Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Sét Chống Ti Cấy Thêm Ce và Ứng Dụng Trong Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tổng hợp đặc trưng cấu trúc vật liệu sét chống ti cấy thêm ce và ứng dụng trong xử lý màu nước thải dệt nhuộm.

• Tác giả: Hoàng Thu Trang
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Nội
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Sét Chống Ti Cấy Ce và Ứng Dụng Trong Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Vật Liệu Sét Chống Ti Cấy Ce Nghiên Cứu Tổng Hợp

Nghiên cứu về vật liệu sét chống Ti cấy Ce mở ra hướng tiếp cận mới trong lĩnh vực xử lý nước thải dệt nhuộm. Tình trạng ô nhiễm nước thải dệt nhuộm là một vấn đề cấp bách toàn cầu, đòi hỏi các giải pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp, đặc trưng cấu trúc và ứng dụng của vật liệu sét biến tính trong quá trình xử lý nước thải dệt nhuộm, đặc biệt là loại bỏ màu. Vật liệu sét được sử dụng rộng rãi như chất hấp phụ, chất xúc tác, và chất mang xúc tác. Sự kết hợp giữa vật liệu sét và các oxit kim loại (như Ti và Ce) tạo ra vật liệu composite có khả năng hấp phụ ion kim loại, hấp phụ và xúc tác cao, mở ra tiềm năng lớn trong việc loại bỏ chất ô nhiễm.

1.1. Vật Liệu Sét Cấu Trúc và Tính Chất Cơ Bản

Vật liệu sét là nhóm khoáng vật phyllosilicat ngậm nước, có cấu trúc lớp đặc trưng. Các lớp này được hình thành từ các tứ diện SiO4 và bát diện Al(OH)6 liên kết với nhau. Tính chất vật liệu sét phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc lớp và điện tích bề mặt. Bentonite là một loại sét phổ biến, có khả năng trương nở cao và dung lượng trao đổi cation lớn (CEC), khiến nó trở thành vật liệu hấp phụ tiềm năng. Sét có khả năng trao đổi cation, giữ các ion kim loại và các chất ô nhiễm khác.

1.2. Vai Trò của Ti và Ce trong Biến Tính Vật Liệu Sét

Cerium (Ce) và Titan (Ti) được đưa vào cấu trúc sét nhằm cải thiện khả năng xúc tác quang của vật liệu. Ti, đặc biệt là TiO2, là chất xúc tác quang bán dẫn nổi tiếng, có khả năng phân hủy các chất hữu cơ dưới tác dụng của ánh sáng. Ce đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện sự phân tách điện tích và tăng cường cơ chế hấp phụ của vật liệu. Sự kết hợp giữa Ti và Ce tạo ra hiệu ứng hiệp đồng, giúp vật liệu có khả năng xử lý nước thải hiệu quả hơn. Việc cấy thêm Ce và Ti vào vật liệu sét giúp vật liệu hấp phụ này có khả năng loại bỏ chất ô nhiễm hiệu quả hơn.

II. Thách Thức Độc Tính và Ô Nhiễm Nước Thải Dệt Nhuộm

Nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại, bao gồm thuốc nhuộm, hóa chất hữu cơ, và kim loại nặng. Độ tính của nước thải dệt nhuộm gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Các thuốc nhuộm azo, ví dụ, có thể phân hủy thành các amin thơm độc hại. Việc xả thải nước thải chưa qua xử lý vào nguồn nước gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh và làm giảm chất lượng nước sinh hoạt. Các phương pháp xử lý nước thải truyền thống thường không hiệu quả trong việc loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm này, đòi hỏi sự phát triển của các phương pháp xử lý tiên tiến hơn.

2.1. Tác Động Của Thuốc Nhuộm Azo Đến Môi Trường

Thuốc nhuộm azo là một trong những loại thuốc nhuộm phổ biến nhất trong ngành dệt nhuộm. Tuy nhiên, chúng có thể phân hủy thành các amin thơm độc hại, gây ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nghiên cứu chỉ ra rằng một số amin thơm có khả năng gây ung thư. Ô nhiễm nước thải bởi thuốc nhuộm azo là một vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết. Cần các phương pháp xử lý hiệu quả để loại bỏ các thuốc nhuộm này khỏi nước thải.

