77

TẠP CHÍ KHOA HỌC, ðại học Huế, Số 65, 2011

TỔNG HỢP TiO2 NANO TRONG HỆ VI NHŨ TƯƠNG

Trần Thái Hoà, Lê Thị Hoà, ðinh Quang Khiếu

Trường ðại học Khoa học, ðại học Huế

Trần Quốc Việt, Sở Khoa học và Công nghệ Thừa Thiên Huế

Lê Công Sơn, Trung Tâm Bảo Tồn Di Tích Cố ðô Huế

TÓM TẮT

Bài báo này trình bày kết quả tổng hợp TiO2 nano trong hệ vi nhũ tương. TiO2 nano ñã

ñược ñiều chế bằng phương pháp thủy phân tetra chloride titanium ở pha nước trong pha dầu

gồm chất hoạt ñộng bề mặt cation CTAB, cyclo-hexane và octanol. Sản phẩm TiO2 nano ñã

ñược ñặc trưng bằng các phương pháp SEM, TEM, XRD và hấp phụ/khử hấp phụ ñẳng nhiệt

nitơ. Các ảnh hưởng của lượng CTAB và nhiệt ñộ thủy nhiệt ñến hình thái của TiO2 nano cũng

ñã khảo sát. Với lượng CTAB lớn gây ra sự kết cụm mạnh tạo các hạt hình cầu ñường kính

khoảng micromet chứa các hạt xấp xỉ 20-25 nm. Vật liệu TiO2 nano nung ở nhiệt ñộ dưới 450oC

chỉ chứa pha anatase còn ở nhiệt ñộ trên 450oC bắt ñầu xuất hiện pha rutile.

1. ðặt vấn ñề

Hệ vi nhũ tương thường ñược sử dụng ñể tổng hợp TiO2 nano. Ahn và ñồng nghiệp [1] ñã tối ưu hóa phương pháp này ñể tổng hợp TiO2 nano. Tỉ lệ H2O/chất hoạt ñộng bề mặt, H2O/tiền chất TiO2, nồng ñộ amoniac, tốc ñộ thêm mẫu, và nhiệt ñộ phản ứng ñược khảo sát ñể tổng hợp TiO2 nano và sự phân tán hạt. TiO2 vô ñịnh hình có kích thước 20 nm và có dạng tinh thể anatase ở 600oC và chuyển sang dạng rutile ở 900oC. Sun và ñồng nghiệp [2] cũng ñã tổng hợp TiO2 nano từ tiền chất TiCl4 phản ứng với amoniac trong hệ vi nhũ tương với dung môi là cyclohexane và chất hoạt ñộng bề mặt là poly(oxyethyl-ene)5 nonylephenolether và poly(oxyethylene)9 nonylephenol ether. Sản phẩm TiO2 vô ñịnh hình chuyển sang dạng anatase ở 750oC và dạng rutile ở nhiệt ñộ cao hơn 750oC. Ngoài ra TiO2 nano cũng có thể hình thành bằng cách tiến hành thủy nhiệt titanium alkoxide trong môi trường axit với dung môi là cồn-nước [3]. Phương pháp thủy nhiệt cũng ñược sử dụng rộng rãi ñể tổng hợp ống TiO2 nano [4]. Phương pháp thủy nhiệt tại ñiểm sôi của dung môi gần tương ñồng với phương pháp thủy nhiệt ngoại trừ việc sử dụng dung môi không nước [5]. Phương pháp này có ưu ñiểm là dễ kiểm soát kích thước cũng như ñộ phân tán và ñộ tinh thể hóa của TiO2 nano.

Ở Việt Nam, vật liệu TiO2 nano ñã ñược nhiều nhà khoa học quan tâm với những thành công ñáng khích lệ. Gần 100 công trình về vật liệu TiO2 nano ñã ñược công bố trong và ngoài nước [6, 7, 8, 9, 10]. Tuy nhiên, các kết quả này tập trung vào nghiên cứu cơ bản, việc nghiên cứu một cách có hệ thống vật liệu TiO2 nano chưa

78

nhiều. Trong các nghiên cứu trước ñây chúng tôi ñã trình bày kết quả tổng hợp TiO2 nano dạng sợi, dạng cầu bằng các phương pháp thuỷ nhiệt, thuỷ nhiệt kết hợp vi sóng [8, 9,10]. Trong nghiên cứu này tổng hợp TiO2 nano sử dụng hệ vi nhũ tương sẽ ñược trình bày.

2. Thực nghiệm

Các hoá chất trong nghiên cứu này bao gồm TiCl4 99%, (NH2)2CO (ure), HCl

36-38%, ethanol, octanol, cyclohexane (Trung quoc, PA) và CTAB (cetyltriethylamino

bromide, Aldrich). TiCl4 ñược sử dụng như một tiền chất ñể tổng hợp TiO2 nano trong

hệ vi nhũ tương.

Phương pháp tổng hợp trên cơ sở tạo hệ vi nhũ tương với pha nước gồm hỗn hợp pha nước (TiCl4 + Ure) và pha dầu (cyclohexane) với chất hoạt ñộng bề mặt là CTAB và chất hoạt ñộng bề mặt bổ sung là n-octanol. Quá trình tổng hợp như sau: 6 gam ure vào 30 ml dung dịch TiCl4 10% rồi khuấy ñều tạo hỗn hợp ñồng thể (TiCl4 + Ure) gọi là hỗn hợp 1. Sau ñó, cho 1,5 g CTAB vào hỗn hợp (30 ml Octanol + 120 ml cyclo hexane) gia nhiệt ở 60oC trong bình tam giác 250 ml gọi là hỗn hợp 2. Cho hỗn hợp 1 chảy nhỏ giọt vào hỗn hợp 2 ñược ñiều nhiệt ở 60oC và khuấy mạnh bằng ñũa khuấy trong thời gian 1 giờ ñược dung dịch trong suốt có ánh tím nhạt gọi là hỗn hợp 3. Cho hỗn hợp 3 này vào bình Teflon thủy nhiệt ở nhiệt ñộ là 80oC trong 12 h. Sau ñó, tăng nhiệt ñộ lên 100oC, 150oC và 200oC với mỗi nhiệt ñộ là 24 giờ. Sau khi thủy nhiệt, mẫu ñược lọc và rửa bằng hệ thống chiết shoxlet dung môi là etanol 99% trong bốn lần, bằng dung dịch etanol:nước (50:50) và bằng nước cất. Sau ñó, sấy khô và ñem nung mẫu theo nhiệt ñộ khảo sát. Ký hiệu các mẫu ñược trình bày ở bảng 1.

Bảng 1. Bảng tóm tắt các ñiều kiện tổng hợp vật liệu nano TiO2

Kí hiệu mẫu

m CTAB (g) Nhiệt ñộ thủy nhiệt

giai ñoạn 1 (12h)

Nhiệt ñộ thủy nhiệt giai ñoạn 2

(24h)

Nhiệt ñộ nung

T1 0,5 g 80oC 80oC 450 oC

T2 1,0 g 80oC 80oC 450oC

T3 1,5 g 80oC 80oC 450oC

T4 2,0 g 80oC 80oC 450oC

T5 1,5 g 80oC 100oC 450oC

T6 1,5 g 80oC 150oC 450oC

T7 1,5 g 80oC 200oC 450oC

T8 1,5 g 80oC 80oC 300oC

T9 1,5 g 80oC 80oC 600oC

T10 1,5 g 80oC 80oC 750oC

79

Thành phần pha của vật liệu tổng hợp ñược xác ñịnh bằng nhiễu xạ tia X (XRD) trên máy 8D Advance Bruker (ðức) với tia phát xạ Cu Kα có bước sóng λ = 1,5406 Å, góc quét từ 20 - 80o. Hình thái của sản phẩm ñược xác ñịnh bằng kính hiển vi ñiện tử quét (SEM, JSM-5300LV) và kính hiển vi ñiện tử truyền qua (TEM, Jelo-350). Diện tích bề mặt và phân bố mao quản của mẫu ñược xác ñịnh bằng phương pháp hấp phụ - khử hấp phụ ñẳng nhiệt N2 lỏng ở -196oC trên máy ASAP 2010 (Micrometics).

