Các hoạt động của giao thông vận tải, công nghiệp, làng nghề v.v. phát thải
vào không khí nhiều hợp chất có độc tính cao và các vi khuẩn có hại cho sức khỏe
con người. Vì vậy, xử lý ô nhiễm không khí là vấn đề cấp bách cần được quan tâm
nghiên cứu giải quyết.
Để xử lý tác nhân ô nhiễm trong không khí, người ta thường sử dụng nhiều
phương pháp như màng lọc, hấp phụ bằng than hoạt tính, khử trùng nhiệt động, ion
hóa, ozon hóa, xúc tác quang hóa, chiếu xạ tia cực tím v.v. Trong đó, phương pháp
xúc tác quang hóa với chất xúc tác là titan dioxit (TiO2) có nhiều ưu điểm nổi trội như
xử lý hoàn toàn các chất độc thành cacbon dioxit, nước, và các muối, không sinh ra
các chất phụ, thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, vật liệu dễ kiếm
và rẻ tiền.
Tuy nhiên, TiO2 có nhược điểm là độ rộng vùng cấm lớn (Eg 3,2eV), phản
ứng chỉ xảy ra khi bức xạ nằm trong vùng tử ngoại, tốc độ tái kết hợp của cặp điện
tử - lỗ trống cao dẫn đến hiệu suất lượng tử quang hóa kém và hiệu quả xúc tác
quang hóa thấp. Vì vậy, người ta thường pha tạp (doping) các kim loại hoặc phi kim
vào cấu trúc mạng tinh thể của TiO2 để thu được chất xúc tác hoạt động trong vùng
ánh sáng khả kiến. Trong số các nguyên tố pha tạp, nitơ được sử dụng nhiều hơn cả,
do cách pha tạp nitơ thường đơn giản nhưng mang lại hiệu quả cao.
TiO2 có khả năng oxi hóa - khử mạnh nhưng tính hấp phụ kém, trong khi đó
hydroxyl apatit (HA) là chất hấp phụ rất tốt nhưng tính oxi hóa - khử yếu. Việc kết
hợp hai vật liệu HA với TiO2 để tạo ra vật liệu hỗn hợp (composit HA/TiO2) vừa có
khả năng quang xúc tác cao vừa có tính chất hấp phụ tốt đã được nghiên cứu. Bên
cạnh đó, HA được phủ lên trên bề mặt TiO2 sẽ tạo ra một khoảng không gian giúp
cho TiO2 vẫn thực hiện phản ứng xúc tác quang mà không phá hủy các vật liệu
khác. Đặc biệt, composit HA/TiO2 được phân tán dưới dạng huyền phù trong dung
môi nước nên khi sử dụng càng mang tính thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, do
TiO2 có cấu trúc dạng hạt đặc, không có vi xốp nên việc ổn định dung dịch huyền
phù không bị sa lắng theo thời gian là vấn đề rất khó khăn cần nghiên cứu.
