Luận án tiến sĩ vật lý: Nghiên cứu chế tạo tính chất xúc tác quang và ưa nước của màng tổ hợp TiO2/SiO2 và TiO2/PEG bằng phương pháp sol gel
Luận án tiến sĩ vật lý chế tạo màng TiO2-SiO2, TiO2-PEG ứng dụng xúc tác quang, ưa nước bằng sol-gel.
Luan An
Luận án
Số trang
155
Thời gian đọc
24 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tổng quan màng mỏng TiO2/SiO2 và TiO2/PEG quang xúc tác
- Số trang:
- 155 trang
- Tác giả:
- Nguyễn Thị Mai Hương
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tổng quan màng mỏng TiO2 SiO2 và TiO2 PEG quang xúc tác
Vật liệu titan dioxit nano đóng vai trò cốt lõi trong công nghệ xử lý môi trường hiện đại. Hợp chất này sở hữu hoạt tính quang học cao cùng độ bền hóa học vượt trội. Tuy nhiên, màng đơn thành phần bộc lộ nhiều hạn chế về diện tích bề mặt và tốc độ tái kết hợp điện tử. Việc biến tính cấu trúc mạng lưới trở thành giải pháp then chốt. Màng mỏng TiO2/SiO2 nâng cao độ bền cơ học và gia tăng diện tích tiếp xúc hiệu dụng. Đồng thời, màng composite TiO2/PEG tạo ra hệ thống lỗ xốp nano đồng đều sau xử lý nhiệt. Sự kết hợp này kích hoạt tính chất siêu ưa nước mạnh mẽ trên bề mặt. Vật liệu hấp thụ năng lượng photon tối ưu dưới bức xạ tử ngoại. Quá trình xúc tác quang hóa diễn ra nhanh chóng và phân hủy triệt để tạp chất.
1.1. Cơ chế xúc tác quang hóa của vật liệu titan dioxit
Quá trình quang xúc tác bắt đầu khi vật liệu hấp thụ photon năng lượng cao. Năng lượng ánh sáng kích thích điện tử nhảy từ dải hóa trị lên dải dẫn. Quá trình này sinh ra cặp điện tử và lỗ trống tự do trong cấu trúc. Các hạt mang điện di chuyển nhanh chóng ra bề mặt hạt nano. Lỗ trống phản ứng với nước tạo ra gốc tự do hydroxyl mang tính oxy hóa cực mạnh. Điện tử dải dẫn tham gia khử oxy hòa tan thành gốc superoxide hoạt tính. Hai tác nhân này bẻ gãy hoàn toàn liên kết của các chất hữu cơ độc hại. Sản phẩm cuối cùng của phản ứng chỉ gồm khí carbonic và nước. Cơ chế này không phát sinh chất thải thứ cấp gây hại môi trường.
1.2. Biến tính cấu trúc bằng hệ màng mỏng TiO2 SiO2
Pha tạp silicon dioxit vào mạng lưới titan dioxit đem lại nhiều ưu điểm cấu trúc vượt bậc. Hạt SiO2 kìm hãm sự phát triển kích thước hạt TiO2 trong quá trình nung kết. Màng mỏng TiO2/SiO2 duy trì cấu trúc tinh thể ổn định ở nhiệt độ cao. Liên kết Si-O-Ti gia tăng mật độ nhóm hydroxyl phân cực trên bề mặt tiếp xúc. Mật độ nhóm hydroxyl cao giúp bề mặt giữ nước lâu dài ngay cả trong bóng tối. Lớp nền SiO2 cũng cải thiện độ bám dính của màng lên đế thủy tinh. Độ truyền qua quang học của màng luôn được duy trì ở mức cao. Cấu trúc biến tính mở rộng đáng kể khả năng ứng dụng thực tế của vật liệu.
1.3. Cải thiện độ xốp với màng composite TiO2 PEG
Polyethylene glycol đóng vai trò chất tạo cấu trúc rỗng trong dung dịch tiền chất. Hợp chất PEG phân tán xen kẽ giữa các chuỗi polyme titan vô cơ. Khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao, phân tử PEG phân hủy và bay hơi hoàn toàn. Quá trình này hình thành mạng lưới mao quản xốp nano đồng đều trên bề mặt. Màng composite TiO2/PEG sở hữu diện tích bề mặt riêng lớn hơn nhiều lần so với màng thuần. Diện tích tiếp xúc mở rộng làm tăng số lượng phân tử chất ô nhiễm hấp phụ. Tốc độ khuếch tán của chất phản ứng vào tâm xúc tác diễn ra thuận lợi. Hoạt tính quang hóa tổng thể của màng tăng lên rõ rệt.
II. Phương pháp sol gel và kỹ thuật nhúng phủ dip coating
Công nghệ chế tạo quyết định trực tiếp đến hình thái học và chất lượng màng mỏng quang xúc tác. Phương pháp sol-gel kết hợp kỹ thuật nhúng phủ dip-coating là giải pháp tối ưu hàng đầu. Quy trình này cho phép kiểm soát chặt chẽ độ dày màng ở cấp độ nanomet. Thiết bị chế tạo đơn giản và tiết kiệm chi phí sản xuất. Màng tạo thành có độ đồng nhất cao trên diện tích bề mặt lớn. Các tiền chất alkoxide trải qua phản ứng thủy phân tạo hệ keo sol bền vững. Quá trình nhúng kéo với vận tốc ổn định tạo nên lớp màng mỏng ướt đồng đều. Bước sấy và ủ nhiệt hoàn thiện liên kết mạng vô cơ vững chắc.
2.1. Quy trình thủy phân sol gel tạo tiền chất màng mỏng
Tiền chất tetraisopropylorthotitanat và tetraethylorthosilicat được hòa tan trong dung môi cồn khan. Phản ứng thủy phân kích hoạt khi bổ sung nước có xúc tác axit. Các monomer titanate ngưng tụ tạo thành chuỗi liên kết Ti-O-Ti và Ti-O-Si bền vững. Quá trình kiểm soát dung dịch sol yêu cầu giám sát chặt chẽ độ pH và nhiệt độ. Tỷ lệ mol giữa nước và tiền chất quyết định kích thước hạt keo nano. Dung dịch sol ổn định ngăn chặn hiện tượng kết tụ sớm của các hạt. Tiền chất sol-gel đạt độ nhớt thích hợp phục vụ cho giai đoạn phủ màng. Hệ sol duy trì độ đồng nhất và hoạt tính sau thời gian dài bảo quản.
2.2. Kỹ thuật nhúng phủ dip coating kiểm soát độ dày
Đế thủy tinh được làm sạch cẩn thận qua bể siêu âm với dung môi chuyên dụng. Quá trình nhúng đế vào dung dịch sol diễn ra tự động với độ chính xác cao. Kỹ thuật nhúng phủ dip-coating điều chỉnh độ dày màng thông qua tốc độ rút đế. Vận tốc kéo ổn định giúp triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng rạn nứt bề mặt. Lực mao dẫn và trọng lực định hình độ dày lớp màng ướt ban đầu. Sau khi nhúng, mẫu được sấy khô để dung môi bay hơi hoàn toàn. Quy trình phủ nhúng lặp lại nhiều chu kỳ để đạt số lớp mong muốn. Màng được nung kết khối ở nhiệt độ cao nhằm tạo pha tinh thể hoạt tính.
III. Năng lượng bề mặt và góc tiếp xúc nước của màng TiO2
Tính dính ướt của màng nano phụ thuộc trực tiếp vào năng lượng tự do bề mặt chất rắn. Khi giọt nước tiếp xúc với chất rắn, hình dạng giọt phản ánh trạng thái cân bằng ba pha. Phương trình Young mô tả mối liên hệ giữa sức căng bề mặt chất lỏng và năng lượng chất rắn. Góc tiếp xúc nước đóng vai trò thước đo định lượng độ ưa nước của màng mỏng. Giá trị góc tiếp xúc càng nhỏ chứng tỏ khả năng dính ướt bề mặt càng cao. Dưới tác dụng của tia UV, bề mặt vật liệu trải qua sự biến đổi quang hóa sâu sắc. Năng lượng bề mặt tăng cao làm cho giọt nước lan rộng thành lớp màng phẳng.
3.1. Phân tích năng lượng tự do bề mặt và tính dính ướt
Năng lượng tự do bề mặt gồm hai thành phần chính: thành phần phân tán và thành phần cực tính. Các lỗ trống quang sinh di chuyển lên bề mặt bẫy các ion oxy mạng lưới. Hiện tượng này tạo ra các khuyết tật oxy và chuyển ion titan từ hóa trị bốn về ba. Phân tử nước từ môi trường hấp phụ hóa học vào các vị trí khuyết tật đó. Mật độ nhóm hydroxyl phân cực tăng đột biến trên bề mặt màng mỏng. Thành phần cực tính của năng lượng bề mặt tăng vọt rõ rệt. Năng lượng tự do bề mặt tổng cộng tăng mạnh giúp triệt tiêu sức căng bề mặt pha rắn lỏng. Hiện tượng này thúc đẩy độ lan tỏa của giọt nước.
3.2. Đo lường góc tiếp xúc nước xác định tính siêu ưa nước
Kỹ thuật đo góc tiếp xúc tĩnh sử dụng hệ thống camera quang học ghi hình giọt chất lỏng. Trước khi chiếu xạ, màng mỏng thường có góc tiếp xúc nước dao động từ 30 đến 50 độ. Sau khi chiếu bức xạ tử ngoại khoảng 30 phút, góc tiếp xúc giảm sâu xuống dưới 5 độ. Khi góc tiếp xúc tiến dần về 0 độ, màng đạt trạng thái siêu ưa nước hoàn hảo. Nước không còn đọng thành giọt riêng lẻ mà trải rộng thành màng phẳng trong suốt. Việc bổ sung SiO2 và PEG kéo dài thời gian duy trì góc tiếp xúc thấp sau khi tắt nguồn sáng. Bề mặt duy trì khả năng thấm ướt cao suốt nhiều ngày trong tối.
IV. Khả năng xúc tác quang hóa titan dioxit pha anatase
Hoạt tính quang xúc tác của màng mỏng phụ thuộc lớn vào cấu trúc pha tinh thể. Trong các dạng thù hình, titan dioxit pha anatase thể hiện khả năng xúc tác quang hóa vượt trội nhất. Pha anatase có độ rộng vùng cấm 3.2 eV và thời gian sống của hạt mang điện kéo dài. Nhiệt độ nung từ 450 đến 500 độ C là điều kiện tối ưu để hình thành pha anatase tinh khiết. Màng sau khi nung đạt độ kết tinh cao và độ bám dính cơ học chắc chắn. Khả năng hấp thụ bức xạ tử ngoại kích hoạt chuỗi phản ứng oxy hóa khử mạnh. Vật liệu phân hủy nhanh chóng các hợp chất độc hại và tiêu diệt vi khuẩn bám dính.
4.1. Tối ưu hóa cấu trúc tinh thể titan dioxit pha anatase
Giản đồ nhiễu xạ tia X khẳng định sự hiện diện rõ nét của pha tinh thể anatase. Sự xuất hiện của SiO2 kìm hãm quá trình chuyển pha từ anatase sang rutile kém hoạt tính. Kích thước tinh thể anatase duy trì ổn định trong khoảng 10 đến 25 nanomet. Kích thước hạt nhỏ cung cấp mật độ tâm hoạt tính dày đặc trên bề mặt. Mạng tinh thể ít khuyết tật hạn chế sự tái kết hợp sớm của điện tử quang sinh. Màng composite TiO2/PEG sau nung loại bỏ hoàn toàn gốc hữu cơ và giữ nguyên mạng anatase sắc nét. Độ bền pha tinh thể đảm bảo hiệu suất quang xúc tác ổn định lâu dài.
4.2. Hiệu quả phân hủy hợp chất hữu cơ methylene blue
Khả năng quang xúc tác được đánh giá thông qua tốc độ phân hủy phẩm màu methylene blue. Nồng độ chất màu giảm liên tục theo thời gian chiếu xạ tử ngoại. Phổ hấp thụ UV-Vis ghi nhận đỉnh hấp thụ cực đại tại bước sóng 664 nm suy giảm nhanh. Màng TiO2 biến tính với SiO2 và PEG đạt hằng số tốc độ phân hủy cao vượt trội so với màng thuần. Các gốc tự do hydroxyl tấn công và bẻ gãy mạch liên kết vòng thơm của chất màu. Thuốc nhuộm hữu cơ chuyển hóa hoàn toàn thành các phân tử vô cơ đơn giản không độc. Quá trình khử màu hoàn tất triệt để sau khoảng 120 phút chiếu sáng.
4.3. Đánh giá khả năng diệt khuẩn dưới bức xạ tử ngoại
Hiệu ứng quang xúc tác thể hiện năng lực tiêu diệt vi khuẩn Escherichia coli ấn tượng. Các gốc oxy hóa mạnh tấn công trực tiếp vào vỏ và màng tế bào vi khuẩn. Cấu trúc lipid kép bị phá hủy làm rò rỉ các hợp chất hữu cơ nội bào ra ngoài. Tế bào vi khuẩn mất hoàn toàn khả năng trao đổi chất và tự hủy hoại. Màng mỏng TiO2/SiO2 nâng cao hiệu suất kháng khuẩn nhờ khả năng hấp phụ bề mặt tốt hơn. Tỷ lệ diệt khuẩn đạt trên 99% chỉ sau thời gian ngắn tiếp xúc bức xạ UV. Đặc tính diệt khuẩn tự nhiên mở ra hướng ứng dụng an toàn cho ngành y tế.
V. Ứng dụng vật liệu tự làm sạch và màng chống đọng sương
Sự kết hợp giữa hoạt tính quang xúc tác và tính chất siêu ưa nước tạo nên vật liệu thông minh. Hai cơ chế này bổ trợ chặt chẽ cho nhau trong việc bảo vệ bề mặt công trình. Bụi bẩn và dầu mỡ hữu cơ bám trên bề mặt bị phân hủy quang hóa liên tục. Khi gặp nước mưa hoặc hơi ẩm, lớp nước mỏng sẽ chui xuống dưới chất bẩn và cuốn trôi chúng. Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trên kính xây dựng, gạch ốp tường và gương xe cộ. Bề mặt vật liệu luôn duy trì độ sáng bóng và trong suốt bền vững trước tác động của môi trường.
5.1. Cơ chế hoạt động của vật liệu tự làm sạch bề mặt
Vật liệu tự làm sạch vận hành dựa trên quy trình hai giai đoạn liên hoàn khép kín. Giai đoạn một tận dụng phản ứng quang xúc tác để cắt đứt liên kết của vết bẩn hữu cơ. Chất bẩn mất dần lực bám dính vào bề mặt màng nền. Giai đoạn hai kích hoạt hiệu ứng siêu ưa nước dưới tác động của ánh sáng tự nhiên. Nước tiếp xúc bề mặt không co cụm thành giọt mà lan tỏa thành màng nước liên tục. Lớp nước mỏng luồn sâu vào khe giữa chất bẩn và màng mỏng TiO2. Dòng nước chảy tự nhiên cuốn trôi mọi bụi khoáng và tạp chất vô cơ ra khỏi bề mặt dễ dàng.
