Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TiO2
1.2. Chất quang xúc tác TiO2
1.2.4. Pha tạp – biến tính nano TiO2
Quá trình quang xúc tác trên cơ sở chất bán dẫn TiO2 là một trong các q trình oxi hóa nâng cao đầy triển vọng. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng TiO2 tinh khiết thì hoạt tính cịn thấp do có năng lượng vùng cấm lớn (Eg = 3,2 eV với anata), nên nó chỉ hoạt động trong vùng ánh sáng UV (λ < 400 nm), chiếm chỉ một phần rất nhỏ (~ 5%) trong năng lượng bức xạ mặt trời đến bề mặt trái đất. Ngoài ra, do tốc độ tái hợp giữa các e- và h+ quang sinh trong TiO2 lớn, làm giảm hoạt tính xúc tác. Phổ bức xạ mặt trời và vùng hấp thụ quang của TiO2 được đưa ra trên Hình 1.7.
Người ta thấy rằng, biến tính TiO2 bằng việc pha tạp các nguyên tố khác nhau vào TiO2 là hướng có thể cải thiện được hoạt tính quang xúc tác của TiO2. Có hai lý do chính để làm tăng hoạt tính quang xúc tác của TiO2 khi được pha tạp:
(i)- Làm tăng hiệu suất lượng tử, có nghĩa là làm tăng số lượng các photon hữu hiệu được dùng cho phản ứng xúc tác oxi hóa - khử. Điều này chỉ có thể thực
Ánh sáng + TiO2
Xử lý nước, khơng khí ơ nhiễm
Tiêu diệt tế bào ung thư Tiêu diệt vi
khuẩn, nấm mốc
Phân hủy nước tạo
H2 làm nhiên liệu
Chống bám bẩn và tự làm sạch
Chống bám sương
hiện được bởi sự gia tăng thời gian sống của các hạt tải điện (e-, h+) đã được phân tách do sự sinh ra các tâm bắt.
(ii)- Làm giảm năng lượng vùng cấm (nghĩa là chuyển giới hạn hấp thụ quang sang vùng ánh sáng nhìn thấy). Điều này làm cho chất quang xúc tác có hoạt tính xúc tác ngay trong vùng nhìn thấy của bức xạ mặt trời hoặc dưới ánh sáng đèn thông thường, loại bỏ sự cần thiết dùng đèn UV.