cấm của các hạt nano Cr/TiO2
Haiyan Song còn cho thấy, vùng hấp thụ ánh sáng của TiO2 được biến
tính W(VI) đã chuyển dịch từ vùng tử ngoại gần về vùng ánh sáng nhìn thấy (Ebg
là 2,68 eV đối với mẫu ở tỷ lệ % mol WOx/TiO2 1%) do hình thành các mức
năng lượng bổ sung WxTi1-xO2. Giản đồ năng lượng cho TiO2 và hệ WxTi1-xO2
được chỉ ra ở hình 1.9. Khi hν ≥ (Ec-Ev), các electron có thể bị kích thích trong
vùng hóa trị của TiO2; khi (Ec - Ew) ≤ hν < (Ec - Ev), các electron có thể bị kích
thích từ mức năng lượng WxTi1-xO2, và khi (Ew - Ev) ≤ hν < (Ec - Ew), các
electron có thể bị kích thích từ vùng hóa trị của TiO2 các đến mức năng lượng
WxTi1-xO2.
Olivier Lorret [30] đã tổng hợp thành công bột tinh thể nano TiO2 được
pha tạp W(VI) bằng phương pháp sol-gel dựa trên sự thủy phân dung dịch TiCl4
với các tác nhân pha tạp chứa W(VI) khác nhau: WCl6, (NH4)6H2W12O40 và
H2WO4. Kết quả thực nghiệm cho thấy, kích thước hạt của vật liệu TiO2pha tạp
W(VI) tăng dần cùng với sự tăng nhiệt độ nung và mẫu ứng với nhiệt độ nung
500oC có khả năng phân hủy xanh metylen cao nhất trong vùng ánh sáng nhìn
thấy. Theo Olivier Lorret, hoạt tính của các chất xúc tác quang Ti(W)Ox dưới nguồn ánh sáng UV phụ thuộc mạnh vào thành phần vonfram (cực đại thu được
ở tỷ lệ khoảng 1 đến 2% mol W trong Ti(W)Ox) và loại tiền chất (WCl6>
1.6. PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU TiO2 PHA TẠP
Vật liệu TiO2 pha tạp có thể được điều chế bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp sol-gel, thủy nhiệt, sol-gel kết hợp thủy nhiệt, thủy phân, đồng kết tủa, đốt cháy gel, phương pháp tẩm, xử lý nhiệt, .... Trong đó, phương pháp sol-gel được sử dụng khá phổ biến và tỏ ra hiệu quả trong việc
điều chế vật liệu TiO2 pha tạp. Tuy nhiên, việc lựa chọn chất đầu cũng như
cách thức điều chế là vấn đề quan trọng cần phải được nghiên cứu. Trong luận văn này, chúng tôi chọn tetrabutyl octotitanat (TBOT) làm chất đầu cho
phương pháp sol-gel để điều chế vật liệu TiO2 pha tạp. Theo một số nghiên cứu
gần đây cho thấy, TBOT có mức độ thủy phân vừa phải nên giúp ổn định cho quá trình tạo gel, các ion biến tính có thời gian phân bố đồng đều trong toàn hệ
phản ứng và xâm nhập tốt vào mạng tinh thể TiO2. Ngồi ra, có thể dễ dàng
điều chỉnh tỷ lệ các chất tham gia phản ứng và nhiệt độ nung mẫu để tạo ra sản
phẩm TiO2 có thành phần pha như mong muốn.
Phương pháp sol-gel [1]
Quá trình sol-gel là quá trình thủy phân và ngưng tụ của các chất tham gia phản ứng. Nguyên liệu để tạo sol thường là các muối vô cơ hoặc các ancoxit kim loại. Quá trình sol-gel và sản phẩm thu được có thể tóm tắt như ở hình 1.11.
Q trình sol-gel có nhiều ưu việt khơng chỉ điều chế vật liệu dạng bột mà còn ở dạng màng. Dùng phương pháp quay, phủ hoặc nhúng kéo gel có thể thu được màng gel trên mặt đế. Khi rót sol vào khn, do chuyển hố từ sol đến gel mà gel ướt được tạo thành có hình dạng của khn. Nếu tiếp tục làm bay hết hơi nước trong gel tạo thành gel khô. Từ gel khơ tiếp tục nung nóng, hình thành gốm đặc. Phương pháp sol-gel là phương pháp hữu hiệu và được sử dụng khá phổ biến để chế tạo nhiều loại bột nano có cấu trúc và thành phần mong muốn, các hạt tạo ra đồng đều và dễ điều khiển kích thước. Vấn đề chủ yếu của phương pháp này là điều khiển tốt các phản ứng hoá học, hay đúng hơn là các quá trình hố lý.