ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ SONG THƯƠNG CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE Ag:TiO2; Au:TiO2 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LÝ THÁI NGUYÊN - 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ SONG THƯƠNG CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE Ag:TiO2; Au:TiO2 Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8440110 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ HOÀNG TÙNG THÁI NGUYÊN - 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đỗ Hoàng Tùng, người thầy trực tiếp dẫn dắt, chỉ bảo tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô, anh, chị, em và bạn bè trong Trường Đại học khoa học – Đại học Thái Nguyên đã dành cho tôi những tình cảm tốt đẹp, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua. Tôi xin cảm ơn gia đình, những người thân của tôi, Ban giám hiệu, các đồng nghiệp tại trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm – Vĩnh Bảo- Hải Phòng, nơi tôi công tác đã luôn sát cánh và tạo điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn! LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, với sự hướng dẫn của TS Đỗ Hoàng Tùng. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây. Những nội dung khóa luận có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang Web được liệt kê trong danh mục tài liệu tham khảo của khóa luận. Hải Phòng, ngày 01 tháng 10 năm 2018 HỌC VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Nguyễn Thị Song Thương LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BẢNG KÍ HIỆU HOẶC CHỮ VIẾT TẮT UV Tử ngoại TiO2 Titan ôxit AuNPs Hạt nano vàng (Gold nanoparticles) AgNPs Hạt nano bạc (Silver nanoparticles) HAuCl4 Muối vàng clorua AgNO3 Muối bạc nitrate UV- vis Phổ hấp thụ tử ngoại – nhìn thấy MPTMS 3-mercaptopropyl trimethoxysilane DUV Tử ngoại sâu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Đường đặc trưng V-A của vật liệu kích thước nano. Đồ thị sự phụ thuộc kích thước của nhiệt độ nóng chảy của hạt nano vàng. Quá trình dao động cùng pha của tập thể điện tử trên bề mặt hạt cầu nano kim loại (hình trên) và dao động ngang, dao động dọc của các điện tử trong thanh nano kim loại (hình dưới). Sự xuất hiện các bức xạ tương ứng với các dao động bậc cao trong tương tác với ánh sáng khi kích thước hạt kim loại tăng. (a) Tương tác của hạt kim loại với ánh sáng (hạt có kích thước nhỏ hơn bước sóng ánh sáng), (b) Bức xạ lưỡng cực, (c) Bức xạ tứ cực của hạt có kích thước lớn. (a) Vị trí đỉnh hấp thụ công hưởng của các hạt nano vàng với kích thước khác nhau [5], ( b) phổ hấp thụ Uv – vis của thanh nano vàng khi tỷ số hình dạng thay đổi.7 : Sơ đồ chế tạo Au:TiO2 nanocomposite bằng phương pháp hoá học .8 : Sơ đồ chế tạo Au:TiO2 nanocomposite bằng phương pháp plasma tương tác dung dịch .1: Sơ đồ thí nghiệm: a) hệ chế tạo AuNPs, b) đầu phát microplasma, c) sơ đồ mạch nguồn cao áp một chiều .2: Buồng phản ứng plasma tương tác dung dịch . Phổ hấp thụ của TiO2; 0,06mM HAuCl4 Plasma 15 phút, composite Au:TiO2 thương mại với TiO2 chưa biến tính . Ảnh TEM của Au:TiO2 nanocomposite chế tạo bằng phương pháp plasma tác tương tác dung dịch trên TiO2 thương mại . Ảnh của dung dịch a) TiO2 được xử lý plasma b) TiO2 thương mại . So sánh phổ hấp thụ của TiO2 được xử lý plasma với TiO2 không được xử lý. Phổ hấp thụ của nanocomposite Au:TiO2 với thời gian xử lý plasma khác nhau .6: Ảnh TEM của mẫu Au:TiO2 chiếu plasma 45min ở các độ phóng đại khác nhau .7: Phổ hấp thụ xử lý MB của Ag:TiO2 dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời . 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .Tổng quan về hạt nano vàng – AuNPs, nano bạc – AgNPs.Một số tính chất đặc trưng của vật liệu nano vàng, nano bạc. Các phương pháp chế tạo hạt nano vàng, nano bạc. Tính chất quang xúc tác của TiO2. Cơ chế quang xúc tác của TiO2 . Các biện pháp nâng cao hiệu quả quang xúc tác TiO2. Ứng dụng tính quang xúc tác của TiO2 . Vật liệu composite Ag:TiO2; Au:TiO2. Chế tạo vật liệu Ag:TiO2; Au:TiO2 nanocomposite bằng phương pháp plasma . Tổng quan về phương pháp plasma . Ưu điểm của phương pháp plasma so với các phương pháp khác 22 1. Ưu điểm của phương pháp plasma tương tác với dung dịch để chế tạo vật liệu nanocomposite Au:TiO2 . 