Nghiên cứu tổng hợp xúc tác quang hóa fetio2 và đánh giá hoạt tính xúc tác thông qua phản ứng phân hủy các chất kháng sinh trong môi trường nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG HÓA Fe/TiO 2 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG HÓA Fe/TiO 2 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC THÔNG QUA PHẢN ỨNG PHÂN HỦY CÁC CHẤT KHÁNG SINH

TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

SINH VIÊN THỰC HIỆN HUỲNH TẤN ĐẠT

Tp.HCM, tháng 09 năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG

THÔNG QUA PHẢN ỨNG PHÂN HỦY CÁC CHẤT KHÁNG SINH TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

SINH VIÊN THỰC HIỆN HUỲNH TẤN ĐẠT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN T.S NGUYỄN DUY TRINH

Tp.HCM, tháng 09 năm 2020

i

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

Cán bộ hướng dẫn: (ghi tên và ký duyệt)

Cán bộ chấm phản biện: (ghi tên và ký duyệt)

Khóa luận được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH, ngày 9 tháng 10 năm 2020

ii

TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM & MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 09 năm 2020

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Tấn Đạt Mã số sinh viên: 1611540491 Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Lớp: 16DTNMT1A

1 Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC QUANG HÓA

Fe/TiO2 VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC THÔNG

QUA PHẢN ỨNG PHÂN HỦY CÁC CHẤT KHÁNG SINH

TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

2 Nhiệm vụ luận văn

 Tổng quang về vật liệu

 Tổng hợp vật liệu

 Đánh giá cấu trúc vật liệu

 Đánh giá hoạt tính

 Cho xúc tác phân hủy dưới chiếu xạ ánh sáng khác nhau

3 Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 01/06/2020

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ luận văn: 29/09/2020

5 Người hướng dẫn:

Họ và tên Học hàm, học vị Đơn vị Phần hướng dẫn Nguyễn Duy Trinh Tiến Sĩ VCNC 100%

Nội dung và yêu cầu KLTN đã được Hội Đồng chuyên ngành thông qua

TRƯỞNG/PHÓ KHOA

để lấy đó làm cơ sở xây dựng nên bài đồ án này và đặc biệt em xin chân thành cảm

ơn thầy TS Nguyễn Duy Trinh, người đã trực tiếp hướng dẫn, góp ý, chỉnh sửa giúp em hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp, đồng thời em xin cảm ơn anh KS Nông Xuân Linh đã hỗ trợ nhiệt tình cho em trong quá trình thí nghiệm các nghiên cứu cũng như hướng dẫn em cách sử dụng hầu hết tất cả các loại máy móc và dụng cụ trên phòng thí nghiệm

Và cuối cùng, em không quên gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè đã luôn động viên, khích lệ giúp chúng em có tinh thần tốt nhất để hoàn thiện đồ án này

Đồng thời do kiến thức còn hạn hẹp cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy, cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm để giúp chúng em hoàn thiện hơn bài báo cáo này

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Đạt

iv

TÓM TẮT TiO2 là xúc tác quang hóa, đã được biết đến rộng rãi có thể phân hủy các thuốc kháng sinh với hoạt tính cao và độ bền cao và thân thiện với môi trường Đề tài nghiên cứu tổng hợp TiO2 biến tính với Fe bằng phương pháp microwave Các mẫu TiO2 và Fe/TiO2 có pha tinh thể chính là pha anatase dựa trên phổ nhiễu xạ tia X (XDR) Mẫu TiO2 đã tổng hợp được sử dụng trong nghiên cứu tiếp theo là khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy chất kháng sinh Tetracycline hydrochloride (TCH) trong môi trường nước Kết quả cho thấy rằng TiO2 được biến tính với Fe thu được vật liệu với hoạt tính quang xúc tác tốt TiO2 biến tính với 1% Fe cho hiệu quả quang xúc tác cao nhất trong các mẫu TiO2 biến tính với Fe (khoảng 66.87 TCH được loại bỏ sau 180 phút chiếu sáng) và cao hơn TiO2 ban đầu (59.23%) Nhiều con sông lớn và nổi tiếng của thế giới, hiện bị "nhiễm" kháng sinh với nồng độ cao quá mức quy định, trở thành môi trường hoàn hảo để nhiều loại vi khuẩn thích nghi với môi trường kháng sinh và trở nên kháng thuốc Và nghiên cứu này mở ra tiềm năng ứng dụng lớn của TiO2 trong lĩnh vực xử lý chất kháng sinh gây ô nhiễm môi trường Tôi hi vọng nghiên cứu này góp phần thay đổi và giảm thiểu ô nhiễm môi trường hơn

v

ABSTRACT TiO2 is a photochemical, widely known catalyst that degrades antibiotics with high activity and durability and is environmentally friendly Synthesis of TiO2 modified with Fe by microwave method TiO2 and Fe/TiO2 samples have the main crystal phase which is the anatase phase based on the X-ray diffraction spectrum (XDR) The synthesized TiO2 sample was used in the next study to investigate the photocatalytic activity of the antibiotic tetracycline hydrochloride (TCH) in aqueous environment The results showed that TiO2 was denatured with Fe obtained material with good photocatalytic activity Modified TiO2 with 1% Fe gave the highest photocatalytic efficiency in TiO2 samples modified with Fe (about 66.87 TCH removed after 180 minutes of illumination) and higher than the initial TiO2

(59.23%)

Many large and famous rivers of the world, now "contaminated" with antibiotics with excessively high concentrations, become the perfect environment for many types of bacteria to adapt to the antibiotic environment and become resistant And this research opens up a great potential application of TiO2 in the field of antibiotic treatment that causes environmental pollution I hope this research contributes to change and reduce environmental pollution more

vi

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

2.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TIO2 3

1.1.1 Giới thiệu 3

1.1.2 Nguyên lý quang xúc tác 4

1.2 Ứng dụng 4

1.3 Phương pháp tổng hợp 5

1.4 Các hướng nghiên cứu gần đây về sử dụng TiO2 để xử lý kháng sinhtrong và ngoài nước 6

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

2.1 Nội dung nghiên cứu 9

2.2 Hóa chất 9

2.3 Phương pháp tổng hợp vật liệu 9

2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẤU TRÚC VẬT LIỆU 11

2.4.1 Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction, XRD) 11

2.4.2 Phổ tử ngoại-khả kiến (Ultra Violet–Visible, UV-Vis) 11

2.5 Phương pháp đánh giá hoạt tính quang hóa 12

vii

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 14

3.1 Kết quả đặc trưng cấu trúc 14

3.2 Hoạt tính quang xúc tác 16

3.2.1 Hoạt tính quang xúc tác phân hủy trên các mẫu TiO2 16

3.2.2 Hiệu quảng quang xúc tác phân hủy TCH dưới chiếu xạ ánh sáng khác nhau 18

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 20

1 Kết luận 20

2 Kiến nghị 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

viii

DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cấu trúc pha tinh thể dạng (a) rutile, (b) anatase và (c) brookite của TiO2

(trái: Ti3O building-block; phải: TiO6 polyhera).[1] 3

Hình 2.2 Nguyên lý xúc tác quang hóa của TiO2 dưới tác dụng của ánh sáng.[2] 4

Hình 2.3 Sơ đồ minh họa cơ chế quang xúc tác phân hủy vi khuẩn E.coli khi sử dung TiO2.[6] 5

Hình 2.4 Phản ứng điện hóa liên quan đến quá trình quang xúc tác của TiO2.[23] p7 Hình 3.1 Sơ đồ tổng hợp TiO2 10

Hình 3.2 Sơ đồ tổng hợp Fe/TiO2 11

Hình 3.3 Sơ đồ đánh giá hoạt tính xúc tác quang của vật liệu 12

Hình 4.1 Giản đồ XRD chuẩn của TiO2 15

Hình 4.2 Giản đồ XRD của các mẫu TiO2 biến tính với Fe 15

Hình 4.3 Sự thay đổi trong phổ hấp thu UV-vis của các mẫu (A) TCH, (B) TiO2 ,(C) 0.5% Fe/TiO2, (D) 1% Fe/TiO2, (E) 5%Fe/TiO2, (F) 10% Fe/TiO2 16

Hình 4.4 Cơ chế phân hủy TCH dưới anh sáng nhìn thấy 17

Hình 4.5 Hiệu quả loại bỏ TCH trên các mẫu TiO2 theo thời gian 17

Hình 4.6 Sự thay đổi trong phổ hấp thu UV-vis của (A) TCH và (B) OCH 17

Hình 4.7 Hiệu quảng quang xúc tác phân hủy TCH trên mẫu 1%Fe/TiO2 sau 180 phút chiếu xạ ánh sáng khác nhau: (A) ánh sáng đèn LED (40W) và (B) ánh sáng mặt trời (10:00-14:00 GMT+7, 19/05/2020) 19

ix

DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Kích thước tinh thể các mẫu TiO2 14

