1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh
chóng đã và đang tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống ở Việt Nam.
Công nghiệp và dân số phát triển đòi hỏi một nguồn cung cấp nước phong
phú và vững bền. Bên cạnh đó nó thải vào môi trường những nguồn ô nhiễm
mới. Trong đó, vấn đề nhiễm bẩn hữu cơ đang là vấn đề được quan tâm hàng
đầu của các nhà nghiên cứu. Chất thải hữu cơ chứa hàm lượng các chất hữu
cơ khó phân hủy như các hợp chất vòng benzen, những chất có nguồn gốc từ
các chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu, thuốc kích thích sinh trưởng, thuốc diệt cỏ,
hóa chất công nghiệp…; các chất có độc tính cao đối với sinh vật (gồm các
loài sinh vật có khả năng lây nhiễm được đưa vào trong môi trường nước. Ví
dụ như nước thải của các bệnh viện khi chưa được xử lý hoặc xử lý không
triệt để các mầm bệnh). Hiện nay, để xử lý chúng không thể sử dụng chất oxi
hóa thông thường, mà cần phải có một vật liệu mới có khả năng oxi cực
mạnh.
Gần đây, việc sử dụng phản ứng xúc tác quang của các chất bán dẫn như
TiO2, ZnO, CdS và Fe2O3... cấu trúc nano để tạo ra các gốc có tính oxy hóa
mạnh đang thu hút sự quan tâm trong lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và ứng
dụng.
So với các chất xúc tác quang khác, TiO2 thể hiện các ưu điểm vượt trội do
giá thành thấp, hiệu năng xúc tác quang cao, bền hóa học và thân thiện với
môi trường. Tuy nhiên, nhược điểm của vật liệu TiO 2 được điều chế theo
phương pháp thông thường có diện tích bề mặt không lớn, hoạt tính xúc tác
quang chỉ thể hiện trong vùng ánh sáng tử ngoại và độ phân tán của xúc tác
trong hệ phản ứng dị thể không tốt. Nếu sử dụng TiO 2 dưới dạng các hạt nano
để làm chất xúc tác sẽ rất khó thu hồi sau phản ứng. Trong lúc đó, như một





3

được điều chế dưới dạng bột.
- Nghiên cứu biến tính (pha tạp) bạc vào vật liệu nano TiO 2/SBA-15,
tính chất của vật liệu trước và sau khi biến tính.
- Nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang của TiO 2/SBA-15 và TiO2/SBA15 biến tính trên thí nghiệm trong xử lý các chất hữu cơ.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Chế tạo vật liệu xúc tác quang nano tổ hợp TiO 2/SBA-15 theo cách tổng
hợp trực tiếp.
- Khảo sát hoạt tính xúc tác quang của vật liệu nano tổ hợp TiO2/SBA-15
trong phản ứng phân hủy xanh metylen, metyl da cam. Từ đó làm cơ sở cho
việc thử nghiệm ứng dụng chúng trong xử lý các hợp chất hữu cơ tổng số
trong nước thải.

4. Phương pháp nghiên cứu
- Tổng hợp và biến tính vật liệu nano TiO2/SBA-15 bằng phương pháp
sol-gel, thủy nhiệt theo cách phối trộn đồng thời các nguồn nguyên liệu chứa
Ti và Si.
- Đặc trưng vật liệu bằng các phương pháp: nhiễu xạ tia X (XRD) nhằm
phân tích cấu trúc tinh thể và vi tinh thể; chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM),
truyền qua (TEM) nhằm khảo sát hình thái, kích thước, trạng thái sắp xếp của
mao quản và độ phân tán của vật liệu; khảo sát độ xốp và diện tích bề mặt
riêng; quang phổ hồng ngoại nhằm xác định các kiểu liên kết trong vật liệu;
phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) nhằm xác định thành phần nguyên tố
trong pha rắn; phổ tử ngoại- khả kiến (UV-Vis) nhằm khảo sát sự hấp thụ ánh
sáng.
- Thử nghiệm hoạt tính xúc tác quang được đánh giá theo phương pháp
chuẩn.

vật liệu TiO2, SBA-15 và các kiến thức liên quan. Nhìn chung, các công bố
kết quả nghiên cứu về hai loại vật liệu nêu trên là khá phong phú. Tuy nhiên,
vẫn còn rất ít các nghiên cứu kết hợp giữa hai loại vật liệu nano TiO 2 và
SBA15. Vì vậy, đối tượng vật liệu nano tổ hợp TiO 2/SBA-15 vẫn đang còn


5

mới mẻ và cần thiết phải được quan tâm, bởi lẽ rất hứa hẹn khả năng tăng
cường được những ưu thế và hạn chế những nhược điểm của hai loại vật liệu
thành phần trong ứng dụng quang xúc tác.


