Chế tạo và nghiên cứu tính chất xúc tác quang của vật liệu nano H-ZnO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN THANH TUẤN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT XÚC TÁC

QUANG CỦA VẬT LIỆU NANO H-ZnO

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn

Mã số: 8440104

Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN MINH VƢƠNG

TS. NGUYỄN TẤN LÂM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan tất cả các kết quả trình bày trong luận văn này là

công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo

PGS.TS. Nguyễn Minh Vƣơng và TS. Nguyễn Tấn Lâm Trƣờng Đại học Quy

Nhơn. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và

không sao chép từ bất cứ công bố của các tác giả nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, đầu tiên tôi chân thành cảm ơn đến thầy

giáo hƣớng dẫn PGS.TS. Nguyễn Minh Vƣơng và TS. Nguyễn Tấn Lâm đã

tận tình hƣớng dẫn, truyền đạt các kiến thức lý thuyết và thực hành về chuyên

môn cũng nhƣ phân tích tổng quan các bài báo khoa học trong và ngoài nƣớc

có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu, đồng thời chỉ dẫn tận tình các kinh

nghiệm làm thực nghiệm để tôi có thể hoàn thành đƣợc luận văn.

Trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn, tôi xin gửi lời cảm

ơn chân thành đến giảng viên của Bộ môn Vật lý - Khoa học vật liệu, Khoa

Khoa học Tự nhiên, Trƣờng Đại học Quy Nhơn, đã hết lòng tạo điều kiện tốt

nhất để tôi hoàn thành các môn học trong chƣơng trình đào tạo và hoàn thành

luận văn này.

Xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới các bạn học viên trong nhóm làm luận văn

dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Minh Vƣơng và các bạn

học viên của lớp cao học Vật lý chất rắn K23. Trong suốt thời gian cùng làm

việc tại Phòng thí nghiệm Vật lý chất rắn, Bộ môn Vật lý - Khoa học vật liệu,

Khoa Khoa học Tự nhiên, Trƣờng Đại học Quy Nhơn, các bạn đã nhiệt tình

giúp đỡ, chia se hiểu biết và kinh nghiệm để cùng nhau hoàn thành luận văn

của mình.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tất cả ngƣời thân đã luôn chia sẻ và giúp đỡ

tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Rất mong đƣợc sự góp ý, chỉ bảo của

quý thầy/cô để luận văn đƣợc hoàn thiện tốt hơn. Xin chúc quý thầy cô sức

khỏe, hạnh phúc và thành đạt.

Bình Định, tháng 8 năm 2022

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Tuấn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

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

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

2. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài .............................................. 3

3. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU......................................... 6

4. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:........................................ 7

5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:........................................................... 7

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................... 8

1.1. VẬT LIỆU ZnO ....................................................................................... 8

1.1.1 Chế tạo thanh nano ZnO bằng cách sử dụng hỗn hợp lớp hạt của các

hạt nano ZnO và Polyme Chitosan ............................................................ 9

1.1.2 Chế tạo ống nano ZnO bằng phƣơng pháp hóa ƣớt ở nhiệt độ thấp.......12

1.2. TÍNH CHẤT XÚC TÁC QUANG CỦA VẬT LIỆU DỰA TRÊN ZnO.... 15

1.2.1. Tính chất quang xúc tác của các cấu trúc dị thể dựa trên ZnO. ..... 15

1.2.2. Tính chất xúc tác quang của cấu trúc ZnO pha tạp ........................ 16

1.3. CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU ZnO........................... 19

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM................................................................... 21

2.1. QUY TRÌNH CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO ZnO XỬ LÝ H2 .............. 21

2.2. QUY TRÌNH KHẢO SÁT HIỆU ỨNG XÚC TÁC QUANG................ 25

2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU .. 29

2.3.1. Phép đo nhiễu xạ tia X ................................................................... 29

2.3.2. Chụp ảnh hiển vi điện tử quét ........................................................ 29

2.3.4. Phƣơng pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – khả kiến............ 30

2.3.5. Phƣơng pháp phổ hấp thụ UV-Vis................................................. 30

2.3.6. Phƣơng pháp phổ huỳnh quang...................................................... 30

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................. 31

3.1. TÍNH CHẤT HÌNH THÁI VÀ CẤU TRÚC VẬT LIỆU:...................... 31

3.1.1. Kết quả đo SEM............................................................................. 31

3.1.2. Kết quả đo XRD............................................................................. 32

3.2. TÍNH CHẤT QUANG CỦA VẬT LIỆU ............................................. 34

3.2.1. Kết quả đo phổ hấp thụ UV-Vis của vật liệu ................................. 34

3.2.2. Kết quả đo phổ huỳnh quang.......................................................... 36

3.3. KHẢ NĂNG HẤP PHỤ MB................................................................... 37

3.4. HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC.......................................................... 39

3.5. CƠ CHẾ XÚC TÁC QUANG................................................................. 45

KẾT LUẬN ................................................................................................... 48

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................... 49

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao)

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ

viết tắt

Cụm từ tiếng anh Nghĩa tiếng việt

SEM Scanning electron microscopy Kính hiển vi điện tử quét

UV Ultraviolet Tia tử ngoại

UV-Vis Ultraviolet - visible Tia tử ngoại – ánh sáng khả kiến

XRD X- ray difractinon Phổ nhiễu xạ tia X

PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang

CB Conduction Bands Vùng dẫn

VB Valence band Vùng hóa trị

Eg Band gap energy Năng lƣợng vùng cấm

O2

-

Superoxide ion radical Ion gốc siêu oxit

OH• Hydroxyl radical Gốc hydroxyl

MB Methylen blue Xanh mê ty len

ZnO Zinc oxide Oxit kẽm

HR TEM High-resolution Transmission

Electron Microscopy

Kính hiển vi điện tử truyền qua

có độ phân giải cao

EDX Energy-dispersive X-ray

spectroscopy.

Phổ tán sắc năng lƣợng

TEM Transmission electron

microscopy

Kính hiển vi điện tử truyền qua

UV-Vis

DRS

Ultraviolet-Visible Diffuse

Reflectance

Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại