Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo và tính chất quang của vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về hạt nano vàng – AuNPs, nano bạc – AgNPs
• 1.2. Một số tính chất đặc trưng của vật liệu nano vàng, nano bạc
• 1.3. Các phương pháp chế tạo hạt nano vàng, nano bạc
• 1.4. Tính chất quang xúc tác của TiO2
• 1.5. Cơ chế quang xúc tác của TiO2
• 1.6. Các biện pháp nâng cao hiệu quả quang xúc tác TiO2
• 1.7. Ứng dụng tính quang xúc tác của TiO2
• 1.8. Vật liệu composite Ag:TiO2; Au:TiO2
• 1.9. Chế tạo vật liệu Ag:TiO2; Au:TiO2 nanocomposite bằng phương pháp plasma
• 1.10. Tổng quan về phương pháp plasma
• 1.11. Ưu điểm của phương pháp plasma so với các phương pháp khác
• 1.12. Ưu điểm của phương pháp plasma tương tác với dung dịch để chế tạo vật liệu nanocomposite Au:TiO2
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Các dụng cụ và hóa chất sử dụng
• 2.2. Chế tạo AuNPs bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch
• 2.3. Điều chế AuNPs từ HAuCl4
• 2.4. Biến tính vật liệu nền TiO2
• 2.5. Chế tạo vật liệu composite Au:TiO2 bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch
• 2.6. Chế tạo vật liệu composite Ag:TiO2 bằng phương pháp plasma tương tác với dung dịch
• 2.7. Thử khả năng quang xúc tác của Ag:TiO2 trên MB bằng ánh sáng mặt trời
• 2.8. Các phương pháp khảo sát đặc trưng vật liệu
• 2.8.1. Hiển vi điện tử truyền qua - TEM
• 2.8.2. Quang phổ hấp thụ UV-vis
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Gắn hạt nano vàng lên TiO2 thương mại
• 3.2. Biến tính vật liệu nền TiO2
• 3.3. Gắn hạt AuNPs lên TiO2 biến tính
• 3.4. Hoạt tính quang xúc tác của Ag:TiO2
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu nanocomposite Ag TiO2 và Au TiO2

Nghiên cứu và chế tạo vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực vật liệu nano. Các vật liệu này không chỉ có tính chất quang học vượt trội mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực quang xúc tác và xử lý môi trường. Vật liệu TiO2, với khả năng quang xúc tác cao, khi kết hợp với các hạt nano bạc (Ag) và vàng (Au) sẽ tạo ra những đặc tính mới, giúp nâng cao hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường.

1.1. Tính chất quang học của vật liệu nanocomposite

Vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 có tính chất quang học đặc biệt nhờ vào hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt. Hiệu ứng này giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng, từ đó nâng cao hiệu quả quang xúc tác của TiO2.

1.2. Ứng dụng của vật liệu nanocomposite trong thực tiễn

Vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước thải, khử trùng và trong các thiết bị quang điện. Những ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện chất lượng môi trường mà còn mang lại giá trị kinh tế cao.

II. Thách thức trong nghiên cứu và chế tạo vật liệu nanocomposite

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc nghiên cứu và chế tạo vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc kiểm soát kích thước và hình dạng của các hạt nano, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất quang học của vật liệu. Ngoài ra, việc tối ưu hóa quy trình chế tạo cũng là một thách thức lớn.

2.1. Kiểm soát kích thước và hình dạng hạt nano

Kích thước và hình dạng của hạt nano ảnh hưởng đến hiệu ứng plasmon bề mặt. Việc kiểm soát chính xác các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được tính chất quang học mong muốn.

2.2. Tối ưu hóa quy trình chế tạo vật liệu

Quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite cần được tối ưu hóa để đảm bảo độ tinh khiết và tính đồng nhất của sản phẩm. Việc sử dụng các phương pháp chế tạo mới như plasma tương tác với dung dịch có thể giúp cải thiện chất lượng vật liệu.

III. Phương pháp chế tạo vật liệu nanocomposite Ag TiO2 và Au TiO2 hiệu quả

Phương pháp chế tạo vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 bằng plasma tương tác với dung dịch đã cho thấy nhiều ưu điểm vượt trội. Phương pháp này không chỉ đơn giản mà còn giúp tăng cường khả năng gắn kết giữa các hạt nano và vật liệu nền TiO2, từ đó nâng cao hiệu quả quang xúc tác.

3.1. Phương pháp plasma tương tác với dung dịch

Phương pháp plasma tương tác với dung dịch cho phép tạo ra các hạt nano với kích thước đồng nhất và tính chất quang học tốt. Phương pháp này cũng giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại.

3.2. Quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite

Quy trình chế tạo bao gồm các bước như biến tính TiO2, gắn hạt nano Ag và Au lên bề mặt TiO2. Các bước này cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng vật liệu cuối cùng.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của vật liệu nanocomposite

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 có khả năng quang xúc tác vượt trội, giúp phân hủy các chất ô nhiễm trong môi trường hiệu quả hơn so với TiO2 đơn thuần. Các ứng dụng thực tiễn của vật liệu này đang được mở rộng trong nhiều lĩnh vực như xử lý nước thải và khử trùng.

4.1. Khả năng quang xúc tác của vật liệu nanocomposite

Vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 cho thấy khả năng quang xúc tác cao, giúp phân hủy các chất ô nhiễm như thuốc trừ sâu và vi khuẩn trong nước.

4.2. Ứng dụng trong xử lý môi trường

Vật liệu này có thể được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải, giúp cải thiện chất lượng nước và bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của vật liệu nanocomposite

Nghiên cứu và chế tạo vật liệu nanocomposite Ag:TiO2 và Au:TiO2 mở ra nhiều triển vọng trong lĩnh vực vật liệu nano. Với những tính chất quang học vượt trội, vật liệu này có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho khoa học và công nghệ.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu nanocomposite

Nghiên cứu về vật liệu nanocomposite sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều ứng dụng mới trong lĩnh vực y học, năng lượng và môi trường.

5.2. Định hướng phát triển công nghệ chế tạo

Cần tiếp tục cải tiến các phương pháp chế tạo để nâng cao chất lượng và hiệu suất của vật liệu nanocomposite, từ đó mở rộng ứng dụng trong thực tiễn.