MỞ ĐẦU

Vật liệu nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động nhất

trong thời gian gần đây. Điều đó được thể hiện qua số các công trình nghiên cứu

khoa học, số các bằng phát minh sáng chế, số các công ty có liên quan đến khoa

học, công nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ. Đây là một lĩnh vực hết sức mới mẻ

vì nó ở biên giới giữa phạm vi ứng dụng của thuyết lượng tử hiện đại và thuyết vật

lý cổ điển. Sở dĩ công nghệ nano điều chế các vật liệu mới đang rất được quan tâm

là do hiệu ứng thu nhỏ kích thước làm xuất hiện nhiều tính chất mới đặc biệt và

nâng cao các tính chất vốn có lên so với vật liệu khối thông thường, đặc biệt là các

hiệu ứng quang lượng tử và điện tử. Vật liệu nano kích cỡ nano mét có những tính

chất ưu việt như độ bền cơ học cao, tính bán dẫn, các tính chất điện quang nổi trội,

hoạt tính xúc tác cao, v.v .

Titan đioxit (TiO2) là một trong những vật liệu cơ bản trong ngành công nghệ

này bởi nó có các tính chất lý hóa, quang điện tử khá đặc biệt và có độ bền cao, thân

thiện với môi trường. Vì vậy, titan đioxit có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống như

hóa mỹ phẩm, chất màu, sơn, chế tạo các loại thủy tinh, men và gốm chịu nhiệt Ở

dạng hạt mịn kích thước nano mét TiO2 có nhiều ứng dụng hơn trong các lĩnh vực

như chế tạo pin mặt trời, sensor, ứng dụng làm chất quang xúc tác xử lý môi trường,

chế tạo vật liệu tự làm sạch [2-4].

Đặc biệt TiO2 được quan tâm trong lĩnh vực làm xúc tác quang hóa phân hủy

các chất hữu cơ và xử lý môi trường. Tuy nhiên, hiệu suất của quá trình quang xúc

tác này đôi khi bị ngăn cản bởi độ rộng vùng cấm của nó. Vùng cấm của TiO2 nằm

giữa vùng tử ngoại (UV) (3.0 eV đối với pha rutile và 3.2 eV đối với pha anatase),

mà vùng UV chỉ chiếm một phần nhỏ của năng lượng mặt trời (~ 4%) .

Do dó, một trong những mục đích khi cải tiến hiệu suất quá trình quang xúc

tác của TiO2 là làm tăng hoạt tính quang xúc tác bằng cách dịch chuyển độ rộng

vùng cấm từ vùng UV tới vùng khả kiến. Để làm được điều này các nhà nghiên cứu

đã tiến hành biến tính vật liệu TiO2 bằng nhiều phương pháp khác nhau như đưa

thêm các kim loại, oxit kim loại của các nguyên tố khác nhau vào trong mạng tinh

thể TiO2 như Zn, Fe, Cr, Eu, Y, Ag, Ni hoặc đưa thêm các phi kim như N, C, S, F,

Cl hoặc đồng thời đưa hỗn hợp các nguyên tố vào mạng tinh thể TiO2 Hầu hết

những sản phẩm được biến tính có hoạt tính xúc tác cao hơn so với TiO2 ban đầu

trong vùng ánh sáng nhìn thấy .

Từ những nghiên cứu nền tảng đó, với mong muốn được đóng góp một phần

nhỏ cho sự phát triển của ngành vật liệu mới, tác giả đã nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu điều chế vật liệu TiO2 biến tính kích thước nano mét và

khảo sát khả năng quang xúc tác của chúng”