ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
- - -  - - -
HOÀNG THANH VÂN
CHẾ TẠO VẬT LIỆU TiO
2
VÀ NGHIÊN CỨU
KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC CỦA CHÚNG
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 60 44 07


1.3.1. Cơ chế xúc tác đơn photon

7
1.3.2. Đồng xúc tác và cơ chế đa photon

9
1.3.3. Cơ chế tiêm điện tử
10
1.3.4. Chất hy sinh và cơ chế bán phản ứng
11
1.4. Các vật liệu dùng cho quang điện hoá tách hydro
12
1.4.1. Các hợp chất quang xúc tác hoạt tính cao chứa Ta
13
1.4.2. Các chất quang xúc tác oxit bán dẫn vùng cấm rộng hoạt động
trong vùng tử ngoại 15
1.4.3. Các chất quang xúc tác oxit bán dẫn vùng cấm rộng hoạt động
trong vùng tử ngoại với sự có mặt của chất hy sinh

17
1.4.4. Các chất quang xúc tác hoạt động trong vùng ánh sáng nhìn
thấy

19
1.5. Vật liệu TiO
2
và hiệu ứng quang điện hoá tách hydro bằng TiO

2.1. Chế tạo vật liệu
33
2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X
34
2.3. Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X
37
2.4. Phương pháp phổ tán xạ Raman
38
2.5. Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét
39
2.6. Phương pháp đo phổ hấp thụ
40
2.7. Phương pháp đo phổ huỳnh quang
42
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
43
3.1. Kết quả chế tạo vật liệu nanô TiO
2
anatase pha tạp Ni và Cu
43
3.1.1. Kết quả chế tạo vật liệu nanô TiO
2
anatase pha tạp Ni
44
3.1.2. Kết quả chế tạo vật liệu nanô TiO
2
anatase pha tạp Cu
48
3.1.3. Phổ tán xạ Raman của vật liệu nanô TiO
2

LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU

1. Các chữ viết tắt
ACT
: axetylaxetone
Ana
: anatase
CB
: vùng dẫn
CCD
: charge coupled device
DL
: mức cho điện tử
FESEM
: hiển vi điện tử quét phát xạ trường
Per
: perovskite
PKHQTX
: phổ kế huỳnh quang tia X
Pyr
: pyrchlore
SEM
: hiển vi điện tử quét
TEM
: hiển vi điện tử truyền qua
TPOT
: tetraisopropyl orthotitanate

e
-

: điện tử
E
g
: năng lượng vùng cấm
h
: hằng số Plank
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n h
+

: lỗ trống
n
e

: số điện tử sinh ra
n
p

: số photon tới
QY
: hiệu suất lượng tử thực
SEC
: hệ số chuyển đổi năng lượng mặt trời
v
: tần số

tử ngoại (A), phần chủ yếu nằm trong vùng nhìn thấy (B) và vùng
hồng ngoại C).
4
1.2
Sơ đồ nguyên lý của quá trình phân tách nước thành H
2
và O
2
sử
dụng chất xúc tác quang học bán dẫn (quá trình đơn photon).
8
1.3
Sơ đồ nguyên lý của quá trình phân tách nước xúc tác hai bước
(quá trình 2 photon).
9
1.4
Sơ đồ nguyên lý mô tả quá trình tiêm điện tử kích thích từ a: chất
nhuộm màu quang học và b: chất xúc tác bán dẫn vùng cấm hẹp
sang chất bán dẫn vùng cấm rộng dưới tác dụng của ánh sáng.
11
1.5
Cơ chế tách nước bán phản ứng. a: Bán phản ứng điều chế H
2
, lỗ
trống trong vùng dẫn ôxy hóa chất hy sinh thay vì ôxy hóa nước để
tạo O
2
. b: Bán phản ứng điều chế O
2
, các điện tử trong vùng dẫn

pha Ni và Cu.
34
2.2
Mô hình minh họa dẫn đến phản xạ Bragg.
35
2.3
Toàn cảnh hệ kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường Hitachi S-
40
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n 4800.
2.4
Nguyên tắc đo hấp thụ bằng quả cầu tích phân: (a) đo baseline;
(b) đo mẫu.
41
3.1
Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu bột đo tại nhiệt độ phòng của các mẫu
TiO
2
pha tạp Ni, a: Ni0 (0 % Ni); b: Ni1(1 % Ni); c: Ni2 (3 % Ni);
d: Ni3 (8 % Ni).
45
3.2
Ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trường FESEM của các mẫu TiO
2

anatase pha Ni, a: Ni0 (0 % Ni); b: Ni1 (1 % Ni); c: Ni2 (3 % Ni);
d: Ni3 (8 % Ni).
47

