Luận văn: Nghiên cứu điều chế hệ xúc tác quang TIO2/vật liệu vải/VIS (bức xạ ánh sáng nhìn thấy) để khử khuẩn trong không khí: Luận văn Thạc sĩ. Khoa học môi trường và bảo vệ môi trường: 60 44 03 01
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2013
Miêu tả: 75 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Khoa học môi trường -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2013
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH...............................................................................................................ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................iv
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................3
1.1. Giới thiệu chung về titan điôxit ..................................................................................3
1.2. Cơ chế xúc tác của TiO2..............................................................................................6
1.2.1. Quá trình kích thích điện tử của chất bán dẫn .....................................................6
1.2.2. Cơ chế xúc tác quang hóa của TiO2.....................................................................6
1.3. Vật liệu nano TiO2 biến tính .....................................................................................10
1.3.1. Vật liệu TiO2 đƣợc biến tính bằng các kim loại ................................................12
1.3.2. Vật liệu TiO2 đƣợc biến tính bằng các nguyên tố phi kim ................................13
1.4. Các phƣơng pháp điều chế titan điôxit kích thƣớc nanomet ....................................15
1.4.1. Các phƣơng pháp vật lý .....................................................................................15
1.4.2. Một số phƣơng pháp hoá học.............................................................................16
1.5. Ô nhiễm vi khuẩn trong môi trƣờng không khí ........................................................23
1.5.1. Trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas aeruginosa) [1] .......................................23
1.5.2. Tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) ...............................................................25
1.5.3. Tình hình ô nhiễm vi sinh trong môi trƣờng không khí ....................................26
1.6. TiO2 và khả năng xử lý môi trƣờng ..........................................................................28
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................34
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................34
2.2. Hóa chất và thiết bị ...................................................................................................34
2.2.1. Vật liệu và hóa chất ...........................................................................................34
2.2.2. Các thiết bị và công cụ ......................................................................................35
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ..........................................................................................36
2.3.1. Phƣơng pháp phân tích tài liệu thứ cấp..............................................................362.3.2. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu ..........................................................................36
2.3.3. Phƣơng pháp vật lý xác định đặc tính và cấu trúc vật liệu ................................39
2.3.4. Phƣơng pháp đánh giá khả năng khử khuẩn của vật liệu...................................42
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................45
3.1. Kết quả điều chế và khảo sát đặc tính, cấu trúc vật liệu N-TiO2 ..............................45
3.1.1. Đặc trƣng phổ nhiễu xạ Rơn-ghen của vật liệu N-TiO2 ....................................45
3.1.2. Đặc trƣng phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu................................................46
3.1.3. Kết quả phân tích phổ tán xạ năng lƣợng (EDX) ..............................................48
3.1.4. Kết quả phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourier (FTIR) .........49
3.2. Kết quả khảo sát khả năng khử khuẩn của vật liệu ...................................................50
3.2.1. Kết quả khảo sát mật độ vi khuẩn trên các mẫu đối chứng ...............................50
3.2.2. Khảo sát tính khử khuẩn của vật liệu N-TiO2....................................................58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................................69
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Kết quả phân tích tán xạ năng lƣợng của vật liệu N-TiO2/vải thủy tinh .....49
Bảng 2. Kết quả khảo sát mật độ vi khuẩn trên mẫu đối chứng dƣơng ....................54
Bảng 3. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu vải thủy tinh...................56
Bảng 4. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu N-TiO2/vải thủy tinh......57
Bảng 5. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu TiO2 ...............................60
Bảng 6. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 102
CFU/ml......................................................................................................................61
Bảng 7. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 103
CFU/ml......................................................................................................................62
Bảng 8. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 104
CFU/ml......................................................................................................................65
Bảng 9. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 105
CFU/ml......................................................................................................................66
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Các dạng thù hình khác nhau của TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite.
.....................................................................................................................................3
Hình 2. Khối bát diện của TiO2...................................................................................4
Hình 3. Cấu trúc tinh thể của TiO2: (A) rutile, (B) anatase. .......................................5
Hình 4. Cấu trúc tinh thể của TiO2: brookite. .............................................................5
Hình 5. Giản đồ năng lƣợng của pha anatase và pha rutile [51].................................7
Hình 6. Cơ chế của phản ứng quang xúc tác của vật liệu TiO2 khi đƣợc chiếu sáng .9
Hình 7. Cơ chế quang xúc tác của vật liệu N-TiO2 [20]...........................................15
Hình 8. Trực khuẩn mủ xanh ....................................................................................24
Hình 9. Tụ cầu vàng ..................................................................................................25
Hình 10. Chu trình điều chế TiO2 kích thƣớc nano mét biến tính nitơ bằng tác nhân
(NH2)2CO từ TiCl4. ...................................................................................................38
Hình 11. Chu trình điều chế N-TiO2/vải thủy tinh bằng tác nhân (NH2)2CO từ TiCl4.
