto, S Ito, T Furuzono, and W.-K Park, Fabrication of platy apatite nanocrystals loaded with TiO2 nanoparticles by two-step emulsion method and their photocatalytic activity, J Colloid Interface Sci., 2008, 326 (2), 537–540 [100] S Hayakawa, J.-F Liu, K Tsuru, and A Osaka, Wet deposition of titaniaapatite composite in cotton fibrils, J sol-gel Sci Technol., 2006, 40 (2), 253– 258 [101] W Kangwansupamonkon, V Lauruengtana, S Surassmo, and U Ruktanonchai, Antibacterial effect of apatite-coated titanium dioxide for textiles applications, Nanomedicine Nanotechnology, Biol Med., 2009, (2), 240–249 [102] T Nonami, H Hase, and K Funakoshi, Apatite-coated titanium dioxide photocatalyst for air purification, Catal Today, 2004, 96, (3), 113–118 [103] ISO 10678: 2010, Fine ceramics, (advanced technical ceramics) –Determination of photocatalytic activity of surfaces in an aqueous medium by degradation of methylene blue, ISO, Geneva, 2010 130 [104] ISO18.560-1:2014, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials by test chamber method under indoor lighting environment - Part 1: Removal of formaldehyde [105] “ISO/DIS 17168-3 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials under indoor lighting environment - Part 3: Removal of toluene, 2016 [106] ISO/DIS 17168-1 Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials under indoor lighting environment - Part 1: Removal of nitric oxide [107] C Hogan, A Jorgensen, and C J Cleveland, Sulfur Encyclopedia of Earth, 2011 [108] G U.S Public Health Service, U.S Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Toxicological Profile for Toluene, Department of Health and Human Services, Atlanta, 2000 [109] W Liang, H He, and J Li, Photo-catalytic degradation of volatile organic compounds (VOCs) over titanium dioxide thin film INTECH Open Access Publisher, 2012 [110] S Y C Tong, J S Davis, E Eichenberger, T L Holland, and V G Fowler, Staphylococcus aureus infections: epidemiology, pathophysiology, clinical manifestations, and management, Clin Microbiol Rev., 2015, 28 (3), 603– 661 [111] W H Burkholder, Sour skin, a bacterial rot of onion bulbs., Phytopathology, 1950, 40 (1), 115–117 [112] J S Dalton, P A Janes, N G Jones, J A Nicholson, K R Hallam, and G C Allen, Photocatalytic oxidation of NOx gases using TiO2: a surface spectroscopic approach, Environ Pollut., 2002, 120 (2), 415–422 [113] K Hashimoto, K Wasada, N Toukai, H Kominami, and Y Kera, Photocatalytic oxidation of nitrogen monoxide over titanium (IV) oxide 131 nanocrystals large size areas, J Photochem Photobiol A Chem., 2000, 136 (1), 103–109 [114] Y Zhang, R Yang, Q Xu, and J Mo, Characteristics of photocatalytic oxidation of toluene, benzene, and their mixture, J Air Waste Manage Assoc., 2007, 57 (1), 94–101 [115] R A R Monteiro et al., N-modified TiO2 photocatalytic activity towards diphenhydramine degradation and Escherichia coli inactivation in aqueous solutions, Appl Catal B Environ., 2015, 162, 66–74 [116] N C Khang, N Van Minh, and I.-S Yang, Synthesis and Characterization of the N-Doped TiO2 Photocatalyst for the Photodegradation of Methylene Blue and Phenol, J Nanosci Nanotechnol., 2011, 11 (7), 6494–6498 [117] Y Xie, X Liu, P K Chu, and C Ding, Nucleation and growth of calcium– phosphate on Ca-implanted titanium surface, Surf Sci., 2006, 600 (3), 651– 656 [118] T Nonami et al., Apatite formation on TiO2 photocatalyst film in a pseudo body solution, Mater Res Bull., 1998, 33 (1), 125–131 132 PHỤ LỤC ... so với vật liệu tổng hợp từ NTiO2 dạng hạt Với lý trên, luận án ? ?Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu nanocomposit sở TiO2, ứng dụng xử lý số tác nhân nhiễm khơng khí? ?? đặt... luận án lựa chọn phương pháp để nghiên cứu tổng hợp vật liệu ứng dụng xử lý tác nhân nhiễm khơng khí Tuy nhiên phương pháp PCO có hạn chế, vật liệu xúc tác quang chưa biến tính dùng ánh sáng UV,... DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - MÃ THỊ ANH THƯ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT