Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano SrTiO3 (2017)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ HUY HẢI

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU NANO SrTiO3 Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số: 60.44.01.13

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI ĐỨC NGUYÊN

THÁI NGUYÊN - NĂM 2017

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

LỜI CAM ÐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Xác nhận của giáo viên hướng dẫn

H

Ó

A

10 00

B

Xác nhận của Trưởng khoa Hóa học

NGÔ HUY HẢI

PGS.TS. BÙI ĐỨC NGUYÊN

TO

ÁN

-L

Í-

PGS.TS. NGUYỄN THỊ HIỀN LAN

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Tác giả luận văn

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2017

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Ơ

cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm

N

là trung thực và chưa hề được sử dụng trong bấ t cứ mô ̣t công trình nào. Tôi xin

ii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

LỜI CẢM ƠN

Ơ

rất nhiều sự quan tâm, động viên và giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo,

N

Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tác giả đã nhận được

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

nghiên cứu.

Đ

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo:PGS. TS . Bùi Đức

H Ư

nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành luận văn.

N

G

Nguyên người đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình

TR ẦN

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình.

10 00

B

Với khối lượng công việc lớn, thời gian nghiên cứu có hạn, khả năng nghiên cứu còn hạn chế, chắc chắn luận văn không thể tránh khỏi những thiếu

A

sót. Tác giả rất mong nhận được các ý kiến đóng góp từ thầy giáo, cô giáo và

H

Ó

bạn đọc.

TO

ÁN

-L

Í-

Xin chân thành cảm ơn !

Thái Nguyên, tháng 09 năm 2017 Tác giả

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

giảng dạy đã cung cấp những kiến thức giúp tôi trong suốt quá trình học tập và

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Khoa Hóa ho ̣c, Phòng Đào tạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, các thầy cô giáo tham gia

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

bạn bè và gia đình.

D

Ngô Huy Hải

iii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC TRANG BÌAPHỤ .................................................................................................... i LỜI CAM ÐOAN ............................................................................................................. ii

N

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. iii

H

Ơ

MỤCLỤC ........................................................................................................................ iv

U Y

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ .......................................................................... vi

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................ 2

G

Đ

1.1. VẬT LIỆU NANO .......................................................................................... 2

H Ư

N

1.1.1. Công nghệ nano và vật liệu nano ............................................................................ 2

1.1.2. Perovskit ............................................................................................................... 3

TR ẦN

1.1.2.1.Giới thiệu về perovskit ......................................................................................... 3 1.1.2.2.Cấu trúc lí tưởng của perovskit ............................................................................. 5

B

1.1.2.3.Tính chất của perovskit ......................................................................................... 6

10 00

1.1.2.4.Các phương pháp hóa học điều chế perovskit ...................................................... 7 1.2. Tính chấ t quang xúc tác của vâ ̣t liê ̣u bán dẫn nano ................................................. 10

Ó

A

1.2.1. Giới thiệu về xúc tác quang bán dẫn ............................................................... 10

Í-

H

1.2.2. Cơ chế xúc tác quang trên chất bán dẫn .......................................................... 11

-L

1.3. Ứng dụng của vật liệu nano ................................................................................. 15

ÁN

1.3.1. Trong ngành công nghiệp ................................................................................. 15 1.3.2. Trong y học......................................................................................................... 15

D

IỄ N

Đ

ÀN

1.3.3. Trong lĩnh vực năng lượng và môi trường...................................................... 16

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

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

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾTTẮT ................................................................................. vii

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................... v

1.4. GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC ................................................................................................. 20 1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU TRONG LUẬN VĂN ........... 22 1.5. 1. Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis................................................................................ 22 1.5. 2. Nhiễu xạ tia X (XRD) .......................................................................................... 22

iv

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.5. 3. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ....................................................................... 25

1.5.4. Phổ phản xạ khuếch tán UV-ViS (DRS) .......................................................... 25 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ...................................................................................... 27

N

2.1. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .............................................. 27

H

Ơ

2.1.1. Mu ̣c tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 27

.Q

2.2.1. Hóa chấ t ................................................................................................................ 27

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

2.3. CHẾ TẠO VẬT LIỆU ................................................................................... 28

G

Đ

2.4. CÁC KỸ THUẬT ĐO KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU .......... 28

H Ư

N

2.4.1. Nhiễu xa ̣ tia X ....................................................................................................... 28 2.4.2. Hiể n vi điê ̣n tử truyề n qua (TEM) ........................................................................ 29