3. Kết quả và thảo luận

Hệ vi nhũ tương ñược quan tâm nhiều do nó có thể tạo ra những ngăn rất nhỏ gọi là droplet, ñược tạo nên nhờ tính lưỡng cực của chất hoạt ñộng bề mặt, ñược làm ñầy bằng nước. Trong droplet này, một lượng chất hòa tan ñược trong nước có thể phân tán, ví dụ, những muối của kim loại chuyển tiếp mà sau ñó ñược dùng làm tiền chất ñể cuối cùng tạo hạt nano. Tuy nhiên, hệ này rất nhạy cảm với nhiệt ñộ do những tính chất vật lý và hóa học của những thành phần của nó. Do ñó, việc chọn hệ vi nhũ tương trong trường hợp tạo hạt nano là rất quan trọng, những hệ này ổn ñịnh ở nhiệt ñộ phòng hoặc ở nhiệt ñộ hơi cao (70oC). Trong phương pháp này, phản ứng bắt ñầu bởi tác nhân bộc phát (phản ứng khơi mào) ngay trong hệ vi nhũ tương chứa tiền chất phản ứng, hỗn hợp lỏng ñược hoạt hóa ñể bắt ñầu thực hiện phản ứng và kết quả là tạo thành hạt. Ví dụ tia laser hoặc sóng ñiện từ ñược sử dụng như tác nhân bóp cò trong tổng hợp vàng nano. Trong bài báo này, hệ vi nhũ tương với pha nước gồm hỗn hợp pha nước (TiCl4 + Ure) và pha dầu (cyclohexane) với chất hoạt ñộng bề mặt là CTAB và chất hoạt ñộng bề mặt bổ sung là n-octanol, tác nhân bộc phát là nhiệt ñộ. Ở giai ñoạn ñầu, chủ yếu là quá trình phân hủy ure ñể tạo môi trường bazơ, tiếp ñến là quá trình thực hiện phản ứng kết tủa tạo hạt và sản phẩm cuối cùng ñược tạo thành sau khi nung. Quá trình phản ứng ñược biểu diễn bằng các phản ứng sau:

(NH2)2CO + 3H2O → CO2 + 2NH3·H2O ( to =80oC) (1)

TiCl4 + 4(NH3.H2O) → TiO(OH)2 ↓ + 4 NH4Cl + H2O (2)

TiO(OH)2 → TiO2 + H2O (3)

Hình 1 trình bày ảnh SEM của vật liệu tổng hợp ở cùng nhiệt ñộ thủy nhiệt là 80oC với hàm lượng chất hoạt ñộng bề mặt CTAB khác nhau. Từ ảnh SEM có thể thấy ứng với hàm lượng CTAB khác nhau, hình thái sản phẩm thủy nhiệt là hoàn toàn khác nhau. Ta có thể thấy rằng, khi tăng hàm lượng chất HðBM CTAB thì hình thái của hạt có sự thay ñổi lớn, cụ thể là mẫu A-05 ứng với hàm lượng CTAB = 0,5 g thì tạo thành những hạt lớn có ñường kính dao ñộng trong khoảng 100nm ñến 150 nm, không ñồng ñều và kết cụm lại với nhau. Tiếp tục tăng hàm lượng CTAB lên 1g (A-10) thì hạt tạo thành bắt ñầu nhỏ dần, ñường kính của hạt vào khoảng 100 nm, có sự ñồng ñều hơn, nhưng hình thái của hạt chưa ổn ñịnh và vẫn còn hiện tượng kết cụm. Khi khối lượng CTAB ñạt 1,5 g thì ta thấy hình thái hạt bắt ñầu ñạt ñược sự ổn ñịnh với hình dáng thuôn tròn như hạt ñậu với chiều dài vào khoảng từ 50 nm ñến 80 nm và có sự ñồng

