Nghiên cứu phản ứng quang oxy hóa xanh methylen trên xúc tác TIO2 nano dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời

Vật liệu TiO2  nano có nhiều ứng dụng liên quan đến tính chất quang của nó, chẳng hạn như quá trình quang xúc tác phân hủy rất nhiều loại hợp chất hữu cơ ô nhiễm và diệt khuẩn, đặc biệt là với vi khuẩn E.Coli… Tuy nhiên, những ứng dụng này lại bị cản trở bởi vùng cấm năng lượng của nó. Vùng cấm năng lượng của TiO2 nằm trong vùng ánh sáng tử ngoại chiếm khoảng 10% năng lượng mặt trời. Vì vậy, cần phải cải thiện hoạt tính của TiO2 bằng cách chuyển vùng sáng kích thích từ tử ngoại sang khả kiến. Có hai hướng chính để giải quyết vấn đề này: điều chế vật liệu oxit titan ở kích thích nano để sử dụng triệt để hơn ánh sáng UV của mặt trời; pha tạp vào TiO2 một nguyên tố kim loại hay phi kim loại nhằm thu hẹp khoảng cách vùng cấm.

Nghiên cứu này tìm hiểu hoạt tính xúc tác quang oxi hóa xanh methylen trên xúc tác TiO2 dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Kết quả cho thấy, hình thái của TiO2 nano ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của nó. TiO2 nano kích thước 20 - 70 nm thể hiện hoạt tính xúc tác cao hơn các hạt TiO2 hình cầu đường kính cỡ micromet hình thành từ sự kết cụm của một số hạt kích thước khoảng 25 nm, do các hạt bên trong ít được kích hoạt. Sự oxi hóa xanh methylen trên xúc tác quang TiO2 nano tuân theo động học Langmuir Hinshelwood.