...................................................................................................................................39
Hình 12. Mẫu N- TiO2/vải thủy tinh trong dung dịch chứa vi khuẩn .......................43
Hình 13. Phổ nhiễu xạ Rơn-ghen của vật liệu N-TiO2 .............................................45
Hình 14. Phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu N-TiO2 với tỉ lệ (NH2)2CO:TiCl4=
1:1..............................................................................................................................46
Hình 15. Phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu (a) vải thủy tinh, (b)(c)(d) NTiO2/vải thủy tinh......................................................................................................47
Hình 16. Phổ tán xạ năng lƣợng của vật liệu N-TiO2/vải thủy tinh..........................48
Hình 17. Phổ hồng ngoại biến đối chuỗi Fourier của vật liệu 1(TN1) .....................49iii
Hình 18. Giả thiết sự thay thế N bằng O trong cấu trúc mạng tinh thể của TiO2 [56]
...................................................................................................................................50
Hình 19. Mẫu đối chứng âm sau 24 giờ....................................................................52
Hình 20. Mẫu đối chứng dƣơng trƣớc và sau 24 giờ ................................................55
Hình 21. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 102 CFU/mL .......................................................................58
Hình 22. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 103 CFU/mL .......................................................................63
Hình 23. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 104 CFU/mL.......................................................................64
Hình 24. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 105 CFU/mL.......................................................................64
Hình 25. Mẫu vi khuẩn sau các khoảng thời gian.....................................................67
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiiv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MX Trực khuẩn mủ xanh
TCV Tụ cầu vàng
TCVN Tiêu chuẩn Việt Namv
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi1
MỞ ĐẦU
Sự ô nhiễm vi sinh vật trong môi trƣờng không khí nói chung và ở các
khoa/phòng chuyên môn trong bệnh viện nói riêng tiêu biểu nhƣ trực khuẩn mủ
xanh và tụ cầu vàng là mối nguy hại có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Vì
vậy, nghiên cứu điều chế các vật liệu có khả năng khử khuẩn nhằm xử lý môi
trƣờng không khí bảo vệ sức khỏe con ngƣời là một vấn đề vô cùng cấp thiết.
Titan điôxit (TiO2) là chất xúc tác bán dẫn. Gần một thế kỷ trở lại đây, bột
TiO2 với kích thƣớc cỡ nanomet đã đƣợc điều chế ở quy mô công nghiệp và đƣợc
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ làm chất độn trong cao su,
nhựa, giấy, sợi vải, làm chất màu cho sơn, men đồ gốm, sứ… [39]. Gần đây, TiO2
tinh thể kích thƣớc nanomet ở các dạng thù hình rutile, anatase, hay hỗn hợp rutile,
anatase và brookite đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực pin mặt trời,
quang phân nƣớc và làm vật liệu quang xúc tác tổng hợp các hợp chất hữu cơ, xử lý
môi trƣờng nhƣ sơn tự làm sạch [39]. Các ứng dụng mới của vật liệu TiO2 kích
thƣớc nanomet chủ yếu dựa vào tính chất bán dẫn của nó. Với hoạt tính quang xúc
tác cao, cấu trúc bền và không độc, vật liệu TiO2 đƣợc đánh giá là vật liệu triển vọng
nhất để giải quyết rất nhiều vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng hiện nay.
Tuy nhiên do độ rộng vùng cấm của titan điôxit khá lớn (3,2 eV đối với
anatase và 3,05 eV đối với rutile) nên chỉ ánh sáng tử ngoại với bƣớc sóng < 388
nm mới kích thích đƣợc điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn và gây ra hiện tƣợng
quang xúc tác. Điều này hạn chế khả năng quang xúc tác của titan điôxit, thu hẹp
phạm vi ứng dụng của vật liệu này. Để sử dụng đƣợc các nguồn phát ánh sáng nhìn
thấy vào quá trình quang xúc tác của titan điôxit, cần thu hẹp dải trống của nó. Pha
tạp TiO2 bằng những ion phi kim khác nhau là cách thức hiệu quả để mở rộng ánh
sáng hấp thụ từ vùng UV sang vùng nhìn thấy và giảm sự tái kết hợp của những
electron và lỗ trống đƣợc phát quang của TiO2.