57
3.8
Sự phụ thuộc của (

hν)
2
vào năng lượng phôtôn kích thích của các
mẫu TiO
2
pha Ni; a: Ni0 (0 % Ni); b: Ni1 (1 % Ni); c: Ni2 (3 %
Ni) và d: Ni3 (8 % Ni).
58
3.9
Sự phụ thuộc của E
g
vào nồng độ Ni
60
3.10
Phổ hấp thụ của các mẫu vật liệu TiO
2
pha Cu.
61
3.11
Sự phụ thuộc của (

hν)
2
vào năng lượng phôtôn kích thích của
các mẫu TiO
2


LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu
bảng
Tên bảng
Trang
1.1
Tính chất quang xúc tác tách nước của các hợp chất oxit chứa Ta,
kiềm, và kiềm thổ trong vùng tử ngoại.
14
1.2
Một số chất quang xúc tác điển hình hoạt động trong vùng kích
thích tử ngoại.
16
1.3
Một số chất quang xúc tác dạng oxit hoạt động trong vùng tử
ngoại với sự có mặt của chất hy sinh.
18
1.4
Một số chất quang xúc tác nitride hoạt động trong vùng ánh sáng
nhìn thấy với sự có mặt của các chất đồng xúc tác.
21
1.5
Một số chất quang xúc tác dạng oxit hoạt động trong vùng ánh
sáng nhìn thấy với sự có mặt của chất hy sinh.
22

Kết quả xác định nồng độ iôn Cu
2+
trong các mẫu TiO
2
pha tạp
Cu.
49
3.4
Kết quả phân tích pha tinh thể và kích thước hạt trung bình của
các mẫu TiO
2
pha tạp Cu.
49
3.5
Các đỉnh phổ tương ứng với các mode dao động tích cực Raman
của pha tinh thể TiO
2
anatase.
52
3.6
Kết quả xác định độ rộng vùng cấm E
g
của các mẫu TiO
2
pha Ni.
59

Luận văn thạc sĩ Vật lý Chất rắn Hoàng Thanh Vân
ngh trong nhiu thp k qua. Nhng thnh cụng mi nht trong nhng nm gn
õy ó m ra kh nng to ln trong vic ch to hydro t nc bng quang xỳc
tỏc s dng nng lng mt tri. Hiu sut tỏch hydro ó t c trờn 50% khi
s dng gii phỏp cụng ngh ng xỳc tỏc vt liu NiO vi vt liu NaTaO
3
pha
tp La [18]. Mt s c s nghiờn cu nhiu trng i hc ca M, Nht v
mt s nc tiờn tin khỏc ang chy ua trong vic thc hin d ỏn ch to thit
b to ra hydro bng nng lng mt tri t hiu sut trờn 10% trong thi gian
gn. c bit, trng i hc Cụng ngh Nam Dng, Singapore ó khi ng
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n dự án 2 triệu USD nghiên cứu chế tạo hydro từ nước, một dự án lớn nhất về đề
tài này ở Đông Nam Á, nhằm mục tiêu tìm nguồn năng lượng tái tạo, sạch, không
gây ô nhiễm môi trường.
Vật liệu TiO
2
là chất bán dẫn có tính năng quang xúc tác rất mạnh được sử
dụng trong các ứng dụng xử lý môi trường, nó đã gây được sự quan tâm to lớn
của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước. Với sự có mặt của TiO
2
, các nhà
nghiên cứu nhận thấy các chất hữu cơ, các chất bẩn dễ dàng bị phân huỷ, đặc biệt
trong môi trường nước. Khả năng đặc biệt này của TiO
2
đã được ứng dụng trong
công nghệ làm sạch nước, không khí và diệt khuẩn. Tuy nhiên, với độ rộng vùng
cấm khoảng 3,2 ÷ 3,5 eV, vật liệu TiO
2