5.2. Tính chất chống đọng sương trên kính xây dựng
Hiện tượng đọng sương xảy ra khi hơi nước ngưng tụ thành vô số giọt cầu nhỏ tán xạ ánh sáng. Bề mặt kính thông thường bị mờ đục và suy giảm nghiêm trọng tầm nhìn quang học. Màng phủ chống đọng sương khắc phục triệt để vấn đề nhờ góc tiếp xúc nước siêu nhỏ. Hơi ẩm ngưng tụ lập tức hòa nhập tạo thành màng chất lỏng đồng nhất và phẳng mịn. Ánh sáng truyền thẳng qua lớp nước mà không xảy ra hiện tượng tán xạ quang học. Tầm nhìn qua kính mắt và kính xe luôn giữ trọn độ trong suốt. Bề mặt kính không để lại vệt ố nước sau khi khô ráo.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (155 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộLỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Trọng Tĩnh và TS. Nghiêm Thị Hà Liên. Các kết quả trong một số hợp tác nghiên cứu mà tôi sử dụng trong luận án đã được sự đồng ý của các đồng tác giả.
Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Mai Hương DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Ký hiệu Giải nghĩa TiO2 Titan đioxit Tính chất ưa nước khi bề mặt được chiếu sáng (Photo- PIH Induced Hydrophilic). θ Góc tiếp xúc của giọt chất lỏng trên bề mặt rắn. Năng lượng tiếp xúc bề mặt chất rắn với pha hơi hay γsv năng lượng tự do bề mặt chất rắn.
Năng lượng tiếp xúc bề mặt chất lỏng với pha hơi hay γlv năng lượng tự do bề mặt chất lỏng. γsl Năng lượng tiếp xúc bề mặt chất rắn với chất lỏng. P25 TiO2 (kích thước hạt ~25nm) của hãng Degussa TPOT Tetraisopropylorthotitanat (C12H28O4Ti) TEOS Tetraethylorthosilicat (C8H20O4Si) PEG Polyethylene glycol (H-(O-CH2-CH2)n-OH) SiO2 Ôxit Silic UV Ánh sáng tử ngoại (10nm - 380nm) UVA Ánh sáng tử ngoại gần (315nm-380 nm) λ Bước sóng eV Electron Volt – Đơn vị năng lượng - e Điện tử + h Lỗ trống hv Năng lượng (ánh sáng tới) * O Oxygen Radical * OH Hydroxyl Radical OH- Hydroxyl Ion MB Methylene Blue (Xanh Methylene) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU ……………………………………………………………. ……………… 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẬT LIỆU TITAN ĐIOXIT (TIO2) CẤU TRÚC NANO………………………………………………………………………………….1 Vật liệu nano TiO2……………………………………………………………… 6 1.1 Giới thiệu chung về vật liệu nano TiO2………………………………….2 Tính chất quang xúc tác của vật liệu nano TiO2………………………….1 Cơ chế xúc tác quang của vật liệu nano TiO2…………………….2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất quang xúc tác……………….3 Các hệ vật liệu nano TiO2 biến tính……………………………………… 12 1.1 Vật liệu nano TiO2 biến tính bởi kim loại, phi kim……………….2 Hệ vật liệu nano TiO2/SiO2, TiO2/PEG………………………….4 Các ứng dụng của vật liệu TiO2………………………………………….2 Hiệu ứng ưa nước của màng mỏng nano TiO2……………………………….1 Khái niệm ưa nước, kị nước trên bề mặt vật rắn.2 Cơ chế ưa nước khi kích thích ánh sáng đối với vật liệu nano TiO2…….3 Một số nghiên cứu hướng đến những yếu tố ảnh hưởng lên hiệu ứng ưa nước của màng TiO2……………………………………………………… 20 1.4 Một số ứng dụng dựa trên hiệu ứng ưa nước của màng TiO2…………….
