Báo cáo đề tài nghiên cứu theo nghị định thư Việt Nam – Trung Quốc: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano xúc tác quang hóa cho sơn xây dựng

Chia sẻ: Trần Đức Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của đề tài trình bày tổng quan về việc ứng dụng công nghệ và vật liệu nano cho sơn và lớp phủ trong vật liệu xây dựng; nghiên cứu hoạt tính xúc tác quang hóa trong điều kiện khí hậu Việt Nam; thành phần cấp phối sơn nano xúc tác quang hóa; tính năng của sản phẩm sơn nano...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo đề tài nghiên cứu theo nghị định thư Việt Nam – Trung Quốc: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano xúc tác quang hóa cho sơn xây dựng

Bé x©y dùng ViÖn vËt liÖu x©y dùng B¸o c¸o kÕt qu¶ ®Ò tµi nghiªn cøu Theo nghÞ ®Þnh th− viÖt nam-trung quèc Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng Chñ nhiÖm ®Ò tµi: TS. Mai Ngäc T©m 7454 15/7/2009 Hµ Néi - 2009
Bé x©y dùng ViÖn vËt liÖu x©y dùng B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tμi Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng Hμ néi 12-2008
Bé x©y dùng ViÖn vËt liÖu x©y dùng B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tμi Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng Chñ nhiÖm ®Ò tμi: TS. Mai Ngäc T©m C¸c céng t¸c viªn: 1) KS. TrÇn Quèc Huy 2) KS. Ph¹m §øc NhuËn 3) Th.S. TrÇn Thu Hμ Hμ Néi, ngμy th¸ng n¨m 2009 ViÖn VËt liÖu x©y dùng
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 1.1.1 Xóc t¸c quang hãa vμ c¬ chÕ cña xóc t¸c quang ho¸ 4 1.1.2 VËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa Titan dioxyt (TiO2) 5 1.1.3 Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ nano TiO2 xóc t¸c quang hãa 8 1.1.3.1. C¸c ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu nano 8 1.1.3.2. §iÒu chÕ nano TiO2 b»ng ph−¬ng ph¸p Sol-gel 10 1.2. Nh÷ng øng dông cña vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa 12 1.2.1. Nh÷ng øng dông trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau 12 1.2.2. Nh÷ng øng dông nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng 13 1.2.3. øng dông cña bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong s¬n diÖt khuÈn 14 1.2.4. øng dông cña bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong s¬n tù lμm s¹ch 16 1.2.5. 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 1.2.6. 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 1.2.7. 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. 23 1.3. 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 3.1.1 Nghiªn cøu ®Þnh tÝnh ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa cña nano TiO2 trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam 32
3.1.2 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 3.2.1 Lùa chän thμnh phÇn, cÊp phèi cho s¬n 37 3.2.2 X¸c ®Þnh tû lÖ xóc t¸c tèi −u trong thμnh phÇn s¬n nano 39 3.2.3 ChÕ t¹o s¬n nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong phßng thÝ 41 nghiÖm 3.2.4 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 3.3.1 TÝnh n¨ng diÖt khuÈn cña s¬n nano 45 3.3.1.1. 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 3.3.1.2. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng diÖt khuÈn cña s¬n nano trong m«i tr−êng 50 kh«ng khÝ 3.3.2 TÝnh n¨ng tù lμm s¹ch cña s¬n nano 55 3.3.3. 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 3.4.1. S¬ ®å c«ng nghÖ 50 3.4.2. M« t¶ c«ng nghÖ 60 3.5. S¶n xuÊt vμ thö nghiÖm s¬n diÖt khuÈn vμ s¬n tù lμm 60 s¹ch 3.5.1. S¶n xuÊt thö s¬n ngoμi trêi (s¬n tù lμm s¹ch) 61 3.5.2. S¶n xuÊt thö s¬n trong nhμ (s¬n diÖt khuÈn) 63 3.5.3. Thö nghiÖm s¬n tù lμm s¹ch 64 3.5.4. Thö nghiÖm s¬n diÖt khuÈn 65 3.5.5 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”. §Ò tμi ®· thùc hiÖn c¸c néi dung nghiªn cøu c¬ b¶n sau: - Nghiªn cøu c¸c tÝnh chÊt vμ ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa cña bét Nano TiO2 trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam. - Nghiªn cøu chÕ t¹o bét nano TiO2 vμ thö nghiÖm c¸c tÝnh chÊt xóc t¸c quang hãa cña s¶n phÈm chÕ t¹o ®−îc, so s¸nh víi s¶n phÈm cïng lo¹i cña n−íc ngoμi. - Nghiªn cøu thμnh phÇn phèi liÖu ®Ó chÕ t¹o 2 lo¹i s¬n diÖt khuÈn vμ tù lμm s¹ch cã chøa bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa. - Nghiªn cøu c¸c tÝnh chÊt cña s¶n phÈm s¬n nano xóc t¸c quang hãa: Thö nghiÖm tÝnh n¨ng diÖt khuÈn, tÝnh n¨ng tù lμm s¹ch, tÝnh n¨ng ph©n hñy c¸c ®éc tè, ®é bÒn thêi tiÕt... ________________________________________________________________________________ 2 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.
- X©y dùng qui tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt hai lo¹i s¬n nano t−êng trong vμ t−êng ngoμi. - S¶n xuÊt vμ thö nghiÖm s¬n nano ë qui m« pilot. ________________________________________________________________________________ 3 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.
PhÇn I Tæng quan vÒ viÖc øng dông c«ng nghÖ vμ vËt liÖu nano cho s¬n vμ líp phñ trong x©y dùng 1.1. VËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa 1.1.1. Xóc t¸c quang hãa vμ c¬ chÕ cña xóc t¸c quang ho¸. Xóc t¸c quang hãa lμ kh¶ n¨ng sö dông n¨ng l−îng cña quang tö ¸nh s¸ng ®Ó thóc ®Èy c¸c qu¸ tr×nh hãa häc (chñ yÕu lμ qu¸ tr×nh oxy hãa vμ qu¸ tr×nh khö) trªn bÒ mÆt cña h¹t xóc t¸c ®ã. Trong tù nhiªn, c©y cèi sö dông n¨ng l−îng cña ¸nh s¸ng mÆt trêi ®Ó quang hîp trong ®ã bao gåm qu¸ tr×nh oxy hãa n−íc ®Ó t¹o ra oxy vμ khö khÝ CO2 ®Ó t¹o ra c¸c ph©n tö c¸c bon hydrate nh− cellulose, ®−êng vμ hμng lo¹t c¸c hîp chÊt kh¸c cÇn thiÕt cho sù sèng [3]. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh quang hîp tù nhiªn cña thùc vËt, con ng−êi ®· ph¸t minh ra nh÷ng øng dông kh¶ n¨ng quang hãa kh¸c mμ ngμy nay ®· trë thμnh phæ biÕn, vÝ dô nh− chÕ t¹o c¸c chÊt tiÕp nhËn vμ chuyÓn hãa n¨ng l−îng ¸nh s¸ng thμnh ®iÖn n¨ng sö dông n¨ng l−îng mÆt trêi…. H×nh 1: C¬ chÕ ho¹t ®éng cña xóc t¸c quang hãa nãi chung [4, 5] ________________________________________________________________________________ 4 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.
H×nh 1 tr×nh bÇy c¬ chÕ ho¹t ®éng cña xóc t¸c quang hãa nãi chung mμ theo ®ã d−íi t¸c dông cña n¨ng l−îng ¸nh s¸ng hg, c¸c ®iÖn tö trong líp vá hãa trÞ cña kim lo¹i chuyÓn tiÕp sÏ bÞ kÝch ®éng vμ dÞch chuyÓn tõ c¸c møc n¨ng l−îng cña d¶i hãa trÞ lªn d¶i dÉn ®iÖn cao h¬n. Khi ®ã c¸c h¹t xóc t¸c sÏ mÊt ®iÖn tö vμ ®Ó l¹i lç trèng tÝch ®iÖn (h+), tõ ®ã dÉn ®Õn bÒ mÆt cña xóc t¸c sÏ bÞ tÝch ®iÖn vμ cã nhu cÇu trao ®æi ®iÖn tö tõ c¸c chÊt ®ang tiÕp xóc trªn bÒ mÆt cña xóc t¸c nh− O2 hoÆc H2O. TiÕp theo ®ã sÏ x¶y ra c¸c qu¸ tr×nh oxy hãa hoÆc khö trªn bÒ mÆt cña chÊt xóc t¸c. KÕt qu¶ cña 2 qu¸ tr×nh nμy sÏ t¹o ra nh÷ng t¸c nh©n oxy . ho¸ ë d¹ng gèc cùc m¹nh nh− O2 , OH., c¸c gèc tù do nμy m¹nh gÊp hμng tr¨m lÇn c¸c chÊt oxy ho¸ c¬ b¶n hiÖn nay nh− clo, ozone. Nhê kh¶ n¨ng oxy ho¸ cùc m¹nh nμy mμ xóc t¸c quang hãa cã thÓ ph©n huû hÇu hÕt c¸c hîp chÊt h÷u c¬, khÝ th¶i ®éc h¹i, vi khuÈn, rªu mèc b¸m trªn bÒ mÆt vËt liÖu hoÆc khi tiÕp xóc