2
hoạt động xúc tác quang học trong
vùng ánh sáng khả kiến, và thứ hai là đồng thời kết hợp TiO
2
với NiO và CuO để
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n tạo ra được một hệ thống đồng xúc tác. Do đó đề tài ''Chế tạo vật liệu TiO
2
và
nghiên cứu khả năng quang xúc tác của chúng'' đã được lựa chọn cho nội
dung luận văn.
 Đối tượng nghiên cứu của luận văn:
Vật liệu nanô tinh thể TiO
2
anatase biến tính và khả năng quang xúc tác
của chúng.
 Mục tiêu của luận văn:
- Chế tạo thành công vật liệu nanô tinh thể TiO
2
anatase pha tạp Ni và Cu.
- Chế tạo vật liệu tổ hợp (dạng composite) nanô TiO
2
pha tạp Cu - CuO.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ pha tạp Ni và Cu lên khả năng
quang xúc tác của vật liệu TiO
2
anatase.
 Phương pháp nghiên cứu:

Chng 1
TNG QUAN

1.1. Nng lng mt tri
Trỏi t nhn c khong 174 petawatts (PW) bc x mt tri tng
thng quyn. Khong 30% c phn x tr li khụng gian, phn cũn li c
hp th bi cỏc ỏm mõy, i dng v cỏc vựng t. Ngoi nng lng nhit,
ph ỏnh sỏng mt tri b mt ca trỏi t ch yu l vựng nhỡn thy, vựng cn
hng ngoi v mt phm vi nh trong vựng cn t ngoi (hỡnh 1.1). Cỏc tớnh toỏn
lý thuyt cho thy ph ỏnh ỏng mt tri trờn tng thng quyn tng ng vi
ca mt vt en tuyt i nhit 5250
o
C. So vi tng thng quyn, bc
x mt tri trờn mt t b suy gim ỏng k do b phn x v hp th bi bu khớ
Hỡnh 1.1. Ph bc x ca ỏnh sỏng mt tri gm mt phn nh trong vựng t ngoi
(A), phn ch yu nm trong vựng nhỡn thy (B) v vựng hng ngoi C). a: o tng
thng quyn; b: o ti cao mc nc bin; c: ph bc x lý thuyt ca vt en
tuyt i ti 5230
o
C. Bc x mt tri b hp th mnh trong bu khớ quyn bi hi
nc v khớ CO
2
.

Ph bc x (W/m
2
/nm)
Bc súng (nm)
a
c

điện mặt trời được đặt tại California (Hoa kỳ) với công suất 354 MW và một nhà
máy quang điện mặt trời khác đang được xây dựng tại Arizona (Hoa kỳ) với công
suất thiết kế 280 MW hiện được coi là những nhà máy điện mặt trời lớn nhất thế
giới hiện nay.

1.2. Hiệu ứng quang xúc tác
Trước thực trạng các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang bị khai thác cạn
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n kiệt, tình trạng ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu toàn cầu đang trở nên
ngày càng trầm trọng. Việc nghiên cứu chuyển hóa có hiệu quả nguồn năng
lượng mặt trời thành các dạng năng lượng hữu dụng khác phục vụ đời sống con
người không chỉ là một thách thức mà còn là một nhiệm vụ cấp bách của khoa
học và công nghệ. Các công nghệ năng lượng mặt trời hiện tại đang tồn tại một
số yếu điểm về giá thành và hiệu suất khai thác. Vấn đề này làm nảy sinh những
nghiên cứu mới nhằm khắc phục những yếu điểm trên và tìm ra những công nghệ
khai thác với hiệu quả cao hơn. Một trong những hướng nghiên cứu rất được
quan tâm hiện nay là sử dụng các chất bán dẫn đóng vai trò quang xúc tác để
chuyển hóa năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng hoặc hóa năng. Trong
quá trình này, các phôtôn ánh sáng được hấp thụ bởi chất bán dẫn và gây ra sự
chuyển dời của điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, làm thay đổi độ dẫn của vật
liệu. Tính chất này được sử dụng làm nguyên lý hoạt động cho các diode và
transistor quang học. Mặt khác, sự dịch chuyển của điện tử từ vùng hóa trị lên
vùng dẫn đã tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống (hay còn gọi là exiton) dễ dàng tách
ra khỏi bề mặt chất bán dẫn và thúc đẩy các phản ứng hóa học thứ cấp. Nếu quá
trình này được thực hiện trong nước, cặp điện tử - lỗ trống sẽ có phản ứng ôxy
hóa khử với các gốc OH tự do tạo thành khí hydro và ôxy tinh khiết. Đây chính
là nguyên tắc cơ bản cho quá trình chế tạo khí hydro từ nước sử dụng hiệu ứng
quang xúc tác. Tuy nhiên, do hầu hết các chất bán dẫn có tính chất xúc tác (điển

4
+ H
2
O → CO + 3 H
2
(1.1)
Khí hydro lại tiếp tục được tạo ra nhờ phản ứng tiếp theo giữa CO với hơi
nước ở nhiệt độ thấp (130
o
C):
CO + H
2
O → CO
2
+ H
2
(1.2)
Công nghệ tạo hydro này có thể đạt hiệu suất lên tới 85% đối với khí tự
nhiên và hiện đang được sử dụng để chế tạo H
2
với khối lượng lớn trong công
nghiệp. Tuy nhiên, trong tương lai, công nghệ này cần được thay thế do sử dụng
nguyên liệu đầu vào là các nhiên liệu hóa thạch và phát thải khí CO
2
, một trong
những tác nhân của hiệu ứng nhà kính. Các khảo sát đánh giá cho thấy công nghệ
quang xúc tác tách hydro từ nước sẽ là giải pháp lựa chọn tối ưu. Sau đây là
những giải pháp công nghệ quang xúc tác đang được đặc biệt quan tâm.

1.3.1. Cơ chế xúc tác đơn phôtôn

hơn khe năng lượng E
g
của chất bán dẫn, các điện tử trong vùng hóa trị sẽ chuyển
lên vùng dẫn và sinh ra các cặp điện tử - lỗ trống (e
-
- h
+
):
TiO
2
+ h

 2 e
-
+ 2 h
+
(1.3)
- Các cặp e
-
- h
+
có thể tái hợp và sinh nhiệt, làm nóng dung dịch. Mặt khác,
chúng cũng có thể khuếch tán ra bề mặt TiO
2
, tham gia phản ứng ôxy hóa và khử
với các ion OH
-
và H
+
phân ly trong nước:

2
O và O
2
/H
2
O là 1,23 V. Do vậy năng lượng tối thiểu cho toàn bộ phản
ứng ôxy hóa khử này xảy ra là 1,23 eV. Nói cách khác, một chất bán dẫn xúc tác
quang học có khả năng tham gia tách nước phải có độ rộng vùng cấm E
g
> 1,23
eV, có đáy vùng dẫn nằm cao hơn mức thế năng tách H
2
và đỉnh vùng hóa trị
nằm dưới mức tách O
2
.
Sự có mặt của các điện tử trong vùng dẫn là điều kiện then chốt trong việc
h>E
g

Vùng dẫn
h
+

e
-

Chất xúc
tác quang
học (TiO

)
+0.82
(OH
-
O
2
)
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý của quá trình phân tách nước thành H
2
và O
2
sử dụng
chất xúc tác quang học bán dẫn (quá trình đơn phôtôn) [12].
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n tách H
2
từ nước. Trong khi đó, các lỗ trống trong vùng hóa trị lại là yếu tố quan
trọng cho các ứng dụng xử lý nước và làm sạch môi trường. Bản thân lỗ trống đã
mang tính ôxy hóa, nhưng chúng chủ yếu phản ứng với OH
-
trong nước để tạo
nên các gốc OH tự do có khả năng ôxy hóa mạnh các chất ô nhiễm, nhanh chóng
phân hủy chúng thành H
2
O, CO
2
Chính nhờ những đặc điểm này, công nghệ
quang xúc tác sử dụng ánh sáng mặt trời hy vọng sẽ đem lại nguồn lợi lớn không

Vị trí tách O
2

E
g

OH
-

O
2

Vùng hóa trị
h>E
g

Vùng dẫn
h
+

e
-

Chất xúc tác
tách H
2

Vị trí tách H
2


) có thể là những chất xúc tác phân tách
nước rất tốt trong cơ chế xúc tác hai phôtôn nếu lựa chọn được dung dịch khử
trung gian thích hợp, nhưng chính bản thân những chất này lại không có khả
năng phân tách nước trong cơ chế đơn phôtôn [17, 37]. Tuy phương pháp này đã
đạt được những thành tựu đáng kể trong thời gian gần đây [4, 13, 17, 30, 36, 37]
nhưng vẫn còn một vài hạn chế như sự truyền điện tử giữa hai chất bán dẫn và sự
tồn tại của các phản ứng ngược cần phải được khắc phục.

