ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Thị Kiều Vân Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 ứng dụng sản phẩm tự làm LUẬN VĂN THẠC SỸ VẬT LIỆU & LINH KIỆN NANO Hà nội - 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Thị Kiều Vân Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 ứng dụng sản phẩm tự làm Luận văn Thạc sĩ Vật liệu & Linh kiện Nanô Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đặng Mậu Chiến Hà nội - 2008 Trang MỞ ĐẦU Ngày đời sống người cải thiện, nâng cao với tiến phát triển khoa học công nghệ Các sản phẩm khoa học kỹ thuật chế tạo ngày đáp ứng nhiều nhu cầu người, cung cấp sống thoải mái hơn, tiện nghi Đặc biệt ngành công nghệ nano tạo sản phẩm công nghệ thông minh hơn, thân thiện với môi trường, tiết kiệm lượng công sức lao động nhiều chi phí tốn mang đến hiệu kinh tế kinh tế cao Một thành tựu ngành công nghệ nano đem lại cho người kể đến dạng sản phẩm thân thuộc với chúng ta, gạch ốp lát, kính xây dựng, lợp, che Các loại vật liệu phủ bề mặt lớp vật liệu nano TiO2 có tính chất ưu việt lý thú, khả tự làm sạch, tính siêu ưa nước, chống tượng đọng sương gây mờ kính, khả hạn chế phát triển vi khuẩn diệt khuẩn Để hình dung lợi ích to lớn loại sản phẩm này, liên tưởng đến tòa cao ốc 30 tầng, với bề mặt tường ốp gạch kính cửa sổ bị bám bẩn, cần chùi rửa Công việc tưởng chừng đơn giản chùi rửa độ cao hàng chục thước so với mặt đất lau chùi diện tích bề mặt rộng lớn tòa cao ốc! Để thực khối lượng công việc đồ sộ người công nhân vệ sinh phải thực công việc nguy hiểm, cần số lượng lớn nhân công với nhiều công sức lao động, sản phẩm tẩy rửa gây nhiều tác hại cho môi trường khả tự phân giải sinh học Với sản phẩm phủ lớp màng thông minh trên, bề mặt vật liệu bóng, chất bẩn dễ dàng bị trôi sau mưa Hơn thế, sản phẩm có khả oxy hóa loại khí độc hại không khí khí thải xe cộ CO, NOx, VOC (vapour organic chemicals) góp phần làm bầu khí chung quanh ta Lịch sử nghiên cứu vật liệu TiO2 nói bắt đầu kỉ tận ngày hôm vật liệu TiO2 mở điều lý thú mà chưa khép lại dựa sở tính chất lý thú đặc biệt Các nghiên cứu ban đầu khởi nguồn Đại học TOKYO nghiên cứu tính chất quang điện hóa pin mặt trời vào năm 1960 Cho đến năm 1972 Honda-Fujishima phát khả phân tách nước bề mặt điện cực làm từ TiO2, phản ứng oxy hóa khử gọi hiệu ứng Honda-Fujishima, công bố Nature vào năm 1972 Chính phát đặt nên tảng để sau, nghiên cứu tính chất ứng dụng TiO2 ngày phát triển mở rộng Ban đầu nghiên cứu chế tạo pin mặt trời, kính lọc, kính chống phản xạ… sau mở rộng sang lĩnh vực môi trường, nghiên cứu khả quang xúc tác, tự làm sạch, gần nghiên cứu tính siêu ưa nước hiệu ứng quang, khả chống đọng sương, khả diệt khuẩn Mới có vài nghiên cứu khả ứng dụng nano TiO2 việc cấy ghép xương động vật LVTh.S Mở Đầu Trang Ở nước ta năm gần việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano áp dụng nhiều lĩnh vực khác tập trung ý Các nghiên cứu phát triển nhằm mục đích tạo sản phẩm ứng dụng sử dụng thị trường, nghiên cứu sâu mặt lý thuyết để nắm bắt theo kịp với trình độ giới Ở Việt Nam nhóm nghiên cứu lĩnh vực vật liệu nano TiO2 kể đến đơn vị nghiên cứu hàng đầu Trung tâm Công nghệ Vật liệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQG Hà Nội), Viện Khoa học Vật liệu thuộc Trung tâm KHTN & CNQG, Viện Vật lý Ứng dụng, Viện ITIMS Viện Vật lý Kỹ thuật thuộc ĐHBK Hà Nội, PTN Công nghệ Nano thuộc ĐHQG TP.HCM Một số nghiên cứu ban đầu vật liệu nano TiO2 sở quang xúc tác thử nghiệm cho vài dạng sản phẩm ứng dụng thị trường trang diệt khuẩn TS Phạm Văn Nho; sơn tự làm diệt khuẩn, diệt nấm mốc TS Trần Thị Đức… Tuy nhiên nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực kính xây dựng đặc biệt gạch men hay gốm sứ hạn chế Ngay giới nghiên cứu ứng dụng đối tượng vật liệu nano TiO2 nhiều chủ yếu nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác vật liệu nano TiO2 dạng bột dùng xử lí môi trường, xử lí nước ; nghiên cứu ứng dụng màng TiO2 hạn chế Trên thị trường có số công ty sứ vệ sinh nước Nhật Bản, Đức, Trung Quốc… giới thiệu loại men chống bám bẩn khử khuẩn phủ mặt bàn cầu vệ sinh nhằm giảm thiểu công việc lau chùi sau xả nước, giữ cho môi trường nhà vệ sinh “sạch” Nhưng giá thành loại men đắt sản phẩm có sử dụng loại men có giá thành đắt gấp đến lần so với sản phẩm thông thường khác Hiện nay, nhu cầu xử lý vệ sinh, loại bỏ chất độc hại diệt khuẩn để tăng độ cho gạch men, gạch ốp lát, sản phẩm gốm sứ cho môi trường sống vệ sinh cần thiết quan trọng Dựa nghiên cứu truớc chứng minh hoạt tính ưu việt vật liệu nano tính siêu ưa nước, tính chất tự làm diệt khuẩn số thành công sản phẩm ứng dụng lớp phủ TiO2 thuỷ tinh, vải sợi tiến hành thực đề tài Đề tài nghiên cứu với mục tiêu chế tạo lớp màng vật liệu nano TiO2 lên đế thuỷ tinh gạch men ceramic nhằm tạo