Nghiên cứu ứng dụng vật liệu CuO/TiO2 nhằm xử lý hợp chất hữu cơ 2,4-D trong môi trường nước

Luận án tiến sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu ứng dụng vật liệu cuotio2 nhằm xử lý hợp chất hữu cơ 2 4 d trong môi trường nước, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng

• Tác giả: Hoàng Hiệp
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thanh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng vật liệu CuO/TiO2 nhằm xử lý hợp chất hữu cơ 2,4-D trong môi trường nước
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẦN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về xúc tác quang TiO2
• 1.2. Giới thiệu vật liệu TiO2
• 1.3. Tính chất xúc tác quang của vật liệu TiO2
• 1.4. Vật liệu TiO2 biến tính
• 1.5. Kỹ thuật cố định xúc tác
• 1.6. Các ứng dụng chất xúc tác quang TiO2 trong xử lý môi trường
• 1.7. Tính chất hóa lý và tình trạng ô nhiễm 2,4-D và 2,4,5-T
• 1.8. Đặc điểm và tính chất của 2,4-D và 2,4,5-T
• 1.9. Sự phân hủy hợp chất 2,4-D và 2,4,5-T trong nước
• 1.10. Tình trạng ô nhiễm của 2,4,5-T và 2,4-D ở Việt Nam
• 1.11. Phương pháp xử lý hợp chất hữu cơ trong nước
• 1.12. Một số phương pháp xử lý hợp chất hữu cơ trong nước
• 1.13. Phương pháp xúc tác quang TiO2 xử lý hợp chất hữu cơ trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu của luận án
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Dụng cụ hóa chất
• 2.5. Điều chế hệ vật liệu đồng xúc tác quang CuO/TiO2
• 2.6. Chế tạo lớp phủ xúc tác quang CuO(1%)/TiO2 trên vật liệu mang
• 2.7. Các phương pháp đặc trưng cấu trúc vật liệu TiO2
• 2.8. Đánh giá xúc tác quang phân hủy 2,4-D và 2,4,5-T trong nước
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Vật liệu đồng xúc tác quang CuO(x%)/TiO2 tổng hợp ở 450oC và 600oC và khả năng phân hủy hợp chất BVTV trong nước
• 3.2. Đặc trưng vật liệu bằng nhiễu xạ tia X
• 3.3. Đặc trưng vật liệu bằng quang phổ UV-VIS
• 3.4. Đặc trưng vật liệu bằng HR-TEM
• 3.5. Khảo sát khả năng phân huỷ 2,4 D và 2,4,5 T bằng CuO(1%)/TiO2
• 3.6. Khảo sát khả năng phân huỷ 2,4 D và 2,4,5 T bằng CuO(5%)/TiO2
• 3.7. Kết quả nghiên cứu vật liệu đồng xúc tác quang CuO(1%)/TiO2-600oC
• 3.8. Đánh giá hoạt tính xúc tác của CuO(1%)/TiO2 với TiO2 nguyên chất
• 3.9. Ảnh hưởng của cường độ bức xạ và nguồn ánh sáng đến hiệu quả phân huỷ 2,4-D trên xúc tác CuO(1%)/TiO2
• 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ đầu 2,4-D
• 3.11. Ảnh hưởng của lượng xúc tác CuO(1%)/TiO2 và thời gian
• 3.12. Khảo sát ảnh hưởng của pH
• 3.13. Nghiên cứu quá trình phân huỷ của 2,4-D trên xúc tác quang
• 3.14. Ứng dụng vật liệu xúc tác quang CuO(1%)/TiO2 trên chất mang đánh giá một số yếu tố công nghệ và đề xuất mô hình xử lý nước
• 3.15. Đánh giá tính chất của huyền phù xúc tác CuO(1%)/TiO2
• 3.16. Đánh giá hoạt tính của lớp phủ xúc tác quang CuO(1%)/TiO2
• 3.17. Nghiên cứu đề xuất mô hình xử lý nước bằng tấm phủ xúc tác
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng vật liệu CuO TiO2 trong xử lý 2 4 D

Nghiên cứu ứng dụng vật liệu CuO/TiO2 trong xử lý hợp chất hữu cơ 2,4-D đang thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học. 2,4-D là một trong những hóa chất bảo vệ thực vật phổ biến, nhưng cũng là một trong những tác nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng trong môi trường nước. Việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để xử lý 2,4-D là rất cần thiết. Vật liệu CuO/TiO2 được nghiên cứu vì khả năng xúc tác quang của nó, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước dưới ánh sáng mặt trời.

1.1. Tình trạng ô nhiễm 2 4 D trong môi trường nước

Ô nhiễm nước do 2,4-D đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng tại nhiều khu vực, đặc biệt là ở những nơi có hoạt động nông nghiệp cao. Các nghiên cứu cho thấy nồng độ 2,4-D trong nước có thể gây hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người. Việc phát hiện và xử lý kịp thời các hợp chất này là rất quan trọng.

1.2. Tính chất và ứng dụng của vật liệu CuO TiO2

Vật liệu CuO/TiO2 có nhiều ưu điểm nổi bật như khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn so với TiO2 nguyên chất. Sự kết hợp giữa CuO và TiO2 không chỉ cải thiện hiệu suất xúc tác mà còn giúp giảm thiểu quá trình tái kết hợp của electron và lỗ trống, từ đó nâng cao khả năng phân hủy 2,4-D trong nước.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý 2 4 D bằng vật liệu CuO TiO2

Mặc dù vật liệu CuO/TiO2 có nhiều tiềm năng, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình xử lý 2,4-D. Một trong những vấn đề chính là hiệu suất xúc tác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ chất ô nhiễm, cường độ ánh sáng và pH của môi trường. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là cần thiết để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý

Nồng độ 2,4-D trong dung dịch có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng phân hủy của vật liệu CuO/TiO2. Nghiên cứu cho thấy, khi nồng độ 2,4-D tăng lên, hiệu suất phân hủy có thể giảm do sự cạnh tranh giữa các phân tử 2,4-D và ánh sáng kích thích.

2.2. Tác động của pH đến quá trình xử lý

pH của dung dịch cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của CuO/TiO2. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, pH quá cao hoặc quá thấp có thể làm giảm hiệu suất phân hủy 2,4-D, do đó cần xác định pH tối ưu cho quá trình xử lý.

III. Phương pháp nghiên cứu và điều chế vật liệu CuO TiO2

Để nghiên cứu ứng dụng vật liệu CuO/TiO2 trong xử lý 2,4-D, các phương pháp điều chế và nghiên cứu đã được áp dụng. Việc tổng hợp vật liệu này thường sử dụng các phương pháp như sol-gel hoặc hydrothermal, giúp tạo ra các cấu trúc nano với diện tích bề mặt lớn, từ đó nâng cao khả năng xúc tác.

3.1. Phương pháp tổng hợp CuO TiO2

Phương pháp sol-gel là một trong những kỹ thuật phổ biến để tổng hợp vật liệu CuO/TiO2. Kỹ thuật này cho phép kiểm soát tốt kích thước và hình dạng của hạt, từ đó tối ưu hóa tính chất xúc tác của vật liệu.

3.2. Đặc trưng vật liệu CuO TiO2

Các phương pháp phân tích như XRD, SEM, và UV-Vis được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất quang của vật liệu CuO/TiO2. Những đặc trưng này giúp đánh giá khả năng xúc tác và hiệu suất xử lý 2,4-D trong môi trường nước.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của CuO TiO2

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu CuO/TiO2 có khả năng phân hủy 2,4-D hiệu quả dưới ánh sáng mặt trời. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, với điều kiện tối ưu, hiệu suất phân hủy có thể đạt trên 90%. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng vật liệu này trong xử lý nước ô nhiễm.

4.1. Hiệu quả phân hủy 2 4 D trong các thí nghiệm

Các thí nghiệm thực hiện cho thấy vật liệu CuO/TiO2 có khả năng phân hủy 2,4-D hiệu quả trong thời gian ngắn. Kết quả cho thấy, sau 120 phút chiếu sáng, nồng độ 2,4-D giảm đáng kể, chứng tỏ khả năng xúc tác quang của vật liệu.