23 Kết luận chương 1………………………………………………………………. 27 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………………………….1 Công nghệ chế tạo vật liệu nano TiO2………………………………………… 28 2.1 Công nghệ chế tạo vật liệu nano………………………………………….2 Quá trình sol-gel chế tạo vật liệu nano…………………………………… 29 2.3 Quá trình sol-gel chế tạo vật liệu và màng mỏng trên nền tảng nano 32 TiO2……………………………………………………………………….1 Quá trình thủy phân ngưng tụ chế tạo sol TiO2………………….2 Quy trình công nghệ chế tạo màng mỏng cấu trúc nano TiO2….2 Một số phương pháp nghiên cứu tính chất quang xúc tác cho vật liệu nano TiO2……………………………………………………………………………… 36 2.1 Phương pháp hấp thụ UV-VIS xác định nồng độ dung dịch, nghiên cứu độ rộng vùng cấm bán dẫn…………………………………………….2 Phương pháp đo phân hủy chất mầu hữu cơ qua đó xác định tốc độ phản ứng quang xúc tác.3 Phương pháp đo khả năng diệt khuẩn của hiệu ứng quang xúc tác…….3 Phương pháp đánh giá tính chất ưa nước bằng kỹ thuật đo góc tiếp xúc….1 Kỹ thuật đo góc tiếp xúc………………………………………………….2 Kỹ thuật đánh giá tính ưa nước.…… 47 Kết luận chương 2………………………………………………………. 50 CHƯƠNG 3: NĂNG LƯỢNG TỰ DO BỀ MẶT CHẤT RẮN VÀ GÓC TIẾP XÚC PHA - RẮN LỎNG. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG BỀ MẶT CHO VẬT LIỆU TIO2………………………………………………………….1 Năng lượng tự do bề mặt và mối quan hệ với tính dính ướt, góc tiếp xúc giọt chất lỏng trên bề mặt chất rắn…………………………………….1 Sức căng bề mặt của chất lỏng…………………………………….2 Năng lượng tự do bề mặt chất rắn………………………………….3 Mối liên hệ giữa góc tiếp xúc pha rắn - lỏng và năng lượng bề mặt….4 Các cách tiếp cận xác định năng lượng bề mặt thông qua góc tiếp xúc….2 Tổng quan một số cách tính năng lượng bề mặt cho TiO2 đã được nghiên cứu trên thế giới……………………………………………………….3 Phương pháp luận tính toán năng lượng bề mặt TiO2 quang xúc tác của luận án…………………………………………………………………………… 66 Kết luận chương 3…………………………………………………….
69 CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TIO2/SIO2 VÀ TIO2/PEG…………………………………………….1 Hệ vật liệu nano phúc hợp TiO2/SiO2………………………………………… 71 4.1 Kết quả chế tạo vật liệu TiO2/SiO2………………………………….2 Các kết quả nghiên cứu tính chất cấu trúc……………………………….1 Cấu trúc pha tinh thể của vật liệu TiO2/SiO2……………….2 Cấu trúc hình thái bề mặt màng TiO2/SiO2……………….3 Phổ hấp thụ hồng ngoại…………………………………….3 Kết quả nghiên cứu tính chất quang xúc tác hệ vật liệu nano phúc hợp TiO2/SiO2…………………………………………………………….1 Kết quả nghiên cứu khả năng phân hủy chất mầu methylene Blue………………………………………………………….2 Kết quả nghiên cứu khả năng diệt khuẩn (E.2 Hệ vật liệu nano xốp TiO2/PEG…………………………………….1 Kết quả chế tạo vật liệu nano xốp TiO2/PEG…………………………….2 Các kết quả nghiên cứu tính chất cấu trúc…………………….1 Cấu trúc pha tinh thể của vật liệu TiO2/PEG………….2 Cấu trúc hình thái bề mặt màng TiO2/PEG…………….3 Diện tích bề mặt riêng của vật liệu nano xốp TiO2/PEG….3 Kết quả nghiên cứu tính chất quang xúc tác hệ vật liệu nano xốp TiO2/PEG………………………………………………………………… 93 4.3 Ứng dụng của hệ vật liệu nano phúc hợp TiO2/SiO2 và hệ vật liệu nano xốp TiO2/PEG……………………………………………………………….1 Triển khai thử nghiệm khả năng diệt khuẩn cho cơ sở y tế……….2 Triển khai thử nghiệm tính nước…………………………………………. 101 Kết luận chương 4………………………………………………………………. 103 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ƯA NƯỚC VÀ NĂNG LƯỢNG BỀ MẶT CỦA HAI HỆ VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TIO2/SIO2, TIO2/PEG……………………………………………………………….1 Tính ưa nước và năng lượng bề mặt của hệ vật liệu nano phức hợp TiO2/SiO2………………………………………………………………………… 106 5.1 Tính chất ưa nước của hệ vật liệu nano phức hợp TiO2/SiO2…………….2 Năng lượng bề mặt màng TiO2/SiO2……………………………….2 Tính ưa nước và năng lượng bề mặt của hệ vật liệu nano xốp TiO2/PEG.1 Tính chất ưa nước của hệ vật liệu nano xốp TiO2/PEG………………….2 Năng lượng bề mặt màng TiO2/PEG……………………………………. 125 Kết luận chương 5……………………………………………………………… 130 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………….