cho sản phẩm mang đặc tính quang xúc tác, siêu ưa nước tự làm với độ bám dính cao, suốt nhẵn bóng Ngoài phần mở đầu, nội dung nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp trình bày theo chương sau: • Chương 1: Giới thiệu tổng quan vật liệu TiO2, phương pháp tạo lớp phủ vật liệu công nghệ chế tạo gốm sứ • Chương 2: Giới thiệu mục đích nghiên cứu tiến trình thực nghiệm đề tài • Chương 3: Trình bày phần kết bàn luận luận văn • Phần kết luận trình bày kết nghiên cứu đạt kiến nghị cho hướng phát triển nghiên cứu tương lai đề tài LVTh.S Mở Đầu Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN LVTh.S Chương Tổng quan Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiO2 [2, 5, 6, 7, 9, 16, 18, 20, 21, 24] 1.1.1 Cấu trúc tính chất vật lý Titan dioxide vật liệu sống hàng ngày Nó ứng dụng rộng rãi chất màu trắng (white pigment) công nghiệp mỹ phẩm, thực phẩm sơn TiO2 tồn tự nhiên ba dạng thù hình phân biệt là: anatase, rutile brookite Một cách tổng quát, vật liệu TiO2 bán dẫn kích hoạt hóa học ánh sáng Tính hoạt tính quang TiO2 biết đến gần 60 năm nghiên cứu phát triển TiO2 loại vật liệu có hệ số chiết suất cao, độ trơ hóa học lớn, có màu không đáng kể Với tính chất TiO2 pigment lý tưởng sử dụng rộng rãi thực phẩm, mỹ phẩm Mặc dù TiO2 hấp thụ xấp xỉ 5% lượng ánh sáng mặt trời chiếu đến mặt đất, loại bán dẫn tốt biết đến với khả chuyển đổi hóa học tích trữ lượng mặt trời lớn TiO2 có tính độc riêng biệt có hệ số chiết suất cao độ truyền qua vùng ánh sáng nhìn thấy lớn Tóm lại, vật liệu titan dioxide TiO2 có tính chất sau: • Là bán dẫn truyền qua vùng ánh sáng thấy dãi quang phổ • Là loại vật liệu có độ xốp cao làm tăng cường mạnh diện tích bề mặt (~1000) lần • Bề mặt TiO2 có lực lớn nhiều nguyên tử dễ dàng định dạng bề mặt • Là loại vật liệu có tính kinh tế, dễ dàng sản xuất với khối lượng lớn, độ trơ hóa học cao, không độc hại mang tính tương hợp sinh học TiO2 thị trường gồm hai loại cấu trúc tinh thể: anatase rutile, TiO2 có dạng thù hình khác phổ biến brookite Dạng thù hình rutile có khối lượng riêng là: d = 4.2 g/cc; dạng anatase có d = 3.9 g/cc Sự khác biệt giải thích khác biệt cấu trúc tinh thể chúng Cấu trúc tinh thể rutile xếp chặt cấu trúc anatase có khối lượng riêng lớn So với hai dạng lại rutile brookite dạng anatase có hoạt tính quang học cao Dạng thù hình rutile có khả tán xạ ánh sáng tốt hơn, ổn định bền so với dạng thù hình khác Chính dạng TiO2 ứng dụng sản phẩm công nghiệp thường dạng thù hình rutile Dạng thù hình rutile có khả hấp thu gần vùng ánh sáng nhìn thấy so với dạng thù hình anatase LVTh.S Chương Tổng quan Trang • Rutile: ƒ d = 4.2g/cc ƒ n = 2.76 ƒ Eg = 3.02 eV ƒ Có cấu trức kiểu Bravais tứ phương, với hình bát diện xếp tiếp xúc đỉnh ƒ Độ bền ổn định cao Hình 1.1: Cấu trúc rutile • Anatase: ƒ d = 3.9 g/cc ƒ n = 2.52 ƒ Eg = 3.23 eV ƒ Có cấu trúc kiểu Bravais tứ phương, với hình bát diện tiếp xúc cạnh với trục c bị kéo dài ƒ Có hoạt tính quang hóa mạnh 03 loại Hình 1.2: Cấu trúc anatase • Brooklite: ƒ d = 4.1 g/cc ƒ Eg = 3.4 eV ƒ Hoạt tính quang hóa yếu 03 loại ƒ Cấu trúc Bravais kiểu mạng tứ phương LVTh.S Chương Tổng quan Trang Hình 1.3: Cấu trúc Brooklite ™ Tính chất bán dẫn TiO2: Liên kết phân tử TiO2 liên kết ion, nguyên tử titanium oxy trao đổi điện tử hóa trị cho để trở thành cation anion Liên kết xuất ion trái dấu thông qua lực hút tĩnh điện Khi nguyên tử titanium oxygen tiến lại gần nhau, tương tác mà chúng có phân bố lại điện tử Quá trình phân bố lại điện tử thỏa mãn điều kiện bảo toàn điện tích toàn hệ có xu hướng cho nguyên tử có lớp vỏ lấp đầy điện tử Khi tạo thành nguyên tử, nguyên tử titanium cho hai nguyên tử oxygen bốn điện tử để trở thành cation Ti4+, nguyên tử oxy nhận lại hai điện tử để trở thành anion O2- Hình 1.4: Cấu hình điện tử biễu diễn theo vân đạo Chính phân bố lại điện tử mà nguyên tử oxygen có phân lớp 2p lấp đầy điện tử, nguyên tử titanium có phân lớp 4s hoàn toàn trống điện tử Khoảng cách hai vùng 4s 2p lớn 3eV hình vẽ 1.5 Hình 1.5: Cấu trúc vùng TiO2 LVTh.S Chương Tổng quan Trang Với chất mà vùng cho phép có đầy điện tử trống điện tử hoàn toàn nhiệt độ thấp chúng chất điện môi bán dẫn Ở nhiệt độ T = (K), vùng mức lượng hóa trị chất điện môi bán dẫn bị điện tử chiếm hoàn toàn Vùng nằm vùng hóa trị hoàn toàn tự do, không chứa điện tử gọi vùng dẫn Vùng hóa trị vùng dẫn cách vùng cấm Khi T ≠ (K) số điện tử vùng hóa trị chuyển động nhiệt trao đổi lượng nhận lượng vượt qua độ rộng lượng vùng cấm chuyển mức lên vùng dẫn Do độ rộng vùng cấm chất bán dẫn nhỏ so với độ rộng vùng cấm điện môi nên độ dẫn điện chất bán dẫn lớn nhiều lần so với chất điện môi Sự phân chia chất bán dẫn điện môi dựa vào độ rộng vùng cấm, chất có độ rộng vùng cấm bé 2,5 eV thường xếp chất bán dẫn, chất có độ rộng vùng cấm – 10 eV thường xếp chất điện môi Đối với TiO2 có độ rộng vùng cấm eV ta xem chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm lớn sử dụng lý thuyết bán dẫn để lý giải cho đặc tính hấp thụ quang TiO2 1.1.2 Các hoạt tính quang xúc tác nano TiO2 1.1.2.1 Tính chất tự làm (self – cleaning) Để tạo khả tự làm bề mặt vật liệu có hai phương pháp dựa tính chất siêu ưa nước siêu kị nước ¾ Tính thấm ướt bề mặt Tính thấm ướt tính chất quan trọng bề mặt rắn Tính thấm ướt bề mặt thông thường đánh giá việc xác định góc thấm ướt Góc thấm ướt θ định nghĩa góc đo bề mặt rắn đường tiếp tuyến pha lỏng vị trí giao tuyến ba pha Hình 1.6: Góc tiếp xúc định nghĩa theo phương trình Young Với trường hợp đơn giản nhất, khả thấm ướt bề mặt rắn thường đánh giá góc tiếp xúc tính theo phương trình Young (1.1) γSV = γSL + γLV cosθ (1.1) Với γSV, γSL, γLV lượng tự bề mặt đơn vị diện tích mặt tiếp tuyến pha Rắn/Khí, Rắn/Lỏng, Lỏng/Khí Năng lượng bề mặt tùy thuộc vào chất hóa học bề mặt Khi nhỏ giọt nước lên bề mặt rắn có lượng bề mặt cao, hạt nước lan rộng, có nghĩa góc tiếp xúc bé Thông thường bề mặt kim loại có lượng bề mặt lớn, hạt nước hoàn toàn lan rộng bề mặt kim loại Tuy nhiên, với bề mặt oxide kim loại thường có giá trị góc tiếp xúc xác định LVTh.S Chương Tổng quan Trang Một bề mặt với lượng bề mặt lớn không ổn định mặt nhiệt động học, hấp thu hợp chất hữu xảy để làm giảm lượng bề mặt Ví dụ bề mặt kim loại sắt nhôm có khuynh hướng hấp thu phân tử oxy lên bề mặt chúng tạo thành lớp oxide kim loại bề mặt Phương trình Young áp dụng với bề mặt lý tưởng, tức có độ đồng đều, cứng, không hòa tan tuyệt đối phẳng Trong bề mặt thực tế lại có độ gồ ghề bề mặt độ không đồng bề mặt, áp dụng phương trình Young để xác định góc tiếp xúc bề mặt Wentzel hiệu chỉnh lại phương trình Young có kể đến độ gồ ghề bề mặt qua phương trình (1.2) đây: cos θ' = γ cos θ (1.2) với θ' góc tiếp xúc giả định, γ tỉ lệ độ gồ ghề bề mặt thực tế bề mặt giả định Trong trường hợp bề mặt ưa nước, bề mặt gồ ghề, góc tiếp xúc nhỏ ngược lại bề mặt kị nước ¾ Tính chất siêu kị nước Các vật liệu mang tính chất có phản ứng gặp nước hoàn toàn trái ngược so với vật liệu ưa nước Vật liệu kị nước, hay "ghét nước" khuynh hướng hấp thu nước lên bề mặt có chiều hướng làm "nảy" hạt nước khỏi bề mặt chứa Các loại vật liệu kị nước mang giá trị ứng suất bề mặt thấp thiếu nhóm mang hoạt tính làm tăng khả tạo cầu nối hydro với nước mặt hóa học Góc tiếp xúc đạt 00 có nghĩa bề mặt hoàn toàn bị thấm ướt, góc tiếp xúc 1800 có nghĩa bề mặt hoàn toàn không thấm ướt Những bề mặt kị nước thường có khả thấm ướt có góc tiếp xúc khoảng 1000 Giá trị góc tiếp xúc lớn khả bám dính kém, ngược lại giá trị góc tiếp xúc nhỏ làm tăng khả bám dính bề mặt Trái với vật liệu kị nước, vật liệu ưa nước có giá trị ứng suất bề mặt cao có khả tạo cầu nối hydro với nước Ứng dụng tính kị nước tạo cho bề mặt tính chất tự làm sạch, hiệu ứng gọi hiệu ứng sen Khi bề mặt mang tính kị nước, giọt nước hạt bẩn bám dính bề mặt Các hạt nước tiếp xúc với bề mặt tạo thành dạng tròn lăn khỏi bề mặt đồng thời kéo theo hạt bẩn bám bề mặt Hình 1.7: Hiệu ứng sen LVTh.S Chương Tổng quan Trang 93 ¾ Ảnh AFM màng phủ gạch RMS = 1,30806nm; độ cao bề mặt màng là: 5,78459nm; độ cao trung bình: 2,99129nm (a) Màng TiO2-SiO2(!5%) PEG 0.4g (nung 10000C, 1h) phủ gạch men với lớp men sống chưa nung nhiệt từ trước RMS = 3,52833 nm; độ cao bề mặt màng là: 15,3801nm; độ cao trung bình: 7,64597nm (b) Màng TiO2-SiO2(!5%) PEG 0.4g (nung 10000C, 1h) phủ gạch men với lớp men thủy tinh nung nhiệt từ trước RMS = 0,42367 nm; độ cao bề mặt màng là: 2,01057nm; độ cao trung bình: 1,03226nm (c) Bề mặt gạch chưa nung nhiệt độ cao để chuyển sang pha thủy tinh Hình 3.23: Ảnh AFM màng phủ gạch LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 94 Ảnh chụp AFM cho thấy màng phủ men gạch chưa trải qua trình nung có độ gồ ghề thấp so với gạch có lớp men qua nung, lại có độ gồ ghề bề mặt cao so với lớp men gạch chưa qua nung ban đầu nhiên độ chênh lệch nhỏ Lớp men nano TiO2-SiO2 phủ lớp men gạch chưa qua trình nung từ trước có độ đồng hạt rắn xếp bề mặt, kích thước hạt rắn nhỏ tốt 3.3 Khảo sát tính chất màng 3.3.1 Tính chất siêu ưa nước, chống đọng sương màng đế thủy tinh Để kích thích hoạt tính màng TiO2-SiO2 tạo thành đế thủy tinh dùng đèn UV Mitsubishi/Osram FL20S.BL-360 với công suất 20W, bước sóng 360nm chiếu lên mẫu màng sau dùng nước nóng nước lạnh để khảo sát định tính khả chống tạo sương màng Trên Hình 3.24, lam bên trái phủ hệ sol TiO2-SiO215%, lam bên phải chưa phủ Sau chiếu UV giờ, lam đặt vào môi trường không khí lạnh Tấm lam bên phải lớp phủ nên bị sương bám vào nhiều làm kính bị mờ, đọc rõ chữ; lam bên trái có lớp màng manh tính chất ưa nước nên bị tượng đọng sương đọc rõ chữ Hình 3.24: Khả chống tạo sương