Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa học nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu quang xúc tác tio2 sio2 để phân hủy phenol bằng đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời

Luận văn nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2-SiO2, ứng dụng phân hủy phenol bằng đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời. Kỹ thuật hóa học, môi trường.

• Tác giả: Huỳnh Anh Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Minh Viễn
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2-SiO2 để phân hủy phenol bằng đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan Nghiên cứu vật liệu quang xúc tác TiO2 SiO2 55

Trong bối cảnh công nghiệp nặng phát triển mạnh mẽ, ô nhiễm nguồn nước do các chất hữu cơ độc hại, khó phân hủy trở thành vấn đề cấp bách. Xử lý nước bằng phương pháp quang xúc tác nổi lên như một giải pháp thân thiện với môi trường, có khả năng phân hủy triệt để các chất ô nhiễm, đặc biệt là phenol. TiO2 là vật liệu quang xúc tác phổ biến, nhưng hiệu quả còn hạn chế. Việc kết hợp TiO2 với SiO2 hứa hẹn cải thiện đáng kể hiệu quả phân hủy phenol quang xúc tác dưới ánh sáng mặt trời. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và đánh giá vật liệu TiO2-SiO2 trong việc xử lý ô nhiễm phenol, góp phần giải quyết các vấn đề môi trường.

1.1. Giới thiệu vật liệu quang xúc tác TiO2 Ứng dụng và hạn chế

TiO2 được biết đến từ năm 1972 khi Fujishima và Honda khám phá ra hiện tượng quang phân giải nước. Từ đó, TiO2 được ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường, chế tạo pin mặt trời, vật liệu tự làm sạch, diệt khuẩn... [4] Tuy nhiên, TiO2 nguyên chất có độ rộng vùng cấm lớn (3.0-3.2 eV), chỉ hấp thụ ánh sáng tử ngoại (UV) chiếm 5% năng lượng mặt trời. Diện tích bề mặt riêng thấp cũng hạn chế khả năng hấp phụ và hiệu quả quang xúc tác. Vì vậy, cần các giải pháp để cải thiện những hạn chế này.

1.2. Vật liệu quang xúc tác TiO2 SiO2 Giải pháp cải thiện hiệu quả

SiO2 được sử dụng như chất mang để tăng cường hoạt tính quang hóa của TiO2. SiO2 có cấu trúc lỗ xốp, diện tích bề mặt riêng cao, trơ về hóa học, truyền suốt tốt trong vùng UV và ánh sáng khả kiến, đồng thời giảm sự kết khối của TiO2 [3]. Việc kết hợp TiO2 và SiO2 tạo ra vật liệu composite với nhiều ưu điểm vượt trội, hứa hẹn nâng cao hiệu quả phân hủy phenol quang xúc tác dưới ánh sáng mặt trời.

II. Thách thức Hiệu quả phân hủy Phenol của TiO2 còn thấp 58

Mặc dù TiO2 có nhiều ưu điểm, việc ứng dụng thực tế vẫn còn gặp nhiều thách thức. Hiệu quả phân hủy phenol thường không cao do tốc độ tái hợp electron-lỗ trống lớn và khả năng hấp thụ ánh sáng yếu. Bên cạnh đó, chi phí sản xuất và độ bền của vật liệu cũng là những yếu tố cần được xem xét. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2-SiO2 để giải quyết những hạn chế này, nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chứa phenol.

2.1. Ảnh hưởng của cấu trúc TiO2 đến khả năng quang xúc tác

Các dạng thù hình của TiO2 (anatase, rutile, brookite) có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính quang xúc tác. Anatase thường thể hiện hoạt tính cao hơn do tốc độ tái hợp electron-lỗ trống chậm hơn. Mức độ tinh thể hóa, kích thước tinh thể và diện tích bề mặt riêng cũng đóng vai trò quan trọng. Cần tối ưu hóa các yếu tố này để đạt được hiệu quả phân hủy phenol cao nhất.

2.2. Cơ chế phân hủy phenol quang xúc tác Các yếu tố then chốt

Quá trình phân hủy phenol quang xúc tác diễn ra qua nhiều giai đoạn: hấp thụ photon, tạo cặp electron-lỗ trống, hình thành các gốc tự do (ROS) và phản ứng oxy hóa khử. Các yếu tố như pH, nhiệt độ, nồng độ phenol và cường độ ánh sáng mặt trời đều ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu quả phản ứng. Hiểu rõ cơ chế này giúp tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải.