132 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN…………………………………………. 133 PHỤ LỤC ……………………………………………………………………………… 134 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ……………………………….…… 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………. 137 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ Bảng biểu Bảng 1.1 Một số đặc tính cấu trúc các dạng thù hình của TiO2.2 Góc tiếp xúc đo được phụ thuộc vào độ xốp của màng.3 Diện tích bề mặt riêng phụ thuộc tỷ lệ PEG và SiO2 Bảng 3.1 Sức căng bề mặt của một số chất lỏng và chất rắn khi tiếp xúc với không khí.2 Giá trị năng lượng bề mặt của một số vật liệu thông dụng tiếp xúc với không khí.1 Tỷ lệ sống sót của vi khuẩn E. coli theo thời gian chiếu sáng.1 Khối lượng PEG đưa vào theo tỷ lệ phần tram từ 0÷50%.2 Độ dày màng TiO2/PEG (0÷50%) theo nồng độ dung dịch và số lần quay phủ.3 Diện tích bề mặt riêng của các mẫu bột TiO2/PEG (0÷50%).1 Giá trị góc tiếp xúc của giọt nước trên màng TiO2/SiO2 (0÷50%) theo thời gian chiếu sáng.2 Giá trị tốc độ bão hòa, góc tiếp xúc bão hòa của nước trên bề mặt các màng TiO2/SiO2 (0÷50%).3 Giá trị năng lượng bề mặt của các chất lỏng.4 Giá trị góc tiếp xúc của các chất lỏng khác nhau trên bề mặt màng TiO2/SiO2 (0÷50%) tại thời điểm chưa chiếu sáng.5 Giá trị năng lượng bề mặt SV của các màng TiO2/SiO2 (0÷50%) tại các thời điểm 0, 30, 60, 90, 120 phút chiếu sáng.6 Giá trị năng lượng bề mặt svbão hòa của các màng TiO2/SiO2(0÷50%).7 Giá trị góc tiếp xúc của nước, năng lượng bề mặt (SV) và năng lượng tiếp xúc giữa nước với bề mặt màng (sl) của các màng TiO2/SiO2 (0÷50%).1 Giá trị góc tiếp xúc bão hòa của nước trên bề mặt màng TiO2/PEG (0÷50%).2 Giá trị góc tiếp xúc bão hòa và tốc độ đạt giá trị bão hòa của góc tiếp xúc trên các mẫu có độ dày khác nhau.3 Giá trị góc tiếp xúc của các chất lỏng khác nhau trên bề mặt màng TiO2/PEG (0÷50%) tại thời điểm chưa chiếu sáng.4 Giá trị năng lượng bề mặt sv của các màng TiO2/PEG (0÷50%) tại các thời điểm 0, 30, 60, 90, 120, 150 phút chiếu sáng.5 Giá trị năng lượng bề mặt (γsv ) bão hòa của các mẫu TiO2/PEG (0÷50%) Bảng 5.6 Giá trị góc tiếp xúc θ của nước, năng lượng bề mặt (γsv) và năng lượng tiếp xúc giữa nước với bề mặt màng (γsl) của các màng TiO2/PEG (0÷50%) Hình vẽ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2.2 Khối bát diện của TiO2 Hình 1.3 Giản đồ năng lượng của TiO2 anatase và rutile.4 Sơ đồ nguyên lý cơ chế quang xúc tác của TiO2.5 Những lĩnh vực ứng dụng chính của TiO2.6 Hình ảnh bề mặt phun sương của kính thường (a) và kính phủ TiO2 (b).7 Bề mặt kị nước (a); Bề mặt ưa nước (b).8 Cơ chế ưa nước của TiO2 khi được chiếu sáng đề xuất bởi Wang và cộng sự.9 Cơ chế ưa nước của TiO2 khi được