Tính chất cơ bản và một số ứng dụng điển hình của nano TiO2

Tính chất cơ bản và một số ứng dụng điển hình của nano TiO₂

TiO_2.là một vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng, trong suốt, chiết suất cao, từ lâu đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: Sơn, nhựa, giấy, mỹ phẩm, dược phẩm... Tuy nhiên, những ứng dụng quan trọng nhất của TiO₂ ở kích thước nano là khả năng làm sạch môi trường thông qua phản ứng quang xúc tác và khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng ở quy mô dân dụng. Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy một loại vật liệu nào lại có nhiều ứng dụng quý giá, thậm chí không thể thay thế như vật liệu nano TiO₂.

Đặc tính quang xúc tác của nano TiO₂

Chất xúc tác là chất có tác dụng làm giảm năng lượng kích hoạt của phản ứng hoá học và không bị mất sau khi phản ứng. Nếu quá trình xúc tác được kích thích bằng ánh sáng thì được gọi là quang xúc tác. Chất có tính năng kích hoạt các phản ứng hoá học khi được chiếu sáng gọi là chất quang xúc tác. Nhiều hợp chất bán dẫn như TiO₂, ZnO, In₂O₃ có tính năng quang xúc tác, nhưng nano TiO₂ là một vật liệu quang xúc tác tiêu biểu:

- Khi được chiếu ánh sáng, nano TiO₂ trở thành một chất oxy hoá khử mạnh nhất trong số những chất đã biết (gấp 1,5 lần ozôn, gấp hơn 2 lần clo - là những chất thông dụng vẫn được dùng trong xử lý môi trường). Điều này tạo cho vật liệu nhiều ứng dụng phong phú, đa dạng và quý giá. Nano TiO₂ có thể phân huỷ được các chất độc hại bền vững như điôxin, thuốc trừ sâu, benzen… cũng như một số loại virus, vi khuẩn gây bệnh với hiệu suất cao hơn so với các phương pháp khác. Dưới tác dụng của ánh sáng, nano TiO₂ trở nên kỵ nước hay ái nước tuỳ thuộc vào công nghệ chế tạo. Khả năng này được ứng dụng để tạo ra các bề mặt tự tẩy rửa không cần hoá chất và tác động cơ học hoặc các thiết bị làm lạnh không cần điện. Khả năng quang xúc tác mạnh của nano TiO₂ còn đang được nghiên cứu ứng dụng trong pin nhiên liệu và xử lý CO₂ gây hiệu ứng nhà kính.

- Nano TiO₂ kháng khuẩn bằng cơ chế phân huỷ, tác động vào vi sinh vật như phân huỷ một hợp chất hữu cơ. Vì vậy, nó tránh được hiện tượng “nhờn thuốc” và là một công cụ hữu hiệu chống lại sự biến đổi gen của vi sinh vật gây bệnh.

- Nano TiO₂ hoạt động theo cơ chế xúc tác nên bản thân không bị tiêu hao, nghĩa là đầu tư một lần và sử dụng lâu dài.

- Bản thân nano TiO₂ không độc hại, sản phẩm của sự phân huỷ chất này cũng an toàn.

Những đặc tính này tạo cho nano TiO₂ những lợi thế vượt trội về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật trong việc làm sạchmôi trường nước và không khí khỏi các tác nhân ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và sinh học.

Pin mặt trời quang điện hoá (PQĐH)

Đây là một loại dụng cụ điện tử có khả năng biến đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện. Khác với loại pin đã biết chế tạo từ vật liệu silic đắt tiền với công nghệ phức tạp, PQĐH hoạt động theo nguyên lý hoàn toàn khác, trong đó các hạt nano tinh thể TiO₂ được sử dụng để chế tạo màng điện cực phát. Cấu trúc xốp và thời gian sống của hạt tải cao tạo ra ưu điểm nổi bật của nanoTiO₂ trong việc chế tạo PQĐH. Điểm đặc biệt là cấu tạo của PQĐH đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp, dễ phổ cập rộng rãi và đang được coi như là lời giải cho bài toán an ninh năng lượng của loài người. Hiện nay, PQĐH đã đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời lên đến 11%.

Linh kiện điện tử

Với hằng số điện môi cao, trong suốt, chiết suất cao (chỉ thua kém kim cương)  nano TiO₂ có nhiều ứng dụng độc đáo trong lĩnh vực quang điện tử, quang tử (photonics) và điện tử học spin (spintronics). TiO₂ được sử dụng như một cổng cách điện trong transistor trường; làm detector đo bức xạ hạt nhân; các cửa sổ đổi màu theo sự điều khiển của điện trường hoặc sử dụng làm các lớp chống phản xạ giúp tăng cường hiệu suất của khuyếch đại quang bán dẫn. TiO₂ phù hợp cho việc chế tạo các linh kiện trong thông tin quang hoặc các cửa sổ quang học với các tổn hao nhỏ.

Cty Cổ Phần SX & TM Thuận Phong– Chi nhánh Hà Nội
Địa chỉ: 29 HUỲNH THÚC KHÁNG, ĐỐNG ĐA, Hà Nội
Điện thoại: 04.3668.6315, Fax: 04.3668.6311
Mobile: 094 654 66 55 (Mr Đường)
Website: http://www.tpc.net.vn
Email: duongtpchemical@gmail.com

Skype: duongtpchemical@gmail.com