Luận án tiến sĩ vật lý - Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác - Dương Quốc Văn
Luận án nghiên cứu tác phẩm Đường Quốc Văn, phân tích nội dung và giá trị văn học. Đây là công trình nghiên cứu sâu về nền văn học trung đại Việt Nam.
Vật lý Chất rắn
Luan An
Luận án Tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
181
Thời gian đọc
28 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Tóm tắt nội dung
I.Tổng quan vật liệu TiO2 Cấu trúc Ứng dụng
Titanium dioxide (TiO2) là vật liệu bán dẫn quan trọng. Nó được ứng dụng rộng rãi trong quang xúc tác nhờ các tính chất đặc trưng. Dạng anatase của TiO2 thể hiện hoạt tính quang xúc tác cao nhất. Cấu trúc tinh thể và tính chất vật lý của TiO2 ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất. Các nghiên cứu tập trung vào việc hiểu rõ hơn về đặc điểm này. Điều này bao gồm khảo sát tính chất quang và dao động mạng tinh thể. Vật liệu nano TiO2 có tiềm năng lớn trong nhiều lĩnh vực. Chúng bao gồm xử lý môi trường, y sinh và năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, TiO2 nguyên chất vẫn tồn tại hạn chế. Hiệu suất quang xúc tác của nó thấp dưới ánh sáng khả kiến. Tốc độ tái hợp điện tử - lỗ trống cao cũng là một vấn đề. Việc tìm kiếm các phương pháp biến tính để khắc phục các nhược điểm này là cần thiết. Nâng cao khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm tái hợp là mục tiêu chính. Các giải pháp đang được tích cực phát triển.
1.1. Cấu trúc tinh thể và tính chất vật lý TiO2
TiO2 tồn tại ở nhiều dạng thù hình khác nhau. Anatase, rutile và brookite là các dạng phổ biến. Dạng anatase được ưa chuộng nhất cho ứng dụng quang xúc tác. Cấu trúc tinh thể của anatase có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất. Nó quyết định khả năng hấp thụ ánh sáng và vị trí vùng năng lượng. Các tính chất dao động mạng tinh thể cũng được khảo sát. Điều này giúp hiểu rõ hơn về sự ổn định cấu trúc. Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bổ trợ lẫn nhau. Chúng cung cấp cái nhìn sâu sắc về vật liệu này. Vật liệu nano TiO2 thể hiện các đặc tính vượt trội. Kích thước hạt nhỏ làm tăng diện tích bề mặt. Điều này góp phần tăng cường hoạt tính.
1.2. Tính chất quang và ứng dụng vật liệu nano
Tính chất quang của TiO2 được nghiên cứu kỹ lưỡng. Vật liệu này hấp thụ mạnh bức xạ tử ngoại. Tuy nhiên, khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến còn hạn chế. Điều này gây khó khăn cho các ứng dụng thực tế. Ứng dụng vật liệu nano TiO2 rất đa dạng. Nó được dùng trong các quá trình quang xúc tác. Xử lý nước thải, khử ô nhiễm không khí là ví dụ. Ngoài ra, TiO2 cũng có mặt trong pin mặt trời. Khả năng tự làm sạch bề mặt cũng là một ứng dụng nổi bật. Nghiên cứu tiếp tục mở rộng tiềm năng của vật liệu này. Việc cải thiện tính chất quang là ưu tiên hàng đầu.
1.3. Hạn chế quang xúc tác TiO2 nguyên chất
Hoạt tính quang xúc tác của TiO2 nguyên chất còn nhiều hạn chế. Vùng cấm rộng là nguyên nhân chính. Nó giới hạn khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến. Hậu quả là hiệu suất thấp dưới nguồn sáng tự nhiên. Tốc độ tái hợp điện tử - lỗ trống cao cũng làm giảm hiệu quả. Các cặp điện tử - lỗ trống dễ dàng tái hợp. Điều này ngăn cản phản ứng quang xúc tác diễn ra. Cần có các giải pháp kỹ thuật để khắc phục. Mục tiêu là tăng cường hiệu suất dưới phổ ánh sáng rộng hơn. Việc tìm kiếm các vật liệu biến tính mới là rất quan trọng.
II.Biến tính TiO2 tăng cường hoạt tính quang xúc tác
Nhiều nghiên cứu tập trung vào biến tính TiO2. Mục tiêu là nâng cao hoạt tính quang xúc tác. Các phương pháp biến tính rất đa dạng. Chúng bao gồm pha tạp phi kim và kim loại. Tạo vật liệu tổ hợp cũng là một hướng đi. Điều này nhằm khắc phục các hạn chế của TiO2 nguyên chất. Cải thiện khả năng hấp phụ là một yếu tố then chốt. Tăng cường bề mặt tiếp xúc giúp tăng hiệu quả phản ứng. Giảm bề rộng vùng cấm là mục tiêu quan trọng khác. Điều này giúp vật liệu hấp thụ ánh sáng khả kiến. Hạn chế tái hợp điện tử - lỗ trống cũng được chú trọng. Đây là cách để kéo dài thời gian sống của các cặp tải điện. Các vật liệu TiO2 pha V, TiO2 pha N và TiO2-CNTs đã được nghiên cứu sâu. Mỗi loại biến tính mang lại những ưu điểm riêng biệt. Chúng hứa hẹn tạo ra các chất quang xúc tác thế hệ mới.
2.1. Các phương pháp tăng cường khả năng hấp phụ
Khả năng hấp phụ của TiO2 đóng vai trò quan trọng. Vật liệu cần hấp phụ chất ô nhiễm lên bề mặt. Sau đó, phản ứng quang xúc tác mới diễn ra. Tăng cường diện tích bề mặt là một cách hiệu quả. Tạo cấu trúc xốp hoặc kích thước nano là giải pháp. Các vật liệu tổ hợp cũng giúp tăng khả năng hấp phụ. Carbon Nanotubes (CNTs) là một ví dụ điển hình. CNTs có diện tích bề mặt riêng lớn. Sự kết hợp với TiO2 tạo ra vật liệu vượt trội. Nó giúp tăng cường khả năng tiếp xúc với chất cần xử lý. Điều này cải thiện hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm đáng kể.
2.2. Giảm bề rộng vùng cấm và tốc độ tái hợp e h
Bề rộng vùng cấm của TiO2 là một nhược điểm lớn. Nó chỉ hấp thụ được tia tử ngoại. Để hấp thụ ánh sáng khả kiến, vùng cấm cần được thu hẹp. Pha tạp phi kim (như N) là một phương pháp hiệu quả. Nó tạo ra các mức năng lượng mới trong vùng cấm. Điều này cho phép hấp thụ photon năng lượng thấp hơn. Giảm tốc độ tái hợp điện tử - lỗ trống cũng rất quan trọng. Các hạt mang điện cần tồn tại đủ lâu để phản ứng. Pha tạp kim loại (như V) có thể tạo bẫy điện tử. Cấu trúc tổ hợp (như với CNTs) giúp phân tách điện tích. Điều này kéo dài tuổi thọ của các hạt mang điện. Từ đó, tăng cường hiệu suất quang xúc tác tổng thể.
2.3. Nghiên cứu TiO2 pha V TiO2 pha N và TiO2 CNTs
Các nghiên cứu đã tập trung vào TiO2 pha tạp V và N. Vanadium (V) được đưa vào mạng tinh thể TiO2. Nó tạo ra các tâm bẫy điện tử hiệu quả. Điều này giúp ngăn chặn tái hợp điện tử - lỗ trống. Nitơ (N) được pha tạp vào TiO2. Nó làm thu hẹp vùng cấm, tăng khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến. Vật liệu tổ hợp TiO2-CNTs cũng được chú trọng. Carbon Nanotubes (CNTs) đóng vai trò là chất nhận/phân tách điện tử. Chúng tăng cường khả năng hấp phụ và giảm tái hợp. Mỗi loại biến tính này mang lại những ưu điểm riêng. Chúng đều góp phần nâng cao hiệu suất quang xúc tác. Đây là những hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn.