Chữ viết tắt đầy đủ/tiếng Anh Ý nghĩa tương ứng

BET Brunauer, Emmett, Teller Brunauer, Emmett, Teller BSE Back-scattered electron Điện tử tán xạ ngược

e

-cb

Negative-electron in conduction band

Electron mang điện tích âm trên vùng dẫn

FTIR Fourier transform infrared

spectroscopy

Phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier

h+

vb Positive-hole in valence band Lỗ trống mang điện tích

dương trên vùng hóa trị

IUPAC International Union of pure and

applied chemistry

Liên minh quốc tế về hóa học thuần túy và hóa học ứng dụng

OCH Oxytetracycline hydrochloride Oxytetracycline

hydrochloride

SEM Scanning electron microscope Kính hiển vi điện tử quét

UV-Vis Ultraviolet-Visible Tử ngoại - khả kiến

eV Do đó chỉ có một phần nhỏ ánh sáng mặt trời, khoảng 5% trong vùng tia UV có thể được sử dụng Do vậy, đã có nhiều nghiên cứu trong việc điều chế quang xúc tác TiO2 có khả năng sử dụng hiệu quả trong vùng ánh sáng khả kiến Đến nay, đã

có nhiều nghiên cứu biến tính TiO2 bởi các cation kim loại chuyển tiếp hay bởi các phi kim do chúng làm thay đổi giá trị đại lượng năng lượng vùng cấm và tốc độ tái kết hợp của cặp điện tử-lỗ trống quang sinh Trong số đó, TiO2 được biến tính bởi các cation kim loại chuyển tiếp đã cho thấy kết quả tốt, tăng cường tính chất quang xúc tác trong vùng ánh sáng khả kiến Trong nhiều báo cáo, các hạt tinh thể nano TiO2 được biến tính bởi cation sắt đã thể hiện hoạt tính quang xúc tác tốt hơn so với TiO2 tinh khiết dưới ánh sáng nhìn thấy Ngoài ra, việc biến tính bởi các hợp chất của sắt cũng tăng hoạt tính của TiO2 trong vùng ánh sáng nhìn thấy

Vật liệu TiO2 gần đây cũng nhận được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong nước cho phân hủy các chất kháng sinh Ví dụ, nhóm tác giả Nguyễn Văn Ri (Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội) đã nghiên cứu ứng dụng TiO2 để xử lý kháng sinh tetracycline Tuy nhiên, theo tìm hiểu của nhóm nghiên cứu, các nghiên cứu trước đó trong nước hầu hết chưa tập trung vào nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xúc tác quang hóa của TiO2 biến tính với kim loại sắt và hợp chất của sắt trong phản

2

ứng phân hủy các chất kháng sinh Do đó, trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu

sẽ đánh giá hiệu quả xúc tác quang hóa của TiO2 được biến tính với sắt và hợp chất của sắt trong phản ứng phân hủy kháng sinh tetracycline sử dụng ánh sáng đèn LED

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu tổng quát

Kháng sinh ảnh hưởng rất lớn đến môi trường tự nhiên, nhất là môi trường nước Chúng cũng có thể làm thay đổi hành vi của một số loài động vật sống trong nước Hiện nay đã có rất nhiều con sông bị ô nhiễm kháng sinh với nồng độ cao quá mức quy định, trở thành môi trường hoàn hảo để nhiều loại vi khuẩn thích nghi với môi trường kháng sinh và trở nên kháng thuốc…những vấn đề này rất đáng lo ngại

Và có nhiều phương pháp để khử kháng sinh trong nước nhưng quá trình xúc tác quang hóa là quá trình ít tốn kém, dễ thực hiện, và cho hiệu quả khá tốt khi phân hủy các chất kháng sinh trong môi trường nước