80

ñều. Tiếp tục tăng hàm lượng của CTAB lên 2 g (A-20) thì kích thước hạt có nhỏ hơn ñáng kể với ñường kính vào khoảng 25 - 30 nm nhưng lại bắt ñầu xuất hiện kết cụm lại và hình thái của hạt không ổn ñịnh. ðiều này có thể ñược giải thích như sau: khi lượng nước và dầu ñược giữ ở giá trị thích hợp việc tăng lượng của chất hoạt ñộng bề mặt sẽ tăng số droplet. ðiều này nghĩa là số ion kim loại trên một droplet sẽ giảm và dẫn ñến kích thước các hạt cũng sẽ giảm. Một số nghiên cứu cho thấy kích thước của những droplet có ảnh hưởng lớn tới kích thước của hạt sau khi keo tụ tiền chất. Tốc ñộ lớn của hạt bị ñiều khiển bởi sự có mặt của chất hoạt ñộng bề mặt, chúng sẽ giới hạn các nhân không cho phát triển quá nhanh. Do ñó, các hạt phát triển cùng tốc ñộ, giúp cho việc hình thành hạt có sự phân bố kích thước ñồng nhất. Kích thước của các droplet ảnh hưởng tới kích thước của nhân nhưng kích thước của các hạt cuối cùng lại bị khống chế bởi các phân tử chất hoạt ñộng bề mặt bao quanh. Như vậy nồng ñộ chất hoạt ñộng bề mặt có vai trò rất lớn trong việc tạo hạt nano cũng như ñộ phân tán của hạt.

Hình 1. Ảnh SEM của các mẫu tổng hợp ở những hàm lượng CTAB khác nhau

(a) A-0,5 ; (b) A-1,0; (c) A-1,5; (d) A-2,0

Sau khi ñã xác ñịnh ñược hàm lượng chất hoạt ñộng bề mặt CTAB phù hợp, chúng tôi tiến hành khảo sát sự thay ñổi hình thái và sự tập hợp của vật liệu theo nhiệt ñộ thủy nhiệt.

Từ hình 2 ta có thể nhận thấy khi tăng nhiệt ñộ thủy nhiệt lên thì hình thái các hạt có sự thay ñổi, cụ thể khi tăng nhiệt ñộ thủy nhiệt lên 100oC ta nhận thấy rằng, các hạt nano có xu hướng kết hợp lại thành những quả cầu. Tuy nhiên quá trình kết hợp vẫn chưa hoàn toàn, vì vậy chúng ta có thể thấy một số hạt còn nằm rời rạc, một số khác ñang kết hợp với nhau. Khi nhiệt ñộ quá trình thủy nhiệt tăng lên 150oC các hạt nano kết hợp với nhau tạo thành những quả cầu có ñường kính vào khoảng 1µm, tiếp tục thực

a b

c d

81

hiện quá trình tổng hợp ở 200oC thì những quả cầu có xu hướng tròn ñều lại và giữ ñường kính hạt ổn ñịnh vào khoảng 1 µm. Từ kết quả trên có thể thấy rằng nhiệt ñộ quá trình thủy nhiệt ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình tự kết hợp của hạt nano TiO2. Có thể mô tả quá trình thủy nhiệt thành hai giai ñoạn, ở giai ñoạn ñầu tất cả các mẫu ñều ñược giữ ổn ñịnh ở 80oC trong vòng 12h. Ở giai ñoạn này, chủ yếu là quá trình phân hủy ure ñể tạo môi trường bazơ thực hiện phản ứng kết tủa theo các phản ứng (1), tạo thành kết tủa dạng TiO(OH)2. Ở giai ñoạn 2, kết tủa ñược làm già trong 24h với nhiệt ñộ thay ñổi từ 80o ñến 200oC.

Hình 2. Ảnh SEM và TEM của các mẫu ñược thủy nhiệt ở các nhiệt ñộ khác nhau

(a) T3; (b) T5; (c) T6; (d) T7

Do hệ vi nhũ tương chỉ ổn ñịnh ở nhiệt ñộ vào khoảng 75 - 80oC vì vậy nếu nhiệt ñộ thủy nhiệt ở giai ñoạn 2 vẫn ñược giữ ở 80oC thì hệ vi nhũ tương không bị phá vỡ, vì vậy sau khi nung lớp vỏ micell bị cháy làm sản phẩm tạo thành tách rời nhau như ở hình 2 ứng với mẫu T3, nhưng khi nhiệt ñộ thủy nhiệt tăng lên 100oC thì hệ vi nhũ tương bắt ñầu bị phá vỡ ngay trong dung dịch dẫn ñến việc các hạt nano bắt ñầu kết lại với nhau ñể tạo thành những cụm lớn hơn. Theo Sarayut Termnak [11], sự chuyển ñộng của các hạt trong dung dịch sau khi bị phá vỡ lớp vỏ micell tuân theo ñịnh luật Brown, ngoài ra nhờ lực hấp dẫn và lực hút tĩnh ñiện Van der Waals làm cho các hạt tiến lại gần nhau và bắt ñầu kết tụ lại. Vì vậy, có thể nói rằng khi nhiệt ñộ thủy nhiệt tăng từ 100oC – 200oC thì các hạt kết tụ lại với nhau thành những khối cầu ñồng nhất như hình số 3.

