Nghiên cứu chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS/ZnS nano hoạt động trong vùng phổ khả kiến

• Tác giả: Phạm Thị Ngọc Lan
• Người hướng dẫn: PGS. TS Ứng Thị Diệu Thúy
• Trường học: Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quang học
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS/ZnS cấu trúc lõi/vỏ dạng tinh thể nano hoạt động trong vùng phổ khả kiến nhằm ứng dụng trong xử lí ô nhiễm môi trường
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Vật liệu quang xúc tác cấu trúc nano
• 1.2. Tình hình nghiên cứu vật liệu quang xúc tác
• 1.3. Tính chất quang xúc tác
• 1.4. Một số ứng dụng của vật liệu quang xúc tác
• 1.5. Một số phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Quy trình công nghệ chế tạo tinh thể nano CuS/ZnS
• 2.2. Quy trình chế tạo tinh thể nano CuS lõi
• 2.3. Quy trình chế tạo tinh thể nano CuS/ZnS cấu trúc lõi/vỏ
• 2.4. Một số phương pháp nghiên cứu vi hình thái, cấu trúc của vật liệu
• 2.5. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.6. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.7. Phương pháp nghiên cứu phổ EDX
• 2.8. Một số phương pháp nghiên cứu tính chất quang và quang hóa của vật liệu
• 2.9. Phương pháp phổ hấp thụ
• 2.10. Phương pháp phổ huỳnh quang
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu vi hình thái và cấu trúc, thành phần nguyên tố của tinh thể nano CuS/ZnS cấu trúc lõi/vỏ
• 3.2. Kết quả nghiên cứu tính chất quang xúc tác của tinh thể nano CuS/ZnS cấu trúc lõi/vỏ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu quang xúc tác CuS ZnS nano

Nghiên cứu chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS/ZnS nano đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm môi trường. Vật liệu này không chỉ có khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến mà còn có tính chất quang xúc tác vượt trội. Việc phát triển các vật liệu nano này có thể giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm nước một cách hiệu quả và bền vững.

1.1. Vật liệu quang xúc tác và ứng dụng trong xử lý ô nhiễm

Vật liệu quang xúc tác là những chất có khả năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học, giúp phân hủy các chất ô nhiễm trong nước. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng CuS/ZnS nano có thể hoạt động hiệu quả trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại.

1.2. Tình hình nghiên cứu vật liệu CuS ZnS nano hiện nay

Hiện nay, nhiều nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc phát triển vật liệu CuS/ZnS nano với các phương pháp chế tạo khác nhau. Những nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất quang xúc tác mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

II. Thách thức trong việc chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS ZnS

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS/ZnS vẫn gặp phải một số thách thức lớn. Những vấn đề này bao gồm độ ổn định của vật liệu, khả năng hấp thụ ánh sáng và hiệu suất quang xúc tác.

2.1. Độ ổn định và khả năng oxi hóa của CuS

CuS có xu hướng bị oxi hóa khi tiếp xúc với ánh sáng, điều này làm giảm hiệu suất quang xúc tác. Việc sử dụng ZnS làm lớp vỏ bảo vệ là một giải pháp khả thi để cải thiện độ bền của vật liệu.

2.2. Hiệu suất quang xúc tác và các yếu tố ảnh hưởng

Hiệu suất quang xúc tác của CuS/ZnS nano phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước hạt, cấu trúc tinh thể và điều kiện môi trường. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tối ưu hóa các yếu tố này để đạt được hiệu quả cao nhất.

III. Phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS ZnS nano

Có nhiều phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS/ZnS nano, trong đó phương pháp thủy nhiệt được đánh giá cao nhờ khả năng tạo ra các hạt nano đồng nhất và có kích thước nhỏ.

3.1. Quy trình thủy nhiệt trong chế tạo nano

Phương pháp thủy nhiệt cho phép kiểm soát tốt các điều kiện phản ứng như nhiệt độ và áp suất, từ đó tạo ra các tinh thể nano CuS/ZnS với cấu trúc lõi/vỏ chất lượng cao.

3.2. Các phương pháp nghiên cứu tính chất quang của vật liệu

Để đánh giá tính chất quang của vật liệu, các phương pháp như phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang được sử dụng. Những phương pháp này giúp xác định khả năng hấp thụ ánh sáng và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của CuS ZnS nano

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu CuS/ZnS nano có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước một cách hiệu quả. Những ứng dụng thực tiễn của vật liệu này đang được triển khai tại nhiều cơ sở nghiên cứu và sản xuất.

4.1. Kết quả nghiên cứu tính chất quang xúc tác

Các thí nghiệm cho thấy CuS/ZnS nano có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến, từ đó tạo ra các gốc tự do có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước.

4.2. Ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường nước

Vật liệu CuS/ZnS nano đã được thử nghiệm trong các hệ thống xử lý nước thải, cho thấy hiệu quả cao trong việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ độc hại, góp phần bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của vật liệu CuS ZnS nano

Nghiên cứu chế tạo vật liệu quang xúc tác CuS/ZnS nano mở ra nhiều triển vọng trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Với những ưu điểm vượt trội, vật liệu này có thể trở thành giải pháp hiệu quả cho các vấn đề ô nhiễm nước trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu quang xúc tác

Nghiên cứu về vật liệu quang xúc tác sẽ tiếp tục phát triển, với mục tiêu cải thiện hiệu suất và độ bền của vật liệu. Các nghiên cứu mới sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc và thành phần của vật liệu.

5.2. Ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn

Với khả năng xử lý ô nhiễm hiệu quả, vật liệu CuS/ZnS nano có thể được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.