màng phủ từ hệ sol TiO2-SiO2 15% (trái) so với kiếng chưa phủ (phải) Hình 3.25 ảnh chụp mẫu lam kính phun nước nóng để nghiên cứu khả chống tạo sương màng Chúng nhận thấy mẫu lam đối chứng phủ màng (phải) xuất giọt nước nhỏ li ti đọng lại kính làm cho hình ảnh bị biến dạng, nhoè đi, không đọc rõ chữ; mẫu lam kính số phủ màng (trái) không bị mờ, không bị nhoè đi, có lớp nước mỏng trải mặt kính màng suốt chữ từ báo bên đọc rõ ràng LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 95 Hình 3.25: Khả chống tạo sương màng phun nóng mẫu có phủ màng TiO2-SiO2 (trái), mẫu kính đối chứng(phải) Khả chống tạo sương màng giải thích dựa góc tiếp xúc nước màng Góc tiếp xúc nhỏ, bề mặt vật liệu thể tính ưa nước Khi nhỏ giọt nước lên bề mặt có tính siêu ưa nước, nước bị phân tán tạo thành lớp màng nước mỏng bề mặt mà không tạo thành giọt riêng rẽ bề mặt có tính kỵ nước Hình 3.26 thể hình ảnh giọt nước nhỏ lên miếng lam kính thủy tinh Miếng lam kính số mẫu không phủ màng chiếu UV giờ, miếng lam kính số mẫu có phủ màng chưa kích thích ánh sáng UV, miếng lam kính số mẫu có phủ màng kích thích ánh sáng UV 2h Hình 3.26: Hình ảnh giọt nước mẫu lam thủy tinh Ta nhận thấy miếng thủy tinh ban đầu có độ ưa nước không tốt giọt nước có sức căng bề mặt lớn nên gần thu lại gần với dạng cầu Miếng thủy tinh có phủ màng cho dù chưa kích thích ánh sáng UV cho bề mặt ưa nước nhiều so với miếng thủy tinh chưa phủ màng, điều thể qua giọt nước mặt kính lan rộng Đặc biệt miếng thủy tinh có phủ màng kích thích ánh sáng UV, ta nhận thấy cải thiện tính ưa nước LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 96 cách đáng kể, giọt nước lúc trải mặt kính tạo thành lớp màng nước mỏng Để khảo sát sơ đặc tính ưa nước màng kính với nồng độ SiO2 khác đo xác định góc thấm ướt màng hệ đo goc thấm ướt tự chế Bộ môn Khoa học Vật liệu – ĐH KHTN Tp.HCM Kính không phủ màng Góc tiếp xúc đo được: 24,710 Kính phủ màng TiO2 có 5% SiO2 Góc tiếp xúc đo được: 7.900 Kính phủ màng TiO2 có 15% SiO2 Góc tiếp xúc đo được: 7.400 Kính phủ màng TiO2 có 30% SiO2 Góc tiếp xúc đo được: 6.600 Hình 3.27: Ảnh chụp góc tiếp xúc giọt nước bề mặt lam kính phủ màng chưa kích thích nguồn UV Kết thu từ hình 3.27 cho thấy rõ ràng tính ưa nước màng gia tăng đáng kể có mặt SiO2, cho dù màng TiO2 chưa kích hoạt ánh sáng UV màng thể đặc tính ưa nước cao Do hệ đo góc tiếp xúc xác định góc tiếp xúc bé, nên để xác định xác góc thấm ướt, gửi xác định góc thấm ướt hệ OCA - 20 PTN Trọng Điểm Vật liệu Polymer Composite ĐHBK TP HCM 32.50 (a) Kính không phủ màng 6.90 < 20 (b) Kính phủ màng (c) Kính phủ màng kích thích UV vừa chiếu sáng ánh sáng mặt trời Hình 3.28: Góc thấm ướt nước kính Trước đo góc tiếp xúc nước với miếng lam, mẫu đo bao gồm mẫu lam chưa phủ màng (mẫu đối chứng) mẫu lam phủ màng từ hệ sol TiO2SiO2 15% phơi nắng ngày Bề mặt lam chưa phủ màng thể tính ưa nước với góc tiếp xúc 32.5o (Hình 3.28a); lớp màng phủ từ hệ sol TiO2SiO2 15% thể đặc tính siêu ưa nước với góc thấm ướt nhỏ 2o (độ phân giải LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 97 máy OCA-20 đo góc tiếp xúc nhỏ 2o) (Hình 3.28c) thân màng chưa kích thích có độ ưa nước lớn với góc thấm ướt 6,90 (Hình 3.28b) Các kết chứng tỏ bề mặt màng TiO2-SiO2 mang tính chất siêu ưa nước cho dù chưa kích thích ánh sáng UV Khả màng làm cho màng mang đặc tính siêu ưa nước, tính chất siêu ưa nước bề mặt màng góp phần quan trọng lên tính tự làm màng Vì màng mang tính siêu ưa nước nước xịt lên bề mặt màng trình chùi rửa tạo thành màng mỏng dễ dàng chất bẩn bề mặt mà không tạo thành đốm nhỏ bề mặt khô 3.3.2 Khảo sát đặc tính tự làm màng 3.3.2.1 Tính chất tự làm đế thủy tinh Chúng khảo sát đặc tính tự làm màng thông qua chất thử methyl blue Lam kính phủ màng kích thích đèn UV Sau giọt dung dịch methylene blue nhỏ lên bề mặt kính quan sát màu theo thời gian (a) (b) Hình 3.29: Khả làm màu methylene blue lam kính có phủ màng kích thích UV so với lam kính có phủ màng chưa kích thích UV lam kính màng (a) Ảnh dung dịch MB vừa nhỏ lên kính, (b) Ảnh dung dịch MB sau nhỏ lên kính 30 phút Trên Hình 3.29a Hình 3.29b, lam kính bên trái chưa phủ màng, lam kính bên phải phủ màng kích thích ánh sáng UV giờ, lam kính có phủ màng chưa kích thích ánh sáng UV Sau 30 phút nhỏ dung dịch MB lên lam kính, nhận thấy methylene blue hai lam kính có phủ màng có tượng bị nhạt màu, nhiên lam kính bên phải bị màu mạnh phủ màng kích thích có tính chất phân hủy chất hữu mạnh Điều chứng tỏ khả làm màu xanh dung dịch MB; với đặc tính siêu ưa nước màng phủ ta dùng nước phun lên lam kính trên, miếng lam kính có lớp phủ dễ dàng nhanh chóng chất màu nước mà không để lại vết bẩn 3.3.2 Tính chất quang xúc tác màng TiO2-SiO2 bề mặt gạch Tương tự kính ta nhỏ giọt dung dịch methylene blue lên gạch không phủ màng gạch có phủ màng kích thích UV Kết thu cho thấy màu rõ rệt gạch có lớp phủ TiO2-SiO2 Hình 3.30 thể ảnh chụp nhỏ dung dịch lên gạch sau nhỏ 30 phút Trên LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 98 hình, gạch phía bên trái lạ gạch không phủ màng, gạch phía bên phải gạch có phủ màng kích thích UV Hình 3.30: Sự màu dung dịch methylene blue gạch; (a) dung dịch MB vừa nhỏ lên gạch, (b) dung dịch MB gạch 30 phút sau ¾ Kết phân tích định lượng độ suy giảm nồng độ MB theo thời gian phổ hấp thu UV – Vis Để khảo sát tính quang xúc tác cách định lượng ngâm hai miếng gạch phủ màng cắt nhỏ với kích thước 2.5 cm * 10 cm vào becher thủy tinh chứa 150 ml dung dịch xanh methylene với nồng độ 10ppm Becher đậy kính đĩa thủy tinh cho vào buồng chiếu UV Cứ sau chiếu UV, lại dùng pipet hút lượng thể tích cố định ml đo xác định nồng độ dung dich xanh methylene máy quang phổ UV – VIS Sự thay đổi nồng độ dung dịch theo thời gian tính toán dựa theo sụt giảm độ hấp thu dung dịch xanh methylene theo thời gian đỉnh hấp thu dung dịch xanh methylene bước sóng hấp thu cực đại 647nm Hình 3.31 mô tả độ suy giảm nồng độ hai mẫu gạch phủ màng TiO2-SiO2 15% nung 10000C 9000C Qua hình 3.30 ta nhận thấy sau h nồng độ dung dịch xanh methylene 5ppm, giảm so với nồng độ ban đầu 10ppm Trong 3h đầu màng phân hủy hợp chất xanh methylene nhiều điều thể độ suy giảm nông độ dung dịch xanh methylene từ 10 ppm (nồng độ ban đầu) đến 5ppm (nồng độ dung dịch sau 3h) Trong h sau suy giảm nồng độ dung dịch xanh methylenne chậm dần, nồng độ dung dịch lúc giảm từ 5ppm (nồng độ xanh methylene sau 3h) đến gần ppm (nồng độ xanh methylene sau 5h) Tức với màng TiO2-SiO215% phủ gạch, thời gian chiếu UV tăng màng mang tính quang xúc tác mạnh, nhiên đặc tính quang xúc tác tiến đến giá trị bào hòa lượng tia UV cung cấp đến bề mặt vật liệu nano TiO2 vừa đủ LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 99 Hình 3.31: Sự suy giảm nồng độ dung dịch MB theo thời gian Qua kết thử hoạt tính quang xúc tác ta nhận thấy hoạt tính quang xúc tác mạng chưa cao Điều lớp màng tạo thành mỏng, lượng vật chất TiO2 màng không nhiều đủ để thực phản ứng quang hóa thủy phân hoàn toàn lượng xanh methylene có dung dịch Thêm vào đó, thực chất có phân tử TiO2 nằm bề mặt tiếp xúc trực tiếp với hợp chất xanh methylene, phân hủy hợp chất chế tạo thành tác nhân oxy hóa khử giải thích chương Chính điều nên hoạt tính quang xúc tác màng thấp so với dạng bột dạng có diện tích bề mặt riêng lớn nhiều so với dạng màng Các electron lỗ trống tạo thành từ trình kích thích tia UV dễ tái hợp lại với thành phần ngăn cản tái hợp này, số tài liệu tham khảo người ta pha tạp thêm vào màng ion kim loại Ag+, Fe3+… để ngăn cản trình tái hợp phần tử mang điện, hoạt tính xúc tác màng giữ lâu Một lí khác gây ảnh hưởng đến trình quang xúc tác màng ion kim loại đế thủy tinh gạch men Na+, K+… ion dễ dàng khuyếch tán vào màng trình ủ màng nhiệt độ cao, ion nguyên nhân làm giảm chất lượng màng, làm hoạt tính màng giảm sút 3.3.3 Khảo sát tính chất tự diệt khuẩn màng Tính chất diệt khuẩn màng kiểm nghiệm phương pháp đếm số khuẩn lạc đĩa petri Mẫu gạch kiểm nghiệm gồm có mẫu gạch không phủ màng để làm mẫu đối chứng, mẫu gạch có phủ màng TiO2-SiO2 15% (0.4g PEG) Cả hai mẫu kích thích đèn UV trước thử vi sinh Sau mẫu gạch nhỏ 100µl dung dịch vi khuẩn nồng độ 10-4CFU lên giữ khoảng thời gian 04 giờ, tiếp sau rửa lại 5ml nước tiệt trùng, lấy 100µl dung dịch sau rửa cấy lại lên đĩa thạch để vi khuẩn phát triển (nhiệt độ 370C, 24 giờ) LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 100 Hình 3.32: Các khuẩn lạc mọc đĩa petri mẫu đối chứng Hình 3.33: Các khuẩn lạc mọc đĩa petri mẫu gạch TiO2-SiO2 Ngoài mẫu gạch phủ màng từ dung dịch sol TiO2-SiO2(15%) thử tạo nên hệ sol TiO2-SiO2 (15%) có pha tạp thêm Ag+ cách hòa tan AgNO3 vào dung dịch ethanol giai đoạn đầu trình tạo sol SiO2 Kết thử vi sinh vật màng có pha tạp AgNO3 cho kết tốt so với màng không pha tạp AgNO3 Tác dụng diệt khuẩn Ag biết từ lâu, kết hợp tính quang xúc tác TiO2 cho kết tốt LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 101 Hình 3.34: Các khuẩn lạc mọc đĩa petri mẫu gạch TiO2-SiO2(5%AgNO3) Mật độ vi khuẩn đĩa thạch xác định theo công thức sau: M = A Di Vi với (3.5) A: số khuẩn lạc đếm đĩa thạch Di: nồng độ pha loãng (CFU) Vi: thể tích dung dịch vi khuẩn đem trải lên dĩa thạch (ml) M: mật độ vi khuẩn Hiệu suất kháng khuẩn màng tính theo công thức: η = (M1 – M2)/ M1 (%) với (3.6) M1: mật độ vi khuẩn đĩa đối chứng (gạch không phủ màng) M2: mật độ vi khuẩn đĩa chứa chất kháng khuẩn (gạch có màng) Vì nồng độ pha loãng Di thể tích đem trải Vi tất cá mẫu gạch lấy giống nhau, nên hiệu suất kháng khuẩn công thức (3.6) viết sau: η = (A1 – A2)/ A1 (%) (3.7) Từ công thức 3.7, ta tính hiệu suất kháng khuẩn màng