Tổng hợp và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của vật liệu xúc tác quang TiO2 Anatas

Nguyễn Thị Ngọc Linh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 96(08): 81 - 84

81

TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM

CỦA VẬT LIỆU XÚC TÁC QUANG TiO2 ANATAS

Nguyễn Thị Ngọc Linh*

,

Trịnh Ngọc Hoàng, Nguyễn Thị Hồng Hoa

Trường Đại học Khoa học – ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Vật liệu TiO2 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel với các tỉ lệ mol TTIP : Ax là (1:1), (1:2),

(1:3) và (1:4). Cấu trúc tinh thể và kích thước hạt của các mẫu được kiểm tra bằng phương pháp

nhiễu xạ tia X (XRD) và hiển vi điện tử quét (SEM). Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của vật

liệu được khảo sát với chủng vi khuẩn Bacillus subtilis và nấm mốc trắng bằng phương pháp khối

thạch cải tiến trong điều kiện sử dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên. Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật

liệu tồn tại ở pha anatas, có dạng hạt, hình cầu tương đối đồng đều, cấu trúc xốp và có kích thước

trung bình khoảng 10 nm. Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của vật liệu TiO2 anatas đều thể hiện

rõ trong điều kiện sử dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên. Khả năng kháng nấm mốc trắng của vật liệu

tốt hơn kháng vi khuẩn Bacillus subtilis. Trong cùng một điều kiện chế tạo, mẫu có tỉ lệ mol TTIP:

Ax là (1:4) có chất lượng tinh thể và khả năng kháng khuẩn, kháng nấm tốt nhất.

Từ khóa: vật liệu, nano TiO2, phương pháp sol-gel, hoạt tính kháng khuẩn, xúc tác quang hóa.

MỞ ĐẦU

*

Trong hai thập kỷ gần đây, quá trình xúc tác

quang hóa trên cơ sở TiO2 được xem là một

phương pháp hiệu quả và có triển vọng thay

thế phương pháp truyền thống để xử lý các

chất thải hữu cơ, vi khuẩn, nấm mốc trong

môi trường [1], [2], [5]. Khi các hạt bán dẫn

TiO2 được chiếu sáng với bức xạ UV có năng

lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm của

chúng sẽ làm phát sinh ra cặp điện tử và lỗ

trống (e-

/h+

) (hình 1), sau đó các cặp e-

/h+

này

có thể di chuyển ra bề mặt của hạt để khởi

đầu cho những phản ứng oxi hóa-khử với các

chất hữu cơ, vi khuẩn, nấm mốc được hấp phụ

trên bề mặt TiO2. Trong đa số trường hợp,

quá trình oxi hóa-khử này dẫn đến sự vô cơ

hóa hoàn toàn chất hữu cơ cho sản phẩm cuối

cùng là CO2 và H2O [1], [2]. Một trong những

giới hạn chính của quá trình xúc tác quang

hoá là giá trị hiệu suất lượng tử tương đối

thấp do sự tái hợp của các cặp e-

/h+

trước khi

chúng tham gia phản ứng oxi hóa-khử với cơ

chất. Nhằm đạt được hiệu quả quang hóa cao,

cần thiết phải hạn chế các quá trình tái hợp

của các cặp e-

/h+

. Các yếu tố quan trọng ảnh

hưởng đến hiệu suất lượng tử là kích thước

*

Tel: 0984 792522, Email: [email protected]

hạt, cấu trúc và mức độ tinh thể hóa của TiO2.

Các thông số này thay đổi rõ rệt tùy thuộc vào

phương pháp điều chế TiO2 [3].

Trong các dạng tồn tại của TiO2, dạng anatas

có hoạt tính xúc tác quang hoá là mạnh nhất

[5]. Trong bài báo này, chúng tôi đưa ra

phương pháp tổng hợp TiO2 anatas với kích

thước nano đồng thời khảo sát khả năng

kháng khuẩn, kháng nấm của vật liệu thu

được với nguồn chiếu sáng mặt trời tự nhiên.

Hình 1: Sơ đồ cơ chế quang xúc tác của TiO2

THỰC NGHIỆM

Tổng hợp vật liệu TiO2 anatas

Vật liệu nano TiO2 anatas được tổng hợp bằng

phương pháp sol-gel từ tiền chất Titan

tetraizopropoxit Ti(OC3H7

i

)4 (TTIP) (Đức).