Nghiên cứu điều chế hệ xúc tác quang TiO2 trên vật liệu vải để khử khuẩn không khí

• Tác giả: Hoàng Minh Trang
• Người hướng dẫn: PGS. TS Đồng Kim Loan
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu điều chế hệ xúc tác quang TiO2/vật liệu vải/VIS (bức xạ ánh sáng nhìn thấy) để khử khuẩn trong không khí
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về titan điôxit
• 1.2. Cơ chế xúc tác của TiO2
• 1.2.1. Quá trình kích thích điện tử của chất bán dẫn
• 1.2.2. Cơ chế xúc tác quang hóa của TiO2
• 1.2.3. Cơ chế của phản ứng quang xúc tác của vật liệu TiO2 khi được chiếu sáng
• 1.3. Vật liệu nano TiO2 biến tính
• 1.4. Vật liệu TiO2 được biến tính bằng các kim loại
• 1.5. Vật liệu TiO2 được biến tính bằng các nguyên tố phi kim
• 1.6. Các phương pháp điều chế titan điôxit kích thước nanomet
• 1.6.1. Các phương pháp vật lý
• 1.6.2. Một số phương pháp hoá học
• 1.7. Ô nhiễm vi khuẩn trong môi trường không khí
• 1.7.1. Trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas aeruginosa)
• 1.7.2. Tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus)
• 1.7.3. Tình hình ô nhiễm vi sinh trong môi trường không khí
• 1.8. TiO2 và khả năng xử lý môi trường
• 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.2.1. Vật liệu và hóa chất
• 2.2.2. Các thiết bị và dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp phân tích tài liệu thứ cấp
• 2.3.2. Phương pháp tổng hợp vật liệu
• 2.3.3. Phương pháp vật lý xác định đặc tính và cấu trúc vật liệu
• 2.3.4. Phương pháp đánh giá khả năng khử khuẩn của vật liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả điều chế và khảo sát đặc tính, cấu trúc vật liệu N-TiO2
• 3.2. Đặc trưng phổ nhiễu xạ Rơn-ghen của vật liệu N-TiO2
• 3.3. Đặc trưng phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu
• 3.4. Kết quả phân tích phổ tán xạ năng lượng (EDX)
• 3.5. Kết quả phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourier (FTIR)
• 3.6. Kết quả khảo sát khả năng khử khuẩn của vật liệu
• 3.6.1. Kết quả khảo sát mật độ vi khuẩn trên các mẫu đối chứng
• 3.6.2. Khảo sát tính khử khuẩn của vật liệu N-TiO2
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Tổng quan về nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác quang TiO2

Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác quang TiO2 trên vật liệu vải khử khuẩn không khí là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong cộng đồng khoa học. TiO2, với tính chất quang xúc tác mạnh mẽ, đã được chứng minh là có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ và vi khuẩn trong không khí. Việc kết hợp TiO2 với vật liệu vải không chỉ nâng cao hiệu quả khử khuẩn mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn trong việc cải thiện chất lượng không khí.

1.1. TiO2 và vai trò của nó trong khử khuẩn không khí

Titan điôxit (TiO2) là một chất xúc tác quang hóa có khả năng hấp thụ ánh sáng và tạo ra các gốc tự do có khả năng phân hủy vi khuẩn. Nghiên cứu cho thấy TiO2 có thể hoạt động hiệu quả trong việc khử khuẩn không khí, đặc biệt là khi được kích thích bởi ánh sáng nhìn thấy.

1.2. Vật liệu vải khử khuẩn và ứng dụng của nó

Vật liệu vải khử khuẩn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như y tế, công nghiệp và đời sống hàng ngày. Việc kết hợp TiO2 với vải không chỉ giúp tăng cường khả năng khử khuẩn mà còn tạo ra các sản phẩm thân thiện với môi trường.

II. Vấn đề ô nhiễm vi sinh vật trong không khí hiện nay

Ô nhiễm vi sinh vật trong không khí là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt trong các khu vực đông dân cư và bệnh viện. Các loại vi khuẩn như trực khuẩn mủ xanh và tụ cầu vàng có thể gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để khử khuẩn không khí là rất cần thiết.

2.1. Tác động của ô nhiễm vi sinh vật đến sức khỏe con người

Ô nhiễm vi sinh vật trong không khí có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, từ các bệnh hô hấp đến các bệnh nhiễm trùng. Việc kiểm soát ô nhiễm này là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

2.2. Các phương pháp hiện tại để khử khuẩn không khí

Hiện nay, có nhiều phương pháp khử khuẩn không khí như sử dụng hóa chất, hệ thống lọc không khí và công nghệ quang xúc tác. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những hạn chế riêng, do đó cần tìm kiếm các giải pháp mới hiệu quả hơn.

III. Phương pháp chế tạo hệ xúc tác quang TiO2 trên vật liệu vải

Phương pháp chế tạo hệ xúc tác quang TiO2 trên vật liệu vải bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc tổng hợp TiO2 đến việc cố định nó lên bề mặt vải. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc biến tính TiO2 có thể nâng cao khả năng quang xúc tác của nó.

3.1. Quy trình tổng hợp TiO2 biến tính

Quy trình tổng hợp TiO2 biến tính bao gồm việc sử dụng các tác nhân hóa học để cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm thiểu sự tái kết hợp của electron. Điều này giúp tăng cường hiệu suất quang xúc tác của TiO2.

3.2. Cố định TiO2 lên vật liệu vải

Cố định TiO2 lên bề mặt vải là một bước quan trọng để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của hệ xúc tác. Các phương pháp như phủ lớp hoặc hấp phụ được sử dụng để thực hiện quá trình này.

IV. Kết quả nghiên cứu khả năng khử khuẩn của hệ xúc tác TiO2 vải

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ xúc tác TiO2/vải có khả năng khử khuẩn cao đối với các loại vi khuẩn như trực khuẩn mủ xanh và tụ cầu vàng. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng hiệu quả khử khuẩn tăng lên đáng kể khi sử dụng ánh sáng nhìn thấy.

4.1. Đánh giá hiệu quả khử khuẩn của hệ xúc tác

Các thí nghiệm đã được thực hiện để đánh giá hiệu quả khử khuẩn của hệ xúc tác TiO2/vải. Kết quả cho thấy khả năng khử khuẩn đạt được tỷ lệ cao, đặc biệt trong điều kiện ánh sáng thích hợp.

4.2. So sánh với các phương pháp khử khuẩn khác

Hệ xúc tác TiO2/vải cho thấy hiệu quả vượt trội so với các phương pháp khử khuẩn truyền thống. Điều này mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi trong việc cải thiện chất lượng không khí.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác quang TiO2 trên vật liệu vải khử khuẩn không khí đã mở ra nhiều triển vọng mới trong việc cải thiện chất lượng không khí. Các kết quả đạt được cho thấy hệ xúc tác này có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng hệ xúc tác TiO2/vải có khả năng khử khuẩn hiệu quả, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm vi sinh vật trong không khí.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chế tạo và mở rộng ứng dụng của hệ xúc tác TiO2/vải trong các lĩnh vực khác nhau như y tế, công nghiệp và môi trường.