Từ những nghiên cứu nền tảng đó, với mong muốn đƣợc đóng góp một phần
nhỏ cho việc tìm kiếm vật liệu quang xúc tác nền TiO2 hoạt động trong vùng ánh2
sáng nhìn thấy, tác giả đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu điều chế hệ
xúc tác quang TiO2/vật liệu vải/VIS (bức xạ ánh sáng nhìn thấy) để khử khuẩn
trong không khí.”
Nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm :
Nghiên cứu điều chế hệ xúc tác quang TiO2 biến tính nitơ để tăng hoạt tính
xúc tác quang trong vùng ánh sáng nhìn thấy (N-TiO2)
Nghiên cứu cố định xúc tác điều chế đƣợc lên vật liệu vải thủy tinh (NTiO2/vải thủy tinh)
Nghiên cứu khả năng khử khuẩn (Trực khuẩn mủ xanh và Tụ cầu vàng)
trong không khí của xúc tác quang TiO2/vải thủy tinh trong vùng ánh sáng
nhìn thấy (N-TiO2/vải thủy tinh/Vis)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về titan điôxit
Titan điôxit 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)
[3, 4].
Titan điôxit (TiO2) là vật liệu tinh thể với bảy dạng thù hình đã đƣợc công
bố, trong đó có bốn dạng là cấu trúc tự nhiên còn ba dạng khác là tổng hợp [2].
Anatase, rutile và brookite là ba dạng đƣợc quan tâm nhiều hơn và xét về cấu trúc
tinh thể thì cả rutile và anatase đều có cấu tạo gồm các chuỗi chứa các nhóm bát
diện cơ sở [TiO6-2].
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phƣơng pháp phân tích tài liệu thứ cấp
Bao gồm việc thu thập phân tích những tài liệu về đặc tính hệ xúc tác quang
TiO2 biến tính nitơ, phƣơng pháp cố định TiO2 lên vật liệu vải thủy tinh để khử
khuẩn. Đồng thời thu thập các tài liệu về trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas
aeruginosa) và tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) cùng với các phƣơng pháp khử
khuẩn đã và đang đƣợc áp dụng hiện nay.
2.3.2. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu
2.3.2.1. Điều chế N-TiO2
Quy trình điều chế vật liệu N-TiO2 dựa trên phƣơng pháp sol-gel [33]. Chất
đầu đƣợc sử dụng điều chế bột TiO2 kích thƣớc nanomet biến tính nitơ bằng tác
nhân ure (NH2)2CO là TiCl4, độ sạch 99%. Môi trƣờng cho phản ứng thủy phân là
hệ dung môi nƣớc- etanol.
Quy trình điều chế đƣợc tiến hành nhƣ sau (Hình 10):
- Pha dung dịch TiCl4 10%
Làm lạnh dung dịch HCl 10% và chai TiCl4 bằng hỗn hợp nƣớc đá muối ở
50C. Dùng pipet thật khô lấy lƣợng chính xác TiCl4 sau đó nhỏ chậm từng giọt vào
HCl lạnh đang khuấy trộn 500 vòng/phút để hạn chế sự thuỷ phân ở nhiệt độ phòng.
Tỉ lệ thể tích HCl:TiCl4 là 2:1. Quá trình khuấy và làm lạnh đƣợc thực hiện trong tủ
hút.
