Vật liệu TiO2 (Titan đioxit) cấu trúc nano thù hình Anatase được biết đến
trên thế giới cũng như trong nước là vật liệu quang xúc tác có khả năng phân hủy
chất độc hữu cơ, diệt vi khuẩn, chống nấm mốc v.v [1-3,10,17]. Những tính năng
này của TiO2 cấu trúc nano được sử dụng cho mục đích làm sạch môi trường. Vì lý
do đó, TiO2 được coi là vật liệu chức năng rất có tiềm năng tạo ra các vật liệu có
tính năng tự làm sạch cho các ứng dụng thực tế.
Về mặt học thuật, trên thế giới và trong nước đã có nhiều nghiên cứu về tính
chất và cơ chế tự làm sạch của TiO2 [49-52]. Các giả thuyết cho rằng cơ chế tự làm
sạch của vật liệu quang xúc tác TiO2 dựa trên hai tính chất cơ bản là quang xúc
phân huỷ các chất bẩn hữu cơ, diệt vi khuẩn, nấm mốc và tính chất ưa nước khi bề
mặt được chiếu sáng (photo-induced hydrophilic – PIH). Tuy nhiên, những tranh
luận vẫn còn tiếp tục, nhất là khi vật liệu TiO2 được cải biến thành các loại vật liệu
lai như pha tạp, composite tạo ra các chủng loại vật liệu quang xúc tác gốc TiO2
[32,34-38].
Tính chất ưa nước khi kích thích quang của bề mặt vật liệu liên quan chặt
chẽ với tính chất vật liệu, cấu hình bề mặt và các tác nhân kích thích. Vì lý do đó,
nghiên cứu tính chất quang xúc tác, tính ưa nước của vật liệu là đối tượng rất hấp
dẫn về mặt học thuật trong việc nghiên cứu tính chất cũng như quá trình vật lý trên
bề mặt. Những nghiên cứu mới đây trên thế giới chỉ ra sự liên quan giữa mức độ ưa
nước của bề mặt chất rắn và năng lượng bề mặt [92-97]. Kích thích bằng bức xạ ánh
sáng tạo ra sự thay đổi năng lượng bề mặt dẫn đến sự thay đổi mức độ ưa nước của
bề mặt. Mặt khác, nhiều nghiên cứu cho thấy khi TiO2 được kích thích bởi ánh sáng
phù hợp sẽ sinh ra các nhóm chức (radical) trên bề mặt [18-20], điều đó có nghĩa là
năng lượng bề mặt TiO2 sẽ thay đổi khi bị kích thích. Việc nghiên cứu có hệ thống
và định lượng sự thay đổi năng lượng bề mặt khi bị kích thích của TiO2 có các cấu
trúc nano khác nhau hứa hẹn dẫn đến những thông tin góp phần làm sáng tỏ thêm
cơ chế quang xúc tác và hiệu ứng siêu ưa nước của vật liệu TiO2.