2.3. Ảnh hưởng của SiO2 tới quá trình phân hủy Phenol

Sử dụng SiO2 là một trong những chất mang tốt nhất để tăng hoạt tính quang hóa cho TiO2 vì silica có cấu trúc lỗ xốp, diện tích bề mặt riêng cao, trơ về hóa học - sinh học, truyền suốt trong vùng UV và ánh sáng khả kiến và làm giảm quá trình kết khối của TiO2 [3].

III. Phương pháp Tổng hợp TiO2 SiO2 bằng kỹ thuật Sol Gel 53

Luận văn sử dụng kỹ thuật sol-gel để tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2-SiO2. Đây là phương pháp hiệu quả để tạo ra vật liệu có độ tinh khiết cao, kích thước hạt nano và khả năng kiểm soát cấu trúc tốt. Quá trình bao gồm thủy phân, ngưng tụ và nung để tạo thành vật liệu composite. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu như tỷ lệ mol TiO2/SiO2, nhiệt độ nung và các chất phụ gia được khảo sát kỹ lưỡng để tối ưu hóa hiệu quả phân hủy phenol.

3.1. Quy trình tổng hợp vật liệu TiO2 SiO2 Chi tiết các bước thực hiện

Kỹ thuật sol-gel bao gồm các bước chính: tạo sol (dung dịch keo), gel hóa (chuyển thành gel), làm khô và nung. Việc kiểm soát các thông số như pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và hiệu quả của vật liệu TiO2-SiO2. Sử dụng Acetyl acetone làm chậm quá trình thủy phân titanium (IV) n-butoxide và tác nhân Polyethylene glycol (PEG) 20000 làm môi trường phân tán.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp TiO2 SiO2

Tỷ lệ mol TiO2/SiO2 ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu. Nhiệt độ nung quyết định độ tinh thể hóa và kích thước hạt. Các chất phụ gia có thể cải thiện sự phân tán và ổn định của TiO2 trong SiO2 matrix. Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố này để tìm ra điều kiện tổng hợp vật liệu tối ưu.

3.3. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp Sol Gel trong nghiên cứu này

Phương pháp sol-gel mang lại nhiều ưu điểm như khả năng kiểm soát thành phần và cấu trúc vật liệu, nhiệt độ tổng hợp thấp và tạo ra vật liệu có diện tích bề mặt lớn. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm như thời gian thực hiện dài và chi phí nguyên liệu cao.

IV. Đánh giá Hiệu quả phân hủy Phenol của TiO2 SiO2 Ánh sáng 57

Hiệu quả phân hủy phenol của vật liệu TiO2-SiO2 được đánh giá dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác như nồng độ phenol, nồng độ chất xúc tác và pH được khảo sát. Kết quả cho thấy vật liệu TiO2-SiO2 có khả năng phân hủy phenol hiệu quả hơn so với TiO2 nguyên chất. Nghiên cứu cũng xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình phân hủy phenol quang xúc tác.

4.1. Ảnh hưởng của hàm lượng SiO2 đến hiệu quả quang xúc tác

Hàm lượng SiO2 ảnh hưởng đến diện tích bề mặt, độ xốp và khả năng hấp phụ của vật liệu TiO2-SiO2. Một hàm lượng SiO2 tối ưu giúp cải thiện sự phân tán của TiO2 và tăng cường khả năng tiếp xúc với phenol, từ đó nâng cao hiệu quả quang xúc tác.

4.2. Tác động của ánh sáng mặt trời đến phân hủy Phenol

Ánh sáng mặt trời cung cấp năng lượng cho quá trình quang xúc tác. Cường độ ánh sáng và bước sóng ảnh hưởng đến tốc độ tạo cặp electron-lỗ trống và hiệu quả phân hủy phenol. Nghiên cứu sử dụng đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời để đánh giá hiệu quả của vật liệu TiO2-SiO2.

4.3. Nghiên cứu sự tái sử dụng của vật liệu xúc tác TiO2 SiO2

Khả năng tái sử dụng của chất xúc tác quang có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế. Sau quá trình quang xúc tác, chất xúc tác có thể được thu hồi và tái sử dụng. Các thí nghiệm tái sử dụng được tiến hành để đánh giá độ bền và hiệu quả của chất xúc tác sau nhiều chu kỳ sử dụng.

V. Kết luận Ứng dụng TiO2 SiO2 cho xử lý nước thải hiệu quả 57

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2-SiO2 hiệu quả để phân hủy phenol dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng. Kết quả cho thấy vật liệu composite có nhiều ưu điểm so với TiO2 nguyên chất và có tiềm năng lớn trong ứng dụng xử lý nước thải chứa phenol. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu quang xúc tác thân thiện với môi trường và hiệu quả cao.