víi bÒ mÆt cña xóc t¸c quang hãa thμnh nh÷ng chÊt v« h¹i nh−: CO2, H2O. Cã nhiÒu chÊt cã kh¶ n¨ng xóc t¸c quang hãa. §a sè c¸c chÊt nμy lμ oxyt cña c¸c kim lo¹i trong nhãm chuyÓn tiÕp cña b¶ng hÖ thèng tuÇn hoμn Mendeleep nh− TiO2, ZnO2, WO3, FeTiO3, SrTiO3…[4, 5], trong ®ã TiO2 lμ chÊt cã kh¶ n¨ng xóc t¸c quang hãa m¹nh nhÊt vμ ®−îc quan t©m nghiªn cøu vμ øng dông nhiÒu nhÊt v× nh÷ng lý do sau; - Lμ chÊt cã gi¸ thμnh rÎ; - Cã kh¶ n¨ng ph¸t huy t¸c dông xóc t¸c quang hãa nhanh ë ®iÒu kiÖn b×nh th−êng (nh− nhiÖt ®é phßng, ¸p suÊt khÝ quyÓn); - Cã kh¶ n¨ng oxy hãa ®−îc nhiÒu lo¹i t¹p chÊt h÷u c¬ (trong d¶i réng) thμnh n−íc vμ CO2; - Kh«ng sinh ra c¸c s¶n phÈm phô ®éc h¹i trong qu¸ tr×nh cña xóc t¸c quang hãa. 1.1.2. VËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa Titan dioxyt (TiO2) Titan dioxyt, th«ng th−êng lμ mét chÊt rÊt quen thuéc trong ®êi sèng hμng ngμy cña chóng ta. §· tõ l©u bét TiO2 ®· ®−îc dïng ®Ó lμm bét mμu tr¾ng cho ________________________________________________________________________________ 5 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.
s¬n, mü phÈm, kem ®¸nh r¨ng vμ thËm chÝ cho c¶ thùc phÈm. Trong thùc tÕ TiO2 tån t¹i ë 3 d¹ng tinh thÓ lμ rutile, anatase vμ brookite. H×nh 2 tr×nh bÇy cÊu tróc cña d¹ng tinh thÓ nãi trªn cña TiO2 víi nguyªn tö Ti lμ nh÷ng qu¶ cÇu nhá cßn nguyªn tö O lμ nh÷ng qu¶ cÇu lín. Ba d¹ng tinh thÓ nμy cã c¸c th«ng sè cÊu t¹o kh¸c nhau ®−îc tr×nh bÇy t¹i b¶ng 1 Rutile Anatase Brookite H×nh 2: CÊu tróc cña 3 d¹ng tinh thÓ TiO2 [6] B¶ng 1: C¸c th«ng sè cÊu t¹o cña 3 d¹ng tinh thÓ TiO2 [6] TT Th«ng sè cÊu t¹o D¹ng tinh thÓ Rutile Anatase Brookite 1 CÊu t¹o tinh thÓ Tø diÖn Tø diÖn B¸t diÖn 2 kÝch th−íc m¹ng l−íi tinh thÓ a= 4,5936 a= 3,784 a= 9,184; (Ao) c=2,9587 c=9,515 b=5,447 c= 5,145 3 §¬n vÞ TiO2 2 4 8 4 §é dμi liªn kÕt Ti-O (Ao) 1,945(4);1,980(2) 1,937(4); 1,87-2,04 1,965(2) 5 Gãc liªn kÕt O-Ti-O (Ao) 81,2o; 90o 77,7o; 92,6o 77,6 -105 6 Tû träng (g/cm3) 4,13 3,79 3,99 Khi so s¸nh cÊu tróc vμ c¸c th«ng sè cña 3 d¹ng tinh thÓ chóng ta cã thÓ thÊy r»ng rutile vμ anatase ®−îc cÊu t¹o bëi cÊu tróc tø diÖn nh−ng rutile gåm 2 ®¬n vÞ TiO2 t¹o thμnh cßn anatase gåm 4 ®¬n vÞ TiO2 t¹o thμnh. Trong 3 d¹ng trªn th× rutile cã cÊu tróc bÒn v÷ng h¬n c¶, cßn 2 d¹ng cßn l¹i kÐm bÒn h¬n. ë ®iÒu ________________________________________________________________________________ 6 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.