2.2 Mục tiêu cụ thể

TiO2 có thể phân hủy hiệu quả các thuốc kháng sinh có độ bền cao và thân thiện với môi trường Tuy nhiên, quá trình xúc tác quang hóa chỉ thể hiện hoạt tính quang hóa dưới vùng ánh sáng UV (λ < 387 nm) chiếm 3-5% trong ánh sáng mặt trời Do đó cần thiết phải mở rộng khả năng hấp thụ vùng ánh sáng nhìn thấy (bước sóng trong khoảng 400–600nm) cho vật liệu TiO2 để cho phép sử dụng ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng đèn trong nhà từ đó nâng cao khả năng ứng dụng cho vật liệu này Do đó, nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào nâng cao hoạt tính quang hóa và chuyển vùng hấp thụ từ tia UV sang vùng ánh sáng nhìn thấy thông qua vật liệu xúc tác cấu trúc đa pha Cụ thể, chúng tôi biến tính TiO2 với Fe Bên cạnh đó, các mẫu vật liệu được đánh giá hoạt tính quang hóa thông qua phản ứng phân hủy hợp chất kháng sinh tetracycline dưới ánh sáng đèn LED

Hình 1.1 Cấu trúc pha tinh thể dạng (a) rutile, (b) anatase và (c) brookite của TiO2

(trái: Ti3O building-block; phải: TiO6 polyhera).[1]

Trong các cấu trúc pha của TiO2, chỉ có pha rutile và anatase cho hiệu quả quang xúc tác cao Anatase sở hữu năng lượng vùng cấm là 3.2 eV với bờ hấp thụ ở bước sóng 386 nm nằm trong vùng UV gần Trong khi đó, rutile có năng lượng vùng cấm hẹp hơn (3.02 eV) với bờ hấp thụ trong vùng ánh sáng nhìn thấy ở bước sóng 416

nm

4

1.1.2 Nguyên lý quang xúc tác

Nguyên lý xúc tác quang hóa của TiO2 dưới tác dụng của ánh sáng tương tự như các chất quang xúc tác khác Khi TiO2 hấp thụ các photon ánh sáng với năng lượng bằng hoặc lớn hơn năng lượng vùng cấm (energy gap, Eg), electrons (e-) từ

VB sẽ bị kích thích và di chuyển sang CB, để lại các lỗ trống (h+) ở VB (Hình 1.4)

Sự hình thành các cặp e- và h+ là cần thiết cho quá trình oxi hóa và khử xúc tác quang hóa Các cặp electron và lỗ trống quang sinh này tiếp tục tải qua các quá trình tiếp theo: di chuyển đến bề mặt của vật liệu xúc tác; sau đó, tại bề mặt xúc tác, các

e- và h+ kết hợp với tác chất có trong môi trường tạo phản ứng oxy hóa và khử tương ứng Bên cạnh đó, quá trình tái tổ hợp của các cặp e- và h+ cũng diễn ra và giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt hoặc photon

Hình 1.2 Nguyên lý xúc tác quang hóa của TiO2 dưới tác dụng của ánh sáng.[2] Vật liệu TiO2 có ưu điểm là có hoạt tính quang xúc tác cao Tuy nhiên, do đặc tính chuyển điện tích kém và bề mặt hấp phụ kém nên dẫn đến quá trình tái tổ hợp của các electron và lỗ trống dư thừa chiếm ưu thế dẫn đến kết quả là hoạt tính quang hóa của TiO2 bị hạn chế

1.2 Ứng dụng

Vật liệu quang xúc tác nói chung và TiO2 nói riêng nhận đươc nhiều sự quan tâm trong nhiều thập kỷ qua do tiềm năng ứng dụng rất lớn của chúng trong các lĩnh vực như môi trường và năng lượng Đối với lĩnh vực môi trường, vật liệu xúc tác quang hóa có thể phân hủy hoàn toàn được lượng lớn các hợp chất hữu cơ độc hại khó phân hủy như MB[3], RhB[4], chất khán sinh[5] và vi khuẩn thành sản phẩm cuối là CO2, H2O, và các ion vô cơ ít độc hại Đối với lĩnh vực năng lượng, vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 cho phép sử dụng ánh sáng mặt trời trực tiếp để sản xuất H2

và O2 từ nước mang lại những lợi ích về môi trường và kinh tế

Phương pháp dung nhiệt sử dụng các phản ứng hóa học trong dung dịch nước (phương pháp thủy nhiệt) hoặc môi trường hữu cơ (phương pháp dung nhiệt) dưới

áp suất tự tạo ở nhiệt độ thấp (thường dưới 250 °C) Nói chung, nhưng không phải luôn luôn, một bước xử lý nhiệt tiếp theo là cần thiết để kết tinh tạo thành vật liệu cuối cùng Phương pháp dung nhiệt có thể hữu ích để kiểm soát kích thước hạt, hình thái hạt, pha tinh thể và hóa học bề mặt của TiO2 bằng cách điều chỉnh các thành phần dung dịch, nhiệt độ phản ứng, áp suất, tính chất dung môi, phụ gia và thời gian thủy nhiệt Các ống nano[11] và dây nano[12] của TiO2 với cấu trúc anatase đã được tổng hợp bằng phương pháp này

