1.2. VẬT LIỆU TiO2 VÀ TiO2 BIẾN TÍNH
1.2.3.1.Vật liệu nano TiO2 pha tạp kim loại
Đã có nhiều nghiên cứu pha tạp các kim loại vào vật liệu nano TiO2 bằng các phương pháp khác nhau. Nhìn chung, những kim loại pha tạp vào có thể được chia làm hai nhóm với vai trị khác nhau.
Pha tạp kim loại chuyển tiếp
Quá trình pha tạp TiO2 bằng các ion kim loại chuyển tiếp đã thu được nhiều thành công. Choi và cộng sự [47] đã nghiên cứu một cách có hệ thống về sự pha tạp 21 kim loại khác nhau vào TiO2 bằng phương pháp sol – gel và nhận thấy sự có mặt của các chất pha tạp này đã làm gia tăng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano TiO2, đặc biệt là khi pha tạp những ion kim loại chuyển tiếp Fe(III), V(IV), Mo(V). Wang X [122] và Liu H [79] cũng đã điều chế được TiO2 biến tính bằng các kim loại sắt và vanadi theo phương pháp thủy nhiệt. Kết quả cho thấy, việc đưa vào mạng tinh thể TiO2 những ion kim loại chuyển tiếp đã làm tăng độ hấp thụ ánh sáng khả kiến. Những nghiên cứu của các tác giả [89, 122, 130] đã chứng minh ion Fe3+
đóng vai trị như chất bẫy electron ngăn sự tái kết hợp e-/h+. Mn+ + e-cb → M(n-1) + (bẫy electron)
Mn+ + h+vb → M(n+1) + (bẫy lỗ trống)
(Mn+: ion kim loại chuyển tiếp pha tạp vào TiO2)
Pha tạp kim loại thuộc họ lantanit
Các nguyên tố lantanit cũng có khả năng bẫy các electron trên vùng dẫn một cách hiệu quả. Adel A. Ismail và các cộng sự [67] đã pha tạp thành công các ion lantanit La3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+ và Yb3+, xúc tác thu được đã cho hoạt tính cao trong việc phân hủy phẩm nhuộm DB53. Li và cộng sự [80] phát hiện ra rằng, khi
pha tạp La3+ vào TiO2 bằng phương pháp sol – gel đã làm hạn chế sự chuyển pha của TiO2, gia tăng độ bền nhiệt của TiO2, làm giảm kích thước tinh thể và gia tăng hợp phần Ti3+ trên bề mặt TiO2. Ngồi ra, các ion lantanit cịn có khả năng tạo phức với các bazơ Lewis khác nhau thông qua sự tương tác giữa các obitan f của nguyên tố lantanit với các nhóm chức bazơ Lewis trong phân tử chất hữu cơ, do đó thúc đẩy q trình hấp phụ chất hữu cơ ơ nhiễm lên bề mặt TiO2.