kiÖn nhiÖt ®é cao h¬n 700oC th× anatase vμ brookite ®Òu chuyÓn vÒ d¹ng rutile. Gi÷a rutile vμ anatase th× anatase cã tû träng thÊp h¬n vμ cã bÒ mÆt riªng lín h¬n. Trong nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu tr−íc ®©y, ng−êi ta ®· kh¼ng ®Þnh khi tinh thÓ cña TiO2 ë kÝch th−íc nano (tõ 1-100 nm) sÏ cã ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa [4, 5, 6]. Tuy nhiªn møc ®é ho¹t tÝnh xóc t¸c cña ba d¹ng tinh thÓ rÊt kh¸c nhau vμ d¹ng tinh thÓ anatase cã ho¹t tÝnh m¹nh nhÊt. §iÒu nμy ®−îc gi¶i thÝch do d¹ng tinh thÓ nμy cã cÊu tróc tinh thÓ kÐm bÒn h¬n nªn møc ®é ho¹t ®éng cao h¬n [6]. HÇu hÕt bét TiO2 xóc t¸c quang hãa ®Òu lμ d¹ng tinh thÓ anatase cßn rutile th−êng chØ ®−îc sö dông nh− lμ c¸c chÊt pigment (ChÊt mμu tr¾ng) cho s¬n vμ c¸c s¶n phÈm kh¸c. Ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa cña nano TiO2 còng tu©n theo c¬ chÕ ®· tr×nh bÇy ë h×nh 2, vμ ®−îc gi¶i thÝch râ h¬n trong h×nh 3 vμ c¸c ph−¬ng tr×nh (1), (2), (3) [4]. TiO2 + hv (>3.2Ve) e-cb + h+ vb (1) h+ + H2O . OH ۟ + H+ (2) e- + O2 O ۟2 (3) H×nh 3: C¬ chÕ ho¹t ®éng cña xóc t¸c quang hãa Nano TiO2 [1] Khi h¹t nano TiO2 xóc t¸c quang hãa tiÕp nhËn n¨ng l−îng cña quang tö sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh thay ®æi diÖn tÝch vμ t¹o nªn c¸c gèc oxy hãa m¹nh nh− OH ۟ vμ O ۟2 ________________________________________________________________________________ 7 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.
nh− tr×nh bÇy t¹i ph−¬ng tr×nh hãa häc (1), (2), (3). Víi h¹t nano TiO2 th× hμng rμo n¨ng l−îng mμ ®iÖn tö cã thÓ v−ît qua ë møc Eg = 3.2 eV. Nh− vËy chØ cÇn mét bøc x¹ cã møc n¨ng l−îng > 3,2 eV (t−¬ng ®−¬ng víi b−íc sãng l=388 nm, trong vïng ¸nh s¸ng tö ngo¹i) lμ cã thÓ kÝch ho¹t vËt liÖu nano TiO2 trë thμnh xóc t¸c quang hãa [4]. Trªn thÞ tr−êng thÕ giíi hiÖn nay ®ang b¸n mét sè s¶n phÈm nano TiO2 xóc t¸c quang hãa cña mét sè n−íc nh−: Mü, §øc, NhËt. C¸c lo¹i s¶n phÈm xóc t¸c quang hãa TiO2 nãi trªn ®−îc tr×nh bÇy t¹i b¶ng 2. Ngoμi ra Trung Quèc, Hμn Quèc còng cã c¸c s¶n phÈm cïng lo¹i. Nh×n chung hÇu hÕt c¸c s¶n phÈm xóc t¸c quang hãa ®Òu lμ 100% d¹ng anatase. ChØ duy cã s¶n phÈm Degussa P-25 cña §øc lμ hçn hîp bao gåm 70% anatase vμ 30% rutile. B¶ng 2: Mét sè s¶n phÈm nano xóc t¸c quang hãa trªn thÞ tr−êng thÕ giíi [5] TPK- TPK- AMT- S¶n phÈm P-25 A-DW-1 A-K-1 101 103 100 Nhμ cung Degussa Tayca Tayca Tayca Kerr McGee Kerr Mc Gee cÊp (§øc) (NhËt) (NhËt) (NhËt) (Mü) (Mü) Thμnh 70% Anatase Anatase Anatase Anatase Anatase Anatase phÇn pha 30% Rutile % TiO2 99,5 83,6 90,3 92,8 90 97 Al2O3≤0.3% WO3=10% K2O=100ppm T¹p chÊt SiO2≤0,2% - - - SO4=2% SO4=2% (%) Fe2O3≤0,01% NaO2=100ppm Na2O=100ppm DiÖn tÝch bÒ mÆt 50 254 300 293 90 90 riªng (m2/g) 1.1.3. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ nano TiO2 xóc t¸c quang hãa 1.1.3.1. C¸c ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu nano: Do nh÷ng øng dông rÊt ®Æc biÖt cña nano xóc t¸c quang hãa TiO2 nªn viÖc chÕ t¹o vËt liÖu TiO2 kÝch th−íc nano ®−îc quan t©m nghiªn cøu rÊt nhiÒu vμ hiÖn nay cã mét sè ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ nano TiO2. Cã thÓ tãm t¾t ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o vËt liÖu nano b»ng 2 ph−¬ng ph¸p chÝnh nh− sau [3]: ph−¬ng ph¸p tõ trªn ________________________________________________________________________________ 8 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.