5.1. Tổng kết kết quả chính và đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu đã xác định được điều kiện tổng hợp vật liệu quang xúc tác TiO2-SiO2 tối ưu để đạt hiệu quả phân hủy phenol cao nhất. Kết quả cho thấy hàm lượng SiO2 và nhiệt độ nung đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hoạt tính quang xúc tác. Nghiên cứu cũng góp phần làm sáng tỏ cơ chế phân hủy phenol và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo và tiềm năng ứng dụng rộng rãi

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến vật liệu TiO2-SiO2 bằng cách doping thêm các kim loại hoặc sử dụng các phương pháp tổng hợp tiên tiến hơn. Nghiên cứu cũng cần đánh giá hiệu quả của vật liệu trong xử lý các loại chất ô nhiễm khác và trong điều kiện thực tế. Ứng dụng của vật liệu TiO2-SiO2 trong xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt có tiềm năng rất lớn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2 Titan đioxit (TiO2) ở dạng khối có kích thước hạt lớn được sản xuất thương mại từ những năm đầu thế kỷ XX cho nhiều ứng dụng rộng rãi như: dùng làm chất màu trong sơn, chất độn trong cao su, nhựa, giấy, mỹ phẩm và gốm chịu nhiệt, … Đến năm 1972, khi Fujishima và Honda khám phá ra hiện tượng quang phân giải nước trên bề mặt điện cực TiO2 dưới bức xạ tử ngoại, TiO2 được biết đến như chất bán dẫn có nhiều triển vọng trong các lĩnh vực quang xúc tác xử lí môi trường, lĩnh vực quang điện trong chế tạo pin năng lượng mặt trời, vật liệu tự làm sạch trong các công trình xây dựng, vật liệu diệt khuẩn ở các bệnh viện, …[4] Liên kết TiO2 là liên kết ion, khi tạo thành tinh thể, mỗi nguyên tử Ti nhường 4 điện tử trở thành cation Ti4+ (có cấu hình electron 3s23p6) và mỗi nguyên tử O nhận 2 điện tử trở thành anion O2- (có cấu hình electron 2s22p6). Trong tinh thể cation Ti4+ không có điện tử nào ở phân lớp 3d và 4s tạo thành vùng không chứa điện tử và anion O2- có đủ 6 điện tử ở phân lớp 2p tạo thành vùng 2p đầy điện tử. Khoảng cách giữa hai vùng chính là năng lượng vùng cấm.

Đặc tính cấu trúc của TiO2 Các dạng thù hình của TiO2 là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác quang của chúng. Trong tự nhiên, TiO2 tồn tại bốn dạng thù hình chính bao gồm: anatase, rutile, brookite và TiO2 (B) [5]. Thông số cấu trúc các dạng thù hình được trình bày trong bảng 1. Các dạng thù hình của TiO2 [6] (a): anatase,(b): rutile, (c): brookite và (d) TiO2 (B) Học viên: Huỳnh Anh Tuấn - 1770457 Trang 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ Cả bốn dạng này đều được tạo từ các đa diện phối trí TiO6 có cấu trúc theo kiểu bát diện nối với nhau qua cạnh hoặc qua đỉnh oxy chung nhưng có sự sắp xếp khác nhau trong không gian hình 1.

Trong tinh thể anatase, tiếp xúc 4 cạnh với nhau sắp xếp theo kiểu zigzag và trục c của tinh thể kéo dài ra; trong tinh thể rutile, khối bát diện sắp xếp theo đỉnh và hai khối bát diện đứng cạnh nhau chia sẻ hai cạnh chung và kết nối tạo thành chuỗi, trong khi đó thù hình brookite tất cả các cạnh và đỉnh đều liên kết với nhau. Thù hình TiO2 (B) có nguồn gốc từ các hợp chất muối titan, có cấu trúc đơn tà gồm các khối bát diện liên kết tất cả các cạnh và đỉnh lại với nhau. Trong tinh thể anatase, các khối bát diện bị biến dạng mạnh hơn, khoảng cách Ti-Ti ngắn hơn và Ti- O dài hơn so với rutile. Sự khác nhau giữa các mạng lưới tinh thể dẫn đến sự khác nhau về mật độ khối và cấu trúc điện tử trong sự hình thành các pha của TiO2.