23 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .Các dụng cụ và hóa chất sử dụng . Chế tạo AuNPs bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch. Điều chế AuNPs từ HAuCl4.Biến tính vật liệu nền TiO2. Chế tạo vật liệu composite Au:TiO2 bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch. Chế tạo vật liệu composite Ag:TiO2 bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch. Thử khả năng quang xúc tác của Ag:TiO2 trên MB bằng ánh sáng mặt trời. Các phương pháp khảo sát đặc trưng vật liệu . Hiển vi điện tử truyền qua - TEM .Quang phổ hấp thụ UV-vis.32 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . Gắn hạt nano vàng lên TiO2 thương mại . Biến tính vật liệu nền TiO2.36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Gắn hạt AuNPs lên TiO2 biến tính . Hoạt tính quang xúc tác của Ag:TiO2 . 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1 MỞ ĐẦU Nhiều hợp chất bán dẫn như TiO2, ZnO. có tính năng quang xúc tác, trong đó nano TiO2 là một vật liệu quang xúc tác tiêu biểu, được nghiên cứu rộng rãi nhất vì hoạt tính quang hóa cao, giá thành thấp, tính độc thấp, bền hóa học và bền nhiệt tốt. Khi được chiếu sáng, nano TiO2 trở thành chất oxy hóa mạnh nhất trong số những chất đã biết (gấp 1,5 lần O3, gấp 2 lần Cl. là những chất vẫn dùng trong xử lý môi trường). Điều này tạo cho vật liệu nhiều ứng dụng phong phú, đa dạng và quý giá. Nano TiO2 có thể phân hủy được các chất độc hại bền vững như dioxin, thuốc trừ sâu, benzen. cũng như một số loại virut, vi khuẩn gây bệnh với hiệu suất cao hơn so với các phương pháp khác. Để tăng hiệu quả quang xúc tác của TiO2 người ta thường gắn các hạt nano kim loại lên bề mặt TiO2 nhằm làm tăng thời gian sống hiệu dụng của lỗ trống cũng như mở rộng phổ hấp thụ của vật liệu. Có nhiều cách chế tạo nano kim loại lên TiO2. Tuy nhiên việc gắn hạt nano kim loại lên vật liệu điện môi bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch là phương pháp mới. Vật liệu composite tạo được chế tạo bằng phương pháp này có độ tinh khiết cao, gắn kết giữa hạt nano và vật liệu điện môitốt hơn. Hiệu suất truyền năng lượng giữa hạt nano và chất nền cao hơn so với phương pháp hóa học truyền thống do hạt nano không bị chất hoạt động bề mặt bao bọc lại. Phương pháp này sử dụng plasma trực tiếp, không cần dùng hóa chất phức tạp, chế tạo đơn giản, dễ sử dụng, đảm bảo các tính chất, yêu cầu của vật liệu. Với những ưu điểm nổi bật trên, việc nghiên cứu loại vật liệu mới cùng phương pháp chế tạo mới này là rất cần thiết, tăng khả năng ứng dụng của vật liệu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 Nguyễn Thị Song Thương Luận văn Thạc sĩ Dựa trên ý nghĩa thực tiễn đó, qua thời gian tìm tòi, tổng hợp các tài liệu, tôi quyết định chọn đề tài: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu composite Ag:TiO2; Au:TiO2 Nội dung của luận văn này gồm - Chế tạo được vật liệu composite từ việc gắn AuNPs, AgNPs lên TiO2 - Khảo sát cấu trúc và tính chất quang của vật liệu Chúng tôi sử dụng các phương pháp: - Phương pháp chế tạo plasma tương tác dung dịch để biến tính về mặt TiO2 và chế tạo hạt nano. - Đo quang phổ hấp thụ UV-vis, - Chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Luận văn được chia làm 3 chương: Chương 1:Tổng quan Trong chương này, sẽ trình bày tổng quan vềhạt nano vàng AuNPs, nano bạc AgNPs; titanoxit TiO2 về vật liệu nanocomposite, việc gắn các hạt nano lên đế TiO2và về phương pháp plasma tương tác với dung dịch. Chương 2: Chế tạo và khảo sát tính chất Au:TiO2;Ag:TiO2 Trong chương này, sẽ trình bày quy trình chế tạo hạt nano vàng