2.2. Giới Thiệu Về Phẩm Nhuộm

Phẩm nhuộm, hay thuốc nhuộm, là các hợp chất hữu cơ được sử dụng để tạo màu cho vật liệu, đặc biệt là vải. Chúng được phân loại dựa trên cấu trúc hóa học, phương pháp sử dụng và tính chất vật lý. Có nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau, mỗi loại phù hợp với các loại vải và ứng dụng khác nhau. Nghiên cứu này tập trung vào việc xử lý phẩm nhuộm trong nước thải dệt nhuộm, một trong những nguồn ô nhiễm nước chính.

III. Phương Pháp Sol Gel Tổng Hợp Vật Liệu Sét Chống Ti Ce Nano

Phương pháp sol-gel là một kỹ thuật hiệu quả để tổng hợp vật liệu nano với kích thước và hình dạng được kiểm soát. Phương pháp này dựa trên quá trình thủy phân và ngưng tụ của các tiền chất kim loại, tạo thành một mạng lưới oxit kim loại. Trong nghiên cứu này, phương pháp sol-gel được sử dụng để cấy Ti và Ce vào cấu trúc vật liệu sét. Các tiền chất Ti và Ce được hòa tan trong dung môi, sau đó được trộn với huyền phù sét. Quá trình thủy phân và ngưng tụ xảy ra, tạo thành vật liệu composite sét-Ti-Ce. Quy trình xử lý nước thải hiệu quả hơn nhờ vào vật liệu tổng hợp này.

3.1. Quy Trình Tổng Hợp TiO2 Nano Cấy Thêm Ce

Quá trình tổng hợp TiO2 nano cấy thêm Ce bao gồm các bước: (1) Hòa tan tiền chất Ti và Ce trong dung môi thích hợp. (2) Điều chỉnh pH của dung dịch để tạo điều kiện cho quá trình thủy phân và ngưng tụ. (3) Khuấy trộn dung dịch trong thời gian nhất định để đảm bảo sự hình thành của các hạt nano. (4) Lọc và rửa sản phẩm để loại bỏ các tạp chất. (5) Nung sản phẩm ở nhiệt độ cao để kết tinh TiO2 và CeO2.

3.2. Tổng Hợp Bentonite Chống Ti Pha Tạp Ce Chi Tiết

Tổng hợp bentonite chống Ti pha tạp Ce đòi hỏi sự kết hợp giữa quá trình trao đổi ion và quá trình sol-gel. Bentonite được xử lý để tăng cường khả năng trao đổi ion, sau đó được trộn với dung dịch chứa tiền chất Ti và Ce. Quá trình trao đổi ion cho phép các ion Ti và Ce xâm nhập vào cấu trúc lớp của bentonite. Sau đó, quá trình sol-gel được thực hiện để tạo thành oxit Ti và Ce trong cấu trúc bentonite.

3.3. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Nung Đến Cấu Trúc Vật Liệu

Nhiệt độ nung có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và tính chất của vật liệu sét-Ti-Ce. Nhiệt độ nung quá thấp có thể dẫn đến sự hình thành các oxit vô định hình, trong khi nhiệt độ nung quá cao có thể gây ra sự kết tụ của các hạt nano và làm giảm diện tích bề mặt. Nhiệt độ nung tối ưu cần được xác định để đạt được cấu trúc và tính chất mong muốn.

IV. Đặc Trưng Cấu Trúc Phân Tích Vật Liệu Sét Chống Ti Cấy Ce

Các phương pháp phân tích đặc trưng vật liệu như nhiễu xạ tia X (XRD), quang phổ UV-Vis, và hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để xác định cấu trúc, thành phần và hình thái của vật liệu sét-Ti-Ce. Phân tích XRD cung cấp thông tin về cấu trúc tinh thể và kích thước hạt. Quang phổ UV-Vis cho phép xác định khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu. SEM cung cấp hình ảnh về bề mặt và hình thái của vật liệu. Các kết quả phân tích này giúp hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của vật liệu, từ đó tối ưu hóa quá trình tổng hợp và ứng dụng.