xuèng (Top-down) vμ ph−¬ng ph¸p tõ d−íi lªn (Bottom-up) nh− m« pháng ë h×nh 4. Ph−¬ng ph¸p tõ trªn xuèng (Top-down) KÝch th−íc nanomet Ph−¬ng ph¸p tõ d−íi lªn (Bottom-up) H×nh 4: S¬ ®å m« pháng 2 ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ vËt liÖu kÝch th−íc nano [3] Ph−¬ng ph¸p tõ trªn xuèng (Top-down) lμ ph−¬ng ph¸p t¹o kÝch th−íc h¹t nano tõ nh÷ng h¹t cã kÝch th−íc lín h¬n cßn ph−¬ng ph¸p tõ d−íi lªn (Bottom- up) lμ ph−¬ng ph¸p h×nh thμnh h¹t nano tõ c¸c ph©n tö Ph−¬ng ph¸p Top-down: cã −u ®iÓm lμ ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn vμ hiÖu qu¶ cã thÓ chÕ t¹o ®−îc mét l−îng lín vËt liÖu nh−ng tÝnh ®ång nhÊt cña vËt liÖu kh«ng cao. Trong ph−¬ng ph¸p nμy viÖc nghiÒn hoÆc ph¸ vì vËt liÖu tõ kÝch th−íc to ®Õn kÝch th−íc nhá dÇn b»ng m¸y nghiÒn cho ®Õn kÝch th−íc nano vμ cuèi cïng ta thu ®−îc vËt liÖu nano kh«ng chiÒu (h¹t nano). Ngoμi ra tïy theo c¸c môc ®Ých kh¸c ng−êi ta cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p t−¬ng tù ®Ó t¹o ra vËt liÖu ë d¹ng líp hoÆc d¹ng cã kÝch th−íc nano. ________________________________________________________________________________ 9 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.
Ph−¬ng ph¸p Bottom-up: lμ ph−¬ng ph¸p t¹o thμnh vËt liÖu nano tõ c¸c nguyªn tö hoÆc ion. §©y lμ ph−¬ng ph¸p ®−îc quan t©m ph¸t triÓn rÊt m¹nh mÏ v× tÝnh linh ®éng vμ chÊt l−îng cña s¶n phÈm cuèi cïng. PhÇn lín c¸c vËt liÖu nano mμ chóng ta dïng hiÖn nay ®Òu ®i tõ ph−¬ng ph¸p nμy. Ph−¬ng ph¸p tõ d−íi lªn cã thÓ lμ ph−¬ng ph¸p vËt lý, hãa häc hoÆc kÕt hîp c¶ 2 ph−¬ng ph¸p hãa-lý. - Ph−¬ng ph¸p vËt lý t¹o ra vËt liÖu nano tõ nguyªn tö hoÆc qu¸ tr×nh chuyÓn pha. Nguyªn tö ®Ó h×nh thμnh vËt liÖu nano ®−îc t¹o ra tõ qu¸ tr×nh vËt lý nh−: bèc bay nhiÖt (®èt, phón x¹, phãng ®iÖn hå quang…), qu¸ tr×nh chuyÓn pha (vËt liÖu ®−îc nung nãng råi cho nguéi víi tèc ®é nhanh ®Ó thu ®−îc tr¹ng th¸i v« ®Þnh h×nh, xö lý nhiÖt ®Ó x¶y ra chuyÓn pha v« ®Þnh h×nh thμnh tinh thÓ (kÕt tinh) cã kÝch th−íc nano. Ph−¬ng ph¸p vËt lý th−êng ®Ó t¹o ra c¸c h¹t nano, mμng nano…). - Ph−¬ng ph¸p hãa häc lμ ph−¬ng ph¸p t¹o vËt liÖu nano tõ c¸c nguyªn tö hoÆc Ion. Ph−¬ng ph¸p nμy rÊt ®a d¹ng, tïy thuéc vμo vËt liÖu cô thÓ mμ ng−êi ta thay ®æi kü thuËt chÕ t¹o vËt liÖu cho phï hîp. Trong ph−¬ng ph¸p nμy cã thÓ h×nh thμnh vËt liÖu tõ pha láng (kÕt tña, Sol-gel) vμ tõ pha khÝ (nhiÖt ph©n). Ph−¬ng ph¸p nμy còng cã thÓ t¹o ra c¸c h¹t nano, d©y