III.Chế tạo các vật liệu TiO2 biến tính hiệu quả cao
Chế tạo vật liệu quang xúc tác hiệu quả là bước then chốt. Nhiều phương pháp tổng hợp đã được áp dụng. Chúng bao gồm thủy nhiệt, sol-gel và đồng kết tủa. Các kỹ thuật này được lựa chọn dựa trên loại vật liệu. Mục tiêu là kiểm soát cấu trúc và hình thái của sản phẩm. Việc pha chế dung dịch tiền chất là bước khởi đầu quan trọng. Dung dịch chứa ion V4+ được sử dụng để pha tạp V. Các quy trình tổng hợp cần được tối ưu hóa. Điều này đảm bảo vật liệu có tính chất mong muốn. Từ vật liệu TiO2 pha V đến màng TiO2 pha N. Và cả các vật liệu tổ hợp TiO2/CNTs phức tạp. Mỗi loại vật liệu đòi hỏi một quy trình riêng. Nghiên cứu thực nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện các phương pháp này.
3.1. Tổng hợp TiO2 pha V bằng thủy nhiệt và sol gel
Phương pháp thủy nhiệt được sử dụng để tổng hợp TiO2 pha V. Quá trình này diễn ra trong môi trường nước dưới áp suất cao. Nó tạo ra các tinh thể có kích thước và hình dạng đồng đều. Phương pháp sol-gel cũng là một lựa chọn phổ biến. Quá trình sol-gel liên quan đến sự hình thành gel từ dung dịch. Sau đó là nung kết để tạo ra vật liệu rắn. Cả hai phương pháp đều cho phép kiểm soát tốt các đặc tính vật liệu. Chúng ảnh hưởng đến kích thước hạt và mức độ pha tạp. Điều này rất quan trọng để tối ưu hóa hoạt tính quang xúc tác.
3.2. Chế tạo màng TiO2 pha N và vật liệu TiO2 CNTs
Chế tạo màng TiO2 pha N được thực hiện bằng các kỹ thuật thích hợp. Màng mỏng có ưu điểm về khả năng tái sử dụng. Chúng cũng có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn. Vật liệu tổ hợp TiO2/CNTs được tổng hợp cẩn thận. Quy trình này thường bao gồm việc kết hợp các CNTs. Sau đó là lắng đọng TiO2 lên bề mặt CNTs. Sự tương tác giữa TiO2 và CNTs là rất quan trọng. Nó ảnh hưởng đến hiệu quả phân tách điện tích. Các phương pháp chế tạo được nghiên cứu kỹ lưỡng. Mục tiêu là đạt được cấu trúc vật liệu tối ưu.
3.3. Phương pháp đồng kết tủa cho TiO2 biến tính
Phương pháp đồng kết tủa cũng được áp dụng. Nó là một kỹ thuật hiệu quả để pha tạp các nguyên tố. Trong phương pháp này, các ion tiền chất được kết tủa đồng thời. Điều này tạo ra sự phân bố đồng đều của chất pha tạp. Đối với TiO2 pha V, phương pháp này có thể được sử dụng. Nó giúp đảm bảo sự tích hợp tốt của V vào mạng lưới TiO2. Việc kiểm soát pH và nhiệt độ là rất quan trọng. Điều này đảm bảo quá trình kết tủa diễn ra đúng cách. Kết quả là vật liệu biến tính với cấu trúc tinh thể ổn định. Các tính chất quang xúc tác được cải thiện đáng kể.
IV.Nghiên cứu tính chất quang xúc tác vật liệu TiO2
Nghiên cứu tính chất của vật liệu là không thể thiếu. Nó xác định hiệu quả của quá trình biến tính. Các kỹ thuật đặc trưng vật liệu được sử dụng. Chúng bao gồm nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử. Phổ hấp thụ UV-Vis và phổ phát quang cũng được dùng. Các phương pháp này cung cấp thông tin chi tiết. Về cấu trúc tinh thể, hình thái và thành phần hóa học. Đặc biệt, đánh giá hoạt tính quang xúc tác là quan trọng nhất. Các thử nghiệm được thực hiện dưới ánh sáng khác nhau. So sánh hiệu quả của TiO2 biến tính với TiO2 nguyên chất. Điều này giúp định lượng mức độ cải thiện hiệu suất. Dữ liệu này là cơ sở để tối ưu hóa vật liệu.
4.1. Khảo sát cấu trúc hình thái và thành phần mẫu
Nhiễu xạ tia X (XRD) được dùng để xác định cấu trúc tinh thể. Nó giúp nhận diện các pha anatase, rutile. Kích thước tinh thể cũng được tính toán từ phổ XRD. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và truyền qua (TEM) được sử dụng. Chúng cung cấp thông tin về hình thái bề mặt và kích thước hạt. Phân tích phổ năng lượng phân tán tia X (EDX) xác định thành phần hóa học. Điều này chứng minh sự có mặt của chất pha tạp (V, N). Nó cũng kiểm tra sự phân bố của các nguyên tố. Các dữ liệu này rất quan trọng để kiểm soát quá trình tổng hợp.
4.2. Phân tích phổ hấp thụ phổ phát quang và Raman
Phổ hấp thụ UV-Vis được sử dụng để đánh giá khả năng hấp thụ ánh sáng. Nó cho thấy sự dịch chuyển vùng hấp thụ sang ánh sáng khả kiến. Phổ phát quang (PL) cung cấp thông tin về tái hợp điện tử - lỗ trống. Cường độ PL thấp hơn cho thấy tốc độ tái hợp giảm. Phổ Raman giúp xác định các dao động mạng tinh thể. Nó cũng phát hiện sự hình thành các liên kết mới. Những phân tích này là bằng chứng cho sự biến tính thành công. Chúng cũng giải thích cơ chế tăng cường hoạt tính quang xúc tác.
4.3. Đánh giá hoạt tính quang xúc tác hiệu quả
Hoạt tính quang xúc tác được đánh giá thông qua thử nghiệm phân hủy chất ô nhiễm. Các chất màu hoặc thuốc nhuộm thường được sử dụng làm mẫu. Dung dịch chất ô nhiễm được tiếp xúc với vật liệu TiO2. Quá trình phân hủy được theo dõi dưới nguồn sáng. Cả ánh sáng tử ngoại và ánh sáng khả kiến đều được sử dụng. So sánh tốc độ phân hủy chất ô nhiễm là cách đánh giá hiệu quả. Các thông số như pH, nhiệt độ cũng được kiểm soát. Dữ liệu này chứng minh sự cải thiện hoạt tính. Nó cũng giúp xác định điều kiện tối ưu cho ứng dụng.
V.Cơ chế hoạt động quang xúc tác TiO2 CNTs tiên tiến
Hiểu rõ cơ chế hoạt động là điều cần thiết. Điều này giúp tối ưu hóa vật liệu quang xúc tác. Cơ chế quang xúc tác của TiO2/CNTs rất phức tạp. Nó liên quan đến sự tương tác giữa hai thành phần. CNTs đóng vai trò quan trọng trong việc phân tách điện tích. Chúng nhận điện tử từ vùng dẫn của TiO2. Điều này làm giảm tốc độ tái hợp điện tử - lỗ trống. Kết quả là kéo dài thời gian sống của các hạt mang điện. Các tính toán lý thuyết bổ sung cho nghiên cứu thực nghiệm. Chúng cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc điện tử. Mối quan hệ giữa cấu trúc vật liệu và hoạt tính quang xúc tác được làm rõ. Điều này dẫn đến thiết kế vật liệu hiệu quả hơn. Nâng cao hiệu suất ứng dụng trong xử lý môi trường.
5.1. Cơ chế quang xúc tác vật liệu TiO2 CNTs
Khi TiO2/CNTs hấp thụ photon, điện tử được kích thích. Điện tử từ vùng hóa trị chuyển lên vùng dẫn. Lỗ trống được tạo ra ở vùng hóa trị. Carbon Nanotubes (CNTs) hoạt động như một chất nhận điện tử hiệu quả. Điện tử trong vùng dẫn của TiO2 nhanh chóng chuyển sang CNTs. Điều này ngăn chặn sự tái hợp điện tử - lỗ trống. Lỗ trống còn lại trên TiO2 phản ứng với nước hoặc ion OH-. Chúng tạo ra các gốc hydroxyl có tính oxy hóa mạnh. Các gốc này sau đó phân hủy chất ô nhiễm. Cơ chế này giúp tăng cường đáng kể hiệu suất quang xúc tác. Nó đặc biệt hiệu quả dưới ánh sáng khả kiến.
5.2. Tính toán lý thuyết cấu trúc điện tử vật liệu
Các phương pháp tính toán lý thuyết được sử dụng rộng rãi. Chúng bao gồm lý thuyết hàm mật độ (DFT). Tính toán này giúp xác định cấu trúc điện tử của vật liệu. Đặc biệt là mức năng lượng của vùng cấm và vị trí các mức pha tạp. Tương tác giữa TiO2 và chất pha tạp được mô phỏng. Ảnh hưởng của CNTs đến phân bố điện tích cũng được nghiên cứu. Kết quả tính toán cung cấp cái nhìn sâu sắc. Nó giải thích các kết quả thực nghiệm. Đồng thời, nó định hướng cho việc thiết kế vật liệu mới. Điều này giúp tối ưu hóa tính chất quang xúc tác một cách khoa học.
5.3. Mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính quang
Mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác rất chặt chẽ. Kích thước tinh thể, hình thái và mức độ pha tạp đều quan trọng. Cấu trúc tinh thể anatase thường cho hoạt tính tốt nhất. Kích thước nano làm tăng diện tích bề mặt, tăng điểm hoạt động. Sự có mặt của các chất pha tạp (V, N) thay đổi vùng cấm. Nó cũng tạo ra các tâm bẫy điện tử hoặc lỗ trống. Vật liệu tổ hợp TiO2/CNTs tạo ra giao diện dị thể hiệu quả. Giao diện này thúc đẩy sự phân tách điện tích. Tất cả các yếu tố này phối hợp với nhau. Chúng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng. Và cũng ảnh hưởng đến hiệu quả phân tách điện tử - lỗ trống. Từ đó, quyết định hoạt tính quang xúc tác của vật liệu.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (181 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ----------o0o---------- DƯƠNG QUỐC VĂN CHẾ TẠO VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TiO2 BIẾN TÍNH (TiO2:V, TiO2:N VÀ TiO2-CNTs) VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ----------o0o---------- DƯƠNG QUỐC VĂN CHẾ TẠO VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC TiO2 BIẾN TÍNH (TiO2:V, TiO2:N VÀ TiO2-CNTs) VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 62.04 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Nguyễn Minh Thủy 2. Nguyễn Huy Việt Hà Nội - 2017 i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. Nguyễn Minh Thủy và TS.
Nguyễn Huy Việt, những người thầy đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian làm luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS. Nguyễn Văn Khánh, PGS. Nguyễn Quỳnh Lan và PGS.
Trần Minh Thi, những người đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong công việc để cho tôi có thể tập trung vào quá trình học nghiên cứu sinh. Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. Nguyễn Văn Hùng cùng các thầy cô trong Bộ môn Vật lý Chất rắn - Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, những người đã tạo điều kiện tốt nhất cho việc học tập và nghiên cứu của tôi. Tôi xin cảm ơn PGS.
Lê Thị Hồng Hải, TS. Nguyễn Cao Khang, NCS. Nguyễn Mạnh Nghĩa, những người đã hỗ trợ tôi trong quá trình tổng hợp và thử nghiệm quang xúc tác cho các hệ mẫu trong luận án. Xin trân trọng cảm ơn TS.
Trịnh Hải Đăng, TS. Nguyễn Hồng Quân vì sự giúp đỡ nhiệt thành trong quá trình chế tạo và khảo sát các tính chất đặc trưng cho các mẫu trong luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS. Phạm Tiến Lâm, TS.
Nguyễn Tiến Cường vì các hỗ trợ tận tình trong quá trình tính toán bằng phần mềm Materials Studio cho các mô hình trong luận án. Xin cảm ơn PGS. Phạm Thọ Hoàn và các đồng nghiệp tại Trung tâm Khoa học Tính toán - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong các tính toán bằng Quantum ESPRESSO. Các kết quả mô phỏng và các phân tích tương ứng được hoàn thành nhờ các thảo luận với TS.
Lê Minh Thư. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các đồng nghiệp trong Bộ môn Vật lý Đại cương - Khoa Vật lý - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, những người luôn bên tôi và hỗ trợ tôi vượt qua mọi khó khăn trong công việc để hoàn thành luận án này. ii Xin được gửi lời cảm ơn tới anh chị nghiên cứu sinh, các bạn học viên cao học và các em sinh viên làm việc tại Phòng thí nghiệm Vật lý Môi trường - Khoa Vật lý và Trung tâm khoa học và công nghệ nano - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, những người đã luôn cùng tôi làm việc trong những năm qua. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè, những người luôn yêu thương, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận án.