6

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về vật liệu mao quản trung bình SBA-15 (Santa Barbara
Amorphous)
Năm 1998, Zhang và các cộng sự [35] đã tổng hợp được họ vật liệu mới,
kí hiệu là SBA-n, có cấu trúc lục lăng 2-D và 3-D (SBA-2, 3, 12, 15) hoặc lập
phương (SBA-1, 6, 16), trong đó nổi bật nhất là SBA-15 và SBA-16.
SBA-15 được tổng hợp khi sử dụng chất tạo cấu trúc hay tác nhân định
hướng cấu trúc là các chất hoạt động bề mặt copolime 3 khối Pluronic (P123:
m = 20, n=70; F127: m=106, n=70):

SBA-15 là vật liệu mao quản trung bình ở dạng lục lăng (hình 1.1a),
cùng nhóm không gian P6mm với MCM-41 nhưng được tổng hợp trong môi
trường axit (khác với MCM-41 trong môi trường kiềm) và sử dụng chất hoạt
động bề mặt không ion.


Rutile là trạng thái tinh thể bền của TiO 2. Rutile ở dạng Bravais tứ
phương với các hình bát diện tiếp xúc ở đỉnh. Rutile là pha có độ xếp chặt cao
nhất so với hai pha còn lại (hình 1.2).
Đối với rutile mỗi nguyên tử O được bao xung quanh bởi 3 nguyên tử Ti
tạo thành tam giác đều. Các bát diện TiO6 có 1 cạnh chung dọc theo trục [001]
và 1 đỉnh chung với các bát diện nằm kề. Khoảng cách Ti-O là 1,959 nm; TiTi là 2,96 nm và 3,57 nm. Góc TiÔTi là 1200.


8

(a)

(b)

Hình 1.2. Tinh thể Rutile: (a) dạng trong tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể
b) Anatase
Là dạng có hoạt tính quang hóa mạnh nhất trong 3 pha. Anatase ở dạng
Bravais tứ phương với các hình bát diện tiếp xúc ở cạnh với nhau và trục c
của tinh thể bị kéo dài (hình 1.3). Anatase thường có màu nâu sẫm, đôi khi có
thể có màu vàng hoặc xanh, có độ sáng bóng như tinh thể kim loại. Tuy nhiên
lại rất dễ rỗ bề mặt, các vết xước có màu trắng. TiO 2 dạng anatase có thể
chuyển hóa thành dạng rutile ở các điều kiện nhiệt độ phản ứng thích hợp.
Titan
Oxy

(a)

(b)

Hình 1.3. Tinh thể anatase: (a) dạng trong tự nhiên; (b) cấu trúc tinh thể.


9,49 A

o

2,95 A

Khối lượng riêng
Độ khúc xạ
Độ cứng (thang Mox)
Hằng số điện môi
Nhiệt độ nóng chảy

3,895 g/cm3
2,52
5,5-6,0
31
Nhiệt độ cao chuyển sang

dạng rutile
Mức năng lượng vùng cấm (eV) 3,25

Rutile
Tetragonal
P42/mnm
o
o

4,25 g/cm3
2,71

chất dễ hòa tan.
Gần đây các nhà khoa học phát hiện thêm một tính chất tuyệt vời của
TiO2 là bề mặt TiO2 sẽ trở nên siêu thấm ướt khi được chiếu sáng UV. Vì
vậy, hiện nay TiO2 được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: xử lí môi trường, sản
xuất kính có khả năng tự làm sạch và chống mờ, chống đọng sương, sản
xuất các thiết bị điện tử,…
1.2.3. Tổng hợp
a) Phương pháp cổ điển [8]
Người ta điều chế TiO2 tinh khiết bằng cách kết tủa axit titanic khi cho
NH4OH tác dụng lên dung dịch TiCl4 (hoặc Ti(SO4)2), rửa kết tủa sấy khô rồi
nung.
TiCl4 + 4 NH4OH  Ti(OH)4 + 4NH4Cl

(1.1)