bảng 3.9 Bảng 3.9: Hiệu suất kháng khuẩn mẫu gạch Mẫu gạch Số khuẩn lạc đĩa thạch Số khuẩn lạc trung bình Hiệu suất kháng khuẩn 137 Mẫu đối chứng 105 110 90 LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 102 Mẫu gạch TiO2-SiO2 27 29 28 74,5% 9.3 91.5% 28 Mẫu gạch TiO2-SiO2 pha tạp thêm 5%AgNO3 9 10 Kết cho thấy màng TiO2-SiO2 chế tạo mang đặc tính diệt khuẩn, ngăn cản phát triển vi khuẩn với hiệu suất kháng khuẩn 74,5% LVTh.S Chương3 Kết bàn luận Trang 103 KẾT LUẬN A NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Từ kết nghiên cứu đạt trình bày thu thành sau: Chế tạo thành công dung dịch sol-gel chứa hạt nano TiO2-SiO2 đồng nhất, suốt có thời gian bảo quản lâu (hơn 30 ngày) Sự diện hạt nano TiO2 SiO2 dung dịch chứng minh qua liên kết Si-O-Si; Ti-O-Ti, Si-O-Ti phổ FTIR Các hạt rắn dung dịch sol có kích thước chủ yếu 15 – 25 nm xác định phương pháp phân tích kích thước hạt, ảnh chụp TEM, kết tính toàn từ phổ XRD, kết suy từ phổ UV – Vis dựa theo hiệu ứng giam cầm điện tử Đã khảo sát ảnh hưởng SiO2 lên tính chất vật liệu nano TiO2 thu qua phổ XRD, UV – Vis, tính thấm ướt bề mặt Sự có mặt thành phần SiO2 nhiều gây kìm hãm phát triển pha tinh thể vật liệu nano TiO2, kìm hãm kết thành hạt lớn, làm gia tăng đặc tính siêu ưa nước màng chế tạo được, đồng thời làm cho bờ hấp thu TiO2 bị dịch chuyển nhẹ phía tím Nồng độ SiO2 thêm vào lựa chọn để chế tạo màng 15% Khảo sát ảnh hưởng PEG đến độ gồ ghề bề mặt, kích thước hạt tinh thể xếp bề mặt màng, dịch chuyển bờ hấp thu vật liệu nano TiO2 phía ánh sáng tím Sự có mặt PEG dung dịch sol có tác dụng làm tách pha, ngăn cản kết tụ thành hạt lớn TiO2 SiO2, làm cho màng phẳng hơn, có diện tích bề mặt lớn Chế tạo thành công màng vật liệu nano TiO2-SiO2 đế thủy tinh đế gạch men ceramic phương pháp phủ quay phủ phun Màng chế tạo có cấu trúc tinh thể annatase, có độ truyền qua lớn hoàn toàn suốt, màng có độ gồ ghề thấp, bám dính tốt, thể đặc tính siêu ưa nước chống đọng sương Đã chứng minh tính chất tự làm màng TiO2 dựa khả phân hủy làm giảm nồng độ chất màu methylene blue khả diệt khuẩn màng E.Coli với hiêu suất kháng khuẩn 74,5% Các kết cho thấy khả ứng dụng lớn lớp phủ nano TiO2 lên vật liệu xây dựng kính, gạch men sứ vệ sinh Ưu điểm lớp phủ hoàn toàn suốt đồng áp dụng phủ lên kính gạch men mà không làm ảnh hưởng đến vẻ ngoại quan vật liệu đế Lớp màng phủ có độ bám dính tốt, bóng nhẵn mang đặc tính siêu ưa nước mạnh nên áp dụng để chế tạo vật liệu tự làm kính, gạch men nhờ đặc tính dễ chùi rửa Hơn màng TiO2-SiO2 mang đặc tính quang xúc tác thể qua khả phân hủy hợp chất màu xanh methylene, khả diệt khuẩn E.Coli hứa hẹn việc tạo thành sản phẩm thông minh, nâng cao tính an toàn vệ sinh môi trường Tuy nhiên vài hạn chế thời gian, mà đề tài có vấn đề chưa giải quyết: LVTh.S KẾT LUẬN Trang 104 ¾ Các thông số lựa chọn thực nghiệm đề tài nồng độ SiO2, PEG chưa chúng minh tối ưu cách đầy đủ Cần chứng minh thêm tối ưu thông số khả quang xúc tác phân hủy chất màu khả diệt khuẩn ¾ Chưa định lượng độ bền học màng ¾ Chưa khảo sát thời gian tồn hoạt tính màng ¾ Khả phân hủy chất màu vi khuẩn màng đạt kích thích ánh sáng tử ngoại UVA B ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ¾ Nghiên cứu để gia tăng hoạt tính màng với nhiều cách như: phủ thêm lớp SiO2 ngăn cản khuyếch tán ion vào lớp màng nano làm giảm hoạt tính màng; dop vào màng số ion kim loại Fe2+, Ag+ … để tránh trình tái hợp cặp điện tử lỗ trống ¾ Nghiên cứu làm dịch chuyển bước sóng kích thích màng sang vùng nhìn thấy pha tạp Fe vào màng ¾ Khảo sát đặc tính diệt khuẩn màng cách thêm vào dung dịch phủ kim loại Ag để xác định nồng độ Ag tối ưu, ảnh hưởng Ag đến tính chất khác màng độ truyền qua, bờ hấp thu, tính siêu ưa nước quang xúc tác LVTh.S KẾT LUẬN Trang 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Ennaoui, B.R Sankapal, V Skryshevsky, M.Ch Lux-Steiner, “TiO2 and TiO2–SiO2 thin films and powders by one-step soft-solution method: Synthesis and characterizations”, Solar Energy Materials & Solar Cells, 90, 2006, page 15331541 Akira Fujishima, Tata N Rao, Donald A Trik, “ Titanium dioxide photocatalysis”, Journal of Photochemistry and Photo biology C: Photochemistry Reviews (2000)”, page – 21 Atsunori Matsuda,Yoshinori Kotani, Toshihiro Kogure, Masahiro Tatsumisago and Tsutomu Minam, “Transparent Anatase Nanocomposite Films by the Sol–Gel Process at Low Temperatures”, J Am Ceram Soc., 83 [1] 2000, page 229–231 Atsunori Matsuda, Yoshihiro Matsuno, Shiniya Katayama, Toshio Tsuno, Noburo Tohge and Tsutomu Minami, “Physical and Chemical Properties of Titania-Silica Films Derived from Poly(ethylene glycol) – Cotaining Gels”, J Am Ceram Soc 73[8] 1990, page 2217 – 2221 C Miron, A roca, S Hoisie, P Cozorici, L Sirghi, “Photoinduced bactericidal activity of