Luận án này được hoàn thành nhờ một phần hỗ trợ từ đề tài cấp nhà nước NAFOSTED mã số 103.12 và đề tài cấp Bộ GD-ĐT mã số B2014-17-46. Hà Nội, ngày 11 tháng 12 năm 2017 Dương Quốc Văn iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Minh Thủy và TS. Nguyễn Huy Việt.
Hầu hết các số liệu và kết quả trong luận án được trích dẫn từ các bài báo đã được xuất bản của tôi và cộng sự. Các số liệu, kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và chính xác. Tác giả Dương Quốc Văn iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. i LỜI CAM ĐOAN.
iii MỤC LỤC. iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. viii DANH MỤC CÁC BẢNG. x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.
xi Chapter 0 MỞ ĐẦU. 1 Chapter 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiO2 .1 Tổng quan về TiO2.1 Cấu trúc tinh thể và tính chất vật lý của vật liệu TiO2 .2 Tính chất dao động của mạng tinh thể TiO2 .3 Tính chất quang của vật liệu TiO2 .4 Các kết quả nghiên cứu lý thuyết về vật liệu TiO2 .5 Các ứng dụng của vật liệu nano bán dẫn nền TiO2 .2 Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2 anatase .1 Quang xúc tác của vật liệu TiO2 .3 Hạn chế của TiO2 trong các ứng dụng quang xúc tác .1 Các nghiên cứu tăng cường hoạt tính quang xúc tác trong vùng khả kiến .2 Các nghiên cứu tăng cường khả năng hấp phụ của TiO2 .4 Các nghiên cứu nhằm làm giảm bề rộng vùng cấm của vật liệu TiO2 .1 Một số kết quả nghiên cứu về vật liệu TiO2 pha V .3 Một số kết quả nghiên cứu về vật liệu TiO2 pha N .5 Các nghiên cứu nhằm làm giảm tốc độ tái hợp điện tử - lỗ trống.1 Một số tính chất đặc trưng của CNTs.2 Các kết quả thực nghiệm về hoạt hóa CNTs .3 Các kết quả thực nghiệm về vật liệu TiO2/CNTs .4 Các kết quả tính toán về vật liệu TiO2/CNTs.5 Cơ chế quang xúc tác của vật liệu TiO2/CNTs .6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước. 38 Kết luận chương 1. 41 Chapter 2 Chương 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN .1 Tổng hợp mẫu vật liệu nano bán dẫn nền TiO2.1 Pha chế dung dịch chứa ion V4+.2 Tổng hợp mẫu TiO2 pha V bằng phương pháp thủy nhiệt .3 Tổng hợp mẫu TiO2 pha V bằng phương pháp sol-gel.4 Tổng hợp mẫu TiO2 pha V bằng phương pháp đồng kết tủa .5 Chế tạo mẫu màng TiO2 pha N.2 Tổng hợp các mẫu vật liệu tổ hợp TiO2/CNTs.2 Tổng hợp mẫu TiO2/CNTs .3 Các thiết bị và kỹ thuật phân tích đặc trưng mẫu .1 Kính hiển vi điện tử quét.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua .3 Kính hiển vi lực nguyên tử .4 Phép đo nhiễu xạ tia X .5 Phép đo phổ hấp thụ UV-Vis.6 Phép đo phổ tán xạ Raman .7 Phép đo phổ hồng ngoại .8 Phép đo phổ tán sắc năng lượng tia X .9 Phép đo phổ quang điện tử tia X .10 Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 .11 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao .12 Phép đo hoạt tính quang xúc tác .4 Tính toán cấu trúc điện tử của vật liệu bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ .1 Bài toán cơ bản của tính toán cấu trúc điện tử của vật liệu .2 Lý thuyết phiếm hàm mật độ: các ý tưởng sơ khai .3 Lý thuyết phiếm hàm mật độ: các định lý cơ bản .4 Năng lượng tương quan – trao đổi.5 Một số kỹ thuật tính toán trong DFT .6 Sơ lược về Quantum ESPRESSO và Materials Studio .7 Quy trình tính toán cho vật liệu sử dụng DFT.
