a. Các phương pháp biến tính chung [35]
Các phương pháp biến tính titan đioxit kích thước nm với mục tiêu cải thiện hoạt tính quang học của vật liệu nano TiO2 là chuyển dịch dải trống từ cùng tử
ngoại về vùng ánh sáng nhìn thấy. Có một số phương pháp để thực hiện mục tiêu này.
- Thứ nhất, chúng ta có thể biến tính vật liệu nano TiO2 với những nguyên tố
mà chúng có khả năng thu hẹp dải trống do đó thay đổi tính chất quang học của vật liệu nano TiO2.
- Thứ hai, chúng ta có thể hoạt hóa TiO2 bởi các chất màu vô cơ hoặc hữu cơ , cách này cũng có thể cải thiện tính chất quang học của nó trong vùng ánh sáng nhìn thấy.
- Thứ ba, chúng ta có cặp đôi electron dao động cộng hưởng trong dải dẫn trên bề mặt của các hạt nano kim loại với electron trong dải dẫn của nano TiO2 như
trong các vật liệu nano compozit kim loại - TiO2.
Thêm vào đó, sự biến tính bề mặt các hạt nano TiO2 bởi các chất bán dẫn khác có thể làm thay đổi khả năng chuyển điện tích của TiO2 với môi trường xung quanh, nhờđó nâng cao ứng dụng của các thiết bị sử dụng vật liệu này.
b. Các phương pháp biến tính titan đioxit bằng nitơ [39-44]
Gần đây có nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã được công bố, chất xúc tác TiO2 cấy thêm nguyên tố N được điều chế dưới dạng bột hoặc phủ trên các loại chất mang khác nhau như:
+ Thổi bột TiO2 nhiều giờ trong buồng hỗn hợp khí N2/Ar, sau đó nung trong dòng khí N2.
+ Xử lí bột TiO2 anatase trong khí NH3/Ar.
+ Nung hỗn hợp TiO2- P25 với ure trong không khí.
+ Thủy phân dung dịch muối vô cơ của titan như TiCl3, TiCl4, Ti(SO4)2 trong dung dịch ammoniac.
Nghiên cứu điều chế vật liệu TiO2 biến tính kích thước nano mét và khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng
- 29 -
+ Thủy phân Ti(OBu)4 trong dung dịch amoniac. Một số phương pháp cụ thể như:
+ Phương pháp sol-gel: Tạo hidroxit titan bằng cách nhỏ 8.93 gam dung dịch TBOT vào dung dịch chứa 100 ml nước cất vào 20 ml propanol, khuấy trong 30 phút. Nhỏ chậm 20 ml H2O2 30% vào hỗn hợp trên tạo khối gel lỏng đồng chất.
Đưa từ từ 5.3 ml dung dịch urê 4M vào hỗn hợp đó, khuấy đều trong 1 giờ. Kết tủa
được lọc và sấy ở 800C trong 24 giờ, sau đó nung ở 4000C trong 4 giờ. Mẫu tạo thành có mầu vàng nhạt. Các vật liệu nano TiO2được biến tính bởi N đã được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt TTIP trong hỗn hợp nước/amin và xử lí kịp thời sol TiO2 bởi các amin hoặc trực tiếp từ một phức chất titan-bipyridin hoặc bằng cách nghiền TiO2 trong dung dịch nước NH3.
+ Các vật liệu nano TiO2 được biến tính bởi N cũng có thể thu được bằng cách đun nóng TiO2 dưới luồng NH3 ở 500-6000Choặc bằng cách nung sản phẩm thủy phân Ti(SO4)2 với chất đầu là amoniac hoặc bởi sự phân hủy TiCl4 ở pha khí với một ngọn lửa thể plasma vi sóng khí quyển hoặc các kỹ thuật phún xạ/cấy ion với nitơ hoặc dòng khí N2+.
+ Phương pháp tẩm: Kết tủa TiO2.nH2O sử dụng làm chất đầu cho quá trình biến tính nitơ được chuẩn bị. Sau đó huyền phù TiO2.nH2O được chế hoá với dung dịch NH3 có nồng độ khác nhau trong 30 phút. Tách phần rắn bằng ly tâm, sấy khô trong tủ chân không ở 800C trong 12h, nung ở nhiệt độ xác định, tốc độ 100C/phút. Nghiền sản phẩm trong cối mã não.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.3.1.Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [9,11]