Nghiên Cứu Quang Xúc Tác Ag/ZnO Trên Dây Kanthal: Ảnh Hưởng Của Nồng Độ Tiền Chất Và Thời Gian Tổng Hợp

TÓM TẮT

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Vật liệu nano ZnO

1.2. Cấu trúc vật liệu nano ZnO

1.3. Hình thái học của nano ZnO

1.4. Tính chất của vật liệu nano ZnO

1.5. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano ZnO

1.6. Ứng dụng của vật liệu nano ZnO

1.7. Vật liệu nanocomposite Ag/ZnO

1.8. Cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocomposite Ag/ZnO

1.9. Ứng dụng của vật liệu nanocomposite Ag/ZnO

1.10. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite Ag/ZnO

1.11. Cơ chế quang xúc tác của vật liệu Ag/ZnO

1.12. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành vật liệu Ag/ZnO và khả năng quang xúc tác

1.13. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vật liệu và khả năng quang xúc tác

1.14. Mục tiêu nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Quy trình thực hiện đề tài

2.2. Hóa chất thực nghiệm

2.3. Phương pháp tổng hợp mẫu

2.4. Phương pháp tổng hợp vật liệu ZnO

2.5. Phương pháp tổng hợp vật liệu nanocomposite Ag/ZnO

2.6. Các phương pháp phân tích đánh giá kết quả

2.7. Quang phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis

2.8. Kính hiển vi điện tử quét và phổ tán sắc năng lượng (SEM-EDX)

2.9. Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HR-TEM)

2.10. Quang phổ quang điện tử tia X (XPS)

2.11. Nhiễu xạ tia X (XRD)

2.12. Các phương pháp đo

2.13. Đo nhiệt độ dung dịch

2.14. Đo khối lượng ZnO hình thành trên dây kanthal

2.15. Đo đường kính ZnO

2.16. Đo độ bao phủ của ZnO trên dây kanthal

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp ZnO

3.2. Sự ảnh hưởng của công suất dòng điện

3.3. Sự ảnh hưởng của tỉ lệ nồng độ mol NaOH:Zn2+

3.4. Sự ảnh hưởng của nồng độ kẽm acetate

3.5. Sự ảnh hưởng của thời gian tổng hợp vật liệu ZnO ở điều kiện công suất 50W, nồng độ kẽm acetate là 0

3.6. Khảo sát sự ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp Ag/ZnO

3.7. Sự ảnh hưởng của nồng độ bạc nitrate

3.8. Sự ảnh hưởng của thời gian tổng hợp vật liệu composite Ag/ZnO

3.9. Khả năng tái sử dụng của vật liệu ZnO và nanocomposite Ag/ZnO

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Quang Xúc Tác Ag ZnO Trên Dây Kanthal

Nghiên cứu quang xúc tác Ag/ZnO trên dây kanthal đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực vật liệu nano. Vật liệu này không chỉ có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm mà còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải. Việc tìm hiểu về nồng độ tiền chất và thời gian tổng hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất quang xúc tác.

1.1. Tầm quan trọng của Ag ZnO trong quang xúc tác

Ag/ZnO là một trong những vật liệu quang xúc tác hiệu quả nhất hiện nay. Chúng có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại, đặc biệt là thuốc nhuộm như Rhodamine B, nhờ vào tính chất quang học vượt trội.

1.2. Dây Kanthal Chất nền lý tưởng cho quang xúc tác

Dây kanthal được chọn làm chất nền do tính chất điện trở suất cao và khả năng chống oxy hóa tốt. Điều này giúp tăng cường hiệu suất quang xúc tác của vật liệu Ag/ZnO.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Quang Xúc Tác

Mặc dù Ag/ZnO có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc tối ưu hóa hiệu suất quang xúc tác. Sự tái tổ hợp nhanh chóng của cặp electron và lỗ trống là một trong những vấn đề chính cần giải quyết.

2.1. Sự tái tổ hợp electron và lỗ trống

Tốc độ tái tổ hợp nhanh chóng giữa electron và lỗ trống trong Ag/ZnO làm giảm hiệu suất quang xúc tác. Việc nghiên cứu các phương pháp để giảm thiểu hiện tượng này là rất cần thiết.

2.2. Ảnh hưởng của nồng độ tiền chất

Nồng độ tiền chất có thể ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất quang xúc tác của Ag/ZnO. Cần khảo sát để xác định nồng độ tối ưu cho quá trình tổng hợp.

III. Phương pháp Tổng hợp Ag ZnO Trên Dây Kanthal

Phương pháp tổng hợp Ag/ZnO trên dây kanthal bao gồm hai bước chính: tổng hợp ZnO và lắng đọng bạc. Mỗi bước đều cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất quang xúc tác cao nhất.

3.1. Tổng hợp ZnO bằng phương pháp gia nhiệt

Phương pháp gia nhiệt trực tiếp được sử dụng để tổng hợp ZnO trên dây kanthal. Điều này giúp tạo ra các thanh ZnO đồng đều và ổn định trên bề mặt dây.

3.2. Lắng đọng bạc lên ZnO

Lắng đọng bạc lên ZnO bằng phương pháp quang hóa giúp cải thiện hiệu suất quang xúc tác. Kích thước và phân bố của bạc trên bề mặt ZnO là yếu tố quan trọng cần được kiểm soát.

IV. Ứng dụng Thực tiễn của Ag ZnO trong Xử lý Nước Thải

Ag/ZnO có khả năng phân hủy hiệu quả các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải. Nghiên cứu cho thấy vật liệu này có thể tái sử dụng nhiều lần mà không làm giảm hiệu suất quang xúc tác.

4.1. Khả năng phân hủy thuốc nhuộm Rhodamine B

Nghiên cứu cho thấy Ag/ZnO có khả năng phân hủy Rhodamine B cao hơn so với ZnO đơn thuần. Hiệu suất phân hủy có thể đạt tới 38.75% chỉ sau một lần lắng đọng.

4.2. Tái sử dụng vật liệu Ag ZnO

Vật liệu Ag/ZnO cho thấy khả năng tái sử dụng tốt, với hiệu suất phân hủy giảm chỉ khoảng 5% sau 5 lần sử dụng. Điều này cho thấy tính bền vững của vật liệu trong ứng dụng thực tiễn.

V. Kết luận và Tương lai của Nghiên Cứu Quang Xúc Tác

Nghiên cứu về Ag/ZnO trên dây kanthal mở ra nhiều triển vọng trong lĩnh vực xử lý nước thải. Việc tối ưu hóa nồng độ tiền chất và thời gian tổng hợp sẽ là hướng đi quan trọng trong tương lai.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hiệu suất quang xúc tác của Ag/ZnO, bao gồm việc thử nghiệm với các nồng độ và điều kiện tổng hợp khác nhau.

5.2. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác

Ngoài xử lý nước thải, Ag/ZnO còn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như kháng khuẩn và năng lượng tái tạo, mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu mới.

Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Nồng Độ Tiền Chất Và Thời Gian Tổng Hợp Đến Khả Năng Quang Xúc Tác Của Ag/ZnO Trên Dây Kanthal