Thông số cấu trúc các dạng thù hình của TiO2 Thù hình Anatase Rutile Brookite TiO2(B) Hệ cấu trúc Tetragonal Tetragonal Orthorhombic Monoclinic Nhóm không gian P42/mnm I41/amd Pbca C2/m Thông số mạng (Å) a=3,79 a=4,59 a=9,18 a=12,16 c=9,51 c=2,96 b=5,45 b=3,74 c=5,15 c=6,51 β=107,3o Liên kết Ti-O (Å) 1,95 1,94 2,87~2,04 - K/L riêng (g/cm3) 3,78 4,23 - - Band gap 3,20 3,00 - - Học viên: Huỳnh Anh Tuấn - 1770457 Trang 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ 1. Cơ chế quang xúc tác của TiO2 Hình 1. Quá trình quang xúc tác trên TiO2 [7] Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt TiO2, các điện tử ở vùng hóa trị nhận được năng lượng photon (h), bị kích thích và di chuyển lên vùng dẫn (hình 1.2) tạo ra các cặp electron nằm trên vùng dẫn ( e-CB ) và lỗ trống nằm trên vùng hóa trị ( h +VB ) [8]. Đây chính là phản ứng quang hóa của TiO2 (1.

TiO2 + h e-CB + h +VB (1.1) Sau đó, các e-CB và h +VB tiếp tục thực hiện các phản ứng oxi hóa khử (1.4–9) để tạo thành các ROS (tác nhân chứa oxi có hoạt tính cao) như OH, O2–, H2O2 [9].3) h +VB + OH→ OH (1.6) e-CB + H2O2 → OH + OH    Do e-CB và h +VB chỉ tồn tại trên bề mặt TiO2 nên các phản ứng (1.7) cũng chỉ có thể xảy ra ngay trên bề mặt TiO2 và tạo ra ROS ở đây. Trong khi đó, sản phẩm của các phản ứng này (H2O2 , H+ và O2) lại có thể có thể khuếch tán trong nước và tiếp tục thực hiện các phản ứng (1.10) để tạo ra ROS ở xa bề TiO2 hơn [9].8) Học viên: Huỳnh Anh Tuấn - 1770457 Trang 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ O2+ H2O + H+ → H2O2 + O2 (1.10) Cuối cùng, h +VB và các ROS oxi hóa các chất hữu cơ và phân hủy chúng thành H2O, CO2 hay các chất hữu cơ dễ phân hủy hơn [10]. Tuy nhiên, phản ứng tái kết hợp của các cặp e-CB và h +VB (1.11) làm chúng không thể tồn tại lâu dài. Lượng e-CB và h +VB giảm đáng kể do phản ứng tái kết hợp dẫn đến lượng ROS được tạo ra cũng giảm [11] và làm giảm hoạt tính quang xúc tác của TiO2.

e-CB + h +VB Nhiệt + h   (1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang hóa TiO2 Nhiều nghiên cứu cho thấy hoạt tính quang xúc tác của TiO2 phụ thuộc rất nhiều vào diện tích bề mặt riêng, mức độ tinh thể hóa và kích thước tinh thể. Diện tích bề mặt riêng lớn cung cấp nhiều vị trí hoạt động và tăng cường khả năng hấp phụ của TiO2. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp, vật liệu có diện tích bề mặt nhỏ hơn nhưng mức độ tinh thể hóa cao hơn lại cho hoạt tính quang xúc tác tốt hơn.

Khi so sánh giữa các vật liệu có cùng kích thước tinh thể, mức độ tinh thể hóa của pha anatase cao hơn cũng có thể dẫn đến sự tăng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu [12]. Việc xử lý nhiệt (nung) trong quá trình điều chế TiO2 làm tăng mức độ tinh thể hóa của TiO2 nhưng luôn kèm theo sự tăng kích thước tinh thể và giảm diện tích bề mặt riêng. Hơn nữa, kích thước tinh thể càng nhỏ thì bandgap càng lớn, giúp giảm tốc độ tái kết hợp của các cặp e-CB và h +VB [13]. Đó là lý do tại sao trong một số trường hợp vật liệu có độ tinh thể hóa rất cao nhưng có kích thước quá lớn nên chỉ cho hoạt tính kém.

