Luận văn: Nano spinel NiFe2O4 pha tạp Co2+ và hoạt tính quang xúc tác

• Tác giả: Trần Thị Mai Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Tố Loan
• Trường học: Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa vô cơ
• Đề tài: Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của nano spinel NiFe2O4 pha tạp Co2+
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về nano spinel NiFe2O4 pha tạp Co2

Nano spinel NiFe2O4 thuộc nhóm ferit có cấu trúc tinh thể dạng spinel. Công thức tổng quát là AB₂O₄, trong đó A và B là các cation kim loại chiếm vị trí tứ diện và bát diện. Niken ferit có tính chất từ mềm, độ dẫn điện tốt và khả năng chống ăn mòn cao. Việc pha tạp ion Co2+ vào mạng tinh thể NiFe2O4 nhằm cải thiện hoạt tính quang xúc tác. Ion Co2+ thay thế một phần Ni2+ tạo ra biến dạng mạng, giảm khoảng cách vùng cấm năng lượng. Kết quả là vật liệu hấp thụ ánh sáng nhìn thấy hiệu quả hơn. Nano spinel pha tạp Co2+ được nghiên cứu rộng rãi trong xử lý ô nhiễm môi trường. Vật liệu này có tiềm năng lớn trong phân hủy các chất hữu cơ độc hại dưới ánh sáng mặt trời.

1.1. Cấu trúc tinh thể spinel và vai trò của Co2

Cấu trúc spinel bao gồm ion O²⁻ tạo thành mạng lồng kín, các cation kim loại chiếm vị trí tứ diện (A) và bát diện (B). NiFe2O4 có cấu trúc nghịch đảo, Fe3⁺ chiếm cả hai vị trí A và B, Ni2⁺ chủ yếu ở vị trí B. Khi pha tạp Co2+, ion này thay thế Ni2⁺ ở vị trí bát diện. Bán kính ion Co2⁺ (0,745 Å) gần với Ni2⁺ (0,690 Å) nên quá trình thay thế diễn ra thuận lợi. Sự hiện diện của Co2+ gây biến dạng cục bộ mạng tinh thể, tạo thêm các khuyết tật điểm. Các khuyết tật này đóng vai trò trung tâm hoạt động cho phản ứng quang xúc tác.

1.2. Tính chất quang và từ của vật liệu nano ferit

Nano spinel NiFe2O4 có vùng cấm năng lượng khoảng 1,7-2,1 eV, cho phép hấp thụ ánh sáng nhìn thấy. Vật liệu thể hiện tính chất ferrimagnetic, có thể thu hồi bằng nam châm sau khi sử dụng. Khi pha tạp Co2+, vùng cấm năng lượng giảm xuống, mở rộng phạm vi hấp thụ quang. Kích thước nano (10-50 nm) tạo ra tỷ lệ diện tích bề mặt/thể tích lớn. Diện tích bề mặt cao tăng số lượng vị trí hoạt động cho phản ứng phân hủy chất ô nhiễm. Tính chất từ cho phép tách vật liệu khỏi dung dịch dễ dàng, tăng khả năng tái sử dụng nhiều lần.

II. Phân tích đặc trưng cấu trúc nano spinel NiFe2O4

Nghiên cứu cấu trúc nano spinel NiFe2O4 pha tạp Co2+ sử dụng nhiều phương pháp phân tích hiện đại. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (XRD) xác định thành phần pha và tính tinh khiết của mẫu. Phân tích phổ XRD cho thấy các đỉnh nhiễu xạ tương ứng với pha spinel NiFe2O4. Công thức Scherrer tính kích thước tinh thể trung bình từ độ rộng đỉnh. Kết quả cho thấy kích thước tinh thể nằm trong khoảng nano. Phổ hồng ngoại FTIR xác định các liên kết kim loại-oxy đặc trưng. Hai băng hấp thụ mạnh xuất hiện ở vùng 400-600 cm⁻¹ tương ứng với vị trí tứ diện và bát diện. Kính hiển vi điện tử TEM quan sát hình thái và phân bố kích thước hạt. Các hạt nano có dạng hình cầu, phân bố tương đối đều. Phân tích thành phần nguyên tố EDX xác định hàm lượng các nguyên tố trong mẫu tổng hợp.

2.1. Kết quả phân tích XRD và FTIR

Phổ XRD của các mẫu CoxNi1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,1) hiển thị các đỉnh nhiễu xạ sắc nét. Các đỉnh tương ứng với mặt phẳng (220), (311), (400), (511) và (440) của pha spinel. Không phát hiện tạp pha, chứng tỏ quá trình pha tạp Co2+ thành công. Hằng số mạng tinh thể tăng nhẹ khi hàm lượng Co2+ tăng. Kích thước tinh thể tính theo công thức Scherrer dao động từ 15-35 nm. Phổ FTIR cho thấy hai băng hấp thụ chính ở 550-580 cm⁻¹ và 380-400 cm⁻¹. Các băng này tương ứng với dao động M-O tại vị trí bát diện và tứ diện trong cấu trúc spinel.

2.2. Hình thái học và phân tích thành phần

Kính hiển vi điện tử TEM cho thấy các hạt nano có dạng hình cầu hoặc hình cầu hơi biến dạng. Kích thước hạt trung bình từ 20-40 nm, phù hợp với kết quả tính toán XRD. Các hạt có xu hướng tập hợp do tính chất từ của ferrite. Phân bố kích thước tương đối đồng đều với độ lệch chuẩn nhỏ. Kết quả EDX xác định sự hiện diện của Ni, Fe, Co và O trong mẫu pha tạp. Tỷ lệ nguyên tố thực tế gần với tỷ lệ lý thuyết, cho thấy quá trình tổng hợp kiểm soát tốt. Bề mặt hạt nano có độ nhám cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ và phản ứng xúc tác.

III. Phương pháp tổng hợp và đánh giá hoạt tính quang xúc tác

Phương pháp đốt cháy dung dịch được sử dụng để tổng hợp nano spinel CoxNi1-xFe₂O₄. Quá trình này sử dụng axit citric làm tác nhân tạo phức và nhiên liệu đốt. Các muối kim loại nitrat hòa tan theo tỷ lệ mol chính xác. Dung dịch được khuấy đều và gia nhiệt đến khi xảy ra phản ứng đốt cháy tự lan tỏa. Sản phẩm thu được là bột xốp, có độ tơi cao. Mẫu được calcined ở nhiệt độ 500-700°C để đảm bảo hình thành pha spinel hoàn toàn. Hoạt tính quang xúc tác được đánh giá bằng phản ứng phân hủy methylen xanh (MB). Mẫu xúc tác được cho vào dung dịch MB và chiếu sáng bằng nguồn sáng nhìn thấy. Nồng độ MB được theo dõi qua thời gian bằng phổ UV-Vis. Kết quả cho thấy hiệu suất phân hủy MB tăng rõ rệt khi có mặt vật liệu và H₂O₂.

3.1. Quy trình tổng hợp bằng phương pháp đốt cháy dung dịch

Nguyên liệu bao gồm Fe(NO₃)₃·9H₂O, Ni(NO₃)₂·6H₂O, Co(NO₃)₂·6H₂O và axit citric C₆H₈O₇. Tỷ lệ mol kim loại được cân chính xác theo công thức CoxNi1-xFe₂O₄. Các muối hòa tan trong nước cất, thêm axit citric với tỷ lệ mol kim loại/axit citric phù hợp. Dung dịch được khuấy liên tục ở 80°C cho đến khi bay hơi thành gel. Gel tiếp tục được gia nhiệt đến khi xảy ra phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt mạnh. Bột sản phẩm được calcined ở 600°C trong 4 giờ để hình thành pha spinel hoàn chỉnh.