11

Ti(OH)4

 TiO2 + 2H2O

(1.2)

b) Phương pháp tổng hợp ngọn lửa [36]
Trong phương pháp này, TiO2 được sản xuất với quá trình oxy hoá TiCl4
xảy ra trong một lò sol khí ngọn lửa. Các hạt TiO 2 hầu hết kết tinh ở dạng
anatase và rutile. Phản ứng thường được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn 1000 0C
để thu được sản phẩm có chất lượng cao.
TiCl4 + O2 

(1.6)

Thuỷ phân dung dịch muối titan

mTi(SO4)2 + 3(m-1)H2O  [TiO(OH)2]m-1Ti(SO4)2 + 2(m-1)H2SO4
(1.7)
mTiO(SO4) + 2(m-1)H2O  [TiO(OH)2]m-1TiO(SO4) + (m-1)H2SO4
(1.8)
♦

Nung sản phẩm thuỷ phân

[TiO(OH)2]m-1Ti(SO4)2  mTiO2 + 2SO3 + (m-1)H2O
d) Phương pháp ngưng tụ hơi hoá học [8]

(1.9)


12

Đây là phương pháp điều chế bột TiO2 có kích thước nanomet ở nhiệt độ
thấp dưới 6000C. TiCl4 được làm bay hơi ở các nhiệt độ khác nhau để thu được
các áp suất hơi khác nhau, sau đó hơi được chuyển vào lò phản ứng. Hơi nước
cũng được đưa vào lò. Hơi TiCl 4 và hơi nước được trộn với nhau một cách
nhanh chóng quanh miệng lò và tạo thành sol khí TiO 2 ở áp suất không khí. Ở
lỗ thoát của miệng lò, sản phẩm được tổng hợp lại bằng màng lọc sợi thuỷ tinh
thành bột khô.
e) Sản xuất TiO2 bằng phương pháp plasma [14]
Được tiến hành trong một bình kín có thể hút chân không rồi cho chất
khí (thường là khí trơ) thổi qua với áp suất thấp để có thể phóng hồ quang.

Bằng phương pháp này có thể thu được vật liệu có trạng thái mong muốn
như khối lượng, màng phôi, sợi và bột có độ lớn đồng nhất... Phản ứng điển
hình của phương pháp sol-gel là phản ứng thủy phân và trùng ngưng.
h) Phương pháp thuỷ nhiệt [31]
Thuỷ nhiệt là sự tiến hành các phản ứng hoá học với sự có mặt của dung
môi (có thể là nước) trong một hệ kín ở điều kiện nhiệt độ phòng và áp suất
lớn hơn 1 atm. Phương pháp thuỷ nhiệt được ứng dụng để:
♦ Tổng hợp những vật liệu phức tạp.
♦ Chế tạo vật liệu có cấu trúc nano.
♦ Tách kim loại ra khỏi quặng.
Gần đây, phương pháp thuỷ nhiệt đã được nâng cao bằng cách kết hợp
với phương pháp vi sóng và phương pháp siêu âm, trộn cơ học, phản ứng điện
cơ.
Bằng phương pháp này, ta có thể thu được các tinh thể nano, dây nano,
thanh nano, ống nano TiO2.
♦ Zang và cộng sự đã thu được các thanh nano TiO 2 khi thuỷ nhiệt
dung dịch loãng TiCl4 trong môi trường axit hoặc muối vô cơ ở 60-1500C


14

trong 12 giờ. Các tác giả này cũng đã công bố tổng hợp thành công dây nano
TiO2 anatase khi thuỷ nhiệt bột TiO2 trong môi trường NaOH 10-15 M ở 1502000C trong 24-72 giờ.
♦ Kasuga và cộng sự lại thu được các ống nano TiO 2 anatase khi thuỷ
nhiệt bột TiO2 trong dung dịch NaOH 2,5-10 M ở nhiệt độ 20-110 0C trong 20
giờ.
♦ Wei và cộng sự khi tiến hành thủy nhiệt Na 2Ti3O7 có cấu trúc lớp
trong môi trường HCl 0,05-0,1 M ở 140-170 0C từ 3 đến 7 ngày thu được các
dây nano TiO2 anatase.
♦ Nhiều nhóm nghiên cứu đã tổng hợp các tinh thể nano TiO 2 có kích

