Nghiên cứu ảnh hưởng hình thái vật liệu Au/TiO2 lên tín hiệu Raman tăng cường bề mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

----------

LÊ THỊ MINH THÚY

NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA HÌNH

THÁI HỌC VÀ TÍN HIỆU RAMAN TĂNG

CƯỜNG BỀ MẶT CỦA VẬT LIỆU Au/TiO2

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ CHẤT RẮN

Bình Định - Năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

----------

LÊ THỊ MINH THÚY

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA HÌNH THÁI

HỌC VÀ TÍN HIỆU RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT

CỦA VẬT LIỆU Au/TiO2

Chuyên ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN

Mã số: 8440104

Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Ngọc Loan

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài là trung thực,

các kết quả nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Quy Nhơn dưới sự

hướng dẫn của TS. Lê Thị Ngọc Loan – Bộ môn Vật lý và khoa học vật liệu,

khoa Khoa học tự nhiên, trường Đại học Quy Nhơn. Các tài liệu tham khảo đã

được trích dẫn đầy đủ.

Học viên

Lê Thị Minh Thúy

LỜI CẢM ƠN

Đề tài “Nghiên cứu tương quan giữa hình thái học và tín hiệu Raman

tăng cường bề mặt của vật liệu Au/TiO2” là nội dung tôi làm luận văn tốt

nghiệp sau hai năm học chương trình cao học chuyên ngành Vật lí chất rắn tại

trường Đại học Quy Nhơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Thị Ngọc Loan đã hướng dẫn tận tình,

tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tôi làm thí nghiệm và hoàn thành đề

tài này.

Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi nhận được sự quan tâm, hỗ trợ từ

các giảng viên trong tổ bộ môn Khoa học Vật liệu - khoa Khoa học tự nhiên và

Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trường Đại Học Quy Nhơn. Tôi xin gửi

lời cảm ơn đến TS. Hoàng Nhật Hiếu và TS. Nguyễn Văn Nghĩa đã hỗ trợ tôi

trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến

quý Thầy, Cô.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ tôi, anh trai tôi, bạn bè và các

thành viên trong lớp Vật lý chất rắn – K22 đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ

tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu khoa học.

Học viên

Lê Thị Minh Thúy

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

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

1. Lí do chọn đề tài.............................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................................2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................2

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

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................................3

Chương 1. - Tổng quan lý thuyết....................................................................4

1.1. Giới thiệu vật liệu TiO2 cấu trúc nano.........................................................4

1.2. Phổ tán xạ Raman và phổ SERS.................................................................6

1.2.1. Phổ tán xạ Raman.....................................................................................6

1.2.2. Phổ SERS.................................................................................................8

1.2.2.1. Cơ chế tăng cường hóa học...................................................................9

1.2.2.2. Cơ chế tăng cường điện từ..................................................................10

1.2.2.3. Ứng dụng của phổ SERS.....................................................................11

1.3. Giới thiệu về cấu trúc kim loại/bán dẫn ứng dụng chế tạo đế SERS.........11

1.3.1. Kim loại Au............................................................................................11

1.3.1.1. Cấu trúc nguyên tử và tinh thể............................................................11

1.3.1.2. Các hạt nano Au..................................................................................12

1.3.1.3. Một số tính chất đặc trưng của vật liệu nano Au................................13

1.3.1.4. Ứng dụng của nano Au.......................................................................15

1.3.2. Bán dẫn TiO2..........................................................................................15

1.3.2.1. Tính chất vật lí.....................................................................................15

1.3.2.2. Tính chất hóa học................................................................................16

1.3.2.3. Tính chất quang xúc tác.......................................................................17

1.3.2.4. Các ứng dụng của TiO2.......................................................................18

1.4. Tổng quan về cấu trúc kim loại/bán dẫn ứng dụng làm đế SERS.............19

1.4.1. TiO2 cấu trúc dây....................................................................................19

1.4.2. TiO2 cấu trúc cầu rỗng............................................................................20

1.4.3. Cấu trúc Au/TiO2 ứng dụng làm đế SERS.............................................20

Chương 2. - Thực nghiệm chế tạo mẫu........................................................22

2.1. Thiết bị......................................................................................................22

2.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm................................................................22

2.2.1. Hóa chất..................................................................................................22

2.2.2. Dụng cụ thí nghiệm................................................................................22

2.3. Quy trình chế tạo đế SERS vật liệu TiO2 cấu trúc dạng hình cầu rỗng, dạng

dây....................................................................................................................23

2.3.1. Quy trình chế tạo đế SERS vật liệu TiO2 cấu trúc dạng dây..................23

2.3.1.1. Chuẩn bị đế kính..................................................................................23

2.3.1.2. Chuẩn bị dung dịch TiO2.....................................................................23

2.3.1.3. Quá trình phun.....................................................................................24

2.3.2. Quy trình chế tạo đế SERS vật liệu TiO2 cấu trúc dạng hình cầu

rỗng..................................................................................................................25

2.3.2.1. Tổng hợp khuôn cứng (tổng hợp các quả cầu Polystyrene (PS))........25

2.3.2.2. Quy trình chế tạo đế SERS vật liệu TiO2 cấu trúc dạng hình cầu

rỗng..................................................................................................................26

2.4. Quy trình phủ hạt nano lên bề mặt vật liệu TiO2......................................27

2.5. Một số phương pháp khảo sát mẫu...........................................................28

2.5.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .....................................28

2.5.2. Phương pháp quang phổ nhiễu xạ tia X (XRD) ....................................29