3.2. Đánh giá hoạt tính quang xúc tác phân hủy methylen xanh

IV. Kết luận và triển vọng ứng dụng nano spinel pha tạp

Nghiên cứu đã tổng hợp thành công nano spinel CoxNi1-xFe₂O₄ bằng phương pháp đốt cháy dung dịch. Các mẫu có cấu trúc spinel tinh khiết, kích thước tinh thể nano từ 20-40 nm. Pha tạp Co2+ làm giảm vùng cấm năng lượng, tăng khả năng hấp thụ ánh sáng nhìn thấy. Hoạt tính quang xúc tác cải thiện rõ rệt theo hàm lượng Co2+. Mẫu CNF6 (x = 0,06) cho hiệu suất phân hủy MB cao nhất đạt 83,06% trong 300 phút. Cơ chế phân hủy liên quan đến sự tạo ra cặp electron-lỗ trống và gốc hydroxyl tự do. Sự có mặt của H₂O₂ tăng cường sinh ra gốc OH, nâng cao hiệu quả xúc tác. Kết quả mở ra triển vọng ứng dụng thực tế trong xử lý nước thải chứa chất hữu cơ độc hại.

4.1. Cơ chế quang xúc tác và vai trò của pha tạp Co2

Dưới ánh sáng nhìn thấy, electron bị kích thích từ vùng hóa trị lên vùng dẫn của chất bán dẫn. Cặp electron-lỗ trống (e⁻/h⁺) được tạo ra trên bề mặt xúc tác. Electron phản ứng với O₂ tạo gốc superoxide O₂⁻•, lỗ trống oxih hóa trực tiếp hoặc tạo gốc OH•. Các gốc tự do tấn công phân tử MB, phân hủy thành sản phẩm không độc hại. Ion Co2+ trong mạng tinh thể đóng vai trò trung tâm tạo hạt giống, giảm tái tổ hợp electron-lỗ trống. Sự biến dạng mạng do pha tạp tạo thêm vị trí hoạt động, tăng hiệu suất xúc tác tổng thể.