nhiệt ở nhiệt độ cao. Đây là sự kết hợp của quá trình nung nóng thông thường
theo sự chuyển đổi năng lượng sóng siêu âm thành nhiệt và do sự cọ xát của
các phân tử.
Ưu điểm chính của việc đưa vi sóng vào trong hệ phản ứng là tạo động
học cho sự tổng hợp cực nhanh. Phương pháp này đơn giản và dễ lặp lại.
Phương pháp vi sóng đã được áp dụng rất thành công trong tổng hợp hữu
cơ, tinh chế tinh dầu, hoà tan và tinh chế quặng, điều chế các loại gốm đặc
biệt,... Đối với quá trình tổng hợp vật liệu kích thước nano thì phương pháp
này đến nay ít được quan tâm nghiên cứu.
1.2.4. Biến tính vật liệu TiO2
a) Pha tạp với các chất kim loại [16], [21], [23], [27]
Một số kim loại như Ag, Pt, Li, Zn, Cd, Mn, Ce, Cr, Fe, Al, Ln, Sn,…
được kết hợp với TiO2 tạo ra những điểm giữ electron quang sinh, nhờ đó hạn
chế được quá trình tái kết hợp và đồng nghĩa với sự nâng cao hoạt tính xúc tác
quang của TiO2.
Nhưng người ta lo ngại việc có thể xảy ra phản ứng giữa các ion trên bề
mặt với H2O2 tại vị trí ấy, điều này có thể gây nên hiện tượng phân rã từng
phần của các ion dương này trong trường hợp là dung môi lỏng. Ngược lại đối


16

với những ion liên kết chặt chẽ bên trong tinh thể khi nung trong không khí sẽ
cho hoạt tính trong vùng ánh sáng khả kiến. Nồng độ các ion dương tăng lên
trong khoảng 50-200 nm từ bề mặt tính vào. Vì vậy các lớp nguyên tử sâu bên
trong vẫn tạo ra được cặp điện tử-lỗ trống khi được kích thích bằng ánh sáng
khả kiến. Nguyên nhân là do có sự chuyển dịch điện tử từ bên trong tới bề
mặt ngoài. Và như vậy, khi các tinh thể TiO2 pha tạp được bao quanh bởi các
tinh thể TiO2 không pha tạp thì vẫn sẽ có hiện tượng xúc tác quang với ánh
sáng khả kiến mà không cần phải lo ngại việc xảy ra phản ứng giữa các ion

như Si và Al, những chất trơ với các phản ứng xúc tác quang. Một điều kiện
nữa là trong suốt quá trình phủ, vật liệu nền phải không giải phóng các thành
phần hóa học của TiO2 để giảm tính xúc tác quang của nó. Ngoài những điều
kiện trên, việc chọn vật liệu nền còn phụ thuộc điều kiện sử dụng, đặc tính cơ
học, giá cả,… Thủy tinh, Si nóng chảy, gốm, gạch men, bê tông, kim loại, các
loại polyme, giấy và các loại vải đều có thể dùng để làm vật liệu nền. Những
vật liệu có các hình dạng như dạng tấm, viên tròn nhỏ, dạng chuỗi, tấm
mỏng…
Ý tưởng điều chế vật liệu nano tổ hợp TiO2 trên chất mang silica mao
quản trung bình được các nhà khoa học quan tâm trong vài năm trở lại đây
cũng nhằm tăng diện tích bề mặt hoạt động, giảm sự tắt xúc tác quang, từ đó
cải thiện hoạt tính xúc tác quang của vật liệu. Trong loại vật liệu này, các hạt
nano TiO2 được mang trên thành mao quản silica có kích thước mao quản xác
định, vì thế, có thể điều khiển lượng hạt, sự phát triển hạt, kích thước, dạng
nano của TiO2 trong quá trình điều chế. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu
này vẫn chỉ còn đang ở mức thăm dò bước đầu. Những vấn đề tồn tại cần
được nghiên cứu tiếp theo về vật liệu nano tổ hợp TiO 2/SBA-15 là: khảo sát
tìm ra điều kiện tổng hợp, biến tính vật liệu theo hướng đơn giản hóa, đa dạng
hóa quy trình điều chế với độ ổn định cao; nghiên cứu sự liên quan cấu trúc hoạt tính xúc tác quang, bản chất của sự tăng cường hoạt tính xúc tác quang,