chiếu sáng đề xuất bởi Sakai và cộng sự.10 Góc tiếp xúc của giọt nước với các màng có độ dày khác nhau tại thời điểm trước chiếu sáng (a, b, c) và sau khi chiếu sáng (a’, b’, c’).11 Mật độ nhóm OH phụ thuộc kích thước hạt.12 Ảnh FE-SEM của màng TiO2/PEG (a)0.13 Góc tiếp xúc theo thời gian chiếu sáng của các mẫu có diện tích bề mặt riêng khác nhau.14 Quá trình khử xảy ra trên bề mặt ưa nước.15 Một số ứng dụng vào đời sống của vật liệu nano TiO2.1 Kỹ thuật Sol-gel và các sản phẩm của nó.2 Phương pháp phủ quay.3 Các giai đoạn của phương pháp phủ quay.4 Quan hệ về hình học của nhiễu xạ tia X từ các nguyên tử nằm trên mặt phẳng phản xạ.5 Phương pháp Tauc Plot xác định độ rộng vùng cấm chất bán dẫn.6 Sơ đồ khối hệ đo tính năng quang xúc tác thông qua đo phân hủy Methylene Blue.7 Độ hấp thụ của dãy nồng độ MB chuẩn.8 Một số hình ảnh trong quy trình đánh giá mức độ diệt khuẩn của màng quang xúc tác.10 Đo góc tiếp xúc bằng phương pháp phản xạ quang.11 Đo góc tiếp xúc bằng phương pháp giao thoa.12 Đo góc tiếp xúc bằng phương pháp chiếu bóng.13 Đo góc tiếp xúc gián tiếp bằng cách đo đường kính vết loang của giọt nước.14 Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo góc tiếp xúc.15 Cách tính góc tiếp xúc trong trường hợp giọt chất lỏng hình chỏm cầu.16 Thiết bị đo góc tiếp xúc.17 Hình ảnh giọt chất lỏng quan sát qua camera.18 Giá trị góc tiếp xúc được tính bằng phần mềm ImageJ.19 Phân loại bề mặt ưa nước, kị nước.20 Hiện tượng dính ướt khi chất lỏng tiếp xúc với bề mặt rắn.21 Góc tiếp xúc của một giọt chất lỏng trên bề mặt rắn.1 Hình vẽ mô tả sức căng bề mặt được gây ra bởi các lực không cân bằng của các phân tử chất lỏng trên bề mặt.2 Khối chất rắn khác pha.3 Khối chất rắn cùng pha.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Nguyễn Thị Mai Hương (n.d.). Nghiên cứu tính chất xúc tác quang và ưa nước của màng TiO2/SiO2 và TiO2/PEG [Luận án tiến sĩ]. LuanAn.net. https://luanan.net/khoa-hoc-tu-nhien/nghien-cuu-tinh-chat-xuc-tac-quang-va-ua-nuoc-cua-mang-tio2-sio2-va-tio2-peg
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu tính chất xúc tác quang và ưa nước của màng TiO2/SiO2 và TiO2/PEG" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ vật lý chế tạo màng TiO2-SiO2, TiO2-PEG ứng dụng xúc tác quang, ưa nước bằng sol-gel.
Luận án "Nghiên cứu tính chất xúc tác quang và ưa nước của màng TiO2/SiO2 và TiO2/PEG" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu tính chất xúc tác quang và ưa nước của màng TiO2/SiO2 và TiO2/PEG" có 155 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu tính chất xúc tác quang và ưa nước của màng TiO2/SiO2 và TiO2/PEG" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.