TiO2 thin films obtained by radiofrequency magnetron sputtering deposition”, Journal of Optoelectronic and Advanced Materials Vol 7, No.2, April 2004, page 915 -919 Daniel M Blake, Pin-Ching Maness, Zheng Huang, Edwald J Wolfrum, and Jie Huang, “Application of the photocatalytic chemistry of titanium dioxide to disinfection and the killing of cancer cells”, Separation and Purification Methods – Volume 28(1) 1999, page – 50 Dott Antonio Licciulli, Daniela Lisi, “Self-cleaning glass”, Università Degli Studi Lecce - Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, Lacer No.5 F.Figueras and H Kochkar, “Effects of hydrophobicity on the epoxidation of cyclohexene by tert-butyl hydroperoxide on TiO2-SiO2 mixed oxides”, Catalysis Letters 59 (1999), page 79 -81 Hiroshi Irie, Kazuhito Hashimoto, “Photocatalytic active surfaces and photoinduced high hydrophilicity/high hydrophobicity”, Hdb Env Chem Vol Part M (2005), page 425 – 450 10 Kaihong Qi, Walid A Daoud, John H Xin, C L Mak, Waisze Tang and W P Cheung, “Self cleaning cotton”, J Matter Chem 2006-16, page 4597 – 4574 11 Kaishu Guan, “Relationship between photocatalyitc activity, hydrophilicity and self – cleaning effect of TiO2/SiO2 films”, Surface & Coatings Technology 191(2005), page 155 – 160 12 Kunio Funakoshi anf Toru Nonami, “Preparation of a Supperhydrophilic Thin Film on Glass Subtrate Surfaces with Titanium Alkoxide Solution”, J.Am Ceram Soc 89 [9] 2006, page 2782 – 2786 13 Lijun Zhou , Shanshan Yan , Baozhu Tian , Jinlong Zhang , Masakazu Anpo , “Preparation of TiO2–SiO2 film with high photocatalytic activity on PET substrate”, Materials Letters 60 (2006), page 396–399 LVTh.S DANH MỤC CÁC BÀI BÁO Đà CÔNG BỐ Trang 106 14 M Houmard, D Riassetto, F Roussel, A Bourgeois, G Berthome, J C Joud, M Langlet, “Morphology and natural wettability properties of sol-gel derived TiO2-SiO2 composite thin films”, Applied Surface Sciene 2007- ScienceDirect 15 M MACHIDA, K NORIMOTO, T WATANABE, K HASHIMOTO, A FUJISHIMA, “The effect of SiO2 addition in super-hydrophilic property of TiO2 photocatalyst”, JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 34 (1999), page 2569 – 2574 16 Michael R Hoffmann, Scot T Martin, Wonyong Choi, and Detlef W Bahnemann, “Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis”, Chem Rev 1995, 95, page 69-96 17 Mitsuyoshi Machida, Keiichiro Norimoto, Tamon Kimura, “Antibacterial activity of photocatalytic titanium dioxide thin films with photodeposited silver on the surface of sanitary ware”, J Am Ceram Soc 88[1] 2005, page 95 – 100 18 N Neghishi, K Takeuchi, T Ibusuki, “Surface structure of the TiO2 thin film photocatalyst”, Journal of materials Science 33 (1998), page 5789 – 5794 19 N.I Surovtseva, A M Eremenko, N.P Smirnova, V.A Pokrovskii, T.V Fesenko, G N Starukhm, “The effect of nanosized tiania-silica film composition on the photostability of adsorbed methylene blue dye”, Theoritical and Experimental Chemistry, Vol 43, No , 2007, page 235 – 240 20 Pelagia I Gouma, Michael J Mills, “Anatase-to-Rutile Transformation in Titania Powders”, Journal of the American Ceramic Society, 3, 2001, page 619-622 21 Roland Benedix, Frank Dehn, Jana Quaas, Marko Orgass, “Aplication of titanium dioxide photocatalysis to create self-cleaning building materials”, Lacer No 2000 22 S Permpoon, M Houmard, D Riassetto, L Rapenne, G Berthome, B Baroux, J C Joud, M.Langlet, “Natural and persitent superhydrophilicity of SiO2/TiO2 and TiO2/SiO2 bi-layer films”, Thin solid Films 2007 – Science Direct 23 Sumio Sakka, “Handbookl of Sol-Gel Science and Technology Processing, Characterization and Applications”, Volume I Sol-Gel Processing, Kluwer Academic Publishers 24 T Watanabe, A Nakajima, R Wang, M Minabe, S Koizumi, A Fujishima, K Hashimoto, “Photocatalytic activity and photoinduced hydrophilicity of titanium dioxide coated glass”, Thin solid film 351 (199), page 260 – 263 25 Yanfeng Gao, Yoshitake Masuda, Jifei Peng, Tetsu Yonezawa, Kunihito Koumoto, “Room temperature deposition of a TiO2 thin film from aqueous peroxotitanate solution”, J Mater Chem 13(2003), page 608 – 613 26 URL: www.sigmaaldrich.com 27 URL: www.solgel.com 28 URL: www.en.wikipedia.com 29 URL: www.answers.com LVTh.S DANH MỤC CÁC BÀI BÁO Đà CÔNG BỐ Trang 107 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO Đà CÔNG BỐ Dang Mau Chien, Nguyen Ngoc Viet, Nguyen Thi Kieu Van, Nguyen Thi Phuong Phong, “STUDY ON FABRICATING SIO2-TIO2 THIN FILM AND ITS PHOTOCATALYST PROPERTIES”, Proceedings of IWNA 2007, Vung Tau, Vietnam / November 15-17, 2007, p 55-59 Nguyen Thi Kieu Van , Nguyen Ngoc Viet, Nguyen Thi Phuong Phong, Dang Mau Chien, “STUDY ON STRUCTURE AND PROPERTIES TIO2 NANOMATERIAL ON CERAMIC TILES”, Proceedings of IWNA 2007, Vung Tau, Vietnam / November 15-17, 2007, p 489-492 LVTh.S DANH MỤC CÁC BÀI BÁO Đà CÔNG BỐ [...]