I. Giới thiệu
Nghiên cứu tổng hợp cacbon nanodots trên TiO2 và ứng dụng làm xúc tác quang trong xử lý VOCs là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong khoa học vật liệu và công nghệ môi trường. VOCs là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, có khả năng gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Việc phát triển các phương pháp hiệu quả để xử lý VOCs là rất cần thiết. TiO2 được biết đến như một chất xúc tác quang hiệu quả, nhưng hiệu suất của nó thường bị hạn chế bởi khả năng hấp thụ ánh sáng và tái hợp electron. Do đó, việc kết hợp TiO2 với cacbon nanodots có thể cải thiện tính năng xúc tác quang của nó. Nghiên cứu này nhằm mục đích tổng hợp cacbon nanodots trên TiO2 và đánh giá hiệu suất xúc tác quang trong việc xử lý VOCs.
II. Phương pháp tổng hợp
Quá trình tổng hợp cacbon nanodots trên TiO2 được thực hiện thông qua phương pháp vi sóng. Phương pháp này cho phép tạo ra các vật liệu nano với kích thước đồng nhất và tính chất quang học tốt. Các mẫu TiO2 được xử lý bằng cacbon nanodots đã được phân tích bằng các kỹ thuật như XRD, FTIR, HRTEM và SEM-EDX để xác định cấu trúc và tính chất của vật liệu. Kết quả cho thấy rằng cacbon nanodots không chỉ cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng của TiO2 mà còn kéo dài thời gian tồn tại của electron và lỗ trống, từ đó nâng cao hiệu suất xúc tác quang. Việc sử dụng cacbon nanodots trong TiO2 đã chứng minh là một phương pháp hiệu quả để cải thiện tính năng xúc tác quang của vật liệu này.
III. Đánh giá hiệu suất xúc tác
Hiệu suất xúc tác quang của cacbon nanodots/TiO2 được đánh giá thông qua khả năng xử lý các hợp chất VOCs như formaldehyde, acetone và toluene. Kết quả cho thấy rằng cacbon nanodots đã cải thiện đáng kể hiệu suất xúc tác quang của TiO2. Cụ thể, mẫu cacbon nanodots/TiO2 cho thấy khả năng chuyển hóa formaldehyde, acetone và toluene cao nhất trong dòng chảy liên tục và điều kiện ẩm ướt. Hiệu suất chuyển hóa đạt được là 0,38 mmol/g, cho thấy tiềm năng ứng dụng của vật liệu này trong xử lý ô nhiễm không khí. Ngoài ra, hiệu suất oxy hóa formaldehyde của cacbon nanodots/TiO2 vẫn duy trì ổn định sau nhiều chu kỳ hoạt động, chứng tỏ tính bền vững của vật liệu trong ứng dụng thực tế.
IV. Ứng dụng trong xử lý VOCs
Nghiên cứu này không chỉ cung cấp một phương pháp tổng hợp hiệu quả cho cacbon nanodots trên TiO2, mà còn mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng vật liệu này trong xử lý VOCs. Việc sử dụng xúc tác quang để xử lý ô nhiễm không khí là một giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm xử lý khí thải trong các nhà máy, cải thiện chất lượng không khí trong các khu đô thị và giảm thiểu ô nhiễm từ các nguồn phát thải khác nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng cacbon nanodots/TiO2 có thể trở thành một giải pháp hiệu quả cho vấn đề ô nhiễm không khí, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
