I. Nghiên cứu công nghệ chế tạo nano TiO2
Nghiên cứu công nghệ chế tạo nano TiO2 là trọng tâm của luận án. Phương pháp sol-gel được sử dụng để tổng hợp vật liệu này. Quy trình bao gồm các bước: chuẩn bị hóa chất, tạo sol, và xử lý nhiệt để thu được nano TiO2 đơn pha anatase. Các yếu tố công nghệ như nồng độ TTIP, nhiệt độ nung, và thời gian nung được khảo sát để tối ưu hóa quy trình. Kết quả cho thấy, nano TiO2 có kích thước hạt từ 10-50 nm, phù hợp cho ứng dụng trong màng phủ gốm sứ.
1.1. Phương pháp sol gel
Phương pháp sol-gel là kỹ thuật chính để chế tạo nano TiO2. Quá trình bắt đầu với việc hòa tan TTIP trong dung môi, sau đó thêm chất xúc tác để tạo sol. Sol được xử lý nhiệt để thu được vật liệu nano TiO2 đơn pha anatase. Phương pháp này đơn giản, hiệu quả, và thân thiện với môi trường.
1.2. Tối ưu hóa quy trình
Quy trình chế tạo nano TiO2 được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh các yếu tố công nghệ như nồng độ TTIP, nhiệt độ nung, và thời gian nung. Kết quả cho thấy, nồng độ TTIP 0.1 M, nhiệt độ nung 450°C, và thời gian nung 2 giờ là điều kiện tối ưu để thu được nano TiO2 có kích thước hạt nhỏ và độ tinh khiết cao.
II. Ứng dụng nano TiO2 trong màng phủ gốm sứ
Ứng dụng nano TiO2 trong màng phủ gốm sứ là mục tiêu chính của luận án. Nano TiO2 được phủ lên bề mặt gốm sứ bằng phương pháp phun phủ. Màng phủ này có khả năng tự làm sạch, diệt khuẩn, và chống nấm mốc. Các thử nghiệm cho thấy, màng phủ nano TiO2 có hiệu suất diệt khuẩn và nấm cao, đặc biệt trong điều kiện ánh sáng UV.
2.1. Phương pháp phun phủ
Phương pháp phun phủ được sử dụng để áp dụng nano TiO2 lên bề mặt gốm sứ. Quy trình bao gồm việc phun sol nano TiO2 lên bề mặt, sau đó sấy khô và nung ở nhiệt độ cao. Kết quả cho thấy, màng phủ có độ bám dính tốt và độ dày đồng đều.
2.2. Hiệu suất diệt khuẩn và nấm
Màng phủ nano TiO2 được đánh giá về khả năng diệt khuẩn và nấm. Các thử nghiệm cho thấy, màng phủ có hiệu suất diệt khuẩn và nấm cao, đặc biệt trong điều kiện ánh sáng UV. Hiệu suất diệt khuẩn đạt trên 90% sau 2 giờ chiếu sáng.
III. Công nghệ nano và vật liệu nano
Công nghệ nano và vật liệu nano là nền tảng cho nghiên cứu này. Nano TiO2 là vật liệu điển hình trong lĩnh vực này, với các tính chất quang xúc tác và khả năng tự làm sạch. Luận án đã khảo sát các phương pháp chế tạo và ứng dụng của nano TiO2, đặc biệt trong lĩnh vực gốm sứ công nghệ cao.
3.1. Tính chất quang xúc tác
Nano TiO2 có tính chất quang xúc tác mạnh, giúp phân hủy các chất hữu cơ và diệt khuẩn dưới ánh sáng UV. Tính chất này được ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường và vật liệu tự làm sạch.
3.2. Ứng dụng trong gốm sứ
Nano TiO2 được ứng dụng trong gốm sứ công nghệ cao để tạo ra các sản phẩm có khả năng tự làm sạch và diệt khuẩn. Các sản phẩm này có tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng và vệ sinh.