4.2. Triển vọng ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường

Nano spinel NiFe2O4 pha tạp Co2+ có nhiều ưu điểm cho ứng dụng xử lý nước thải. Vật liệu hoạt động dưới ánh sáng mặt trời, tiết kiệm năng lượng. Tính chất từ ferrimagnetic cho phép thu hồi dễ dàng bằng nam châm. Khả năng tái sử dụng nhiều lần giảm chi phí vận hành. Vật liệu có thể phân hủy nhiều loại chất hữu cơ khác nhau như thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, dược phẩm. Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm về độ ổn định lâu dài và hiệu quả với nước thải thực tế. Nâng cấp vật liệu bằng cách kết hợp với TiO₂ hoặc graphene có thể tăng cường hoạt tính xúc tác hơn nữa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ MAI ANH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC 2+ CỦA NANO SPINEL NiFe2O4 PHA TẠP Co LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ MAI ANH TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC 2+ CỦA NANO SPINEL NiFe2O4 PHA TẠP Co Ngành: Hóa vô cơ Mã số: 8 440 113 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN THỊ TỐ LOAN THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS. Nguyễn Thị Tố Loan. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Trần Thị Mai Anh i LỜI CẢM ƠN Luận văn đã đƣợc hoàn thành tại khoa Hóa học, trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Thái Nguyên. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. Nguyễn Thị Tố Loan ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Ban giám hiệu, phòng Đào tạo, khoa Hóa học - trƣờng Đại học Sƣ phạm, Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đề tài. Luận văn đã nhận đƣợc sự giúp đỡ thực hiện các phép đo của phòng thí nghiệm Hóa vô cơ - trƣờng Đại học sƣ phạm Thái Nguyên, Khoa Hóa học - trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, Phòng thí nghiệm siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ƣơng, Viện Khoa học Vật liệu. Xin cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu này. Xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực nghiệm và hoàn thành luận văn. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến sự giúp đỡ nhiệt tình của NCS Nguyễn Thị Thúy Hằng - trƣờng Đại học Công nghiệp Thái nguyên. Sau cùng tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình tôi, bố mẹ tôi, anh em và họ hàng đã cho tôi động lực và quyết tâm hoàn thành bản luận văn. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020 Tác giả luận văn Trần Thị Mai Anh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.iv DANH MỤC CÁC BẢNG. v DANH MỤC CÁC HÌNH. vi MỞ ĐẦU. Vật liệu nano. Định nghĩa và phân loại vật liệu nano. Tính chất của vật liệu nano. Ứng dụng của vật liệu nano. Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liệu nano. Các phƣơng pháp nghiên cứu vật liệu nano. Tổng quan về vật liệu nano spinel. Cấu trúc và phân loại spinel. Tính chất của spinel. Một số kết quả nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng nano spinel niken ferit. Giới thiệu về metylen xanh. Dụng cụ, hóa chất, máy móc. Tổng hợp spinel CoxNi1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,1) bằng phƣơng pháp đốt cháy dung dịch. Các phƣơng pháp nghiên cứu mẫu. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ metylen xanh. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các nano spinel CoxNi1-xFe2O4 . Khảo sát thời gian đặt cân bằng hấp phụ. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các mẫu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Kết quả nghiên cứu vật liệu bằng phƣơng pháp nhiễu xạ Rơnghen. Kết quả nghiên cứu vật liệu bằng phƣơng pháp phổ hồng ngoại. Kết quả nghiên cứu hình thái học của vật liệu. Kết quả nghiên cứu vật liệu bằng phƣơng pháp phổ tán xạ năng lƣợng tia X. Kết quả nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các mẫu. Kết quả xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ. Kết quả nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy metylen xanh của các mẫu. Động học của phản ứng. 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 45 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ CH Cacbohydrazin CS Combustion Synthesis EDX Energy dispersive X-ray Spectroscopy GPC Gas Phase Combustion IR Infrared spectra MB Methylene xanh MDH Malonic dihydrazin axit ODH Oxalyl dihydrazin PGC Polimer Gel Combustion RhB Rhodamine B SEM Scanning Electron Microscopy SHS Self Propagating High Temperature Synthesis Process SSC Solid State Combustion TC Tetracycline TEM Transmission Electron Microscope TFTA Tetra formal trisazine UV-Vis Ultraviolet-Visible XRD X-Ray Diffraction iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Lƣợng chất ban đầu trong các mẫu CNF0 ÷CNF10. Số liệu xây dựng đƣờng chuẩn xác định nồng độ metylen xanh. Kích thƣớc tinh thể (r), hằng số mạng (a) và thể tích ô mạng cơ sở (V) của các mẫu CNF0 ÷ CNF10 32 Bảng 3. Số sóng đặc trƣng cho dao động của các liên kết M-O ở hốc tứ diện (ν1) và bát diện (ν2) của các mẫu CNF0 ÷ CNF10 33 Bảng 3. Thành phần % khối lƣợng có trong mẫu CNF0 và CNF6. Hiệu suất phân hủy MB khi có mặt H2O2 và các vật liệu CNF0 ÷ CNF10, sau 300 phút chiếu sáng 40 Bảng 3. Bảng giá trị ln(Co/Ct) theo thời gian khi có mặt H2O2 và các vật liệu CNF0÷ CNF10 42 Bảng 3. Giá trị hằng số tốc độ phản ứng phân hủy MB khi có mặt H2O2 và vật liệu CNF0 ÷ CNF10 43 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Một số ví dụ về vật liệu nano: hạt nano (a), ống nano (b), màng nano (c) và vật liệu có cấu trúc nano (d) 2 Hình 1. Hai phƣơng pháp cơ bản để điều chế vật liệu nano. Sơ đồ minh họa tam giác cháy. Cấu trúc tinh thể của spinel. Công thức cấu tạo và phổ Uv-Vis của dung dịch metylen xanh. Phổ UV-Vis của dung dịch MB (a) và đƣờng chuẩn xác định nồng độ MB (b) 29 Hình 3. Giản đồ XRD của mẫu CNF0 ÷ CNF10 khi nung ở 500oC. Phổ IR của mẫu CNF0 ÷CNF10. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của mẫu CNF0. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của mẫu CNF6. Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của mẫu CNF0. Ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) của mẫu CNF6. Phổ EDX của vật liệu CNF0. Phổ EDX của vật liệu CNF6. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian khi có mặt vật liệu CNF0, ở trong bóng tối 37 Hình 3. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian khi chỉ có mặt H2O2; CNF0 + chiếu sáng 38 Hình 3. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng khi có mặt đồng thời H2O2 và vật liệu CNF0; CNF2 39 Hình 3. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian khi chiếu sáng có mặt đồng thời H2O2 và vật liệu CNF4; CNF6 39 Hình 3. Phổ UV-Vis của dung dịch MB theo thời gian chiếu sáng khi có mặt đồng thời H2O2 và vật liệu CNF8; CNF10 40 vi Hình 3. Minh họa cơ chế quang xúc tác phân hủy hợp chất hữu cơ trên các chất bán dẫn và ferit 41 Hình 3. Sự phụ thuộc ln(Co/Ct) vào thời gian khi có mặt H2O2 và vật liệu CNF0 ÷ CNF10 43 vii MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, lĩnh vực nghiên cứu chế tạo vật liệu nano đã phát triển một cách vô cùng nhanh chóng nhằm giải quyết các vấn đề về môi trƣờng, sinh thái và con ngƣời. Mức sản xuất hiện nay của vật liệu nano đã lớn và đƣợc dự báo sẽ tăng lên rất nhiều. Trong số các oxit phức hợp kiểu spinel, nano ferit (MFe 2O4) đã thu hút đƣợc sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học do sự đa dạng về thành phần, cấu trúc cũng nhƣ khả năng ứng dụng. Trong lĩnh vực xúc tác, chúng có thể làm cho nhiều phản ứng đạt tốc độ tối đa và cho hiệu suất chuyển hóa lớn nhất. Ngoài ra, các ferit còn là vật liệu quan trọng trong các thiết bị điện, từ … Niken ferit (NiFe2O4) là một trong số các nano ferit có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. NiFe2O4 thuộc loại spinel đảo với các ion Fe 3+ ở hốc tứ diện và hốc bát diện chứa ion Fe3+ và Ni2+. Kết quả của nhiều nghiên cứu cho thấy, khi pha tạp một số ion kim loại nhƣ Zn2+, Co2+, Mn2+, . sự phân bố của các cation trong hốc tứ diện và bát diện thay đổi, làm cho tính chất của NiFe 2O4 thay đổi đáng kể, nhất là hoạt tính quang xúc tác. 2+ Nhằm mục đích nghiên cứu ảnh hƣởng của ion Co đến cấu trúc, tính chất của NiFe2O4, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Tổng hợp, nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của nano spinel NiFe 2O4 pha tạp Co2+”. 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1. Vật liệu nano 1. Định nghĩa và phân loại vật liệu nano Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thƣớc nano mét [5]. Kích thƣớc nano đƣợc hiểu là phạm vi chiều dài khoảng từ 1nm đến 100nm. Các vật liệu có cấu trúc ở cấp độ nano thƣờng có các tính chất quang học, điện hoặc cơ học độc đáo nên nó là đối tƣợng của hai lĩnh vực là khoa học nano (nanoscience) và công nghệ nano (nanotechnology), đồng thời là sợi dây liên kết hai lĩnh vực trên với nhau. Một số ví dụ về vật liệu nano: hạt nano (a), ống nano (b), màng nano (c) và vật liệu có cấu trúc nano (d) 2 Thông thƣờng vật liệu nano đƣợc phân ra thành nhiều loại, phụ thuộc vào trạng thái, cấu trúc, bản chất, tính chất của vật liệu…[5,15]. Dựa vào trạng thái, ngƣời ta phân chia vật liệu thành ba dạng: rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano đƣợc tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. Dựa vào bản chất vật liệu, ngƣời ta phân thành: chấm lƣợng tử, hỗn hợp nano, chất dẻo nano, gốm nano, giọt nano, chất lỏng nano. Dựa vào tính chất của vật liệu, ngƣời ta phân thành các loại sau: + Vật liệu nano từ tính: Fe3O4, MFe2O4, Co3O4, NiO… + Vật liệu nano kim loại: Au, Ag, Pt, Pd… + Vật liệu nano bán dẫn: SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3… + Vật liệu nano oxit: Mn2O3, MnO2, Fe2O3… Dựa vào hình dạng vật liệu, ngƣời ta phân ra thành các loại sau: + Vật liệu nano không chiều (0D): các đám nano, hạt nano. + Vật liệu nano một chiều (1D): dây nano (sợi nano), ống nano… + Vật liệu nano hai chiều (2D): màng mỏng… + Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thƣớc nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau. Tính chất của vật liệu nano Vật liệu nano nằm giữa tính chất lƣợng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu [5].