Nghiên cứu và chế tạo vật liệu quang xúc tác BiMO (M = V, Ti, Sn)

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về vật liệu Bi2Sn2O7

1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Bi2Sn2O7

1.3. Tính chất quang của vật liệu Bi2Sn2O7

1.4. Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7

1.5. Các nghiên cứu nhằm tăng cường khả năng quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7

1.6. Các nghiên cứu nhằm thu hồi vật liệu Bi2Sn2O7

1.7. Tổng quan về vật liệu Bi2Ti2O7

1.8. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Bi2Ti2O7

1.9. Tính chất quang của vật liệu Bi2Ti2O7

1.10. Tính chất quang xúc tác của vật liệu Bi2Ti2O7

1.11. Các nghiên cứu nhằm cải thiện quang xúc tác của vật liệu Bi2Ti2O7

1.12. Thảo luận cơ chế quang xúc tác

1.13. Tổng kết chương 1

2. CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM

2.1. Quy trình chế tạo vật liệu và phương pháp chế tạo vật liệu

2.2. Chế tạo vật liệu nano BiVO4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng

2.3. Chế tạo vật liệu nano Bi2Ti2O7

2.4. Chế tạo vật liệu nano Bi2Sn2O7 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ vi sóng

2.5. Chế tạo vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7/CoFe2O4

2.6. Các thiết bị và kỹ thuật được sử dụng để phân tích đặc trưng mẫu

2.6.1. Kính hiển vi điện tử quét

2.6.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua và truyền qua phân giải cao

2.6.3. Phép đo phân tích nhiệt vi sai và nhiệt trọng lượng

2.6.4. Phép đo nhiễu xạ tia X

2.6.5. Phép đo phổ hấp thụ UV-vis

2.6.6. Phép đo phổ tán xạ Raman

2.6.7. Phép đo phổ tán sắc năng lượng tia X

2.6.8. Phép đo phổ huỳnh quang

2.6.9. Phép đo chu trình từ trễ

2.6.10. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N2

2.6.11. Phép đo hoạt tính quang xúc tác

2.7. Tổng kết chương 2

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BiVO4

3.1. Ảnh hưởng của độ pH

3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu được chế tạo có độ pH khác nhau

3.3. Ảnh SEM của các mẫu chế tạo ở pH khác nhau

3.4. Phổ hấp thụ UV-vis của các mẫu chế tạo ở pH khác nhau

3.5. Ảnh hưởng của điều kiện xử lý nhiệt

3.6. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu sau khi ủ ở các nhiệt độ khác nhau

3.7. Phổ tán xạ Raman của các mẫu khi ủ ở các nhiệt độ khác nhau

3.8. Ảnh SEM và HRTEM của các mẫu ủ ở các nhiệt độ khác nhau

3.9. Phổ hấp thụ UV-vis của các mẫu ủ ở nhiệt độ khác nhau

3.10. Tổng kết chương 3

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Ti2O7

4.1. Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp sol-gel

4.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Bi2Ti2O7

4.3. Phổ hấp thụ UV-vis của vật liệu Bi2Ti2O7

4.4. Vật liệu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt

4.5. Ảnh hưởng của độ pH lên một số tính chất của vật liệu Bi2Ti2O7

4.6. Ảnh hưởng của điều kiện ủ nhiệt lên một số tính chất của vật liệu Bi2Ti2O7

4.7. Tính chất quang xúc tác của vật liệu Bi2Ti2O7

4.8. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ của vật liệu chế tạo bằng phương pháp sol-gel

4.9. Ảnh hưởng độ pH của mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt

4.10. Ảnh hưởng xử lý nhiệt của mẫu Bi2Ti2O7 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt

4.11. Tổng kết chương 4

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU QUANG XÚC TÁC Bi2Sn2O7

5.1. Ảnh hưởng của điều kiện công nghệ lên một số tính chất của vật liệu

5.2. Ảnh hưởng của độ pH

5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên cấu trúc và tính chất quang của vật liệu

5.4. Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên tính chất quang xúc tác của vật liệu

5.5. Hoạt tính quang xúc tác của vật liệu Bi2Sn2O7 có độ pH của dung dịch tiền chất khác nhau

5.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ lên tính chất quang xúc tác

5.7. Kết quả chế tạo và nghiên cứu vật liệu tổ hợp Bi2Sn2O7 với vật liệu từ CoFe2O4

5.7.1. Tính chất vật lí của vật liệu tổ hợp

5.7.2. Tính chất quang xúc tác và thử nghiệm khả năng thu hồi bằng từ trường của mẫu tổ hợp

5.8. Tổng kết chương 5

KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu quang xúc tác BiMO

Vật liệu quang xúc tác BiMO (M = V, Ti, Sn) đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu nano. Chúng có khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển hóa năng lượng, mở ra nhiều ứng dụng trong xử lý nước thải và năng lượng tái tạo. Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo và cải thiện tính chất quang xúc tác của các vật liệu này.

1.1. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu BiMO

Cấu trúc tinh thể của vật liệu BiMO rất đa dạng, với các dạng khác nhau tùy thuộc vào thành phần M. Các nghiên cứu cho thấy rằng cấu trúc này ảnh hưởng lớn đến tính chất quang học và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu.

1.2. Tính chất quang học của vật liệu BiMO

Tính chất quang học của BiMO được xác định bởi độ rộng vùng cấm và khả năng hấp thụ ánh sáng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh thành phần và điều kiện chế tạo có thể cải thiện đáng kể khả năng quang xúc tác của vật liệu.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu vật liệu BiMO

Mặc dù vật liệu BiMO có nhiều tiềm năng, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc tối ưu hóa tính chất quang xúc tác. Các vấn đề như độ ổn định, khả năng tái sử dụng và hiệu suất quang xúc tác cần được giải quyết để nâng cao ứng dụng thực tiễn.

2.1. Độ ổn định của vật liệu quang xúc tác

Độ ổn định của vật liệu BiMO dưới tác động của ánh sáng và môi trường là một yếu tố quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như pH và nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu.

2.2. Khả năng tái sử dụng của vật liệu BiMO

Khả năng tái sử dụng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả kinh tế của vật liệu quang xúc tác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc cải thiện khả năng tái sử dụng có thể làm tăng giá trị của vật liệu BiMO trong ứng dụng thực tiễn.

III. Phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác BiMO hiệu quả

Việc chế tạo vật liệu quang xúc tác BiMO có thể được thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phương pháp hóa học và vật lý. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến tính chất cuối cùng của vật liệu.

3.1. Phương pháp hóa học trong chế tạo BiMO

Phương pháp hóa học thường được sử dụng để chế tạo vật liệu BiMO với độ tinh khiết cao. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các thông số như nhiệt độ và thời gian phản ứng có thể cải thiện đáng kể tính chất quang xúc tác.

3.2. Phương pháp vật lý trong chế tạo BiMO

Phương pháp vật lý như phun nhiệt hoặc lắng đọng hơi hóa học cũng được áp dụng để chế tạo vật liệu BiMO. Những phương pháp này giúp kiểm soát tốt hơn kích thước và hình dạng của hạt, từ đó ảnh hưởng đến tính chất quang học.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vật liệu quang xúc tác BiMO

Vật liệu quang xúc tác BiMO có nhiều ứng dụng trong xử lý nước thải và sản xuất năng lượng. Chúng có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ dưới ánh sáng, góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải

Vật liệu BiMO đã được chứng minh là có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải, như thuốc nhuộm và hóa chất độc hại. Nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất quang xúc tác của chúng có thể đạt được mức cao dưới ánh sáng khả kiến.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất năng lượng

Ngoài việc xử lý nước thải, vật liệu BiMO còn có tiềm năng trong sản xuất năng lượng, đặc biệt là trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học. Các nghiên cứu đang được tiến hành để tối ưu hóa hiệu suất của chúng trong các ứng dụng này.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu vật liệu BiMO

Nghiên cứu về vật liệu quang xúc tác BiMO đang mở ra nhiều triển vọng mới trong lĩnh vực vật liệu nano. Việc cải thiện tính chất quang xúc tác và khả năng ứng dụng thực tiễn sẽ là những hướng đi quan trọng trong tương lai.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu BiMO

Tương lai của nghiên cứu vật liệu BiMO hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong công nghệ quang xúc tác. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa cấu trúc và tính chất của vật liệu để nâng cao hiệu suất.

5.2. Hướng phát triển công nghệ chế tạo vật liệu BiMO

Hướng phát triển công nghệ chế tạo vật liệu BiMO sẽ tập trung vào việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như in 3D và công nghệ nano để tạo ra các vật liệu có tính chất vượt trội hơn.

Luận án nghiên cứu chế tạo và tính chất quang xúc tác của vật liệu BiMO (M = V, Ti, Sn)