nano, èng nano, mμng nano, bét nano… - Ph−¬ng ph¸p kÕt hîp lμ viÖc t¹o vËt liÖu nano dùa trªn c¸c nguyªn t¾c vËt lý vμ hãa häc nh− ®iÖn ph©n, ng−ng tô tõ pha khÝ. 1.1.3.2. §iÒu chÕ nano TiO2 b»ng ph−¬ng ph¸p Sol-gel: Nh− ®· tr×nh bÇy ë trªn, cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ vËt liÖu nano TiO2 , trong ®ã ph−¬ng ph¸p sol-gel ®−îc dïng phæ biÕn nhÊt hiÖn nay ®Ó chÕ t¹o vËt liÖu nano. Trong ph−¬ng ph¸p nμy c¸c chÊt nguyªn liÖu cña ph¶n øng ®−îc ph©n t¸n trong m«i tr−êng sol-gel víi mét møc ®é ®ång nhÊt cao sÏ t¹o ra s¶n phÈm cã c¸c th«ng sè rÊt thÝch hîp cho viÖc t¹o thμnh mμng máng sau nμy khi ¸p dông cho mμng phñ. §Ó chÕ t¹o ra nano TiO2 ë d¹ng anatase mét sè nhμ nghiªn cøu [7, 8, 9, 10] ®· sö dông c¸c hîp chÊt h÷u c¬ cña titan nh− titanate. C¸c gèc h÷u c¬ R cña titanate cã thÓ lμ - C3H7 (propyl) hoÆc – C4H9 (butyl)…. ________________________________________________________________________________ 10 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.
Ti(OR)4 + 4H2O ------> Ti(OH)4 + 4ROH Ti(OH)4 --------> TiO2 + 2H2O Theo c¸c qu¸ tr×nh hãa häc trªn th× lóc ®Çu Titanate sÏ bÞ thñy ph©n t¹o thμnh Titanium hydroxyt ë d¹ng gel. §Ó t¹o m«i tr−êng sol-gel ng−êi ta th−êng thùc hiÖn ph¶n øng thñy ph©n titanate trong c¸c dung m«i h÷u c¬ nh− Ethanol, Propanol, propylene glycol…. Sau ®ã gel −ít nμy sÏ ®−îc läc, röa, sÊy kh« thμnh bét TiO2 v« ®Þnh h×nh. Qu¸ tr×nh nung xö lý nhiÖt sau cïng sÏ cho s¶n phÈm TiO2 tinh thÓ. Tïy theo ®iÒu kiÖn nung sÏ quyÕt ®Þnh TiO2 ë d¹ng cÊu tróc tinh thÓ nμo, lμ Rutile hay lμ anatase bëi trong qu¸ tr×nh nung sÏ diÔn ra nh− sau [3]: (400-480 oC) (690-740 oC) TiO2 TiO2 TiO2 (V« ®Þnh h×nh) (Anatase) (Rutile) Nh− vËy ban ®Çu tõ v« ®Þnh h×nh TiO2 sÏ chuyÓn sang d¹ng anatase tr−íc ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é tõ 480-690oC vμ sau ®ã nÕu qu¸ tr×nh t¨ng nhiÖt ®é vÉn tiÕp tôc th× ë nhiÖt ®é cao h¬n d¹ng anatase võa míi h×nh thμnh sÏ chuyÓn dÇn sang d¹ng rutile. Trong thùc tÕ, ®Ó chÕ t¹o nano xóc t¸c quang hãa TiO2 ng−êi ta ph¶i khèng chÕ ®iÒu kiÖn nung chØ tõ 400-700oC lμ thÝch hîp ®Ó t¹o thμnh anatase. H×nh 5 : KÕt qu¶ ph©n tÝch XRD cña c¸c mÉu kÕt tña nano anatase TiO2: a) mÉu sÊy ë nhiÖt ®é phßng, b) mÉu nung ë nhiÖt ®é 500oC ; c) mÉu nung ë nhiÖt ®é 600oC [8] ________________________________________________________________________________ 11 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.