Phương pháp sol-gel được sử dụng để tổng hợp màng mỏng TiO2, bột và màng Phương pháp này liên quan đến việc hình thành sol-gel TiO2 hoặc kết tủa bằng cách thủy phân và ngưng tụ (với sự hình thành polymer) của titanium alkoxides[13] Các tiền chất Ti(O-E), Ti(i-OP)4 và Ti(O-nBu)4 được sử dụng phổ biến nhất làm nguồn titan Phương pháp kết tủa liên quan đến sự kết tủa của hydroxit trong dung dịch bazơ (như NaOH, NH4OH và dung dịch urê) Các kết tủa (TiCl3 hoặc TiCl4) được nung nóng ở nhiệt độ cao để tạo thành các hạt nano TiO2 Kích thước hạt và phân bố kích thước của các hạt TiO2 không được kiểm soát Các phương pháp khác: Các chất xúc tác quang TiO2 cũng đã được tổng hợp thông qua quá trình anot hóa trong các dung dịch điện phân Khi được anot hóa trong các dung dịch HF, các mảng ống nano TiO2 được tạo thành[14] Phun phủ nhiệt phân là phương pháp lắng đọng aerosol để phát triển hạt nano TiO2 [15]

6

Phương pháp microwave đã thu hút được nhiều sự chú ý trong thập kỷ qua vì đây là phương pháp tiết kiệm thời gian, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường [16]–[18] Phương pháp tổng hợp này có thể làm giảm tốc độ tái hợp của các cặp lỗ electron giúp nâng cao khả nâng phân hủy chất hữu cơ độc hại dưới ánh sáng nhìn thấy Những lợi thế của lò vi sóng có thể được liệt kê là: thời gian kết tinh ngắn hơn, năng suất sản phẩm cao hơn và tạo mầm đồng nhất do nhiệt độ đồng đều của hệ thống microwave [19] Một vài nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả phân hủy chất hữu cơ của TiO2 khi kết hợp với một số kim loại chuyển tiếp sử dụng phương pháp microwave Trong đó, LiMendiola-Alvarez và cộng sự đã tổng hợp TiO2 pha tạp Cr(III) bằng phương pháp sol-gel hỗ trợ microwave kết quả cho thấy khả năng phân hủy chất diệt cỏ 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid xắp sỉ 99% trong 240 phút dưới ánh sáng nhìn thấy và tia UV [20] Bên cạnh đó, nghiên cứu của Lu và cộng sự đã cho thấy phân hủy kháng sinh enrofloxacin hydrochloride với hắng số phân hủy là 1.08 phút-1 trong 90 phút dưới sáng nhìn thấy sử dụng Fe2O3

pha tạp TiO2 [21] Nghiên cứu của Kato và cộng sự tiến hành tổng hợp Ti3+ pha tạp TiO2 bằng phương pháp microwave cho hiệu suất phân hủy Rhodamine B cao hơn

so với TiO2 thương mại dưới ánh sáng nhìn thấy [22] Từ đó những dẫn chứng trên chúng tôi sử dụng phương pháp microwave nhằm gia tăng khả năng phân hủy của TiO2 dưới ánh sáng nhìn thấy giúp giải quyết dư lượng chất kháng sinh động trong môi trường nước

1.4 Các hướng nghiên cứu gần đây về sử dụng TiO2 để xử lý kháng sinhtrong và ngoài nước

TiO2, gần đây, đã được biết đến rộng rãi có thể phân hủy các thuốc kháng sinh với độ bền cao và thân thiện với môi trường Quá trình quang xúc khi sử dụng vật liệu này chỉ diễn ra khi được chiếu xạ bởi ánh sáng UV, do TiO2 sở hữu năng lượng vùng cấm lớn Eg = 3.2 eV Khi chiếu bức xạ UV lên bề mặt của TiO2, TiO2 bị kích thích hình thành các cặp electron (e-) và lỗ trống (h+) cần thiết cho quá trình xúc tác quang hóa oxy hóa và khử Các e- và h+ có thể phản ứng hiệu quả với các phân tử nước và oxy hấp phụ trên bề mặt TiO2 để tạo ra các gốc tự do (Hình 1.4)