Luận Văn Thạc Sĩ: Chế Tạo Và Nghiên Cứu Tính Chất Quang Học Của Vật Liệu TiO2 Có Cấu Trúc Nano Pha Tạp Ion Đất Hiếm

• Tác giả: Nguyễn Trùng Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Mạnh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu TiO2 nano pha tạp ion đất hiếm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Huế

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiO2 CÓ CẤU TRÚC NANO
• 1.1.1. Giới thiệu về TiO2 có cấu trúc nano
• 1.1.2. Các dạng cấu trúc và một số tính chất vật lý của TiO2
• 1.1.3. Cấu trúc vùng năng lượng của TiO2
• 1.1.4. Một vài ứng dụng của TiO2 nano
• 2. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, CẤU TRÚC, VI CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TiO2 NANO PHA TẠP ION ĐẤT HIẾM (Eu3+, Sm3+)
• 2.1. TỔNG HỢP VẬT LIỆU TiO2 NANO
• 2.2. Các phương pháp phân tích
• 2.3. CẤU TRÚC VÀ VI CẤU TRÚC CỦA TiO2 và TiO2 PHA TẠP
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH CHẤT QUANG CỦA TiO2 NANO PHA TẠP CÁC ION ĐẤT HIẾM
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TiO2 NANO VÀO LĨNH VỰC QUANG XÚC TÁC
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Luận văn thạc sĩ

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc chế tạo vật liệu và nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu TiO2 nano pha tạp ion đất hiếm. Nghiên cứu được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Mạnh Sơn tại Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. Các kết quả và số liệu trong luận án được đảm bảo chính xác, trung thực và chưa từng được công bố trước đây.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là chế tạo vật liệu TiO2 nano và nghiên cứu tính chất quang học của chúng khi pha tạp các ion đất hiếm như Eu3+ và Sm3+. Nghiên cứu này nhằm khám phá các tính chất vật lý mới và ứng dụng tiềm năng của vật liệu quang học trong các lĩnh vực như quang xúc tác, pin mặt trời và thiết bị hiển thị.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp chế tạo nano như siêu âm - thủy nhiệt và sử dụng axit sulfuric để tổng hợp vật liệu TiO2 nano. Các phương pháp phân tích như SEM, TEM, XRD và UV-Vis được áp dụng để nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang học của vật liệu.

II. Chế tạo vật liệu TiO2 nano

Luận án trình bày chi tiết quy trình chế tạo vật liệu TiO2 nano bằng hai phương pháp chính: siêu âm - thủy nhiệt và sử dụng axit sulfuric. Các phương pháp này được lựa chọn do tính đơn giản, chi phí thấp và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm.

2.1. Phương pháp siêu âm thủy nhiệt

Phương pháp siêu âm - thủy nhiệt được sử dụng để tổng hợp TiO2 nano với kích thước hạt nhỏ và độ đồng đều cao. Quy trình này bao gồm các bước xử lý siêu âm và thủy nhiệt, giúp tạo ra vật liệu có cấu trúc tinh thể anatase và rutile.

2.2. Phương pháp sử dụng axit sulfuric

Phương pháp sử dụng axit sulfuric cũng được áp dụng để chế tạo vật liệu TiO2 nano. Quy trình này bao gồm việc xử lý TiO2 với axit sulfuric và nung ở nhiệt độ cao, tạo ra vật liệu có cấu trúc tinh thể và tính chất quang học đặc biệt.

III. Nghiên cứu tính chất quang học

Luận án tập trung vào việc nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu TiO2 nano pha tạp ion đất hiếm. Các tính chất như phổ hấp thụ UV-Vis, phổ huỳnh quang và cơ chế phát quang được phân tích chi tiết.

3.1. Phổ hấp thụ UV Vis

Phổ hấp thụ UV-Vis được sử dụng để nghiên cứu sự hấp thụ ánh sáng của vật liệu TiO2 nano pha tạp ion đất hiếm. Kết quả cho thấy sự thay đổi đáng kể trong phổ hấp thụ khi pha tạp các ion Eu3+ và Sm3+.

3.2. Phổ huỳnh quang

Phổ huỳnh quang được sử dụng để nghiên cứu hiệu ứng phát quang của vật liệu TiO2 nano pha tạp ion đất hiếm. Các kết quả cho thấy sự cải thiện đáng kể trong hiệu suất phát quang khi pha tạp các ion đất hiếm.

IV. Ứng dụng của vật liệu TiO2 nano

Luận án đề cập đến các ứng dụng tiềm năng của vật liệu TiO2 nano pha tạp ion đất hiếm trong các lĩnh vực như quang xúc tác, pin mặt trời và thiết bị hiển thị.

4.1. Ứng dụng trong quang xúc tác

Vật liệu TiO2 nano được sử dụng làm chất quang xúc tác để xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường. Cơ chế quang xúc tác dựa trên sự tạo thành các gốc tự do hoạt động từ các cặp điện tử - lỗ trống.

4.2. Ứng dụng trong pin mặt trời

Vật liệu TiO2 nano cũng được sử dụng trong pin mặt trời nhạy màu (DSSC) để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Hiệu suất chuyển đổi được cải thiện đáng kể nhờ cấu trúc nano và tính chất quang học đặc biệt.