- Cố định N vào hỗn hợp sol gel
Tiến hành quá trình tổng hợp N-TiO2 ở các tỉ lệ khối lƣợng (NH2)2CO:TiCl4
là 1:1 (TN1) và 2:1 (TN2) bằng cách: Hòa tan (NH2)2CO vào 50ml C2H5OH 96%
trong hai cốc thủy tinh 500 ml (mỗi cốc 30 gram). Tiếp theo, nhỏ từ từ 10 ml TiCl4
10% vào cốc thủy tinh 1 để đƣợc hỗn hợp có tỉ lệ khối lƣợng (NH2)2CO:TiCl4 là
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2013
Miêu tả: 75 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Khoa học môi trường -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2013
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ..............................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH...............................................................................................................ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................iv
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................................3
1.1. Giới thiệu chung về titan điôxit ..................................................................................3
1.2. Cơ chế xúc tác của TiO2..............................................................................................6
1.2.1. Quá trình kích thích điện tử của chất bán dẫn .....................................................6
1.2.2. Cơ chế xúc tác quang hóa của TiO2.....................................................................6
1.3. Vật liệu nano TiO2 biến tính .....................................................................................10
1.3.1. Vật liệu TiO2 đƣợc biến tính bằng các kim loại ................................................12
1.3.2. Vật liệu TiO2 đƣợc biến tính bằng các nguyên tố phi kim ................................13
1.4. Các phƣơng pháp điều chế titan điôxit kích thƣớc nanomet ....................................15
1.4.1. Các phƣơng pháp vật lý .....................................................................................15
1.4.2. Một số phƣơng pháp hoá học.............................................................................16
1.5. Ô nhiễm vi khuẩn trong môi trƣờng không khí ........................................................23
1.5.1. Trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas aeruginosa) [1] .......................................23
1.5.2. Tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) ...............................................................25
1.5.3. Tình hình ô nhiễm vi sinh trong môi trƣờng không khí ....................................26
1.6. TiO2 và khả năng xử lý môi trƣờng ..........................................................................28
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................34
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................34
2.2. Hóa chất và thiết bị ...................................................................................................34
2.2.1. Vật liệu và hóa chất ...........................................................................................34
2.2.2. Các thiết bị và công cụ ......................................................................................35
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ..........................................................................................36
2.3.1. Phƣơng pháp phân tích tài liệu thứ cấp..............................................................362.3.2. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu ..........................................................................36
2.3.3. Phƣơng pháp vật lý xác định đặc tính và cấu trúc vật liệu ................................39
2.3.4. Phƣơng pháp đánh giá khả năng khử khuẩn của vật liệu...................................42
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................45
3.1. Kết quả điều chế và khảo sát đặc tính, cấu trúc vật liệu N-TiO2 ..............................45
3.1.1. Đặc trƣng phổ nhiễu xạ Rơn-ghen của vật liệu N-TiO2 ....................................45
3.1.2. Đặc trƣng phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu................................................46
3.1.3. Kết quả phân tích phổ tán xạ năng lƣợng (EDX) ..............................................48
3.1.4. Kết quả phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi Fourier (FTIR) .........49
3.2. Kết quả khảo sát khả năng khử khuẩn của vật liệu ...................................................50
3.2.1. Kết quả khảo sát mật độ vi khuẩn trên các mẫu đối chứng ...............................50
3.2.2. Khảo sát tính khử khuẩn của vật liệu N-TiO2....................................................58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................................69
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Kết quả phân tích tán xạ năng lƣợng của vật liệu N-TiO2/vải thủy tinh .....49
Bảng 2. Kết quả khảo sát mật độ vi khuẩn trên mẫu đối chứng dƣơng ....................54
Bảng 3. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu vải thủy tinh...................56
Bảng 4. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu N-TiO2/vải thủy tinh......57
Bảng 5. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu TiO2 ...............................60
Bảng 6. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 102
CFU/ml......................................................................................................................61
Bảng 7. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 103
CFU/ml......................................................................................................................62
Bảng 8. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 104
CFU/ml......................................................................................................................65
Bảng 9. Kết quả thử nghiệm tính khử khuẩn trên vật liệu ở mật độ vi khuẩn 105
CFU/ml......................................................................................................................66
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Các dạng thù hình khác nhau của TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite.
.....................................................................................................................................3
Hình 2. Khối bát diện của TiO2...................................................................................4
Hình 3. Cấu trúc tinh thể của TiO2: (A) rutile, (B) anatase. .......................................5
Hình 4. Cấu trúc tinh thể của TiO2: brookite. .............................................................5
Hình 5. Giản đồ năng lƣợng của pha anatase và pha rutile [51].................................7
Hình 6. Cơ chế của phản ứng quang xúc tác của vật liệu TiO2 khi đƣợc chiếu sáng .9
Hình 7. Cơ chế quang xúc tác của vật liệu N-TiO2 [20]...........................................15
Hình 8. Trực khuẩn mủ xanh ....................................................................................24
Hình 9. Tụ cầu vàng ..................................................................................................25
Hình 10. Chu trình điều chế TiO2 kích thƣớc nano mét biến tính nitơ bằng tác nhân
(NH2)2CO từ TiCl4. ...................................................................................................38
Hình 11. Chu trình điều chế N-TiO2/vải thủy tinh bằng tác nhân (NH2)2CO từ TiCl4.