... TiO2- + OH* (hoc TiO2+ ) (electron vựng dn v in t vựng húa tr) 9 S ly i in t vựng dn TiO2- + O2 + H+ ặ TiO2 + HO2- (1.9) TiO2- + H2O2 +H+ ặ TiO2 + H2O + OH* (1.10) TiO2- + H+ ặ TiO2 + *H2 (1.11) 9 S oxy húa cỏc hp cht hu c OH*+ O2 + Cn OmH(2n-2m+2) ặ nCO2 + (n-m+1)H2O (1.12) 9 Phn ng ca cỏc gc t do TiO2 - + OH* + H+ ặ TiO2 + H2O (tỏi kt hp) ã (1.13) 2OH ặ H2O2 (1.14) 2HO2- ặ H2O2 + O2 (1.15) OH* + H2O2... c lõu bn Trong khi i vi b mt vt liu TiO2 c chiu sỏng bi ỏnh sỏng UV, gúc tip xỳc ca nc vi b mt s t giỏ tr rt bộ < 10 V khi ngng s chiu sỏng, tớnh cht siờu a nc ca b mt TiO2 vn cũn gi c trong mt vi ngy, a b mt li trng thỏi a nc ch n gin bng cỏch kớch thớch b mt li bng ngun sỏng UV Hỡnh 1.8: Biu din gúc tip xỳc trờn cỏc b mt cú tớnh a nc tng dn ắ Gii thớch tớnh cht siờu a nc ca b mt TiO2 Mng TiO2 khi... thp nht trong vựng dn, V trớ ca im cao nht trong vựng húa tr Trong cỏc phn ng quang húa, mc nng lng vựng cm quyt nh chớnh n vic chn la bc súng ỏnh sỏng kớch thớch no l hiu qu nht V trớ cao nht ca mc nng lng trong vựng húa tr l nhõn t chớnh quyt nh kh nng oxy húa phõn hy cỏc hp cht hu c ca bỏn dn ú V trớ dói nng lng ca mt s cht bỏn dn c biu din nh gin di õy Rừ rng theo hỡnh v ta cú th nhn thy TiO2 tha... nhiu trong periplasm bo v t bo khi cỏc ngun O2- bờn ngoi Khi nhn ỏnh sỏng kớch thớch UV bc súng 385nm, cỏc phn ng quang húa s xy ra trờn b mt TiO2 to ra cỏc sn phm hot tớnh cao nh: gc hydrroxyl, hydrogen peroxide, supper oxide, in t vựng dn, l trng ti vựng húa tr Cỏc sn phm ny cú th gõy hy hoi nhiu dng cu trỳc t bo v vi khun khỏc nhau 9 S hỡnh thnh cp l trng - in t TiO2 + hv ặ TiO2- + OH* (hoc TiO2+ )... hiu ng quang Tớnh cht siờu a nc ca vt liu TiO2 cng c to ra do tớnh cht quang xỳc tỏc ca TiO2 Khi xỳc tỏc quang TiO2 phõn hy cỏc phõn t hu c k nc bỏm trờn b mt vt liu, mt lp rt mng ca cỏc phõn t nc hp th trờn b mt vt liu s c hỡnh thnh Di õy l hỡnh v gii thớch tớnh cht siờu a nc ca b mt TiO2 theo c ch quang xỳc tỏc Bc 1: Cỏc phõn t nc hp th húa hc trờn b mt ca TiO2 rt khụng n nh nờn nhng phõn t nc ny... virus tip xỳc vi b mt TiO2 chỳng s b cỏc in t v l trng chuyn trc tip n c quan sng ú Nu cỏc ht TiO2 bộ, chỳng s c thm thu vo bờn trong thnh t bo, quỏ trỡnh quang xỳc tỏc cú th xy ra bờn trong Do ỏnh sỏng, mt phn rt quan trng ca phn ng quang húa, cú th thc hin phn ng quang húa nu cú bt kỡ ngun sỏng kớch thớch UV no Cỏc gc hydroxyl cú hot tớnh rt mnh do ú chỳng cng khụng tn ti lõu Trong khi cỏc ion supper... mang in tớch õm, nờn khụng th thm thu c vo bờn trong mng t bo Cỏc sn phm oxy húa to ra trờn b mt TiO2 bao gm c gc hydroxyl, ion supper oxide s phn ng ngay lp tc vi lp bờn ngoi ca t bo sng tr khi cỏc ht TiO2 ó c thm thu vo bờn trong t bo So vi cỏc gc t do hydroxyl ion supper oxide, hydrogen peroxide ớt cú tỏc dng nguy him hn Tuy nhiờn, nú cú th xõm nhp vo bờn trong t bo v c kớch hot bi cỏc ion st Fe2+ qua... E Coli cú kh nng tớch tr st ln St cú mt cỏc b mt t bo, trong khụng gian ca periplasmic v bờn trong t bo, bao gm nhng phõn t Fe kt t hoc trong cỏc protein tớch tr st nh ferritin, õy l cỏc ngun cung cp ion Fe2+ c bit v hiu qu cho phn ng Fenton Do vy, khi cỏc ht TiO2 c kớch thớch bi ngun sỏng UV to nờn H2O2á phn ng Fenton cú th c xy ra ngay bờn trong t bo v to ra sn phm khỏc nguy him hn cho t bo l cỏc... trũ ca PEG (Polyethylene glycol H(OCH2CH2)nOH) Trong phng phỏp sol gel, PEG thng c s dng nh mt cht n (template) to cu trỳc xp PEG rt d tan trong nc v ru l cỏc dung mụi thng s dng trong phng phỏp sol gel do to liờn kt hydro vi nhúm hydroxyl OH PEG s dng trong phng phỏp sol gel thng cú trng lng phõn t thp, v c cho vo dung dch sau giai on to sol Khi cú mt trong dung dch, PEG s len vo mch polymer vụ c... ca cỏc phõn t khi dung dch bay hi, dn n hỡnh thnh lp phim trong sut trong quỏ trỡnh gel hoỏ do kớch thc ht trong h sol rt nh (kớch thc khong nano) Vic iu chnh dy lp ph l rt quan trng cú c lp mng mng cú cỏc tớnh cht quang hc thớch hp, v cú th thy c phng trỡnh Landau-levich vi chớnh xỏc cao Gn õy, cỏc nh khoa hc ó nghiờn cu iu chnh dy lp ph trong quỏ trỡnh nhỳng bng cỏch thay i gúc nhỳng l gúc gia ... t TiO2 + hv ặ TiO2- + OH* (hoc TiO2+ ) (electron vựng dn v in t vựng húa tr) S ly i in t vựng dn TiO2- + O2 + H+ ặ TiO2 + HO2- (1.9) TiO2- + H2O2 +H+ ặ TiO2 + H2O + OH* (1.10) TiO2- + H+ ặ TiO2. .. trờn i tng vt liu nano TiO2 rt nhiu nhng ch yu ch l cỏc nghiờn cu v hot tớnh quang xỳc tỏc ca vt liu nano TiO2 di dng bt dựng x lớ mụi trng, x lớ nc ; cỏc nghiờn cu ng dng ca mng TiO2 cũn rt hn... mt TiO2 Mng TiO2 cha c chiu bc x UV cú giỏ tr ca gúc khỏ ln, cú th > 700 B mt TiO2 t tớnh cht siờu a nc c chiu bng ngun sỏng UV, lỳc ny giỏ tr ca gúc gim nhanh cú th gim gn v 00 lm b mt TiO2