a b c d

82

20 30 40 50 600

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

(d)

(c)

(b)

(a)

RR R

RR

R

RR

R

R

R

R

A

A

A

A

A

AA

AAA

AAA

A

AAAA

A

A: AnataseR: Rutile

Hình 3. Cơ chế tự kết hợp của các hạt nano dưới ảnh hưởng của nhiệt ñộ thủy nhiệt theo

Sarayut Termnak [11]

2 theta

Hình 4. Giản ñồ nhiễu xạ tia X của các mẫu TiO2 ñược nung ở các nhiệt ñộ khác nhau. (a) T8;

(b) T3; (c) T9; (d) T10

Hình 4 biểu diễn giản ñồ nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu T3, T8, T9, T10 ứng với nhiệt ñộ nung như ñã nêu ở bảng 1 ở phần thực nghiệm. Từ kết quả XRD cho thấy sự thay ñổi nhiệt ñộ nung ảnh hưởng rõ nét ñến sự hình thành cấu trúc tinh thể của chất xúc tác TiO2 nano. Từ hình 4 cho thấy, với nhiệt ñộ nung thay ñổi từ 300oC-750oC, các mẫu vật liệu ñều có sự hình thành pha tinh thể anatase (No.88-1271) và rutile

Lớp vỏ micell

to > 80oC

Các hạt chuyển ñộng hỗn loạn

Lớp vỏ micell bị phá

Chuyển ñộng Brown

Lực tĩnh ñiện Van der Waals (Thuyết DLVO)

Lực hấp dẫn

Kết tụ

Hạt nano vừa ñược tạo thành

83

(No.88-1172), tuy nhiên ở mẫu T8 chỉ có pha anatase, khi tăng nhiệt ñộ nung lên 450oC thì bắt ñầu xuất hiện pha rutile và khi tiếp tục tăng nhiệt ñộ nung lên thì số lượng pic nhiễu xạ ñặc trưng cho pha rutile tiếp tục tăng lên. ðồng thời ta có thể thấy rằng khi tăng dần nhiệt ñộ nung thì ñộ rộng của pic cũng hẹp dần, ñiều này cho thấy nhiệt ñộ nung không những ảnh hưởng ñến thành phần pha tinh thể của vật liệu mà còn ảnh hưởng mức ñộ kết tinh của vật liệu.

ðẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ của mẫu T3 và T6 thuộc loại IV trình bày ở hình 5, mẫu T6 có một vòng trễ kiểu H3 ở áp suất tương ñối cao, còn mẫu T3 có vòng trễ kiểu H2. Diện tích bề mặt riêng SBET ñối với mẫu T3 và T6 tương ứng là 10,5 va 60,3 m2/g. Giả thiết hình thái của các mẫu ñều cùng là dạng cầu anatase (ρ =3,9 g/cm3) [12], ñường kính là d (nm) của các hạt cầu này có thể tính gần ñúng theo công thức:

6

. BET

dSρ

=

lần lượt là 146 và 25 nm. ðiều này cho thấy, ñối với mẫu T7 có hình dạng là quả cầu với kích thước khá lớn vào khoảng 1µm có cấu trúc xốp ñược tạo thành từ các hạt nano kích thước cỡ 25 nm. Kết quả quan sát TEM ở hình 2c cũng ñã khẳng ñịnh thêm ñiều này. Mẫu T3 lại có dạng hình thoi với kích thước vào khoảng 100 nm - 150 nm. Ngoài ra, vòng trễ ở mẫu T7 và mẫu T3 ñều nằm ở vùng áp suất tương ñối P/Po = 1,0 nên mẫu T3 và T7 chỉ có ñại mao quản (> 50 nm). ðại mao quản này tương ứng với các khe hay là vùng không gian hình thành giữa các hạt kề với nhau.

