NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA CÁC HỆ VẬT LIỆU TỔ HỢP TRÊN CƠ SỞ NANO TiO2/(CNT, ZnO, SiO2)
Hóa lý thuyết và Hóa lý
Luận án này tập trung vào nghiên cứu, tổng hợp, đặc trưng và đánh giá hoạt tính quang xúc tác của các hệ vật liệu tổ hợp trên cơ sở nano TiO2 nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. TiO2 được công nhận là chất quang xúc tác tiềm năng nhưng còn hạn chế về khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến và tái tổ hợp nhanh của các hạt tải điện. Mục tiêu của nghiên cứu là chế tạo các vật liệu xúc tác có hoạt tính quang hóa cao, dễ tổng hợp từ nguyên liệu sẵn có, hoạt động hiệu quả trong vùng ánh sáng khả kiến, và có thể ứng dụng linh hoạt trong các hệ phản ứng gián đoạn, liên tục cũng như lớp phủ tự làm sạch.
Nghiên cứu đã tổng hợp và đánh giá sáu hệ xúc tác quang hóa dựa trên nano TiO2, bao gồm TNTs, TNTs/MWCNTs, TNTs/ZnO, TiO2 sol, TiO2/SiO2 và TiO2-SiO2. Một đóng góp quan trọng là việc phát triển quy trình tổng hợp ống nano TiO2 từ TiO2 thương mại bằng phương pháp thủy nhiệt một bước đơn giản, hiệu quả, cho ra sản phẩm đồng đều với đường kính khoảng 10 nm và diện tích bề mặt riêng 280 m²/g, đồng thời đề xuất cơ chế hình thành ống. Luận án cũng chứng minh hiệu ứng hiệp trợ giữa MWCNTs và ống nano TiO2 trong xúc tác MWCNTs/TNTs, tối ưu tỷ lệ 1/1, giúp tăng cường hoạt tính quang xúc tác và độ bền trong phản ứng oxy hóa H2S, đạt độ chọn lọc lưu huỳnh 100% trong 200 phút đầu.
Ngoài ra, nghiên cứu đã tổng hợp thành công sol nano TiO2 từ TiCl4 (kích thước hạt 12 nm) và sol nano SiO2 từ TEOS (kích thước hạt 23 nm) trong các điều kiện tối ưu, mở ra khả năng ứng dụng cho lớp phủ tự làm sạch. Hệ xúc tác ZnO/TNTs trong thiết bị phản ứng liên tục cũng cho thấy khả năng loại bỏ tới 76% LAS trong nước thải. Các kết quả này khẳng định tiềm năng ứng dụng của các vật liệu xúc tác quang hóa tổng hợp được trong xử lý ô nhiễm môi trường.