CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TIO2 KÍCH THƢỚC NANOMET
1.2. Các phƣơng pháp điều chế và biến tính bột TiO2 kích thƣớc nanomet
1.2.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất biến tính
Nồng độ chất biến tính thường được xác định bởi phương pháp XPS [102, 109, 114, 127, 146], EDS [132, 147] và một số phương pháp khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy, ảnh hưởng của nồng độ các nguyên tố biến tính đến tính chất quang của sản phẩm còn khác nhau. Y. Shen và đồng nghiệp đã điều chế W-N-TiO2 theo hai bước, bước một điều chế W-TiO2 theo phương pháp sol-gel, bước hai nghiền sản phẩm thu được với ure nhưng không cho biết rõ nồng độ nitơ trong mẫu điều chế được [125]. X. Li và đồng nghiệp điều chế Fe-N-TiO2 theo phương pháp thủy nhiệt, xác định đặc trưng của mẫu theo các phương pháp: XRD, SEM, XPS, FT-IR, UV-Vis và hiệu suất quang xúc tác phân hủy metyl da cam dưới ánh sáng nhìn thấy nhưng khơng đưa ra nồng độ Fe và N trong mẫu sản phẩm [88]. Một số cơng trình chỉ thơng báo nồng độ nguyên tố biến tính mà khơng cho biết ảnh hưởng của nó đến tính chất của sản phẩm [150]. Nhiều cơng trình đưa ra hàm lượng của nitơ
trong sản phẩm nhưng đánh giá về ảnh hưởng của nó đến tính chất của TiO2 còn khác nhau. B. Kosowka và các đồng nghiệp đã điều chế N-TiO2 theo phương pháp nung TiO2.xH2O trong dòng khí NH3 ở các nhiệt độ khác nhau và cho rằng sự có mặt của nitơ khơng có ảnh hưởng đến nhiệt chuyển pha của sản phẩm [79, 87]. C. Shifu và các cộng sự thì cho rằng nitơ khơng có ảnh hưởng nào đến việc tạo thêm pha mới [87]. Trái lại, G. Liu và các đồng nghiệp đã nghiên cứu quá trình chuyển pha khi nghiền TiO2 thương mại trong dịng khí N2 (khơng khí) và NH3, kết quả cho
thấy, sự có mặt của NH3 đã làm chậm quá trình chuyển pha anata thành rutin và làm tăng bề mặt riêng của sản phẩm lên hơn hai lần [92]. G. Li đã điều chế TiO2-xNx từ TiCl4 và etylenediamin theo phương pháp nhiệt phân có xử lý trước bằng siêu âm và cho thấy, khi nhiệt độ nung tăng từ 350 ÷ 450 o
C thì nồng độ N trong sản phẩm giảm từ 4,1 % xuống 1,1 % khối lượng, hiệu suất quang xúc tác giảm đi tương ứng với nồng độ nitơ [89]. S. Sato đã điều chế TiO2-x Nx theo phương pháp thủy phân TiCl4 và TTIP với sự có mặt của NH4OH và cũng cho thấy, khi nhiệt độ nung tăng thì nồng độ nitơ trong tinh thể giảm và hiêu suất quang xúc tác cũng giảm theo [99]. Ảnh hưởng tương tự của nồng độ nitơ, lưu huỳnh khi biến tính TiO2 cũng được cho thấy trong các nghiên cứu khác [43, 65, 109, 146]. Nhiều cơng trình đã đưa ra nồng độ phi kim biến tính thích hợp cho sản phẩm của mình [109, 114, 132, 147, 146]. Tuy nhiên, nồng độ nitơ biến tính thích hợp được cơng bố trong các cơng trình này lại khác nhau khá nhiều, 0,12 ÷ 0,17 % mol [109], 0,022 ÷ 0,31 % khối lượng [146], 14,1 % mol [147], 21 % mol [114]. C. Belver đã nghiên cứu điều chế N-TiO2 từ TTIP với ba loại amin hữu cơ khác nhau và đã kết luận, hàm lượng nitơ không phải là chỉ báo tốt khả năng quang xúc tác [38-39]. Các nghiên cứu điều chế lưu huỳnh và kim loại biến tính TiO2 cũng cho thấy, ảnh hưởng của nồng độ lưu huỳnh và kim loại đến tính chất của sản phẩm là khác nhau [48, 51, 70, 101, 105, 129].
Gần đây ở Việt Nam, tác giả [21] đã điều chế TiO2 kích thước nanomet từ TTIP theo hai bước. Bước một, điều chế N-TiO2 theo phương pháp sol-gel tại các pH bằng 4, 7 và 10, điều chỉnh pH bởi NH3 và HNO3, nung ở 400 o
C. Bước hai, nghiền sản phẩm thu được tại pH 10 với ure theo các tỉ lệ mol TiO2/ure là 1:1, 1:3,
1:5, sau đó nung lại ở 400 o
C. Các tác giả cho rằng, vai trò chủ yếu của NH3 là điều chỉnh pH để thu được sản phẩm có kích thước nanomet. Vai trị của ure trong bước hai là đưa nitơ biến tính TiO2, làm tăng đáng kể hoạt tính quang xúc tác của nó.