...................................................................................................................................39
Hình 12. Mẫu N- TiO2/vải thủy tinh trong dung dịch chứa vi khuẩn .......................43
Hình 13. Phổ nhiễu xạ Rơn-ghen của vật liệu N-TiO2 .............................................45
Hình 14. Phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu N-TiO2 với tỉ lệ (NH2)2CO:TiCl4=
1:1..............................................................................................................................46
Hình 15. Phổ vi điện tử quét SEM của vật liệu (a) vải thủy tinh, (b)(c)(d) NTiO2/vải thủy tinh......................................................................................................47
Hình 16. Phổ tán xạ năng lƣợng của vật liệu N-TiO2/vải thủy tinh..........................48
Hình 17. Phổ hồng ngoại biến đối chuỗi Fourier của vật liệu 1(TN1) .....................49iii
Hình 18. Giả thiết sự thay thế N bằng O trong cấu trúc mạng tinh thể của TiO2 [56]
...................................................................................................................................50
Hình 19. Mẫu đối chứng âm sau 24 giờ....................................................................52
Hình 20. Mẫu đối chứng dƣơng trƣớc và sau 24 giờ ................................................55
Hình 21. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 102 CFU/mL .......................................................................58
Hình 22. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 103 CFU/mL .......................................................................63
Hình 23. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 104 CFU/mL.......................................................................64
Hình 24. Đồ thị thể hiện mật độ vi khuẩn còn lại theo thời gian tiếp xúc N-TiO2/vải
thủy tinh/Vis tại mật độ 105 CFU/mL.......................................................................64
Hình 25. Mẫu vi khuẩn sau các khoảng thời gian.....................................................67
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiiv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MX Trực khuẩn mủ xanh
TCV Tụ cầu vàng
TCVN Tiêu chuẩn Việt Namv
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi1
MỞ ĐẦU
Sự ô nhiễm vi sinh vật trong môi trƣờng không khí nói chung và ở các
khoa/phòng chuyên môn trong bệnh viện nói riêng tiêu biểu nhƣ trực khuẩn mủ
xanh và tụ cầu vàng là mối nguy hại có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Vì
vậy, nghiên cứu điều chế các vật liệu có khả năng khử khuẩn nhằm xử lý môi
trƣờng không khí bảo vệ sức khỏe con ngƣời là một vấn đề vô cùng cấp thiết.
Titan điôxit (TiO2) là chất xúc tác bán dẫn. Gần một thế kỷ trở lại đây, bột
TiO2 với kích thƣớc cỡ nanomet đã đƣợc điều chế ở quy mô công nghiệp và đƣợc
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ làm chất độn trong cao su,
nhựa, giấy, sợi vải, làm chất màu cho sơn, men đồ gốm, sứ… [39]. Gần đây, TiO2
tinh thể kích thƣớc nanomet ở các dạng thù hình rutile, anatase, hay hỗn hợp rutile,
anatase và brookite đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực pin mặt trời,
quang phân nƣớc và làm vật liệu quang xúc tác tổng hợp các hợp chất hữu cơ, xử lý
môi trƣờng nhƣ sơn tự làm sạch [39]. Các ứng dụng mới của vật liệu TiO2 kích
thƣớc nanomet chủ yếu dựa vào tính chất bán dẫn của nó. Với hoạt tính quang xúc
tác cao, cấu trúc bền và không độc, vật liệu TiO2 đƣợc đánh giá là vật liệu triển vọng
nhất để giải quyết rất nhiều vấn đề môi trƣờng nghiêm trọng hiện nay.
Tuy nhiên do độ rộng vùng cấm của titan điôxit khá lớn (3,2 eV đối với
anatase và 3,05 eV đối với rutile) nên chỉ ánh sáng tử ngoại với bƣớc sóng < 388
nm mới kích thích đƣợc điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn và gây ra hiện tƣợng
quang xúc tác. Điều này hạn chế khả năng quang xúc tác của titan điôxit, thu hẹp
phạm vi ứng dụng của vật liệu này. Để sử dụng đƣợc các nguồn phát ánh sáng nhìn
thấy vào quá trình quang xúc tác của titan điôxit, cần thu hẹp dải trống của nó. Pha
tạp TiO2 bằng những ion phi kim khác nhau là cách thức hiệu quả để mở rộng ánh
sáng hấp thụ từ vùng UV sang vùng nhìn thấy và giảm sự tái kết hợp của những
electron và lỗ trống đƣợc phát quang của TiO2.
