School of Chemical Engineering

Vật liệu TiO₂ là một loại vật liệu bán dẫn được ứng dụng rộng rãi do có hoạt tính quang hóa, độ bền cao, thân thiện môi trường và hiệu quả kinh tế. Hiệu suất xúc tác quang của TiO₂ phụ thuộc nhiều vào thành phần pha tinh thể, diện tích bề mặt riêng, kích thước lỗ xốp, kích thước hạt, điều kiện xử lý nhiệt. Hạn chế lớn nhất của loại vật liệu này là có vùng cấm rộng, chỉ được hoạt hóa nhờ tia tử ngoại (chiếm 4% năng lượng bức xạ mặt trời đến trái đất). Mặt khác, hiệu suất xúc tác quang của TiO₂ có thể bị giảm mạnh khi tốc độ tái kết hợp e¯ và h⁺ lớn. Vì vậy, xu hướng được quan tâm hiện nay là biến tính vật liệu TiO₂ kim loại và phi kim nhằm mở rộng khả năng quang xúc tác về vùng khả kiến, nâng cao hiêu suất quang xúc tác, và khả năng làm bền pha TiO₂ anata ở nhiệt độ cao.

Kết quả công bố trong luận án NCS Nguyễn Thị Tuyết Mai cho thấy vật liệu TiO₂ khi được pha tạp bằng các nguyên tố (La, Fe, Sn, Al, Si) đã nâng cao tính chất quang của vật liệu: bờ hấp thụ được dịch chuyển về vùng ánh sáng nhìn thấy (l = 400 – 600 nm).

Sự phụ thuộc của hàm (αhν)2 vào hν tương ứng với các mẫu nano bột TiO2(a); TiO2-0,5Al-12,5Si(b); TiO2-5Al-12,5Si(c)và TiO2-12,5Al12,5Si(d)

Khi có chiếu sáng bằng UV-Vis, lớp phủ từ màng TiO₂ biến tính trên các vật liệu kính, gạch men tạo ra hiệu ứng siêu ưa nước, tự làm sạch trên bề mặt vật liệu. Các màng có khả năng diệt nấm tốt khi có chiếu sáng UV hoặc ánh sáng mặt trời trong 1 giờ. Khả năng diệt nấm tốt nhất là màng TiO₂-0,025Sn và màng TiO₂-0,025 (La,Fe) đạt được hiệu suất diệt nấm 80-95% trong khi khả năng diệt nấm của màng TiO₂ không pha tạp chỉ đạt được hiệu suất 12%. Các vật liệu bột nano TiO₂ pha tạp cũng nâng cao được hiệu suất xúc tác quang kích thích bởi ánh sáng trong vùng nhìn thấy. Trong quá trình oxi hóa chất màu (xanh metylen), hiệu suất phân hủy chất màu đạt từ 66% (mẫu TiO₂-0,05 Fe) đến 88,7% (mẫu TiO₂ – 0,025% Sn). Đặc biệt, vật liệu TiO₂ pha tạp đồng thời Al và Si được làm bền pha anata ở nhiệt độ cao (tới 1250^oC) phù hợp cho chế tạo lớp phủ siêu ưa nước và tự làm sạch trên bề mặt vật liệu xây dựng như kính, gạch men ceramic, gốm sứ…

NCS. Nguyễn Thị Tuyết Mai, dưới sự hướng dẫn của TS. Trịnh Xuân Anh và PGS. TS. Hoàng Thị Kiều Nguyên, đã bảo vệ thành công luận án tại Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngày 21/10/2015.

Chúc mừng tân tiến sĩ.