I. Giới thiệu về vật liệu TiO2 và phương pháp sol gel
Vật liệu TiO2 cấu trúc nano, đặc biệt là dạng thù hình anatase, được biết đến với khả năng xúc tác quang mạnh mẽ. Phương pháp sol-gel là kỹ thuật phổ biến để chế tạo các màng mỏng TiO2, cho phép kiểm soát cấu trúc và tính chất vật liệu. Hợp chất TiO2 kết hợp với SiO2 và PEG tạo ra các hệ vật liệu mới với tính chất quang học và xúc tác được cải thiện. Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo màng TiO2-SiO2 và TiO2-PEG bằng phương pháp sol-gel, đồng thời khảo sát các tính chất quang học và tính chất xúc tác của chúng.
1.1. Vật liệu TiO2 và ứng dụng
Vật liệu TiO2 có khả năng phân hủy chất hữu cơ và diệt khuẩn dưới ánh sáng UV, được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm sạch môi trường. Hợp chất TiO2 kết hợp với SiO2 và PEG giúp cải thiện tính chất quang học và độ bền của vật liệu. Ứng dụng trong xúc tác của TiO2 đã được nghiên cứu và phát triển trong nhiều lĩnh vực, từ xử lý nước thải đến làm sạch không khí.
1.2. Phương pháp sol gel
Phương pháp sol-gel là quá trình chuyển đổi từ dung dịch (sol) sang gel, tạo ra các vật liệu có cấu trúc nano. Quá trình này bao gồm các giai đoạn thủy phân và ngưng tụ, cho phép kiểm soát cấu trúc và tính chất của vật liệu. Quá trình sol-gel được sử dụng để chế tạo các màng mỏng TiO2-SiO2 và TiO2-PEG với độ đồng đều cao và tính chất quang học ưu việt.
II. Chế tạo và tính chất của màng TiO2 SiO2
Màng TiO2-SiO2 được chế tạo bằng phương pháp sol-gel với tỷ lệ SiO2 thay đổi từ 0% đến 50%. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của màng được khảo sát thông qua các phương pháp phân tích cấu trúc và quang học. Kết quả cho thấy, sự kết hợp giữa TiO2 và SiO2 giúp cải thiện tính chất quang học và tính chất xúc tác của màng. Tính chất điện và tính chất cơ học của màng cũng được đánh giá để hiểu rõ hơn về ứng dụng thực tế của vật liệu.
2.1. Quá trình chế tạo màng TiO2 SiO2
Quá trình sol-gel được sử dụng để chế tạo màng TiO2-SiO2 với các tỷ lệ SiO2 khác nhau. Quá trình này bao gồm các giai đoạn thủy phân và ngưng tụ, tạo ra các màng mỏng có độ đồng đều cao. Tính chất cấu trúc của màng được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét (SEM).
2.2. Tính chất quang học và xúc tác
Tính chất quang học của màng TiO2-SiO2 được đánh giá thông qua phổ hấp thụ UV-Vis. Tính chất xúc tác của màng được khảo sát bằng cách đo khả năng phân hủy methylene blue dưới ánh sáng UV. Kết quả cho thấy, màng TiO2-SiO2 có khả năng xúc tác quang mạnh mẽ, đặc biệt khi tỷ lệ SiO2 tăng lên.
III. Chế tạo và tính chất của màng TiO2 PEG
Màng TiO2-PEG được chế tạo bằng phương pháp sol-gel với sự bổ sung PEG để điều chỉnh độ xốp của màng. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của màng được khảo sát thông qua các phương pháp phân tích cấu trúc và quang học. Kết quả cho thấy, PEG giúp tăng cường tính chất quang học và tính chất xúc tác của màng. Tính chất điện và tính chất cơ học của màng cũng được đánh giá để hiểu rõ hơn về ứng dụng thực tế của vật liệu.
3.1. Quá trình chế tạo màng TiO2 PEG
Quá trình sol-gel được sử dụng để chế tạo màng TiO2-PEG với sự bổ sung PEG để điều chỉnh độ xốp của màng. Quá trình này bao gồm các giai đoạn thủy phân và ngưng tụ, tạo ra các màng mỏng có độ đồng đều cao. Tính chất cấu trúc của màng được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét (SEM).
3.2. Tính chất quang học và xúc tác
Tính chất quang học của màng TiO2-PEG được đánh giá thông qua phổ hấp thụ UV-Vis. Tính chất xúc tác của màng được khảo sát bằng cách đo khả năng phân hủy methylene blue dưới ánh sáng UV. Kết quả cho thấy, màng TiO2-PEG có khả năng xúc tác quang mạnh mẽ, đặc biệt khi tỷ lệ PEG tăng lên.
IV. Ứng dụng của màng TiO2 SiO2 và TiO2 PEG
Màng TiO2-SiO2 và TiO2-PEG được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ xử lý nước thải đến làm sạch không khí. Tính chất quang học và tính chất xúc tác của màng được khai thác để tạo ra các vật liệu tự làm sạch và diệt khuẩn. Nghiên cứu vật liệu này đã mở ra nhiều hướng ứng dụng mới trong công nghệ môi trường và y tế.
4.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải
Màng TiO2-SiO2 và TiO2-PEG được sử dụng để xử lý nước thải bằng cách phân hủy các chất hữu cơ độc hại dưới ánh sáng UV. Tính chất xúc tác của màng giúp tăng hiệu quả xử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
4.2. Ứng dụng trong làm sạch không khí
Màng TiO2-SiO2 và TiO2-PEG được sử dụng để làm sạch không khí bằng cách phân hủy các chất độc hại và vi khuẩn. Tính chất quang học của màng giúp tăng hiệu quả làm sạch và cải thiện chất lượng không khí.
