1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. Tính cấp thiết
Trong những năm gần đây, tình hình ô nhiễm nguồn nước tự nhiên đã trở thành
vấn đề của nhiều quốc gia. Theo kết quả khảo sát, có tới 2/3 số quốc gia được
khảo sát ghi nhận chưa tới 5% lượng nước thải được xử lý [1,2]. Nước thải có
chứa thuốc nhuộm hữu cơ đang là vấn đề lớn do các nhà máy dệt trên toàn thế
giới thải ra hàng triệu tấn nước thải có độ ô nhiễm cao. Trong đó, methylene
xanh (methylene blue – MB) có gốc cation được sử dụng phổ biến do tính chất
bền với ánh sáng, nhiệt độ và các tác nhân oxy hóa [3]. Có nhiều phương pháp
xử lý MB truyền thống như hấp phụ, trích ly, oxy hóa, v.v. đã được nghiên cứu
[4–7]. Tuy nhiên, các phương pháp này có chi phí vận hành cao và tạo ra ô
nhiễm thứ cấp. Gần đây, phương pháp quang phân hủy được quan tâm với ưu
điểm như quy trình đơn giản, chi phí vận hành thấp, thân thiện với môi trường
và không sinh ra ô nhiễm thứ cấp [8–11].
Vật liệu được sử dụng trong phương pháp quang phân hủy là chất bán dẫn như
TiO
2
, ZnO, Fe
2
O
3
, v.v. Vật liệu bán dẫn được nghiên cứu rộng rãi do năng lượng
vùng cấm phù hợp, quá trình tổng hợp đơn giản và hóa chất sử dụng phổ biến
[8–11]. Trong luận án này, TiO
2
được sử dụng do thân thiện với môi trường,
không độc hại, giá thành thấp, bền với ánh sáng, v.v. Tuy nhiên, TiO
2
tồn tại
một số hạn chế làm giảm khả năng ứng dụng quang phân hủy của vật liệu.
Thứ nhất, TiO
2
có năng lượng vùng cấm lớn nên chỉ hoạt động quang ở
bước sóng trong vùng tử ngoại [12]. Thứ hai, việc tái kết hợp của cặp điện tử và
lỗ trống sau khi bị kích thích dẫn đến giảm mật độ điện tích, từ đó làm giảm
hiệu suất quang phân hủy MB [13]. Để cải thiện hiệu suất quang phân hủy MB,
TiO
2
được kết hợp với vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn nhằm tăng khả năng
hấp phụ từ đó làm tăng khả năng quang phân hủy MB. Trong đó, vật liệu rGO
với khả năng hấp phụ lớn, độ dẫn điện cao đồng thời dễ phân tán trong nước
nên rGO là vật liệu tiềm năng kết hợp với TiO
2
thành vật liệu titan dioxit/
graphene oxit dạng khử (TiO
2
/rGO) để cải thiện hiệu suất quang phân hủy MB.
Tương tự TiO
2
, ZnO là vật liệu ứng dụng quang phân hủy hiệu quả. Việc kết hợp
ZnO và TiO
2
cho thấy hiệu suất quang phân hủy MB cao hơn so với từng