65 Kết luận chương 2. 67 Chapter 3 Chương 3 MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NỀN TiO2 BẰNG LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ .1 Kết quả tính cho vật liệu TiO2 anatase hoàn hảo .1 Các thông số đặc trưng sử dụng trong tính toán cho vật liệu TiO2 .2 Khảo sát phiếm hàm sử dụng để tính toán cho vật liệu TiO2 .3 Khảo sát thế bổ chính Hubbard cho mô hình tính toán của vật liệu TiO2 .4 Các kết quả tính cho vật liệu TiO2 anatase .2 Kết quả tính cho vật liệu TiO2 pha tạp .1 Mô hình tính cho vật liệu TiO2 pha tạp.2 Các kết quả tính cho vật liệu TiO2 pha V .3 Các kết quả tính toán cho vật liệu TiO2 pha N .3 Kết quả tính cho clusters TiO2 .1 Các mô hình cluster TiO2 .2 Quá trình cho – nhận điện tử của các cluster (TiO2)n .4 Các kết quả tính cho vật liệu tổ hợp TiO2/CNTs .1 Các mô hình cho vật liệu TiO2/CNTs .2 Cấu trúc và liên kết trong vật liệu TiO2/CNTs .3 Các mô phỏng dự đoán hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2/CNTs. 93 Kết luận chương 3. 96 Chapter 4 Chương 4 NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG PHA TẠP LÊN HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU TiO2 .1 Ảnh hưởng của phương pháp chế tạo và nồng độ tạp chất lên tính chất của vật liệu TiO2 pha V .1 Cấu trúc tinh thể của vật liệu TiO2 pha V .2 Tính chất quang của vật liệu TiO2 pha V.3 Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2 pha V .2 Ảnh hưởng của tham số thủy nhiệt lên tính chất của mẫu TiO2 pha V .1 Ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt lên tính chất của mẫu TiO2 pha V .2 Ảnh hưởng của dung dịch thủy nhiệt lên tính chất của vật liệu TiO2 pha V111 4.3 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch lên hình thái của TiO2 pha V .1 Cấu trúc tinh thể của vật liệu TiO2 pha V .2 Ảnh hưởng của dung dịch lên hình thái của vật liệu TiO2 pha V .4 Thử nghiệm chế tạo màng TiO2 pha N .1 Hình thái bề mặt của mẫu TiO2 pha N.2 Tính chất quang của vật liệu TiO2 pha N .3 Liên kết trong vật liệu TiO2 pha N.
121 Kết luận chương 4. 124 Chapter 5 Chương 5 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CÔNG NGHỆ LÊN TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP TiO2/CNTs.1 Ảnh hưởng của hoạt hóa CNTs lên tính chất của vật liệu TiO2/CNTs .1 Ảnh hưởng của hoạt hóa CNTs lên sự hình thành lớp tiếp xúc TiO2-CNTs 127 5.2 Ảnh hưởng của nồng độ BA lên tính chất của vật liệu TiO2/CNTs .2 Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng lên tính chất của vật liệu TiO2/CNTs .1 Cấu trúc tinh thể của vật liệu tổ hợp TiO2/CNTs .2 Hình thái bề mặt của vật liệu TiO2/CNTs.3 Tính chất quang của vật liệu TiO2/CNTs .4 Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2/CNTs. 140 Kết luận chương 5. 144 DANH MỤC CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC.
146 TÀI LIỆU THAM KHẢO .1 Thẻ chuẩn JCPDS 21-1271 của TiO2 anatase .2 Thẻ chuẩn JCPDS 03-0380 của TiO2 brookite .3 Thẻ chuẩn JCPDS 21-1276 của TiO2 rutile .4 Thẻ chuẩn JCPDS 25-0284 của CNTs .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án nghiên cứu tác phẩm Đường Quốc Văn, phân tích nội dung và giá trị văn học. Đây là công trình nghiên cứu sâu về nền văn học trung đại Việt Nam.
Luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Năm bảo vệ: 2017.
Luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" thuộc chuyên ngành Vật lý Chất rắn. Danh mục: Ngôn Ngữ Học.
Luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" có bao nhiêu trang?
Luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" có 181 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Chế tạo TiO2 biến tính quang xúc tác và nghiên cứu tính chất" 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.