4.1. Phương Pháp Nhiễu Xạ Rơnghen XRD và Ứng Dụng

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) là một kỹ thuật quan trọng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu. XRD dựa trên hiện tượng nhiễu xạ của tia X khi chiếu vào một vật liệu tinh thể. Các mẫu nhiễu xạ được thu thập và phân tích để xác định các pha tinh thể, kích thước hạt và độ kết tinh của vật liệu.

4.2. Phân Tích Quang Phổ UV Vis Xác Định Khả Năng Hấp Thụ

Quang phổ UV-Vis là một kỹ thuật phân tích được sử dụng để xác định khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu trong vùng tử ngoại và vùng khả kiến. Dữ liệu quang phổ UV-Vis cung cấp thông tin về vùng cấm năng lượng của vật liệu, cũng như sự hiện diện của các khuyết tật và các tâm màu trong cấu trúc vật liệu.

4.3. Hiển Vi Điện Tử Quét SEM Nghiên Cứu Bề Mặt

Hiển vi điện tử quét (SEM) là một kỹ thuật hình ảnh được sử dụng để quan sát bề mặt của vật liệu ở độ phóng đại cao. SEM sử dụng chùm điện tử để quét bề mặt mẫu, tạo ra hình ảnh về hình thái, kích thước và cấu trúc của các hạt nano.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Hiệu Quả

Vật liệu sét-Ti-Ce được ứng dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp hấp phụ và xúc tác quang. Vật liệu này có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm hữu cơ và thuốc nhuộm từ nước thải. Dưới tác dụng của ánh sáng, TiO2 hoạt động như một chất xúc tác quang, phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ thành các chất vô hại. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm pH, nhiệt độ, nồng độ chất ô nhiễm và hàm lượng Ti và Ce trong vật liệu. Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa các điều kiện xử lý để đạt được hiệu quả xử lý nước thải cao nhất và giảm chi phí xử lý nước thải.

5.1. Ảnh Hưởng Của pH Đến Khả Năng Xử Lý Phẩm Màu

pH của dung dịch có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp phụ và xúc tác quang của vật liệu sét-Ti-Ce. pH ảnh hưởng đến điện tích bề mặt của vật liệu, sự tồn tại của các ion kim loại và độ bền của các chất ô nhiễm. Việc xác định pH tối ưu là rất quan trọng để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất.

5.2. Khả Năng Tái Sử Dụng Vật Liệu Tiết Kiệm Chi Phí

Khả năng tái sử dụng vật liệu là một yếu tố quan trọng để đánh giá tính bền vững của phương pháp xử lý. Vật liệu sét-Ti-Ce có thể được tái sử dụng sau khi xử lý bằng cách rửa và nung lại. Nghiên cứu cần đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu và ảnh hưởng của quá trình tái sử dụng đến hiệu quả xử lý.

5.3. Nghiên Cứu Hiệu Quả Kinh Tế Tính Khả Thi Của Giải Pháp

Nghiên cứu hiệu quả kinh tế là một bước quan trọng để đánh giá tính khả thi của việc ứng dụng vật liệu sét-Ti-Ce trong thực tế. Nghiên cứu cần so sánh chi phí của phương pháp này với các phương pháp xử lý truyền thống, cũng như đánh giá các lợi ích về môi trường và sức khỏe mà phương pháp này mang lại.

VI. Kết Luận Triển Vọng Vật Liệu Sét Chống Ti Cấy Ce

Nghiên cứu về vật liệu sét chống Ti cấy Ce và ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, thân thiện với môi trường và vật liệu giá rẻ. Việc tối ưu hóa quá trình tổng hợp, đặc trưng cấu trúc và ứng dụng của vật liệu này có thể đóng góp vào việc giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước do hoạt động dệt nhuộm. Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu quả xúc tác quang, tăng cường khả năng tái sử dụng vật liệu và phát triển các công nghệ nano trong xử lý nước thải dựa trên vật liệu sét.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Cải Thiện Hiệu Quả Xúc Tác

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu quả xúc tác quang của vật liệu sét-Ti-Ce bằng cách pha tạp các nguyên tố khác hoặc điều chỉnh cấu trúc vật liệu. Các nghiên cứu về cơ chế phản ứng xúc tác quang cũng rất quan trọng để hiểu rõ hơn về quá trình xử lý và tối ưu hóa hiệu quả.

6.2. Tối Ưu Hóa Quy Trình Xử Lý Nước Thải Ứng Dụng Thực Tế

Cần có các nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của vật liệu sét-Ti-Ce trong việc xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế. Các nghiên cứu này cần xem xét các yếu tố như thành phần nước thải, lưu lượng nước thải và các điều kiện vận hành khác. Kết quả của các nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin quan trọng để thiết kế và xây dựng các hệ thống xử lý nước thải dựa trên vật liệu sét-Ti-Ce.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, nhiều quốc gia phát triển và trở thành nước công nghiệp, vì thế chất lượng môi trường trên thế giới ngày càng xấu đi một cách nghiêm trọng. Hiện nay ở Việt Nam, tốc độ công nghiệp hóa, đô thị hóa và sự gia tăng dân số gây áp lực đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều khu đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Trong số đó, những chất hữu cơ độc hại bền được sử dụng trong ngành dệt nhuộm là nhóm các chất tương đối bền vững, khó bị phân hủy sinh học, lan truyền và tồn lưu một thời gian dài trong môi trường.

Hơn nữa các chất này có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và gây nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho con người. Do vậy, việc nghiên cứu xử lý triệt để các hợp chất thuốc nhuộm trong nước bị ô nhiễm luôn là mối quan tâm hàng đầu của mỗi quốc gia và đặc biệt có ý nghĩa quan trọng đối với cuộc sống hiện tại và tương lai của loài người. Titan dioxit là một trong những chất xúc tác quang bán dẫn được sử dụng để xúc tác phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường nước và không khí. Nhờ đặc tính lí hóa ổn định, hoạt tính xúc tác cao, giá thành thấp và dễ tổng hợp nên Titan dioxit được ứng dụng rộng rãi.

Titan dioxit ở dạng anatase có mức năng lượng vùng dẫn khoảng 3,2eV nên chỉ thể hiện hoạt tính xúc tác dưới tác dụng của bức xạ UV. Vì vậy, hoạt tính xúc tác của TiO2 dưới bức xạ mặt trời bị hạn chế (bức xạ mặt trời chỉ có 3 – 5% bức xạ UV). Do đó, cần có những nghiên cứu để gia tăng hiệu quả xúc tác quang hoá của Titan dioxit trong vùng ánh sáng khả kiến. Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để cải thiện hoạt tính xúc tác của TiO2 trong vùng ánh sáng nhìn thấy, những nghiên cứu này tập trung vào việc pha tạp các nguyên tố đất hiếm như: La, Nd, Eu, Ce vào TiO2 nhằm giảm sự tái kết hợp của cặp electron quang sinh và lỗ trống, đồng thời gia tăng hoạt tính xúc tác trong vùng khả kiến.

Một nhược điểm nữa của TiO2 kích thước nanomet là khả năng thu hồi vật liệu khó khăn. Để khắc phục nhược điểm trên, một loạt các phương pháp tổng hợp mới đã được đề cập đến. Một trong những nghiên cứu đó là phân tán các oxit kim 1 (LUAN.nhuom TIEU LUAN MOI download : [e-mail] loại trên pha nền. Pha nền bentonit là một trong những sự lựa chọn khá tốt do tính sẵn có và rẻ tiền, vì vậy nó là vật liệu có triển vọng được ứng dụng trong thực tiễn ở Việt Nam.

Vì những lý do được nêu ở trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “N nc ut n p c tr n c u tr c v t u s t c ống Ti c y thêm Ce và ng dụng làm xúc tác cho quá trình xử ý màu tron n ớc thải d t nhuộm”.nhuom TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Chƣơng 1 - TỔNG QUAN 1. Vật liệu TiO2 nano và TiO2 nano biến tính 1. V t u T O2 (T tan ox t) Titan đioxit là chất rắn màu trắng, khi đun nóng có màu vàng, khi làm lạnh thì trở lại màu trắng. Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (Tnc0 = 18700C).

TiO2 có nhiều dạng thù hình, trong đó có 3 dạng tinh thể là anatase, rutile và brookite, mỗi dạng đều có cấu trúc và tính chất khác nhau (Hình 1). Dạng anatase Dạng rutile Dạng brookite Hình 1. Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2 Rutile là dạng bền nhất về mặt nhiệt động, anatase và brookite là dạng giả bền và chuyển thành rutile khi nung ở nhiệt độ cao. TiO2 ở dạng rutile được dùng phổ biến làm chất độn màu trong sơn, thành phần của mỹ phẩm và làm lớp nền xúc tác.

Dạng brookite không có được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu bởi nó kém bền khi nhiệt độ thay đổi. Dạng anatase kích thước nanomet có thuận lợi trong lĩnh vực quang xúc tác, vì nó có vùng cấm rộng hơn và diện tích bề mặt lớn. Động học của quá trình chuyển pha từ anatase sang rutile là một quá trình phức tạp, phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và thời gian nung. Quá trình chuyển dạng thù hình của TiO2 từ vô định hình → anatase → rutile bị ảnh hưởng bởi điều kiện tổng hợp.

Khoảng nhiệt độ và tốc độ chuyển pha phụ thuộc vào phương pháp điều chế TiO2 và hàm lượng tạp chất chứa trong nó. Quá trình điều chế TiO2 từ tiền chất etoxit làm xuất hiện pha rutile ưu thế hơn, còn brookite lại cho kết quả trội hơn là pha anatase. Sử dụng isopropoxit chủ yếu sản xuất ra pha anatase nhưng nếu nhiệt độ của quá trình kết tủa tăng thì hàm lượng của các pha rutile thu được sẽ tăng [12].nhuom TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. V t u TiO2 nano b ến tín [ 9 ] Quá trình quang xúc tác trên cơ sở chất bán dẫn TiO2 là một trong các quá trình oxi hóa tiên tiến đầy triển vọng.

Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng TiO2 tinh khiết thì hoạt tính còn thấp do có năng lượng vùng cấm lớn (Eg = 3,2 eV với anatase), nên nó chỉ hoạt động trong vùng ánh sáng UV (λ < 400nm), chiếm một phần rất nhỏ (~ 5% ) trong năng lượng bức xạ mặt trời đến bề mặt trái đất. Ngoài ra, do tốc độ tái hợp giữa các e- và h+ quang sinh trong TiO2 lớn, làm giảm hoạt tính xúc tác. Biến tính TiO2 bằng việc pha tạp các nguyên tố khác nhau vào TiO2 là hướng có thể cải thiện được hoạt tính quang xúc tác của TiO2. Có hai lý do chính để làm tăng hoạt tính quang xúc tác của TiO2 khi pha tạp: - Làm tăng hiệu suất lượng tử, có nghĩa là làm tăng số lượng các photon hữu hiệu được dùng cho phản ứng xúc tác oxi hóa – khử.

Điều này chỉ có thể thực hiện được bởi sự gia tăng thời gian sống của các tải điện (e-, h+) đã được phân tách do sự sinh ra các tâm bắt. - Làm giàu năng lượng vùng cấm (nghĩa là chuyển giới hạn hấp phụ quang sang vùng ánh sáng nhìn thấy). Điều này làm cho chất quang xúc tác có hoạt tính xúc tác ngay trong vùng nhìn thấy của bức xạ mặt trời hoặc dưới ánh sáng đèn thông thường, loại bỏ sự cần thiết dùng đèn UV. V t li u TiO2 c biến tính bởi các kim loại Phương pháp điều chế vật liệu TiO2 biến tính bởi kim loại có thể được chia thành 3 loại chính: phương pháp ướt, xử lý nhiệt độ cao, và cấy ghép ion vào trong vật liệu TiO2.