Từ những nghiên cứu nền tảng đó, với mong muốn đƣợc đóng góp một phần
nhỏ cho việc tìm kiếm vật liệu quang xúc tác nền TiO2 hoạt động trong vùng ánh2
sáng nhìn thấy, tác giả đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu điều chế hệ
xúc tác quang TiO2/vật liệu vải/VIS (bức xạ ánh sáng nhìn thấy) để khử khuẩn
trong không khí.”
Nội dung nghiên cứu của luận văn bao gồm :
Nghiên cứu điều chế hệ xúc tác quang TiO2 biến tính nitơ để tăng hoạt tính
xúc tác quang trong vùng ánh sáng nhìn thấy (N-TiO2)
Nghiên cứu cố định xúc tác điều chế đƣợc lên vật liệu vải thủy tinh (NTiO2/vải thủy tinh)
Nghiên cứu khả năng khử khuẩn (Trực khuẩn mủ xanh và Tụ cầu vàng)
trong không khí của xúc tác quang TiO2/vải thủy tinh trong vùng ánh sáng
nhìn thấy (N-TiO2/vải thủy tinh/Vis)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về titan điôxit
Titan điôxit 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)
[3, 4].
Titan điôxit (TiO2) là vật liệu tinh thể với bảy dạng thù hình đã đƣợc công
bố, trong đó có bốn dạng là cấu trúc tự nhiên còn ba dạng khác là tổng hợp [2].
Anatase, rutile và brookite là ba dạng đƣợc quan tâm nhiều hơn và xét về cấu trúc
tinh thể thì cả rutile và anatase đều có cấu tạo gồm các chuỗi chứa các nhóm bát
diện cơ sở [TiO6-2].
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phƣơng pháp phân tích tài liệu thứ cấp
Bao gồm việc thu thập phân tích những tài liệu về đặc tính hệ xúc tác quang
TiO2 biến tính nitơ, phƣơng pháp cố định TiO2 lên vật liệu vải thủy tinh để khử
khuẩn. Đồng thời thu thập các tài liệu về trực khuẩn mủ xanh (Pseudomonas
aeruginosa) và tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) cùng với các phƣơng pháp khử
khuẩn đã và đang đƣợc áp dụng hiện nay.
2.3.2. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu
2.3.2.1. Điều chế N-TiO2
Quy trình điều chế vật liệu N-TiO2 dựa trên phƣơng pháp sol-gel [33]. Chất
đầu đƣợc sử dụng điều chế bột TiO2 kích thƣớc nanomet biến tính nitơ bằng tác
nhân ure (NH2)2CO là TiCl4, độ sạch 99%. Môi trƣờng cho phản ứng thủy phân là
hệ dung môi nƣớc- etanol.
Quy trình điều chế đƣợc tiến hành nhƣ sau (Hình 10):
- Pha dung dịch TiCl4 10%
Làm lạnh dung dịch HCl 10% và chai TiCl4 bằng hỗn hợp nƣớc đá muối ở
50C. Dùng pipet thật khô lấy lƣợng chính xác TiCl4 sau đó nhỏ chậm từng giọt vào
HCl lạnh đang khuấy trộn 500 vòng/phút để hạn chế sự thuỷ phân ở nhiệt độ phòng.
Tỉ lệ thể tích HCl:TiCl4 là 2:1. Quá trình khuấy và làm lạnh đƣợc thực hiện trong tủ
hút.
- Cố định N vào hỗn hợp sol gel
Tiến hành quá trình tổng hợp N-TiO2 ở các tỉ lệ khối lƣợng (NH2)2CO:TiCl4
là 1:1 (TN1) và 2:1 (TN2) bằng cách: Hòa tan (NH2)2CO vào 50ml C2H5OH 96%
trong hai cốc thủy tinh 500 ml (mỗi cốc 30 gram). Tiếp theo, nhỏ từ từ 10 ml TiCl4
10% vào cốc thủy tinh 1 để đƣợc hỗn hợp có tỉ lệ khối lƣợng (NH2)2CO:TiCl4 là
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: