Môc lôc Trang Më ®Çu 1 PhÇn I Tæng quan vÒ viÖc øng dông c«ng nghÖ vμ vËt liÖu nano cho s¬n vμ líp phñ trong vËt liÖu x©y dùng 4 1.1 VËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa 4 1.1 Xóc t¸c quang hãa vμ c¬ chÕ cña xóc t¸c quang ho¸ 4 1.2 VËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa Titan dioxyt (TiO2) 5 1.3 Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ nano TiO2 xóc t¸c quang hãa 8 1. C¸c ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu nano 8 1. §iÒu chÕ nano TiO2 b»ng ph−¬ng ph¸p Sol-gel 10 1. Nh÷ng øng dông cña vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa 12 1.
Nh÷ng øng dông trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau 12 1. Nh÷ng øng dông nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng 13 1. øng dông cña bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong s¬n diÖt khuÈn 14 1. øng dông cña bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong s¬n tù lμm s¹ch 16 1.
øng dông vËt liÖu nano TiO2 xóc t¸c quang hãa ®Ó läc kh«ng khÝ vμ ph©n hñy c¸c ®éc tè 19 1. Mét sè thμnh tùu nghiªn cøu vμ øng dông bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa cho s¬n vμ líp phñ t¹i Trung Quèc 20 1. T×nh h×nh nghiªn cøu vμ øng dông c«ng nghÖ vμ vËt liÖu nano TiO2 xóc t¸c quang hãa ë ViÖt Nam. S¬n x©y dùng vμ thμnh phÇn c¬ b¶n cña s¬n 24 PhÇn II 27 Néi dung vμ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1 Néi dung nghiªn cøu 27 2.1 Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 28 2.3 Nguyªn vËt liÖu, hãa chÊt sö dông 29 PhÇn III 31 C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu 3.1 nghiªn cøu ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu viÖt nam 31 3.1 Nghiªn cøu ®Þnh tÝnh ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa cña nano TiO2 trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam 32 3.2 Nghiªn cøu ®Þnh l−îng ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa cña nano TiO2 trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam 34 3.2 Nghiªn cøu lùa chän thμnh phÇn cÊp phèi s¬n nano xóc 37 t¸c quang hãa 3.1 Lùa chän thμnh phÇn, cÊp phèi cho s¬n 37 3.2 X¸c ®Þnh tû lÖ xóc t¸c tèi −u trong thμnh phÇn s¬n nano 39 3.3 ChÕ t¹o s¬n nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong phßng thÝ 41 nghiÖm 3.4 KÕt qu¶ kh¶o s¸t thμnh phÇn cÊp phèi vμ c¸c tÝnh chÊt cña 43 s¬n nano 3.3 Nghiªn cøu c¸c tÝnh n¨ng cña s¶n phÈm s¬n nano 45 3.1 TÝnh n¨ng diÖt khuÈn cña s¬n nano 45 3.
Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng diÖt khuÈn cña s¬n nano trong m«i tr−êng 45 nu«i cÊy vi sinh vËt 3. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng diÖt khuÈn cña s¬n nano trong m«i tr−êng 50 kh«ng khÝ 3.2 TÝnh n¨ng tù lμm s¹ch cña s¬n nano 55 3. Kh¶ n¨ng lμm s¹ch kh«ng khÝ cña s¬n nano 57 3.4 X©y dùng qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o s¬n nano 58 3. S¶n xuÊt vμ thö nghiÖm s¬n diÖt khuÈn vμ s¬n tù lμm 60 s¹ch 3.
S¶n xuÊt thö s¬n ngoμi trêi (s¬n tù lμm s¹ch) 61 3. S¶n xuÊt thö s¬n trong nhμ (s¬n diÖt khuÈn) 63 3. Thö nghiÖm s¬n tù lμm s¹ch 64 3. Thö nghiÖm s¬n diÖt khuÈn 65 3.5 TÝnh to¸n hiÖu qu¶ kinh tÕ cña s¬n nano xóc t¸c quang hãa 65 PhÇn IV 70 KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ Tμi liÖu tham kh¶o 72 Lêi c¸m ¬n Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tμi.