1.3.3. Cơ chế tiêm điện tử
Ngoài cơ chế “Sơ đồ Z” như được trình bày ở trên, sự có mặt của các chất
đồng xúc tác hoặc môi trường trung gian nhạy sáng (hay còn gọi là “màu nhuộm
quang học”) còn có thể dẫn đến cơ chế tiêm điện tử. Trong đó điện tử được sinh
ra bởi quá trình xúc tác quang học từ môi trường trung gian hoặc từ một chất bán
dẫn vùng cấm hẹp được tiêm vào vùng dẫn của chất bán dẫn vùng cấm rộng được
gắn với một điện cực Pt, tại đó quá trình tách H
2
xảy ra [27]. Các cơ chế này
được mô tả trên hình 1.4. Cơ chế “nhạy màu” (dye sensitization) trên hình 1.4a
hiện đang được sử dụng khá rộng rãi trong việc chuyển đổi năng lượng. Điện tử
của phân tử thuốc nhuộm màu bị kích thích bởi ánh sáng khả kiến chuyển từ mức
năng lượng cơ bản S
o
tới mức kích thích S
*
sau đó được tiêm vào vùng dẫn của
chất xúc tác bán dẫn làm thúc đẩy quá trình tách hydro.
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n Một cách tương tự, các chất bán dẫn có vùng cấm hẹp cũng có thể được

. Cht kh vỡ th c gi l cht hy sinh v quỏ trỡnh
ny c gi l bỏn phn ng.
Cụng ngh ny rt cú ý ngha trong thc t khi rt nhiu cht thi cụng
nghip v cỏc cht d tha khỏc trong t nhiờn cú th úng vai trũ nh cỏc cht
kh hy sinh [20, 21]. Trỏi li, cỏc in t c sinh ra bi quỏ trỡnh quang xỳc
tỏc trong vựng dn cú th b kh bi cỏc cht ụxy húa (cha cỏc tõm nhn in t
nh cỏc ion Ag
+
, Fe
3+
) lm giu thờm cỏc l trng trong vựng húa tr v vỡ th
tng cng kh nng tỏch O
2
. Cỏc quỏ trỡnh bỏn phn ng ny thng c dựng
kim tra kh nng phõn tỏch nc ca mt cht quang xỳc tỏc. Tuy nhiờn cng
cn phi lu ý rng mt cht quang xỳc tỏc hot ng bỏn phn ng khụng cú
ngha l chc chn nú s hot ng tỏch c H
2
v O
2
nu khụng cú mt ca cht
hy sinh.

1.4. Cỏc vt liu dựng cho quang in hoỏ tỏch hydro
Ngoi mt s mui sulfide kim loi nh CdS, ZnS, AgInS cỏc vt liu
Hỡnh 1.5. C ch tỏch nc bỏn phn ng. a: Bỏn phn ng tỏch H
2
, l trng
trong vựng dn ụxy húa cht hy sinh thay vỡ ụxy húa nc to O
2

2
, SrTiO
3
, BaTi
4
O
9
, RbPb
2
Nb
3
O
10
, Na
2
Ti
6
O
13
, NaTaO
3
… Tuy
nhiên, hầu hết các hợp chất này đều là các bán dẫn vùng cấm rộng (E
g
> 3,0 eV)
nên chúnh chỉ tham gia xúc tác với ánh sáng kích thích trong vùng tử ngoại ( <
385 nm). Để tăng hiệu suất tách hydro trong vùng khả kiến và tăng khả năng ứng
dụng trong thực tế, vật liệu xúc tác cần phải có độ rộng vùng cấm hẹp hơn, khả
năng bị bào mòn quang hóa thấp, hoạt tính quang xúc tác cao và dễ chế tạo. Pha
tạp là phương pháp đơn giản nhất để thu hẹp vùng cấm của các chất bán dẫn,

2
và 276 lần với O
2
. Điều này cho thấy vai trò của các chất đồng xúc tác là
vô cùng quan trọng trong hiệu suất tách hydro và ôxy từ nước. Các tác giả trong
các công trình này [18, 26] cũng cho rằng độ linh động của cặp e
-
- h
+
là một yếu
tố quan trọng để có được hoạt tính tách H
2
cao. Độ linh động cao làm tăng khả
năng khuếch tán điện tử và lỗ trống ra tới vị trí phản ứng trên bề mặt chất bán
dẫn mà không bị tái hợp. Ngoài các yếu tố nội tại tác động lên độ linh động, các
yếu tố khác như độ tinh thể hóa cao và kích thước rất nhỏ của các hạt nanô tinh
LuËn v¨n th¹c sÜ VËt lý ChÊt r¾n Hoµng Thanh V©n thể cũng giúp làm tăng khả năng khuếch tán được tới bề mặt của cặp điện tử - lỗ
trống.

