CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Cấu trúc vit igu nano SiO, Silic dioxit - SiO; (Silica) là một khoáng sản, chiếm 60% trọng lượng của trái đất “rong tự nhiên, chúng tồn tại dưới dạng đơn chit hoặc kết hợp với các oxit khác ở dạng muỗi sical, Trong tự nhiên, có thể dim thấy silica ở hai dang tổn ti là cát và thạch anh với hai dạng cu trú là inh thể và vô định hình [L7], [20] Silica cấu trúc tinh thể: Cấu trúc nh thể là dạng tồn tại chủ yu của Sica trong tự nhiên. Với điều kiện ấp suất thường, SiO; tồn tại chủ yếu ở dạng tỉnh thể hoặc vỉ tinh thé như thạch anh, triddimit, cristobalit (hình 1. Một số silica có cầu trúc tỉnh thể được tạo ra ở nhiệt độ và áp suất cao như coesit và stidhovit.
Mỗi loại có hinh thái bén ở những khoảng nhiệt độ khác nhau, dạng bằn của a-quartz là 573-867", tridymit 147%, 17130" là pha bền của cristobalit Hình 1.1 Ba dang tinh he của sie doit Những tinh thể này được cấu tạo nên từ nhóm các tir diện SiO, nổi với nhau qua những nguyên tir O chung. Trong đó, nguyên tử Sỉ nằm ở tâm của tử diện liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử O nằm ở các đỉnh của tứ diện. Mỗi một dang tinh thể có những cách sắp xếp khác nhau của các tử diện SiO, Mô hình cấu trú tử điện của SiO, và các kiến trúc tình thể của một số dang da bình của siie đioxit được tình bảy ỡ hình 1.3 a) Thạch anh b) Triđimit ©) Cristobalit Hình 1.3 Cấu trúc tỉnh thé của silica Silica edu trúc vô định hình. SiO, dang vô dinh hình có cầu trúc tỉnh thể không xác định.
Trong tự nhiên chứng có init rong dit di, trầm ích (dạng để pan) và các sản phim của các quá tình tổng hợp phục vụ cho công nghiệp. Si vô định hình tổng hợp có bai loại dựa trên phương. pháp tổng hợp là siliac quá trình ướt và silica của quá sốc nhiệc, gồm các sản phim như iiea so, silica go, siiea bột sion kế a, thủy tin Khan ica sol là dang huyền phù bền của những hạt silica vô định hình riêng rẽ, chúng gốm các chuỗi liên kết ngang dây chuyỄn với số lượng lớn các lỗ chứa không khi. Những lỗ xốp của SiO, dạng keo rit nhỏ, trung bình từ 10nm ~ 100m, phụ thuộc vào độ tinh khiết và phương pháp chế tạo.
Do SiO; dang keo có độ xốp cao nên được cot là vật liệu nhẹ nhất hiện nay, khối lượng riêng khoảng 3 kg/m’, Độ bền của silica sol phụ thuộc vào nhiều yêu tố như nhiệt độ, pH, nồng độ mudi hay sự có mặt của chất hoạt động bề mặt - Sica gel có cấu trú là mạng lưới 3 chiều liên tục, cúng nhá va chắc chắn của các hạt hình edu, Cấu trúc gel chứa cả liên kết Sỉ-( và Si-O-H. Các lỗ rỗng tong mạng lưới được lip diy bi các phân te nước từ phản ứng thủy phân và ngưng tụ « Silica dang hydrogel là gel mà trong mao quản chứa đầy nước, Silica dang xerogel là gel mà đã được loại bỏ các phin tử nước đồng thời tạo ra sự gãy cầu trúc, giảm độ xốp cita sin phẩm. Nếu quá tình loại bô nước mã không gây ra sự co ngót và làm vỡ cấu trúc gel thì sẽ tạo ra siliea dạng aerogel = Silica kết tia bao gm những hạt kết tu từ những bạt silica có kích thước keo mi không hình thành liên kết hóa học trong mạng lưới gel lớn trong suốt quả trình kết tủa Nó cũng có thể được tạo thành từ pha hơi dé hình thành dạng “pyrogenic silica” hoặc. tir quả trình kết tủa trong dung dịch.