4.2. Ứng dụng trong xử lý nước ô nhiễm

Vật liệu CuO/TiO2 có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước ô nhiễm, đặc biệt là trong các khu vực nông thôn nơi có nguồn nước bị ô nhiễm bởi hóa chất bảo vệ thực vật. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu về CuO TiO2

Nghiên cứu về vật liệu CuO/TiO2 trong xử lý 2,4-D đã chỉ ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn. Tuy nhiên, vẫn cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các điều kiện xử lý và mở rộng ứng dụng của vật liệu này trong các lĩnh vực khác nhau. Việc phát triển các công nghệ mới dựa trên vật liệu này có thể góp phần quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của vật liệu CuO/TiO2 thông qua việc biến tính hoặc kết hợp với các vật liệu khác. Điều này có thể giúp mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu trong xử lý các hợp chất ô nhiễm khác.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong bảo vệ môi trường

Nghiên cứu về vật liệu CuO/TiO2 không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn trong việc bảo vệ môi trường. Việc phát triển các công nghệ xử lý nước hiệu quả sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ngày nay, ô nhiễm môi trƣờng đang trở thành vấn đề toàn cầu. Một trong những tác nhân ô nhiễm nƣớc đó là các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV). Việt Nam đƣợc đánh giá là một nƣớc bị ô nhiễm cao hơn hẳn các nƣớc khác trong khu vực bởi Việt Nam là nƣớc nông nghiệp (có đến 2/3 ngƣời dân làm nông nghiệp) việc lạm dụng quá mức hoá chất BVTV trong nông nghiệp đang gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng. Bên cạnh đó, trong chiến tranh chống Mỹ, miền Nam Việt Nam bị phun rải một lƣợng lớn thuốc diệt cỏ gồm các chất nhƣ 2,4-D và 2,4,5-T có chứa dioxin.

Hiện nay, tồn lƣu của các hóa chất này vẫn rất cao ở các điểm nóng và đang đƣợc xem xét xử lý. Vì thế, luận án đã lựa chọn 2,4-D và 2,4,5-T làm chất ô nhiễm mục tiêu để thử nghiệm nghiên cứu xử lý trong môi trƣờng nƣớc. Gần đây, phƣơng pháp xúc tác quang TiO2 để xử lý hợp chất hữu cơ trong nƣớc đang gây đƣợc sự chú ý của các nhà khoa học. Tuy nhiên, với độ rộng vùng cấm khoảng 3,2 eV vật liệu TiO2 chỉ có thể cho hiệu ứng xúc tác trong vùng ánh sáng tử ngoại (UV) cỡ 388 nm.

Trong khi bức xạ UV chỉ chiếm khoảng 3-5% năng lƣợng mặt trời nên hiệu suất xúc tác quang ngoài trời thƣờng đạt kết quả không cao. Do vậy, các nghiên cứu đã tập trung vào biến tính vật liệu TiO2 bằng các kim loại hoặc phi kim nhằm mở rộng vùng hấp thụ của TiO2 về vùng ánh sáng khả kiến (loại bức xạ chiếm gần 45% năng lƣợng mặt trời). Mặc dù thế, các phƣơng pháp này cũng chƣa đem lại hiệu quả rõ rệt, vì vùng cấm hẹp của vật liệu TiO2 biến tính này đóng vai trò nhƣ các trung tâm tái kết hợp của electron và lỗ trống làm giảm hoạt tính xúc tác nhanh chóng. Hơn thế, đối với các loại vật liệu pha tạp kim loại hoặc phi kim thì khả năng oxi hóa của lỗ trống thƣờng bị giảm đi so với TiO 2 nguyên chất.

Do vậy, một trong các mục tiêu của luận án là điều chế loại xúc tác quang thế hệ mới trên cơ sở TiO2 biến tính oxit kim loại (CuO) nhằm giải quyết các hạn chế nêu trên là vấn đề nghiên cứu cần thiết. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một vấn đề khác, thƣờng gặp trong quá trình sử dụng xúc tác quang TiO2 là xúc tác ở dạng bột phải hòa vào trong dung dịch khi phản ứng, làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng kích thích của hạt xúc tác quang và khó tách ra sau phản ứng. Đó là rào cản gây khó khăn cho việc xây dựng mô hình công nghệ để xử lý, làm hạn chế khả năng ứng dụng của xúc tác quang TiO2 trong xử lý môi trƣờng, đặc biệt trong lĩnh vực xử lý nƣớc. Do vậy, việc tìm ra phƣơng thức phủ xúc tác quang lên các bề mặt vật liệu mang để xử lý chất ô nhiễm là một giải pháp cần thiết, sẽ là tiền đề để mở rộng các ứng dụng của xúc tác quang TiO2 trong cuộc sống.