18

đưa hoạt tính xúc tác quang về vùng ánh sáng khả kiến và mở rộng ứng dụng
của chúng trong thực tiễn.
1.3. Ứng dụng xúc tác quang của vật liệu TiO2
1.3.1. Tính chất xúc tác quang của TiO2
* Các chất bán dẫn có năng lượng vùng cấm E g < 3,5 eV đều có thể làm
xúc tác quang. Vì khi được kích thích bởi các photon ánh sáng các electron
trên vùng hoá trị của chất bán dẫn sẽ bị kích thích và nhảy lên vùng dẫn với

TiO2 ở dạng anatase có hoạt tính quang hoá cao hơn hẳn rutile. Điều
này được giải thích dựa trên giản đồ năng lượng. Giản đồ vùng năng lượng
của anatase và rutile được chỉ ra ở hình 1.7.
Vùng hoá trị của anatase và rutile được chỉ ra trên giản đồ là xấp xỉ bằng
nhau và cũng rất dương, điều này chứng tỏ chúng có tính oxy hoá rất mạnh.
Khi vật liệu nano TiO2 được kích thích bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp
sẽ sinh ra các electron quang sinh và lỗ trống quang sinh. Các electron quang
sinh và lỗ trống quang sinh sinh ra sẽ di chuyển đến bề mặt và tương tác với
các hoá chất hấp phụ lên bề mặt.


20

Đối với TiO2, electron quang sinh có thể bị bắt trên bề mặt trong khoảng 30
pico giây, lỗ trống quang sinh bị bắt trong khoảng 250 nano giây ngay sau khi bị
kích thích.

Hình 1.6. Giản đồ vùng năng lượng của anatase và rutile
Các lỗ trống có tính oxy hoá mạnh và có khả năng oxy hoá nước thành HO•.
hVB+ + H2O
hVB+

+ OH-

→

HO• + H+
→

(1.10)

+ H2O2

→

•

OH

+ OH-

(1.14)

Ion OH- lại có thể tác dụng với lỗ trống quang sinh trên vùng hoá trị để
tạo ra gốc tự do •OH theo phản ứng (1.14).
Các bước xảy ra trong quá trình xúc tác quang trên chất bán dẫn TiO 2
trong môi trường nước có O2 được tóm tắt như sau:
♦ Bức xạ UV kích thích các electron từ vùng hoá trị lên vùng dẫn, tạo
lỗ trống quang sinh trên vùng hoá trị và electron quang sinh trên vùng dẫn.
♦ Các electron quang sinh và lỗ trống quang sinh di chuyển ra bề mặt hạt
xúc tác.
♦ Các electron quang sinh và lỗ trống quang sinh tái kết hợp bên trong
và trên bề mặt xúc tác.
♦ Các lỗ trống quang sinh trên bề mặt hạt xúc tác oxy hoá H 2O và OHtạo ra gốc tự do •OH.
♦ Các electron quang sinh trên bề mặt hạt xúc tác khử O2 tạo ra gốc tự
do •O2-.
♦ Các gốc trung gian •OH, •O2-, H2O2, O2,... đóng vai trò quan trọng
trong cơ chế quang phân huỷ hợp chất hữu cơ.
Trong đó, gốc tự do •OH là một tác nhân oxy hoá rất mạnh, không chọn
lọc và có khả năng oxy hoá nhanh chóng hầu hết các chất hữu cơ. Thế oxy
hoá của gốc tự do •OH được so sánh với thế oxy hoá của các chất oxy hoá

1,70
1,78
2,07
2,42
2,80
3,20

* Một số đặc tính ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác quang của vật liệu nano
TiO2:
♦ Thành phần pha anatase và rutile
Trong nhiều nghiên cứu người ta thấy rằng TiO 2 ở dạng anatase có hoạt
tính xúc tác quang mạnh hơn rutile. Sự khác nhau về hoạt tính xúc tác quang
của 2 dạng có thể do nhiều nguyên nhân. Trong đó, nguyên nhân chính là tốc
độ tái kết hợp của lỗ trống quang sinh và electron quang sinh của rutile lớn
hơn anatase. Mặt khác do sự hình thành tinh thể rutile chỉ xảy ra ở nhiệt độ
cao làm cho quá trình đề hiđrat hóa trên bề mặt của rutile xảy ra triệt để và
không thuận nghịch. Trong khi đó với anatase vì sự hình hành tinh thể ở nhiệt
độ thấp hơn nên bề mặt đã được hiđrat hoá tạo các nhóm hiđroxyl trên bề mặt
TiO2 (Ti4+OH) thuận lợi cho sự hấp phụ O2. Chính O2 này sẽ kết hợp eCB- để
thực hiện quá trình khử nhờ đó góp phần ngăn chặn quá trình tái kết hợp e CBvà hVB+ làm cho hoạt tính xúc tác quang của anatase lớn hơn rutile.
Sự khác biệt về cấu trúc của 2 dạng này cũng là một nguyên nhân. Vùng
cấm của anatase là 3,2 eV, trong khi của rutile là 3 eV. Vị trí đáy vùng dẫn của
anatase cao hơn rutile 0,2 eV. Vị trí đáy vùng dẫn của rutile rất sát với điểm
khử của nước và oxi. Điều này làm giảm khả năng bắt điện tử của nước và


23

oxi. Do vậy hoạt tính xúc tác quang của rutile không mạnh bằng anatase.
Nhưng hoạt tính xúc tác quang cao nhất không phải ở dạng anatase tinh

Trong phản ứng xúc tác quang hoá dị thể, phần lớn các trường hợp tốc độ
phản ứng tỉ lệ thuận với độ hấp phụ các chất trên bề mặt xúc tác. Độ hấp phụ
cao làm gia tăng sự tiếp xúc của chất xúc tác với hợp chất hữu cơ, tạo điều
kiện thuận lợi cho quá trình phản ứng.
Độ hấp phụ phụ thuộc vào:
- Diện tích bề mặt chất xúc tác: Chất xúc tác có diện tích bề mặt lớn, độ
xốp cao sẽ dễ dàng hấp phụ các hợp chất hữu cơ trong nước.
- Tính chất axit bazơ: Chất xúc tác có bề mặt mang tính axit sẽ hấp phụ
tốt các chất hữu cơ mang tính bazơ. Và ngược lại, chất xúc tác có bề mặt
mang tính bazơ sẽ hấp phụ tốt các chất hữu cơ mang tính axit. Nguyên nhân
là do hiệu ứng tĩnh điện.
- Tính chất ưa nước và kị nước của hợp chất hữu cơ: Các chất xúc tác
TiO2, Al2O3 hấp phụ rất kém các hợp chất hữu cơ kị nước như clorophenol.
♦ Điểm đẳng điện (pzc)
Điểm đẳng điện của một oxit kim loại được định nghĩa là giá trị pH của
dung dịch mà tại đó bề mặt trung hoà không mang điện tích.
Cơ sở của phương pháp xác định điểm đẳng điện dựa trên phản ứng trung
hoà điện tích bề mặt. Điện tích bề mặt của một oxit kim loại trong môi trường
nước là kết quả của quá trình proton hoá và tách proton trên bề mặt cân bằng,
được biểu thị là MOH, trong đó M là kim loại.
MOH + H+

→ MOH2+

MOH

→ MO- +

(1.15)
H+

bán dẫn. Do đó các đặc tính quang học của tinh thể nano TiO 2 ảnh hưởng rất
lớn đến khả năng xúc tác quang và việc sử dụng ánh sáng kích thích cần
được nghiên cứu cẩn thận.
Khi các lỗ xốp tăng có thể làm tăng phạm vi hấp thụ các phân tử
nhưng bề mặt bên trong của các lỗ không được chiếu sáng đầy đủ cho nên
lượng photon bị hấp thụ bên trong cũng ít hơn so với bề mặt bên ngoài. Các
photon không chỉ bị hấp thụ mà còn bị phản xạ và tán xạ bởi các hạt trong
tinh thể dù mẫu ở dạng bột hay màng. Tất nhiên kết cấu, độ ghồ ghề bề mặt
và sự kết tụ của các hạt ảnh hưởng đến phần nhỏ photon mà nó hấp thụ và
vì vậy cũng ảnh hưởng đến các chuyển đổi hoá học của quá trình xúc tác
quang. Thêm vào đó, sự tán xạ phụ thuộc vào chỉ số phản xạ trung bình và
vì vậy cũng phụ thuộc vào TiO 2 tiếp xúc với không khí hay nước.
1.3.2. Ứng dụng tính chất xúc tác quang của TiO2 trong xử lý nước
Khả năng xúc tác quang của nano TiO 2 được ứng dụng rộng rãi trong xử
lý môi trường, làm sạch không khí, diệt vi khuẩn, tiêu diệt các tế bào ung
thư,… Đặc biệt nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng hệ xúc tác TiO 2/UV
trong phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường nước như thuốc