3/
2.3.2 Ứng dụng của TiO2
Hình 2.6 – Những lĩnh vực ứng dụng chính của xúc tác quang TiO2
* Sản xuất sơn, gạch men, tấm kính… tự làm sạch:
Sơn tự làm sạch hay cịn gọi là sơn xúc tác quang; về bản chất chúng đƣợc tạo ra từ những hạt TiO2 cĩ kích thƣớc nano phân tán trong huyền phù hoặc nhũ tƣơng với dung mơi là nƣớc.
Khi sử dụng sơn lên bề mặt vật liệu, dƣới tác động của tia tử ngoại, các phân tử TiO2 trong lớp sơn sẽ sinh ra các tác nhân oxy hĩa mạnh nhƣ OH*, H2O2, *O2 cĩ khả năng phân huỷ hầu hết các hợp chất hữu cơ, khí thải độc hại bám trên bề mặt vật liệu.
Tƣơng tự nhƣ vậy, TiO2 cĩ thể đƣợc phối trộn vào lớp men phủ trên bề mặt gạch men hoặc đƣợc tráng phủ thành lớp phim mỏng trên bề mặt gạch men, tấm kính… Nhờ đĩ, các sản phẩm này cĩ khả năng tự làm sạch khi cĩ sự tác động của tia tử ngoại.
* Sản phẩm gạch men, kính… chống bám sƣơng
Trên bề mặt của gạch men, kính thƣờng cĩ tình trạng hơi nƣớc phủ thành lớp sƣơng và đọng thành từng giọt nƣớc nhỏ gây mờ kính cũng nhƣ tạo các vết bẩn. Sản phẩm gạch men và kính đƣợc phủ lớp phim mỏng TiO2 kết hợp với các phụ gia thích hợp cĩ khả năng làm các giọt nƣớc loang phẳng ra, đẩy bụi bẩn khỏi bề mặt kính và làm cho kính trở nên sạch trở lại.
Xử lý nƣớc, khơng khí ơ nhiễm Chống bám bẩn và tự làm sạch Tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc
Tiêu diệt tế bào ung thƣ
Chống bám sƣơng và làm mát khơng
khí
Phân huỷ nƣớc
tạo H2 làm nhiên liệu
sạch
Ánh sáng + TiO2
23
Hình 2.7 – Kiếng chống bám sƣơng
* Sản phẩm diệt khuẩn và khử trùng, chống rêu mốc
Bằng việc phủ lớp phim mỏng TiO2 lên bề mặt các vật liệu nhƣ gạch men, sơn tƣờng… dƣới tác động của tia cực tím cĩ thể xảy ra phả ứng quang hĩa tạo các tác nhân oxy hĩa mạnh (mạnh gấp hàng trăm lần sơ với các tác nhân khử trung quen thuộc nhƣ chlor, ozone) tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc.
Các sản phẩm nêu trên hiện đƣợc ứng dụng khá phổ biến ở những cơng trình địi hỏi yêu cầu về vệ sinh cao nhƣ: bệnh viện, nhà máy sản xuất dƣợc phẩm…
* Khử mùi, làm sạch khơng khí
Hiện nay, trong nhiều loại máy điều hồ nhiệt độ cĩ lắp đặt bộ phận cĩ chứa vật liệu TiO2 với chức năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc và các khí ơ nhiễm. Các nghiên cứu và thử nghiệm cho thấy vật liệu TiO2 cĩ khả năng xử lý NOx, các hơi dung mơi hữu cơ (aldehyde, toluene…), các khí phát sinh mùi hơi (mercaptan, methyl sulfide…) và thậm chí cả khĩi thuốc lá. Do đĩ, vật liệu TiO2 cĩ nhiều tiềm năng để ứng dụng làm sạch khơng khí trong nhà và xử lý khí thải sản xuất.
* Xử lý nƣớc
Ứng dụng vật liệu TiO2 để xử lý các thành phần ơ nhiễm trong nƣớc là đối tƣợng đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhất. Với khả năng sản sinh các gốc oxy hĩa và khử mạnh khi cĩ mặt tia UV, TiO2 đƣợc ứng dụng để xử lý nƣớc bị ơ nhiễm bởi các chất hữu cơ, tiêu diệt vi khuẩn, xử lý dầu, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, các chất hoạt động bề mặt, chuyển hĩa các kim loại nặng về dạng ít gây độc cho hệ sinh thái và con ngƣời…
Các sản phẩm kết hợp giữa TiO2 và các thành phần khác nhƣ SiO2, Pt, Ag, C, N, F… cũng đƣợc ứng dụng để nâng cao hiệu quả xử lý.
24
Cĩ nhiều dạng vật liệu chứa TiO2 đƣợc áp dụng trong xử lý nƣớc nhƣ: TiO2 ở dạng bột với kích thƣớc hạt nano, TiO2 đƣợc phủ lên các vật liệu nhƣ tấm kính, sợi thủy tinh, hạt bead…
* Tiêu diệt các tế bào ung thƣ
Đây là một trong những ứng dụng quan trọng của TiO2 trong y học và đang đƣợc nghiên cứu, hồn thiện. Theo đĩ, TiO2 ở dạng hạt nano sẽ đƣợc đƣa vào cơ thể, tiếp cận với những tế bào ung thƣ. Tia UV đƣợc dẫn thơng qua sợi thủy tinh quang học và chiếu trực tiếp lên các hạt TiO2. Phản ứng quang xúc tác sẽ tạo ra các tác nhân oxy hĩa mạnh cĩ khả năng tiêu diệt các tế bào ung thƣ.
* Sản xuất nguồn năng lƣợng sạch H2
Đối mặt với tình trạng khủng hoảng về năng lƣợng, lồi ngƣời đang tìm đến với những nguồn năng lƣợng mới, năng lƣợng sạch để dần thay thế năng lƣợng từ nhiên liệu hĩa thạch đang cạn kiệt. H2 đƣợc xem nhƣ một giải pháp hữu hiệu, vừa đảm bảo khả năng tạo năng lƣợng lớn, vừa thân thiện với mơi trƣờng vì chỉ tạo ra sản phẩm là H2O. Thơng qua phản ứng xúc tác quang với sự tham gia của TiO2 và tia UV sẽ tạo ra khí H2 cĩ thể thu hồi làm nhiên liệu.