Bảng 1.1. Tính chất quang xúc tác tách nước của các hợp chất ôxít chứa Ta,
kiềm, và kiềm thổ trong vùng tử ngoại. Khối lượng chất xúc tác là 1,0 g, nước là
390 ml, nguồn kích thích là đèn thủy ngân áp suất cao với công suất 40 W [25].
Chất quang xúc tác
E
g
(eV)
Đồng xúc tác NiO

4,1
1,3
390
200
LiTaO
3

4,7
0
430
220
LiTaO
3

4,7
0,1
98
52
NaTaO
3

4,0
0
160
86
NaTaO
3

4,0
0,05

4,0
0,1
72
32
SrTa
2
O
6

4,4
0
140
66
SrTa
2
O
6

4,4
0,1
960
490
BaTa
2
O
6

4,1
0
33

1000
480
K
2
PrTa
5
O
15

3,8
0
10
3
K
2
PrTa
5
O
15

3,8
0,1
1550
830

Một đặc điểm đáng chú ý khác là trên các mẫu NaTaO
3
pha tạp La xuất
hiện các rãnh (dạng răng lược) với kích thước cỡ nanômét trên bề mặt [16, 25].
Các phân tích hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và hấp thụ tia X chỉ ra rằng các

này với các thông số hoạt tính quang xúc tác tách nước của chúng. Do các thí
nghiệm được tiến hành trong những điều kiện khác nhau nên việc sử dụng các
tham số hoạt tính tách H
2
và O
2
để so sánh trực tiếp giữa các chất sẽ không thích
hợp. Vì thế, để so sánh hiệu suất xúc tác giữa các chất, người ta định nghĩa hiệu
suất lượng tử biểu kiến AQY (Apparent Quantum Yield) [27] như sau:

100
n
n
(%)
p
e
AQY
(1.7)
trong đó AQY là hiệu suất lượng tử biểu kiến, n
e
là số điện tử sinh ra và n
p
là số
phôtôn tới.
Trong thực tế, do rất khó xác định chính xác số phôtôn được hấp thụ thực
sự bởi chất xúc tác nên hệ số trên chỉ là giá trị biểu kiến của hiệu suất lượng tử.
Số phôtôn tới có thể được đo bằng sensor nhiệt điện hoặc photodiode. Nhưng số
phôtôn thực sự được hấp thụ thường nhỏ hơn số phôtôn tới nên giá trị hiệu suất
lượng tử biểu kiến AQY thường nhỏ hơn giá trị hiệu suất lượng tử thực QY
(Quantum Yield). Theo kết quả trên bảng 1.2 [27], khi hoạt động cùng với chất

Chất quang
xúc tác
Cấu trúc
E
g

(eV)
Đồng
xúc
tác
Nguồn
kích
thích
Dung dịch
phản ứng
Hoạt tính
(µmol/h)
AQY (%) /
bước sóng
(nm)
H
2

O
2

Nền Ti

2

Ana
3,2
Pt
Hg-Q
2,2M
Na
2
CO
3

568
287

TiO
2

Ana
3,2
Pt
Hg-Q
Nước
106
53

Sr
4
Ti
3

1131

Rb
2
La
2
Ti
3
O
10

Per lớp
3,4÷3,5
NiO
x

Hg-Q
0,1M RbOH
869
430
5 / 330
Cs
2
La
2
Ti
3
O
10


2
O
7
:Ba
Per lớp

NiO
x

Hg-Q
Nước
5000

50 /
KLaZr
0,3
Ti
0,7
O
4

Per lớp
3,91
NiO
x

Hg-Q
Nước
230
116


Hg-Q
Nước
850
420
6 / 313
Nền Nb K
4
Nb
6
O
17

Per lớp
3,4
NiO
x

Hg-Q
Nước
1837