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Th

e t

ich

ha

p p

hu

(cm

3 /g)

Ap suat tuong doi (P /Po)

: A -1,5 : B -150

Hình 5. ðường ñẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 ở -196oC của mẫu T3 và T6

Tính chất quang học của vật liệu quang xúc tác TiO2 ñược thể hiện qua phổ hấp thụ ánh sáng UV-Vis DRS của các mẫu xúc tác TiO2 ở ñiều kiện nung khác nhau ñược thể hiện trong hình 6. Theo kết quả này cho thấy, ñộ hấp thụ ánh sáng của các mẫu xúc tác với sự thay ñổi nhiệt ñộ nung có sự biến ñổi ñáng kể ñặc biệt là mẫu T3 so với hai mẫu T9 và T10.

Áp suất tương ñối (P/Po)

Th

ể tí

ch h

ấp t

hụ

(cm

3 /g)

84

Hình 6. Phổ hấp thu ánh sáng của các mẫu nano TiO2

ñược nung ở nhiệt ñộ khác nhau

Từ hình trên, có thể thấy ñỉnh hấp thụ năng lượng photon của ánh sáng có sự dịch chuyển nhẹ về phía vùng khả kiến, cường ñộ của pic giảm dần và trở nên tù hơn. ðiều này có liên quan ñến thành phần pha tinh thể của vật liệu. ðối với mẫu T3 thì pha tinh thể chủ yếu là anatase còn ñối với hai mẫu T9 và T10 pha rutile xuất hiện khá rõ nét hơn so với pha anatase. Mức chênh lệnh năng lượng giữa vùng dẫn và vùng hóa trị của pha rutile là 3,05 eV, tương ứng với nguồn sáng có bước sóng 420 nm. Trong khi ñó, mức chênh lệch năng lượng giữa vùng dẫn và vùng hóa trị của anatase là 3,2 eV, tương ứng với nguồn sáng có bước sóng ngắn hơn là 387,5 nm. Như vậy, khi pha rutile trong vật liệu xúc tác chiếm ưu thế thì năng lượng vùng cấm giảm dần tức là dễ dàng hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài hơn. Tuy nhiên, theo hình 6 cường ñộ hấp thụ ánh sáng tại vùng khả kiến của vật liệu có pha rutile chiếm ưu thế lại bị giảm.

4. Kết luận

ðã tổng hợp thành công vật liệu TiO2 có cấu trúc nano bằng phương pháp tạo hệ vi nhũ tương kết hợp với ñiều kiện thủy nhiệt. Hình thái, thành phần pha của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào ñiều kiện tổng hợp như hàm lượng chất hoạt ñộng bề mặt CTAB, nhiệt ñộ thủy nhiệt và nhiệt ñộ nung. Thành phần pha thay ñổi trong khoảng nhiệt ñộ nung từ 300 - 750oC. Khi nung ở nhiệt ñộ thấp thành phần pha chủ yếu là anatase, tại nhiệt ñộ 450oC bắt xuất hiện thêm pha rutile.

200 300 400 500 600 700 8000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Cuon

g d

o ti

n h

ieu

Buoc song (nm)

C-450 C-600 C-750

Cư

ờng

ñộ

tín

hiệ

u

Bước sóng (nm)

85

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Byung Tae Ahn, Hyeongtag Jeon, Bo Young Hur, Kibae Kim and Jong Wan Park,

Formation of Spherical and Rod-Shaped TiO2 Nanocrystals Prepared by Reverse

Micelle Method, Solid State Phenomena, 124, (2007), 687-690.

[2]. Aihua Sun, Zhixiang Li, Ming Li, Gaojie Xu, Yong Li, Ping Cui, Synthesis of TiO2

nanospheres through microemulsion reactive precipitation, Nanostructured Materials,

11, (1999), 663-674.

