I. Tổng quan về vật liệu nano TiO2 và biến tính
Luận văn tập trung vào vật liệu nano TiO2, một hợp chất bán dẫn có ba dạng thù hình phổ biến: anatase, rutile và brookite. Trong đó, anatase thể hiện hoạt tính quang xúc tác mạnh nhất. TiO2 có tính chất quang xúc tác nhờ khả năng hấp thụ photon ánh sáng, kích thích điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, tạo ra các gốc oxy hóa mạnh như •OH và O2•- có khả năng phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm thành CO2 và H2O. Tuy nhiên, TiO2 chỉ hấp thụ được tia UV (chiếm khoảng 5% năng lượng mặt trời), hạn chế khả năng ứng dụng. "TiO2 + hv → h+ − VB + eCB" là phương trình mô tả quá trình quang xúc tác. Để khắc phục hạn chế này, luận văn đề cập đến việc biến tính TiO2 bằng cách pha tạp kim loại (như Ag, Pt, Fe) hoặc phi kim (như N, C, F) hoặc ghép với các chất bán dẫn khác. Việc pha tạp bạc (Ag) vào TiO2 được nhấn mạnh, bởi Ag có thể ngăn tái hợp electron-lỗ trống, tăng cường khả năng hấp thụ photon và mở rộng phổ hấp thụ sang vùng khả kiến, từ đó nâng cao hiệu quả quang xúc tác. "Việc cấy bạc vào cũng mở rộng bức xạ hấp thụ sang vùng khả kiến" khẳng định vai trò quan trọng của Ag trong việc biến tính TiO2.
II. Tổng quan về bạc Ag nano và ứng dụng của TiO2 trong xử lý môi trường
Luận văn cũng giới thiệu về bạc (Ag) ở kích thước nano, một kim loại có tính chất diệt khuẩn, chống nhiễm trùng và khử độc. Các phương pháp điều chế nano Ag được đề cập đến, nhưng không đi sâu vào chi tiết. Trọng tâm của phần này là ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO2, đặc biệt là TiO2 biến tính, trong xử lý môi trường. Các ứng dụng bao gồm vật liệu tự làm sạch, xúc tác quang hóa xử lý nước thải, xử lý không khí ô nhiễm, và diệt vi khuẩn, vi rút, nấm. "Các nhà nghiên cứu đã tìm ra quy trình quang khử ion bạc trên nền vật liệu TiO2 nhằm chế tạo ra vật liệu vừa có khả năng kháng khuẩn vừa có đặc tính quang xúc tác" cho thấy tiềm năng của vật liệu tổ hợp TiO2/Ag. Luận văn cũng nêu lên tình hình nghiên cứu và sử dụng TiO2 biến tính làm chất xúc tác quang hóa trên thế giới, cho thấy đây là một hướng nghiên cứu được quan tâm và có nhiều triển vọng.
III. Phương pháp nghiên cứu và chế tạo vật liệu TiO2 Ag
Luận văn sử dụng phương pháp thủy nhiệt để tổng hợp TiO2 nano và biến tính bề mặt bằng Ag nano. Các phương pháp đặc trưng vật liệu như hiển vi điện tử (SEM, TEM), nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis) được sử dụng để phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu. Hoạt tính quang xúc tác được khảo sát thông qua phản ứng phân hủy Rhodamine B (RhB), một hợp chất màu hữu cơ thường được sử dụng làm chất mẫu trong các nghiên cứu quang xúc tác. Khả năng diệt khuẩn của TiO2/Ag được đánh giá bằng phương pháp khuếch tán qua giếng thạch (well diffusion agar). "Khảo sát khả năng phân hủy chất hữu cơ gây ô nhiễm và khả năng diệt khuẩn của TiO2/Ag trong môi trường nước" là mục tiêu chính của nghiên cứu thực nghiệm.
IV. Kết quả và thảo luận về hoạt tính của vật liệu TiO2 Ag
Phần này trình bày kết quả phân tích đặc trưng của vật liệu TiO2/Ag, bao gồm vi cấu trúc, phổ EDX, phổ UV-Vis. Hiệu quả quang xúc tác của vật liệu được đánh giá dựa trên khả năng phân hủy RhB dưới tác động của đèn UV và đèn xenon. Luận văn cũng đề xuất cơ chế quang xúc tác của vật liệu TiO2/Ag và đánh giá hoạt tính sinh học (khả năng diệt khuẩn E. coli). "Hiệu suất chuyển hóa RhB theo thời gian xử lí của các mẫu vật liệu" là một trong những kết quả quan trọng được phân tích. Luận văn đã chứng minh được hiệu quả của việc biến tính TiO2 bằng Ag trong việc nâng cao hoạt tính quang xúc tác và khả năng diệt khuẩn, mở ra tiềm năng ứng dụng trong xử lý môi trường. Tuy nhiên, luận văn chưa đề cập đến các khía cạnh liên quan đến khả năng ứng dụng thực tế như chi phí sản xuất, độ ổn định lâu dài của vật liệu, và ảnh hưởng đến môi trường.