Nhãm ®Ò tμi ®· nhËn ®−îc nhiÒu sù hîp t¸c gióp ®ì rÊt tËn t×nh vμ quý b¸u cña c¸c c¬ quan, tæ chøc sau: 1) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c ch©n thμnh cña ViÖn hμn l©m khoa häc vËt liÖu Trung Quèc còng nh− c¸c gi¸o s− tiÕn sü Sui Tong Bo vμ Ji Zhijiang vμ c¸c ®ång nghiÖp kh¸c cña CBMA víi t− c¸ch lμ ®èi t¸c cña ®Ò tμi trong ch−¬ng tr×nh hîp t¸c KHCN theo NghÞ ®Þnh th− gi÷a 2 ChÝnh phñ ViÖt Nam vμ Trung Quèc. 2) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c cña TiÕn sü Lª Mai H−¬ng - Phã ViÖn tr−ëng, Tr−ëng phßng Ho¹t chÊt sinh häc - ViÖn Hãa hîp chÊt tù nhiªn -ViÖn KHCN ViÖt Nam trong viÖc thö nghiÖm tÝnh n¨ng diÖt khuÈn cña s¬n nano 3) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c cña ViÖn Kü thuËt NhiÖt ®íi - ViÖn KHCN ViÖt Nam trong viÖc ®o vμ thö nghiÖm ®é bÒn thêi tiÕt cña s¬n nano. 4) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c gióp ®ì cña Phßng thÝ nghiÖm träng ®iÓm vËt liÖu polymer composite cña Trung t©m nghiªn cøu vËt liÖu polymer - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa thμnh phè Hå ChÝ Minh trong viÖc ®o gãc tiÕp xóc cña bÒ mÆt s¬n vμ thö nghiÖm mét sè tÝnh chÊt cña mμng s¬n nano. 5) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c gióp ®ì cña Phßng Hãa Ph©n tÝch -ViÖn C«ng nghÖ hãa häc - Ph©n viÖn KHCN ViÖt Nam t¹i thμnh phè Hå ChÝ Minh trong viÖc ®o x¸c ®Þnh hμm l−îng cña xanh methylene ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é ho¹t tÝnh cña xóc t¸c quang hãa nano TiO2.
6) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c cña Phßng thÝ nghiÖm Nano - Tr−êng ®¹i häc KHTN thμnh phè Hå ChÝ Minh trong viÖc ph©n tÝch ¶nh kÝnh hiÖn vi ®iÖn tö quÐt (SEM) cña vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa nano TiO2. 7) Xin tr©n träng c¸m ¬n Trung t©m dÞch vô ph©n tÝch thÝ nghiÖm - thuéc Së Khoa häc c«ng nghÖ TP. Hå ChÝ Minh trong viÖc ph©n tÝch h¬i formaline ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é lμm s¹ch kh«ng khÝ cña s¬n nano xóc t¸c quang hãa. 8) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c cña Trung t©m kü thuËt tiªu chuÈn ®o l−êng chÊt l−îng 3 (QUATEST 3) trong viÖc ph©n tÝch thö nghiÖm mét sè tÝnh chÊt cña mμng s¬n nano.
9) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c gióp ®ì cña Trung t©m ph©n tÝch KiÓm nghiÖm ViÖn VËt liÖu x©y dùng - Bé X©y dùng trong viÖc ph©n tÝch ®¸nh gi¸ cÊu tróc vμ thμnh ph©n pha cña vËt liÖu nano TiO2 b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X. 10) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c gióp ®ì cña c«ng ty S¬n ¸ §«ng trong viÖc s¶n xuÊt thö nghiÖm 200 kg s¬n nano xóc t¸c quang hãa. 11) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù hîp t¸c cña C«ng ty TNHH Th−¬ng m¹i Him Lam t¹i Tp. Hå ChÝ Minh trong viÖc thö nghiÖm ®¸ng gi¸ chÊt l−îng s¬n tù lμm s¹ch.
12) Xin tr©n träng c¸m ¬n sù quan t©m gióp ®ì cña c¸c c¬ quan qu¶n lý ®Ò tμi cña Bé Khoa häc C«ng nghÖ, Bé X©y dùng, ViÖn VËt liÖu x©y dùng Më ®Çu Trong thêi gian 20 n¨m trë l¹i ®©y, c«ng nghÖ nano ®· ®−îc quan t©m vμ ph¸t triÓn rÊt nhanh chãng trªn thÕ giíi víi nh÷ng tiÒm n¨ng øng dông rÊt lín trong nhiÒu lÜnh vùc trong ®ã cã lÜnh vùc vËt liÖu x©y dùng. Cã thÓ so s¸nh sù ph¸t triÓn nhanh chãng sè l−îng c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu vμ øng dông c«ng nghÖ nano vμo ®êi sèng cña chóng ta ®Çu thÕ kû 21 t−¬ng tù nh− sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña c«ng nghÖ b¸n dÉn, c«ng nghÖ vi m¹ch vμo cuèi thÕ kû 20. Ngμy nay, c«ng nghÖ vμ vËt liÖu nano ®· ®−îc øng dông ®Ó chÕ t¹o ra nhiÒu lo¹i vËt liÖu míi cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt nh− nano composite, øng dông trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o vi m¹ch vμ b¸n dÉn hoÆc nano xóc t¸c quang hãa….Trong ®ã nano xóc t¸c quang hãa lμ mét trong nh÷ng lÜnh vùc ph¸t triÓn nhanh vμ cã nhiÒu øng dông trong ®êi sèng. Víi viÖc sö dông bét Nano TiO2 ng−êi ta ®· chÕ t¹o ra nhiÒu líp phñ cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt nh−: kh¶ n¨ng lμm s¹ch kh«ng khÝ, kh¶ n¨ng diÖt khuÈn, chèng rªu mèc, c¸c líp phñ chèng b¸m dÝnh vμ tù lμm s¹ch.
Nh÷ng líp phñ nμy ®· ®−îc dïng ®Ó phñ trªn kÝnh, bÒ mÆt gèm sø vÖ sinh, mÆt ngoμi cña xe « t«, s¬n t−êng trong vμ t−êng ngoμi cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng…. Víi nh÷ng ®Æc tÝnh tuyÖt vêi nh− trªn c¸c lo¹i s¬n xóc t¸c quang hãa TiO2 ®· ®−îc kú väng lμ s¶n phÈm lý t−ëng ®Ó lμm s¹ch m«i tr−êng trong thÕ kû 21. T¹i nhiÒu n−íc cã tr×nh ®é khoa häc ph¸t triÓn nh− Mü, NhËt vμ T©y ¢u hiÖn nay ®ang dÉn ®Çu vÒ sè l−îng c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu còng nh− c¸c b»ng s¸ng chÕ vÒ vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa TiO2. ThÞ tr−êng c¸c s¶n phÈm xóc t¸c quang hãa trªn thÕ giíi hiÖn nay ®ang ph¸t triÓn rÊt m¹nh.
NÕu nh− n¨m 2000 doanh sè cña s¶n phÈm xóc t¸c quang hãa ch−a ®¸ng kÓ th× ®Õn n¨m 2003 doanh sè b¸n ra ®· ®¹t 1 tû USD [1]. T¹i c¸c n−íc ch©u ¸ nh− NhËt B¶n, Hμn Quèc. c¸c s¶n phÈm nano xóc t¸c quang hãa ®· trë nªn phæ biÕn trªn thÞ tr−êng. Trung Quèc ®· b¾t ®Çu nghiªn cøu vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa tõ nh÷ng n¨m 1992.
Tõ ®ã ®Õn nay nhμ n−íc Trung Quèc ®· cÊp kinh phÝ cho kho¶ng 863 ®Ò tμi nghiªn cøu vÒ vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa [2]. Trong c¸c nhãm nghiªn cøu øng dông vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa cña Trung Quèc th× ViÖn Hμn l©m khoa häc vËt liÖu Trung Quèc ________________________________________________________________________________ 1 BC TK §T: “Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng ”, VIBM- CBMA, 2008. (China Building Material Academy – CBMA) lμ mét ®¬n vÞ rÊt m¹nh vÒ nghiªn cøu øng dông vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa ®Ó chÕ t¹o mét sè s¬n cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt nh−: S¬n diÖt khuÈn, S¬n Ion ©m läc kh«ng khÝ, S¬n tù lμm s¹ch,. §Õn nay c¸c s¶n phÈm s¬n vμ líp phñ sö dông bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa cña Trung Quèc ®· ®−îc b¸n trªn thÞ tr−êng cña Trung Quèc víi gi¸ c¶ rÊt c¹nh tranh so víi c¸c s¶n phÈm nano xóc t¸c quang hãa cïng lo¹i cña ch©u ¢u vμ Mü.
Mèi quan hÖ hîp t¸c gi÷a ViÖn VËt liÖu x©y dùng – Bé X©y dùng vμ ViÖn Hμn l©m khoa häc VËt liÖu Trung Quèc (CBMA) ®· cã tõ l©u vμ lμ mèi quan hÖ truyÒn thèng. Tõ n¨m 2002 ViÖn VËt liÖu x©y dùng vμ CBMA ®· hîp t¸c rÊt hiÖu qu¶ trong thùc hiÖn ®Ò tμi nghiªn cøu chung vÒ Bª t«ng c−êng ®é cao. TiÕp theo sù hîp t¸c nμy, 2 bªn ®· thèng nhÊt hîp t¸c trong lÜnh vùc míi ®ã lμ nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ vμ vËt liÖu nano trong vËt liÖu x©y dùng. Víi môc tiªu tiÕp cËn, lμm chñ vμ øng dông nh÷ng c«ng nghÖ míi tiªn tiÕn trong viÖc chÕ t¹o vËt liÖu x©y dùng, ViÖn VLXD ®· ®Ò xuÊt hîp t¸c víi ViÖn Hμn l©m KH VËt liÖu x©y dùng Trung Quèc (CBMA) trong viÖc nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng trong thêi gian 2 n¨m (tõ 2006-2007) vμ ®· ®−îc Bé Khoa häc C«ng nghÖ giao chñ tr× thùc hiÖn ®Ò tμi hîp t¸c chung “Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng”.