[3]. Seung Yong Chae, Myun Kyu Park, Sang Kyung Lee, Taek Young Kim, Sang Kyu Kim,

Wan In Lee, Preparation of Size-Controlled TiO2 Nanoparticles and Derivation of

Optically Transparent Photocatalytic Films, Chemistry of Materials, 15, (2003), 3326–

3331.

[4]. Juan Yang, Sen Mei, José M. F. Ferreira, Hydrothermal synthesis of well-dispersed

TiO2 nano-crystals, Materials Science and Engineering, 24, (2006), 2197-2200.

[5]. Ling Wu, Jimmy C. Yu,Xinchen Wang, Lizhi Zhang, Jiaguo Yu, Characterization of

mesoporous nanocrystalline TiO2 photocatalysts synthesized via a sol-solvothermal

process at a low temperature, Journal of Solid State Chemistry, 178, (2004), 321-328.

[6]. Ngô Tuấn Anh, Nguyễn ðình Lâm, Xúc tác quang hóa TiO2 “Micro Nano Composit”

mang trên vật liệu nano carbon có cấu trúc, Tạp chí Khoa học và Công nghệ ðại học

ðà Nẵng, 26(3), (2007), 83-91.

[7]. Nguyễn Văn Dũng, Phạm Thị Thuý Loan, ðào Văn Lượng, Cao Thế Hà, Nghiên cứu

ñiều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khoáng ilmenite. Phần III: ñánh giá

hoạt tính quang hoá xúc tác của TiO2 trong phản ứng quang phân huỷ Axít Orange 10,

Tạp chí phát triển KH&CN, 9 (1), (2006), 24-30.

[8]. Truong Van Chuong, Le Quang Tien Dung, Dinh Quang Khieu, Synthesis of Nano

Titanium Dioxide and Its Application in Photocatalysis, Journal of the Korean Physical

Society, Vol. 52, No. 5, (2008), 1526-1529.

[9]. ðinh Quang Khiếu, Nguyễn Thị Mỹ Linh, Lê Thanh Sơn, Tổng hợp hydrogen titanate

có kích thước nano bằng phương pháp thủy nhiệt với sự hỗ trợ của sóng siêu âm, Tạp

chí Hoá học, T. 47A, (2009), 348-353.

[10]. ðinh Quang Khiếu, Nguyễn Lê Mỹ Linh và Nguyễn Khoái, Nghiên cứu tổng hợp

nano ống hydrogen titanate bằng phương pháp thủy nhiệt, Tạp chí Hoá học, T. 47A,

6A, (2009), 341-347.

[11]. Sarayut Termnak, Study of Sonication Effect and Stabilization of TiO2 Nanoparticles

by Polyacrylamide, Mahidol University, Thailand, (2007).

86

[12]. Seung Yong Chae, Myun Kyu Park, Sang Kyung Lee, Taek Young Kim, Sang Kyu

Kim, Wan In Lee, Preparation of Size-Controlled TiO2 Nanoparticles and Derivation

of Optically Transparent Photocatalytic Films, Chemistry of Materials, 15, (2003),

3326–3331.

SYNTHESIS OF NANO-SIZED TiO2 IN THE MICROEMULSION

Tran Thai Hoa, Le The Hoa, Dinh Quang Khieu

College of Sciences, Hue University

Tran Quoc Viet, Department of Science and Technology Thua Thien Hue Province

Le Cong Son, Hue Monuments Conservation Centre

SUMMARY

In the present paper, the synthesis of nano-sized TiO2 in the microemulsion was

investigated. Nano-sized TiO2 were prepared using the hydrolysis of tetra chloride titanium in

water in oil microemulsions consisting water, cationic surfactant (CTAB), cyclo-hexane and

octanol. The physical properties of obtained titanium oxides were studied by TEM, SEM, XRD

and isotherm of nitrogen adsorption/desorption. The effect of CTAB amount and hydrothermal

temperature in the morphologies of obtained TiO2 was investigated. The results showed that the

particle size decreases with an increase of CTAB. However, the large amount of CTAB provided

the morphology with strong agglomerates. The particles are exhibited by a loose spherical

shape with around some micrometer containing very fine particles around 20-25 nm. Nano-

sized TiO2 calcined at temperature less than 450oC consist of anatase phase and the rutile phase

begins to appear at 450oC.