Sica kết tia có cấu trúc mở hơn với thể tích lỗ ‘mao quản lớn hon, Tinh chất vật lý và hóa học của silica kết tủa có thé thay đổi tùy. theo qu tình sin xuất = SiO, dạng khối là một sản phẩm tổng hợp từ silie dioxit được phân tin cao. Ở dạng min, SiO. được phân nhóm theo các quá tình ch tạo chúng: sin phẩm tư nhiên, bán tổng hợp và sản phẩm tổng hợp.
Các sin phẩm có sự khác biệt rỡ rệt về tính chit của silica, Sản phẩm tự nhiên như bột quart hoặc thạch anh, bán tổng hợp gồm fused silica, iaea fume, hoặc tr từ thực vật và quá tinh luyện kim là những sản ph dang tinh thé ở kích thức micto hoặc lớn hơn, có diện tích bề mặt từ L m”/g đến 10 m/g. Silica ở dạng khối kết đâm với nhau thành những cấu trúc hạt phân nhánh và kế với kích thước trung bình khoảng 100 nm-200 nm, C6 thé thấy rằng, SiO; nhân tạo tồn tại ở nhiêu dang khác nhau như silica gel, silica khói, aerogel, xeroge, silica keo. Cầu trúc và tính chất của mỗi dạng phụ thuộc vào điều kiện ting hợp 1.2, Tỉnh chất và sng dụng cũu vật liệu nano SiO, Tinh chất: Tink chất hóa học của silie dioxit Gm hai thành phin là Si (46. Các thông số hóa học của SiO, được trình bầy tại bảng 1.1 Thông số hóa học của SiO; [21] Tr ‘Thang số hóa học 1 Ký hiệu hóa học SiO; Silieon 14 2 Nhóm Oxygen l6 : Silicon [Ne] 33p 3 “Cấu hình electron Oxygen [He] 25” 2p* Tính chất vật lý hat nano SiOx “Trong thực tế, vật liệu nano SiO» thường xuất hiện dưới dang bột màu trắng.
Một số Lý của hạt vậ liệu nano SiO; được thể hiện tại bảng 1.2 Thông số vật lý của hạt nano SiO; [21] chất “Thông số Tỉ trọng 2.4 g/m? Khối lượng phân tử 59,96 g/mol "Độ nồng chây 1600°C Ung dụng "Những ứng dụng của v nano SiO, được dựa trên cơ sé tính chit và các dang tổn tại của vật liệu. Trên thé giới, chúng được ết dén với nỉ ứng dụng khác nhau như làm vật liệu xúc tác; vật liệu di môi; chất hấp phụ khí, hắp phụ ion kim loại nặng; chất mang vô cơ; ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu yy đựng như sản xuất gạch bê tông nhẹ không nung, sản xuất bê tông hiện đại. fim phụ gia sản xuất xỉ mãng. lọc nước cho trồng ey.
Cụ thé: Sử dụng tong sản xuất sơn: thêm SiO, nanopoder vào nước son latex sẽ tạo thành sử 03-1 % tổng trong lượng. Qua đồ, hiệu uất ôn định đình ch, xúc tác biển của lớp phủ, độ kết hợp giữa chất nền và lớp phủ và mức độ hoàn thành đã được cải thiện. Ngoài ra, thời gian siy được rút ngắn đông kể, thời gian thử nghiệm để tang tốc lão hóa nhân tạo UV được nhận, các kháng chà tãi lên mười ngàn lần và mức kháng cự vết sơn được cải thiện ding kể. + Sit dung trong sản xuất nhựa: hạt nano SiO, có khả năng phin tin hoàn tản trong polypropylene (PP) và polyvinyl clorua (PVC) trong quá trình sản xuất nhựa, tăng tính dẻo.