H×nh 5 tr×nh bÇy qu¸ tr×nh nung kÕt tña cña ph¶n øng thñy ph©n TiCL4 t¹o thμnh tinh thÓ anatase cña TiO2 cña c¸c nhμ nghiªn cøu t¹i Tr−êng ®¹i häc Tsinghua, B¾c Kinh, Trung Quèc. KÕt tña thu ®−îc sau khi sÊy kh« ë d¹ng v« ®Þnh h×nh, nung ë 500oC vμ 600oC kÕt qu¶ ph©n tÝch nhiÔu x¹ tia X cho thÊy ë 500oC ®· b¾t ®Çu h×nh thμnh tinh thÓ anatase vμ qu¸ tr×nh nμy kÐo dμi ®Õn 600oC. Gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia X ®· chØ râ mÉu s¶n phÈm sau khi nung cã c¸c pic ®Æc tr−ng cña tinh thÓ anatase [8]. §iÒu nμy kh¼ng ®Þnh r»ng qu¸ tr×nh nung vμ nhiÖt ®é nung lμ yÕu tè rÊt quan träng ®Ó t¹o thμnh tinh thÓ anatase. Th−êng th× c¸c hîp chÊt Titanate gèc h÷u c¬ rÊt ®¾t tiÒn nªn sÏ t¹o ra s¶n phÈm cã gi¸ thμnh cao. Trong mét sè nghiªn cøu gÇn ®©y mét sè t¸c gi¶ ®· thμnh c«ng trong viÖc chÕ t¹o nano xóc t¸c quang hãa TiO2 tõ muèi v« c¬ nh− TiCl4 hoÆc Ti(OSO4) [7-10] dÉn ®Õn gi¸ thμnh rÎ h¬n tuy chÊt l−îng s¶n phÈm cã kÐm h¬n. §èi víi môc ®Ých sö dông ®Ó chÕ t¹o s¬n vμ líp phñ trong x©y dùng th× ®a sè vËt liÖu nano TiO2 ®−îc ®iÒu chÕ theo ph−¬ng ph¸p thñy ph©n TiCl4 ®Ó t¹o nªn s¶n phÈm cã gi¸ thμnh h¹. VÝ dô bét nano xóc t¸c quang hãa TiO2 cña Trung quèc s¶n xuÊt theo ph−¬ng ph¸p thñy ph©n muèi v« c¬ cña Ti4+ cã gi¸ tõ 20-30 USD trong khi ®ã gi¸ s¶n phÈm cïng lo¹i cña Deggusa (§øc) ®¾t gÊp ®«i (kho¶ng tõ 60-70 USD). HiÖn nay bét nano TiO2 P25 (kÝch th−íc trung b×nh 25 nm) ®ang lμ s¶n phÈm th«ng dông trªn thÞ tr−êng. 1.2. Nh÷ng øng dông cña vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa 1.2.1. Nh÷ng øng dông trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau Cã thÓ nãi r»ng trong h¬n m−êi n¨m nay vËt liÖu nano xóc t¸c quang hãa ®−îc quan t©m nghiªn cøu vμ øng dông rÊt nhiÒu bëi nh÷ng tÝnh chÊt tuyÖt vêi cña nã. Cho ®Õn nay ng−êi ta ®· t×m thÊy nhiÒu lÜnh vùc øng dông c¸c tÝnh chÊt xóc t¸c quang hãa ®Ó chÕ t¹o nh÷ng vËt liÖu cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt. B¶ng 3 tr×nh bÇy mét sè lÜnh vùc øng dông cña xóc t¸c quang hãa nano TiO2. ________________________________________________________________________________ 12 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.