Phương pháp ướt thường bao gồm: thủy phân chất đầu chứa Ti trong hỗn hợp của nước với những chất phản ứng khác, kèm theo quá trình gia nhiệt. Choi cùng các cộng sự đã thực hiện nhiều nghiên cứu một cách hệ thống về quá trình biến tính TiO2 kích thước nano mét với 21 ion kim loại bằng phương pháp sol-gel và nhận thấy sự có mặt của các kim loại này trong thành phần của TiO2 gây ảnh hưởng đáng kể tới hoạt tính quang học, tốc độ tái kết hợp các vật liệu tải, và tốc độ chuyển electron bề mặt. Trong số đó, một nhà khoa học đã phát triển TiO2 biến tính bởi ion La3+ bằng quá trình tạo sol-gel. Kết quả của nghiên cứu đã khẳng định biến tính bằng Latan có thể hạn chế sự chuyển pha của TiO2, tăng cường mức độ 4 (LUAN.nhuom TIEU LUAN MOI download : [e-mail] bền nhiệt của TiO2, giảm kích thước tinh thể và tăng hàm lượng Ti3+ trên bề mặt [32].

Nagaveni cùng các cộng sự đã điều chế được TiO2 dạng anatase kích thước nano được biến tính bởi các kim loại : W, V, Ce, Zr, Fe, và Cu bằng phương pháp gia nhiệt hỗn hợp phản ứng và nhận thấy quá trình hình thành dung dịch rắn bị giới hạn trong khoảng hẹp nồng độ của ion được đưa vào [32]. Vật liệu TiO2 kích thước nano được biến tính bởi các ion như Nd3+, Fe3+ cũng được điều chế bằng phương pháp thủy nhiệt. Trong phương pháp này, người ta đã nhận thấy anatase, brookite, và một lượng nhỏ hematit cùng tồn tại ở pH thấp (1,8 đến 3,6) khi đó hàm lượng của Fe(III) thấp, khoảng bằng 0,5% và sự sắp xếp của ion sắt không đồng nhất giữa các phần của hỗn hợp, nhưng khi tăng pH cao hơn (6,0), dung dịch rắn đồng nhất của sắt và Titan lại được hình thành [32]. TiO2 nano tinh thể đã được kích hoạt bởi Fe với hàm lượng Fe thấp hơn (mức tối ưu là 0,05% về khối lượng) đã được chỉ ra là có hoạt tính xúc tác quang cao hơn so với TiO2 trong quá trình xử lý nước thải làm giấy và nó chỉ ra là có nhiều hiệu quả trong sự diệt khuẩn xúc tác quang điện tử vi khuẩn E.

coli hơn TiO2 nguyên chất. Chất xúc tác quang TiO2 đã được kích hoạt bởi V đã quang oxy hóa etanol dưới bức xạ nhìn thấy và dưới bức xạ UV có thể so sánh hoạt tính được với TiO2 nguyên chất. Các hạt nano TiO2 đã được kích hoạt bởi ion Pt4+ biểu hiện hoạt tính xúc tác quang đối với sự phân hủy dicloaxetat và 4-clophenol, dưới ánh sáng nhìn thấy cao hơn, và chất xúc tác nano Ag-TiO2 thể hiện hoạt tính xúc tác quang tăng lên trong quá trình phân hủy 2,4,6-triclophenol do sự phân bố chất mang điện tích sinh ra bởi sự chiếu sáng là tốt hơn và đã làm tăng quá trình khử oxy gây ra sự phân hủy quy mô lớn hơn của các nguyên tử [32]. Anpo cùng các cộng sự đã điều chế thành công TiO2 kích thước nano mét biến tính bởi ion Cr và V bằng phương pháp cấy ghép ion.

Các ion của kim loại kiềm như Li, Na, K cũng có thể được đưa vào TiO2 để điều chế vật liệu TiO2 biến tính, bằng phương pháp sol-gel và kỹ thuật nhúng tẩm. Mức độ kết tinh của sản phẩm phụ thuộc mạnh vào cả 2 yếu tố, đó là: bản chất và 5 (LUAN.nhuom TIEU LUAN MOI download : [e-mail] nồng độ của kim loại kiềm. Độ kết tinh của sản phẩm thu được lớn nhất đối với Li- TiO2 và thấp nhất đối với K-TiO2 [32]. Vật liệu màng TiO2 biến tính bằng ion Sn4+ cũng được tổng hợp thành công bởi phương pháp lắng đọng pha hơi (Chemical Vapor Deposition - CVD).

Sau khi vật liệu được biến tính, trên bề mặt của vật liệu đã xuất hiện nhiều khuyết tật [32].