dai, chịu mi tòn và khả năng chống lão hóa của nhựa. Ví đụ, nano đổi PP, hiệu quả của nó tong sự hấp thụ nước, điện trở cách điện, biến dang dư nén, độ bền uỗn và các chỉ số khác đáp ứng hoặc vượt quá nylon nhựa kỹ thuật, và thời ết của nó là hơn gi đối trong một số lĩnh vực, và nó có thể được một thay thể cho nylon 6 tại một số khu vực. - Sit dung trong sản xuất cao su màu; vật liệu nano SiO, là một tác nhân gia cổ và chống lão hóa đại lý, tăng sự đèo dai, kéo dài, tốn và chẳng lão hóa hiệu suất của các sản phẩm cao su màu. Các nghiên cứu còn chỉ ra rằng, khi gia cường 5% theo khối lượng các hạt nano SiO, có kich thước hat 15 nm:50 nm với điện tích bề mặt riêng 200 +20 m'fkg vào cao su thiên nhiên sẽ ting cường ác tính chất cơ lý của cao su - Sử dụng trong gia cường tính chất của gỗ nỉ in tạo, làm chất mang xúc tác = Vật liệu nano SiO; được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghệ sợi quang học, thiết bị phát quang và trong ngành luyện kim, điện tử do có khả năng giãn nở nhiệt thấp.
= Vậtliệu nano SiO, được sử dụng như một chit mang nhờ có khả năng hp phụ tốt: một 6 nghiên cứu đã chỉ ra rằng, vật liệu nano SiO, có khả năng hấp phụ c chất hữu cơ, PO,", metylen. trong nước thải [2], [8], xử lý aldehyt trong môi trường không khí. = Một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra, vậ liệu nano SiO» có tinh chất phù hợp trong nhận biết phân tử sinh học, phát hiện ra bệnh ung thư. -# Một số nghiên cứu v vật liệu nano SiOy đã được thực hiện Kết quả nghiên cứu của Đặng Thị Thanh Lê và cộng sự vẻ khả năng hấp phụ xanh metylen trong nước của vật liệu nano SiO; cho thấy, vật liệu SiO; có ái lục hắp phụ vậtlý mạnh đối với xanh metylen: dung lượng hip phụ trên bé mặt ật liệu lớn nhất là 20,41 mg/g và hiệu suất hap phụ lớn hơn 90 % khi nồng độ đầu của xanh metylen là 40 mại [8] heo nghiên cứu của Pham Minh Tân về ứng dung của vật liệu nano SiO, trong việc nhận biết các phân tử sinh học, việc sử dụng các phúc hệ SiO;RBGKT, SiO,RB@HER;, SiO;FITC@HER; có thé nhận biết đặc hiệu tế bào vi khuẩn E.
coli O157:H7 và tế bào ung thư vú KPL4 và BT-474 bằng phương pháp miễn dịch huỳnh cquang [28]. “Cũng theo kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Kim Chỉ và cộng sự, vật liệu nano SiO; được điều ch từ tro tấu có ứng dụng cao khi sản xuất vật liều xây dụng, đặc biệt là gạch bê tổng nhẹ không nung do chúng có tính chất xốp và diện ích bỄ mặt vigng lớn. Những hat nano SiO, điều chế có hình thái dang hat và kích thước trung Đình ~ 15 nm, được kết tụi thành những đấm bạt cổ kích thước lớn hon và cổ dang xốp [5]. Ngoài ra, trên th giới, có nhiều nghiên cứu vỀ ứng dụng vật liệu nano SiO, trong sản xuất công nghiệp, xây đựng,.
Giới thiệu chung vé ắc quy 12. Định nghĩa và công dung a, Định nghĩa. Ac quy chi là một thiết bị điện hóa, dùng để biến đổi năng lượng dưới dạng điện năng thành hóa năng (khi nạp) và ngược lạ biển hóa nang thành điện năng (khi phóng). Ac ‘quy axit chỉ được phân loại như sau Hình 1.4 Phân loại ắc quy chỉ [10] b.
Công dụng Ac quy chi là một bộ phận cung cắp điện năng trong các động cơ như motor, ôtô,. và được sử dụng để cung cấp năng lượng điện cho các phụ tải khi động cơ không làm việc.