I. Tổng quan về công nghệ và vật liệu nano
Công nghệ nano và vật liệu nano là những lĩnh vực nghiên cứu tiên tiến, tập trung vào các cấu trúc có kích thước nhỏ hơn 100nm. Vật liệu nano thể hiện các tính chất đặc biệt do kích thước của chúng so sánh được với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất vật lý và hóa học. Các hiệu ứng lượng tử và hiệu ứng bề mặt trở nên quan trọng khi vật liệu có kích thước nanomet. Vật liệu nano được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như y dược, công nghệ thông tin, năng lượng, và xử lý môi trường.
1.1. Phân loại vật liệu xốp nano
Vật liệu xốp nano được phân loại dựa trên đường kính lỗ xốp, bao gồm cấu trúc vi mao quản (d < 2nm), cấu trúc mao quản trung bình (2nm < d < 50nm), và cấu trúc mao quản lớn (d > 50nm). Vật liệu xốp nano có diện tích bề mặt lớn, cấu trúc lỗ xốp đa dạng, và tính ổn định cao, làm chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng xúc tác và hấp phụ.
II. Tổng hợp nano ZnO trên chất mang SBA 16
Tổng hợp nano ZnO trên chất mang SBA-16 bằng phương pháp hai dung môi là một quy trình quan trọng trong nghiên cứu vật liệu nano. SBA-16 là một vật liệu mao quản trung bình có cấu trúc lỗ xốp đồng đều và diện tích bề mặt lớn, phù hợp để làm chất mang cho các hạt nano ZnO. Phương pháp hai dung môi được sử dụng để đưa nano ZnO vào lỗ xốp của SBA-16, tạo ra vật liệu tổ hợp có tính chất quang xúc tác cao.
2.1. Quy trình tổng hợp SBA 16
Quy trình tổng hợp SBA-16 bắt đầu từ tiền chất silic hữu cơ với sự có mặt của F127 và n-Butanol trong dung dịch HCl loãng. Các khối silica Im3m với hệ thống mao quản sắp xếp có trật tự được hình thành, trong đó kích thước lỗ xốp và bề dày thành mao quản phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp ban đầu.
2.2. Phương pháp hai dung môi
Phương pháp hai dung môi được áp dụng để đưa nano ZnO vào lỗ xốp của SBA-16. Phương pháp này đảm bảo sự phân bố đồng đều của nano ZnO trong cấu trúc mao quản, tăng cường hiệu quả xúc tác quang của vật liệu tổ hợp.
III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn
Nano ZnO/SBA-16 có tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực xử lý môi trường, đặc biệt là trong quá trình quang xúc tác để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ. Vật liệu này kết hợp ưu điểm của nano ZnO (hiệu suất xúc tác cao, giá thành thấp) và SBA-16 (diện tích bề mặt lớn, cấu trúc lỗ xốp đồng đều), tạo ra một hệ thống xúc tác hiệu quả và thân thiện với môi trường.
3.1. Hoạt tính quang xúc tác
Hoạt tính quang xúc tác của nano ZnO/SBA-16 được khảo sát thông qua quá trình phân hủy metyl da cam dưới ánh sáng UV. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả năng phân hủy chất ô nhiễm hiệu quả, mở ra tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải và không khí.
3.2. Giá trị thực tiễn
Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao, góp phần giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường hiện nay. Việc phát triển các vật liệu xúc tác quang hiệu quả như nano ZnO/SBA-16 là một hướng đi đầy hứa hẹn trong công nghệ xử lý môi trường.
