Chế tạo và nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác của vật liệu tổ hợp các bon - hợp kim vàng - bạc kích thước nano mét

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ QUỐC THÁI

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH

QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU

TỔ HỢP CÁC BON - HỢP KIM VÀNG - BẠC

KÍCH THƯỚC NANO MÉT

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ QUỐC THÁI

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH

QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU

TỔ HỢP CÁC BON - HỢP KIM VÀNG - BẠC

KÍCH THƯỚC NANO MÉT

Ngành: Vật lý chất rắn

Mã số: 8440104

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. TS. Vũ Thị Hồng Hạnh

2. TS. Vũ Đức Chính

THÁI NGUYÊN - 2020

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng

dẫn của TS. Vũ Thị Hồng Hạnh và TS. Vũ Đức Chính. Các số liệu, kết quả trong

luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình nghiên cứu

khác.

Học viên

Ngô Quốc Thái

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Vật lý - Trường Đại học Sư

Phạm - Đại học Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự quan tâm sâu sắc và sự giúp

đỡ tận tình của các thầy, cô trong khoa Vật lý của Trường Đại học Sư Phạm -

Đại học Thái Nguyên và các thầy cô tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm

Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn với những giúp

đỡ đó.

Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Thị Hồng Hạnh - Trường Đại

học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên và TS. Vũ Đức Chính - Viện Khoa học Vật

liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, hai thầy, cô đã trực tiếp

hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn tất cả đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã tạo điều

kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 06 năm 2020

Tác giả luận văn

Ngô Quốc Thái

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan ........................................................................................................ i

Lời cảm ơn...........................................................................................................ii

Mục lục ...............................................................................................................iii

Danh mục các từ viết tắt...................................................................................... v

Danh mục các bảng............................................................................................. vi

Danh mục các hình ........................................................................................... vii

MỞ ĐẦU............................................................................................................. 1

1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài........................................................................ 2

3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3

5. Cấu trúc của đề tài ........................................................................................... 3

Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ VẬT LIỆU NANO, NANO

TiO2, NANO CÁC BON, TỔ HỢP CÁC BON - HỢP KIM VÀNG-BẠC........ 4

1.1. Giới thiệu vật liệu Nano ............................................................................... 4

1.2. Giới thiệu nano TiO2 .................................................................................... 8

1.2.1. Tính chất vật lý của vật liệu TiO2.............................................................. 8

1.2.2. Những ưu điểm nổi bật của nano TiO2...................................................... 9

1.2.3. Các dạng thù hình của TiO2..................................................................... 10

1.2.4. Đặc tính quang xúc tác của nano TiO2 .................................................... 11

1.3. Vật liệu nano Các bon ................................................................................ 14

1.3.1. Vật liệu Graphene.................................................................................... 14

1.3.2. Ống nano các bon .................................................................................... 17

1.4. Vật liệu tổ hợp Graphene - nano vàng - bạc............................................... 19

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................. 22

iv

Chương 2: THỰC NGHIỆM.......................................................................... 23

2.1. Chế tạo tổ hợp graphene- hợp kim vàng-bạc ............................................. 23

2.2. Chế tạo vật liệu TiO2 .................................................................................. 25

2.2.1. Hóa chất, thiết bị...................................................................................... 25

2.2.2. Quy trình chế tạo oxit TiO2 ..................................................................... 25

2.3. Chế tạo tổ hợp graphene-AuAg/TiO2 ......................................................... 26

2.4. Các phương pháp xác định tính chất của vật liệu....................................... 26

2.4.1. Hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................................... 26

2.4.2. Phổ tán xạ Raman.................................................................................... 31

2.4.3. Nhiễu xạ tia X.......................................................................................... 35

2.4.4. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại..................................................... 36

2.4.5. Phổ hấp thụ UV- VIS............................................................................... 38

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................. 40

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 41

3.1. Kết quả chế tạo vật liệu tổ hợp các bon - hợp kim vàng - bạc kích thước

nano mét............................................................................................................. 41

3.1.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X............................................................................. 41

3.1.2. Ảnh SEM ................................................................................................. 42

3.1.3. Phổ Raman............................................................................................... 44

3.1.4. Phổ hồng ngoại FTIR .............................................................................. 46

3.2. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu tổ hợp các bon - hợp kim

vàng - bạc........................................................................................................... 48

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................. 54

KẾT LUẬN....................................................................................................... 55

ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO....................................... 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 58

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Diễn giải

CCD: Cảm biến điện tích kép

CNTs (Các bon nanotubes): Ống nano các bon

CVD (Chemical vapor

deposition method):

Phương pháp lắng đọng hóa học

pha hơi

MWCNTs (Multi-Wall các bon

nanotubes):

Ống nano các bon đa vách

NIR (Near infrared): Hồng ngoại gần

PMT (Photo multiplier tube): Ống nhân quang điện

SEM (Scanning electron

microscpy):

Hiển vi điện tử quét

SWCNTs (Single-Wall các bon

nanotubes):

Ống nano các bon đơn vách

UV (Ultraviolet): Ánh sáng tử ngoại

Vis (Visible ligh): Ánh sáng khả kiến

XRD (X-ray diffraction): Nhiễu xạ tia X