AuNPs từ muối vàng HAuCl4;hạt nano bạc AgNPs từ AgNO3, biến tính vật liệu nền TiO2, gắn AuNPs, AgNPs lên TiO2bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch; đo các thông số; khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiếu plasma xử lý TiO2lênquá trình gắn kết của AuNPs, AgNPs lên TiO2. Giới thiệu các phương pháp phân tích đo phổ hấp thụ UV – Vis, ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua. Chương 3: Kết quả và thảo luận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 Nguyễn Thị Song Thương Luận văn Thạc sĩ Trong chương này, sẽ phân tích phổ hấp thụ của dung dịch thu được để đánh giá khả năng biến tính vật liệu nền bằng plasma cũng như ảnh hưởng của thời gian xử lý lên khả năng gắn kết AuNPs lên vật liệu nền được xử lý. Phân tích hình thái học và phổ hấp thụ để đánh giá khả năng chế tạo vật liệu composite bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch. Mục tiêu đề tài hướng tới là xây dựng được quy trình chế tạo nanocomposite Ag:TiO2và Au:TiO2 đơn giản hơn, chất lượng mẫu vật liệu tốt hơn với phương pháp plasma tương tác dung dịch. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Nguyễn Thị Song Thương Luận văn Thạc sĩ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về hạt nano vàng – AuNPs, nano bạc – AgNPs. Năm 1857, nhà bác học người Anh Micheal Faraday đã nghiên cứu một cách hệ thống và chỉ ra rằng sự thay đổi về màu sắc của các hạt nano vàng là do sự tương tác của chúng với ánh sáng bên ngoài. Thực nghiệm cũng đã chứng minh màu sắc của hạt nano phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và hình dạng của chúng.
Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và ...
Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hay chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của vật liệu nanocomposite ag tio2 au tio2, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải
Trường đại học
Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái NguyênChuyên ngành
Khoa Học Vật LýNgười đăng
Ẩn danhThể loại
Luận Văn Thạc SĩPhí lưu trữ
30 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Nguyễn Thị Song Thương
Người hướng dẫn: TS. Đỗ Hoàng Tùng
Trường học: Trường Đại Học Khoa Học - Đại Học Thái Nguyên
Chuyên ngành: Khoa Học Vật Lý
Đề tài: Chế Tạo Và Nghiên Cứu Tính Chất Quang Của Vật Liệu Nanocomposite Ag:TiO2; Au:TiO2
Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản: 2018
Địa điểm: Thái Nguyên
Tài liệu "Nghiên cứu và chế tạo vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 với tính chất quang vượt trội" trình bày những phát hiện quan trọng trong việc phát triển các vật liệu nanocomposite với khả năng quang học xuất sắc. Nghiên cứu này không chỉ làm nổi bật tính chất quang của các vật liệu Ag:TiO2 và Au:TiO2 mà còn mở ra hướng đi mới cho ứng dụng trong lĩnh vực quang học và xúc tác. Độc giả sẽ tìm thấy những thông tin hữu ích về cách mà các vật liệu này có thể cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng công nghệ cao.
Để mở rộng kiến thức của bạn về các vật liệu nano và tính chất quang học, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Luận văn thạc sĩ hay nghiên cứu tính chất quang của hạt nano zno chế tạo bằng phương pháp điện hóa, nơi nghiên cứu về hạt nano ZnO và ứng dụng của chúng trong quang học. Ngoài ra, tài liệu Luận án tiến sĩ hus nghiên cứu chế tạo các hạt nano zns pha tạp mn và khảo sát tính chất quang của chúng cũng sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các hạt nano ZnS và tính chất quang của chúng. Cuối cùng, bạn có thể tìm hiểu thêm về Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang xúc tác của vật liệu nano tổ hợp cuo zno, tài liệu này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các vật liệu nano trong ứng dụng xúc tác. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và khám phá sâu hơn về lĩnh vực vật liệu nano và quang học.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