Điều này cho thấy tầm quan trọng của kích thước tinh thể đến hoạt tính của quang xúc tác. Trong các dạng thù hình của TiO2, anatase thể hiện hoạt tính xúc tác quang cao hơn so với các dạng khác sự khác nhau này có thể do tốc độ tái kết hợp giữa electron và lỗ trống anatase chậm hơn so với các pha khác. Trong quá trình chế tạo anatase hình thành ở nhiệt độ thấp nên quá trình hydrat hóa bề mặt diễn ra tốt hơn, tạo các nhóm hydroxyl trên bề mặt thuận lợi cho quá trình hấp thụ O2 để thực hiện quá trình khử tạo thành gốc O2-. Học viên: Huỳnh Anh Tuấn - 1770457 Trang 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ Giá trị pH của dung dịch là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng quang hóa và khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm lên bề mặt chất xúc tác.

Vì điểm đẳng điện của TiO2 (Pzc) nằm trong pH ~ 6.25 [14], nên tại pH lớn hơn 6,25 bề mặt của nó trở nên tích điện âm và ngược lại khi pH nhỏ hơn 6,25 thì bề mặt của nó tích điện dương. Tốc độ của phản ứng xúc tác quang có thể thay đổi một cách đáng kể do sự hấp phụ của các ion trên bề mặt xúc tác tại những pH khác nhau [15-17]. Các nghiên cứu về vật liệu TiO2 và TiO2-SiO2 1. Vật liệu TiO2 Năm 1972, Fujishima và Honda đã phát hiện ra sự tách các điện tích do quang xúc tác của nước trên TiO2 [4].

Sự kiện này đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực quang xúc tác. Kể từ đó, những nỗ lực nghiên cứu trong việc tìm hiểu các quá trình cơ bản và trong việc nâng cao hiệu quả quang xúc tác của TiO2 đã đến từ nghiên cứu sâu rộng thực hiện bởi các nhà hóa học, vật lý, hóa học và kỹ sư. Trong những năm gần đây, các ứng dụng để làm sạch môi trường đã được quan tâm và trở thành đề tài được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực quang xúc tác. Lấy cảm hứng từ những ứng dụng tiềm năng của chất xúc tác quang TiO2 dựa trên khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong không khí bị ô nhiễm và nước thải [18].

và cộng sự nghiên cứu sự phân hủy metyl xanh trong dung dịch TiO2 huyền phù dưới điều kiện chiếu xạ UV [19]. Năm 2003, Mohamed Ksibi và cộng sự nghiên cứu sư phân hủy lignin trong cồn đen bằng quang hóa UV/TiO2. Kết quả cho thấy lignin bị phân hủy thành vanillin và vinillic acid trong điều kiện xúc tác quang TiO2/UV, TiO2 Degussa P-25 (tỉ lệ anasate:rutile=3:1) được sử dụng trong quá trình nghiên cứu [20]. và cộng sự nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý màu nhuộm hoạt tính hữu cơ bằng ba quá trình UV/TiO2, UV/ZnO và photo-Fenton, TiO2 anatase ở dạng bột nano được chọn làm nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình quang hóa UV/TiO2 cho hiệu quả xử lý tốt nhất với 74,2% tổng hàm lượng carbon được loại bỏ và toàn bộ màu hoạt tính Red-45 được xử lý sau 1 giờ. Một loạt thí nghiệm được tiến hành nhằm khảo sát pH và hàm lượng TiO2 tối ưu cho quá trình xử lý màu hoạt tính Red-45 bằng hệ quang xúc tác TiO2. Cố định pH của dung dịch ở Học viên: Huỳnh Anh Tuấn - 1770457 Trang 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ pH=5, thay đổi hàm lượng xúc tác TiO2 từ 0-2g/L thì thấy hiệu suất xử lý tăng khi tăng hàm lượng xúc tác TiO2 đến 0,5g/L và sau đó hiệu suất xử lý giảm dần. Vật liệu TiO2-SiO2 Vật liệu nanocomposite TiO2-SiO2 là một dạng vật liệu mới được các nhà nghiên cứu quan tâm trong những năm gần đây và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: bảo vệ thép không gỉ tránh bị oxi hóa và tấn công của hóa chất, lớp phủ chống phản xạ của kính quang học, các loại kính có chỉ số khúc xạ cao và hệ số giãn nhiệt siêu thấp và đặc biệt làm chất xúc tác.

Vật liệu TiO2-SiO2 được ứng dụng nhiều làm chất xúc tác quang do sự tương tác giữa TiO2 và SiO2 tạo cho vật liệu nanocoposite có những đặc tính tính ưu việt như: chất bán dẫn loại n của TiO2 và tính bền nhiệt, cơ học của SiO2; ảnh hưởng của chất mang; hiệu ứng lượng tử và chất xúc tác acid [21].