B¶ng 3: Nh÷ng øng dông cña vËt liÖu nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong mét sè lÜnh vùc [11] TÝnh chÊt LÜnh vùc øng dông Tù lμm s¹ch VËt liÖu x©y dùng Sø vÖ sinh, g¹ch èp t−êng nhμ bÕp, nhμ t¾m, phßng vÖ (self-cleaning) sinh, ®å néi thÊt, ®¸ x©y dùng, rÌm, mμnh cöa sæ, cöa ra vμo, c¸c ®å dïng b»ng nhùa, nh«m…, chôp ®Ìn, s¬n t−êng trong vμ t−êng ngoμi nhμ vμ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng., … VËt liÖu cho giao S¬n phñ cho t−êng cña ®−êng hÇm giao th«ng, t−êng c¸ch th«ng ©m, Kh¸c §å ga, nÖm cho bÖnh viÖn, quÇn ¸o cho bÖnh viÖn Läc kh«ng Trong nhμ T¸c nh©n läc kh«ng khÝ cho ®iÒu hßa, qu¹t giã, t−êng khÝ (air- nhμ… purification) Ngoμi trêi S¬n ®−êng cao tèc, v¹ch kÎ giao th«ng, b¶ng hiÖu giao th«ng, s¬n t−êng hÇm giao th«ng.. Läc n−íc Läc n−íc Xö lý n−íc s«ng, n−íc ngÇm, n−íc hå, n−íc cho hå nu«i (Water c¸, xö lý n−íc th¶i c«ng nghiÖp… purification) Y häc TrÞ liÖu ung th− Dông cô néi soi Kh¸ng khuÈn BÖnh viÖn G¹ch sμn nhμ, t−êng bÖnh viÖn, t−êng phßng phÉu thuËt, (antibacteria) n¬i v« trïng, quÇn ¸o vμ ®å dïng trong bÖnh viÖn Kh¸c N¬i c«ng céng S¬n t−êng cho nhμ vÖ sinh c«ng céng, nhμ t¾m c«ng céng, t−êng cho tr¹i ch¨n nu«i gia sóc.. 1.2.2. Nh÷ng øng dông nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng Ho¹t tÝnh xóc t¸c quang hãa cña nano TiO2 ®· ®−îc biÕt ®Õn gÇn 60 n¨m qua. Tuy nhiªn trong thêi gian dμi viÖc øng dông cña vËt liÖu nμy trong thμnh phÇn cña s¬n ®· rÊt h¹n chÕ bëi t¸c dông oxy hãa m¹nh cña xóc t¸c quang hãa nano TiO2 rÊt m¹nh ®· ph¸ hñy mμng s¬n sím gäi lμ “sù phÊn hãa mμng s¬n”. Trong thêi gian h¬n 10 n¨m trë l¹i ®©y c¸c tÝnh chÊt xóc t¸c quang hãa cña nano TiO2 ®· thu hót sù quan t©m cña rÊt nhiÒu c¸c nhμ khoa häc trªn thÕ giíi. Nhê ®ã mμ b¶n chÊt khoa häc còng nh− nhiÒu øng dông quan träng cña nano xóc t¸c quang hãa TiO2 ®· ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o nh÷ng vËt liÖu cã nh÷ng tÝnh n¨ng ®Æc biÖt. Cã thÓ tãm t¾t nh÷ng øng dông cña nano TiO2 trong s¬n x©y dùng nh− sù tr×nh bÇy ë h×nh 6 sau ®©y: ________________________________________________________________________________ 13 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.
Tù lμm s¹ch Chèng rªu mèc Chèng b¸m bôi DiÖt khuÈn Läc kh«ng khÝ H×nh 6: Nh÷ng øng dông chÝnh cña xóc t¸c quang hãa TiO2 ®Ó chÕ t¹o mét sè lo¹i s¬n cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt [4] HiÕm cã mét lo¹i chÊt nμo l¹i cã nhiÒu t¸c dông vμ ®ång thêi cã nhiÒu chøc n¨ng nh− bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa. Th−êng c¸c lo¹i s¬n cã c¸c chøc n¨ng nh− chèng rªu mèc, diÖt khuÈn th× ng−êi ta ph¶i cho vμo thμnh phÇn s¬n c¸c t¸c nh©n chèng rªu mèc, kh¸ng khuÈn. HoÆc lμ ®èi víi lo¹i s¬n tù lμm s¹ch, chèng b¸m bôi th× ng−êi ta còng ph¶i sö dông c¸c t¸c nh©n riªng kh¸c nhau cho mçi lo¹i chøc n¨ng võa kÓ trªn. Tuy nhiªn ®èi víi bét nano xóc t¸c quang hãa th× cïng mét lo¹i nano TiO2 cã thÓ cã tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng võa kÓ trªn. §iÒu nμy cho thÊy kh¶ n¨ng øng dông to lín cña nano xóc t¸c quang hãa cho s¬n x©y dùng 1.2.3. øng dông cña bét nano TiO2 xóc t¸c quang hãa trong s¬n diÖt khuÈn §Ó cã tÝnh n¨ng diÖt khuÈn hoÆc kh¸ng khuÈn trong s¬n th«ng th−êng ng−êi ta cã thÓ ®−a vμo thμnh phÇn cña s¬n c¸c t¸c nh©n diÖt khuÈn m¹nh nh− Ion B¹c (Ag+), §ång (Cu2+), KÏm (Zn2+) hoÆc c¸c t¸c nh©n diÖt khuÈn kh¸c cã nguån gèc h÷u c¬ [11]. Trong ®ã ion b¹c ®−îc sö dông th−êng xuyªn v× ®ã lμ chÊt Ýt ®éc h¬n. ________________________________________________________________________________ 14 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.