Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite SRTIO3-ZnO ứng dụng làm chất xúc tác quang

Trong nghiên cứu về chất xúc tác quang, SRTIO3 và ZnO là hai vật liệu quan trọng được sử dụng rộng rãi. ZnO được biết đến với tính chất quang hóa cao và khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ZnO có độ rộng vùng cấm khoảng 3,25 eV, tương đương với TiO2, nhưng với phổ hấp phụ rộng hơn. Ngược lại, SRTIO3 là một oxide perovskite nổi tiếng với độ rộng vùng cấm khoảng 3,2 eV, có khả năng ổn định cấu trúc tốt và chống ăn mòn quang học. Việc kết hợp hai vật liệu này thành composite SRTIO3/ZnO có thể cải thiện đáng kể hoạt tính quang xúc tác, đặc biệt là trong việc phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước, như methylene blue.

Cơ chế hoạt động của chất xúc tác quang liên quan đến việc hấp thụ ánh sáng và tạo ra cặp electron-lỗ trống. Khi ánh sáng chiếu vào SRTIO3/ZnO, electron từ vùng hóa trị của ZnO được kích thích lên vùng dẫn, tạo ra electron tự do và lỗ trống. Quá trình này giúp tăng cường khả năng phân hủy các chất độc hại như methylene blue. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp hai vật liệu này có thể giảm thiểu sự tái kết hợp của electron và lỗ trống, từ đó cải thiện hiệu suất quang xúc tác. Cơ chế này cho phép SRTIO3/ZnO hoạt động hiệu quả hơn trong việc xử lý nước ô nhiễm, giúp loại bỏ các hợp chất hữu cơ bền vững.

Composite SRTIO3/ZnO có tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực xử lý nước ô nhiễm. Với khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, vật liệu này có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và dân dụng. Nghiên cứu cho thấy rằng composite này không chỉ có khả năng phân hủy methylene blue mà còn có thể xử lý nhiều loại chất ô nhiễm khác. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các công nghệ xanh, sử dụng năng lượng tái tạo trong xử lý môi trường. Việc ứng dụng SRTIO3/ZnO trong thực tiễn có thể góp phần giảm thiểu ô nhiễm nước, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng composite SRTIO3/ZnO có hoạt tính xúc tác quang vượt trội so với từng thành phần riêng lẻ. Các thí nghiệm cho thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ và hiệu suất phân hủy của methylene blue tăng rõ rệt khi sử dụng composite này. Sự kết hợp giữa SRTIO3 và ZnO không chỉ tạo ra một vật liệu mới với tính chất quang hóa tốt hơn mà còn mở ra nhiều cơ hội cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực xúc tác quang. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác cũng như cơ chế phân hủy của methylene blue là những bước quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu này trong các ứng dụng thực tiễn.