Đặc biệt hơn, Việt Nam thuộc vùng cận nhiệt đới có nguồn năng lƣợng mặt trời cao, nên việc áp dụng vật liệu xúc tác quang thế hệ mới (co- photocatalyst) trên cơ sở TiO2 vào xử lý môi trƣờng là một lợi thế quan trọng. Trên cơ sở những vấn đề nêu trên, đề tài luận án “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu CuO/TiO2 nhằm xử lý hợp chất hữu cơ 2,4-D trong môi trƣờng nƣớc” đã đƣợc lựa chọn. Việc thực hiện đề tài nhằm các mục tiêu: - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác quang TiO2 thế hệ mới CuO/TiO2 (co- photocatalysts) có hoạt tính phân hủy hợp chất BVTV cơ-clo trong nƣớc. - Nghiên cứu, phủ xúc tác quang CuO/TiO2 (coating) lên bề mặt vật liệu mang, ứng dụng xử lý hợp chất cơ-clo trong nƣớc bằng ánh sáng mặt trời.

- Đề xuất mô hin ̀ h công nghệ xử lý nƣớc ô nhiễm hợp chất BVTV bằng vật liệu xúc tác quang sử dụng nguồn ánh sáng mặt trời. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Các kết quả đạt đƣợc của đề tài, kỳ vọng góp một phần nhỏ vào kho kiến thức phục vụ nghiên cứu, giảng dạy và ứng dụng công nghệ xử lý môi trƣờng. Việc thực hiện đề tài sẽ làm rõ hơn cơ chế phân hủy 2,4-D trong nƣớc bằng xúc tác quang TiO2 biến tính, đồng thời góp phần tiếp cận hƣớng nghiên cứu mới trong việc xử lý tồn dƣ các hóa chất BVTV trong môi trƣờng. Các số liệu thu đƣợc có thể mở ra một hƣớng cho công tác xử lý hóa chất 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] BVTV nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý cấp thiết tại các điểm nóng ở Việt Nam.

Những đóng góp mới của luận án 1. Đã tổng hợp đƣợc hệ vật liệu đồng xúc tác quang CuO/TiO2 (dạng composite) kết quả đƣợc khẳng định bằng các phƣơng pháp vật lý hiện đại đáng tin cậy nhƣ XPS, tán xạ Raman, SEM, HR-TEM, UV-VIS. Đã chỉ rõ dạng tồn tại của đồng trên TiO2 chủ yếu là Cu2+ (CuO) và biện luận cơ chế hoạt động của xúc tác CuO/TiO2. Đồng thời khẳng định vai trò của CuO chủ yếu là ngăn cản quá trình tái kết hợp của electron và lỗ trống, làm hoạt tính xúc tác quang đƣợc cải thiện.

Đã chứng minh đƣợc vật liệu đồng xúc tác CuO/TiO2 có khả năng xúc tác quang phân hủy 2,4-D qua các bƣớc hyroxyl hóa nhân phenyl thay thế các nhóm clo tạo ra các hợp chất trung gian xác định, sản phẩm cuối cùng là CO2 và nƣớc. Đã áp dụng công nghệ chế tạo lớp phủ xúc tác trên chất mang, xác định đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả của lớp phủ xúc tác nhƣ: Chọn vật liệu mang, số lớp phủ xúc tác phù hợp, sự cần thiết của sục khí, tốc độ sục khí, thời gian sử dụng lặp lại,… làm cơ sở cho mô hình thử nghiệm xử lý nƣớc ô nhiễm 2,4-D bằng ánh sáng mặt trời. ------------------------------- 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I TỔNG QUAN CÁC VẦN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về xúc tác quang TiO2 Phần này trình bày cấu trúc, tính chất quang của vật liệu TiO2 tinh khiết, biến tính kim loại, biến tính phi kim và ứng dụng của xúc tác quang TiO2 trong xử lý môi trƣờng.

Phần này cũng trình bày cơ chế xúc tác quang của các loại vật liệu trên, ảnh hƣởng của các nguyên tố biến tính lên cấu trúc và dải năng lƣợng vùng cấm của vật liệu, nhằm hiểu rõ hơn tác dụng của việc biến tính TiO2 bằng oxit kim loại. Giới thiệu vật liệu TiO2 TiO2 trong tự nhiên tồn tại ba dạng thù hình khác nhau là rutile, anatase và brookite (hình 1. Cả ba dạng tinh thể này đều có chung một công thức hóa học TiO2, tuy nhiên cấu trúc tinh thể của chúng là khác nhau. Hằng số mạng, độ dài liên kết Ti-O, và góc liên kết của ba pha tinh thể đƣợc trình bày trong bảng 1.

Đặc tính cấu trúc của các dạng thù hình TiO2 [29]. Anatase Rutile Brookite Hệ tinh thể Tetragonal Tetragonal Orthorhombic a=5,45 a=3,78 a=4,59 Hằng số mạng (Å) b=9,18 c=9,52 c=2,96 c=5,15 Nhóm không gian I41/amd P42/mnm Pbca Số đơn vị công thức 4 2 8 Thể tích ô cơ sở (Å3) 136,27 62,43 257,63 Khối lƣợng riêng (kg/m3) 3,89 4,25 4,13 1,95 (17) 1,94 (17) Độ dài liên kết Ti-O (Å) 1,87~2,04 1,98 (15) 1,97 (15) 81,2o 77,7o Góc liên kết Ti-O-Ti (°) 77,0o~105o 90o 92,6o 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Cả hai pha giả bền chuyển thành pha rutile khi vật liệu đƣợc nung ở nhiệt độ trên 700 ᴼC [26] (915ᴼC cho pha anatase và 750ᴼC cho pha brookite). Một số tác giả cũng thấy ở nhiệt độ 500ᴼC pha anatase bắt đầu chuyển sang pha rutile trong các quá trình xử lý nhiệt [27].

Các dạng thù hình khác nhau của TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite.1 cho thấy cấu trúc mạng lƣới tinh thể của rutile, anatase và brookite đều đƣợc xây dựng từ các đa diện phối trí tám mặt (octahedra) TiO 6 nối với nhau qua cạnh hoặc qua đỉnh oxy chung. Mỗi ion Ti+4 đƣợc bao quanh bởi tám mặt tạo bởi sáu ion O2-. Các mạng lƣới tinh thể của rutile, anatase và brookite khác nhau bởi sự biến dạng của mỗi hình tám mặt và cách gắn kết giữa các octahedra. Pha rutile và anatase đều có cấu trúc tetragonal lần lƣợt chứa 6 và 12 nguyên tử tƣơng ứng trên một ô đơn vị.

Trong cả hai cấu trúc, mỗi cation Ti +4 đƣợc phối trí với sáu anion O2-; và mỗi anion O2- đƣợc phối trí với ba cation Ti+4. Trong mỗi trƣờng hợp nói trên, khối bát diện TiO6 bị biến dạng nhẹ, với hai liên kết Ti-O lớn hơn một chút so với bốn liên kết còn lại và một vài góc liên kết 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] lệch khỏi 90o. Sự biến dạng này thể hiện trong pha anatase rõ hơn trong pha rutile. Khối bát diện (octahedra) của TiO2 [29] Mặt khác, khoảng cách Ti-Ti trong anatase lớn hơn trong rutile nhƣng khoảng cách Ti-O trong anatase lại ngắn hơn so với rutile.

Điều này ảnh hƣởng đến cấu trúc điện tử của hai dạng tinh thể, kéo theo sự khác nhau về các tính chất vật lý và hóa học. Cấu trúc tinh thể của TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Sự gắn kết giữa các octahedra của hai pha rutile và anatase đƣợc mô tả nhƣ hình 1. Pha rutile có độ xếp chặt cao nhất so với hai pha còn lại, các khối bát diện xếp tiếp xúc nhau ở các đỉnh, hai khối bát diện đứng cạnh nhau chia sẻ hai cạnh chung và tạo thành chuỗi, do vậy pha rutile có khối lƣợng riêng 4,25 kg/m3. Với pha anatase, các khối bát diện tiếp xúc cạnh với nhau, trục c của tinh thể kéo dài ra và có khối lƣợng riêng là 3,89 kg/m3.

TiO2 anatase không biến tính là một chất cách điện dị hƣớng có cấu trúc tetragonal (a=3,78 Å ; c=9,52 Å) có hằng số điện môi tĩnh là 31. Tính chất của các dạng thù hình TiO2 [29]. Khối lƣợng riêng Độ rộng vùng cấm Chiết quang (g/cm3) (eV) Anatase 2,490 3,89 3,20 Rutile 2,903 4,25 3,00 Pha brookite có cấu trúc orthorhombic với đối xứng 2/m 2/m 2/m và nhóm không gian Pbca. Ngoài ra, độ dài của liên kết Ti-O cũng khác nhiều so với các pha anatase và rutile, cũng nhƣ góc liên kết O-Ti-O [28].

Có rất ít tài liệu nghiên cứu về pha brookite. Tất cả các dạng tinh thể đó của TiO2 tồn tại trong tự nhiên dƣới dạng các khoáng, nhƣng chỉ có rutile và anatase ở dạng đơn tinh thể là đƣợc tổng hợp ở nhiệt độ thấp.