TR ẦN

2.4.3. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS) ............................................................... 29 2.4.4. Phổ tán xạ tia X (EDX) ......................................................................................... 29

B

2.5. QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY HỢP CHẤT RHODAMINE B .............. 29

10 00

2.5.1. Thí nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các mẫu vật liệu ..................... 29 2.5.2. Hiê ̣u suấ t quang xúc tác ....................................................................................... 29

Ó

A

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

Í-

H

3.1. THÀNH PHẦN, ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU.................. 31

-L

3.1.1. Kế t quả nhiễu xa ̣ tia X(XRD) .............................................................................. 31

ÁN

3.1.2. Kế t quả chu ̣p phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) .............................................. 33

3.1.3. Kế t quả chu ̣p TEM ............................................................................................ 33

ÀN

3.1.4. Kế t quả phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis ............................................................. 36

D

IỄ N

Đ

3.2. HOẠT TÍNH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY CHẤT HỮU CƠ ............. 38

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

2.2.2. Du ̣ng cu ̣ và thiế t bi ................................................................................................

27 ̣

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BI ..........................................................................

27 ̣

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

2.1.2. Nô ̣i dung nghiên cứu............................................................................................. 27

3.2.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu .......................................... 38 3.2.2. Hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB của vật liệu SrTiO3 ............................... 40

3.2.3. Hoa ̣t tính quang xúc tác phân hủy metyl da cam của SrTiO3 .................... 42 KẾT LUẬN..................................................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 46 v

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Phu ̣ lu ̣c 1 : Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO3 ở 4000C .......................... 50 Phu ̣ lu ̣c 2: Giản đồ nhiễu xa ̣ tia X của vâ ̣t liê ̣u Nano SrTiO3 ở 5000C .......................... 50 Phu ̣ lu ̣c 3: Giản đồ nhiễu xa ̣ tia X của vâ ̣t liê ̣u Nano SrTiO3 ở 6000C .......................... 50

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

Phu ̣ lu ̣c 4: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO3 ở 7000C ........................... 51

vi

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.2 . Các các hợp chất hữu cơ thường được sử dụng nghiên cứu trong phản ứng quang xúc tác của

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

TiO2 ........................................................................................................................................................................................20

v

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phân loại vật liệu theo số chiều ........................................................... 2 Hình 1.2: Cấu trúc lý tưởng (lập phương) của perovskit ................................... 5

N

Hình 1.3: Các quá trình diễn ra trong hạt bán dẫn khi bị chiếu xạ với bước sóng

Ơ

thích hợp. .............................................................................................................. 12

N

H

Hình 1.4: Giản đồ thế oxi hóa khử của các cặp chất trên bề mặt TiO2 ................... 13

.Q

Hình 1.7: Cơ chế quang xúc tác TiO 2 tách nước cho sản xuất hiđro ...................... 18

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

Hình 1.9: Mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt phẳng tinh thể chất rắn .... 23

G

Hình 1.10: Sơ đồ mô tả hoạt động nhiễu xạ kế bột ................................................ 24

N

Hình 1.11: Kính hiển vi điện tử truyền qua . ......................................................... 25

H Ư

Hình 3.1. Giả n đồ nhiễu xa ̣ tia X củ a các vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3 ở 400oC ............... 31

TR ẦN

Hình 3.2. Giả n đồ nhiễu xa ̣ tia X củ a các vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3 ở 500oC ............... 31 Hình 3.3. Giả n đồ nhiễu xa ̣ tia X củ a các vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3 ở 600oC ............... 32

B

Hình 3.4. Giả n đồ nhiễu xa ̣ tia X củ a các vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3 ở 700oC ............... 32

10 00

Hình 3.5: Phổ EDX của mẫu SrTiO3 ..................................................................... 33 Hình 3.6. Ảnh TEM củ a vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3-400oC ............................................ 34

A

Hình 3.7. Ảnh TEM củ a vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3-700oC ............................................ 35

H

Ó

Hình 3.8. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của SrTiO3 điều chế ở các nhiệt độ

Í-

khác nhau .............................................................................................................. 36

-L

Hình 3.9. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của SrTiO3-700oC so sánh với TiO2 ... 37

ÁN

Hình 3.11. Phổ hấp phụ phân tử của RhB ban đầu và sau bị hấp phụ bởi vật liệu SrTiO3 ở những khoảng thời gian khác nhau ......................................................... 39

ÀN

Hình 3.12. Sự thay đổi phổ hấp thụ phân tử của dung dịch RhB xử lý bằng các

D

IỄ N

Đ

vật liệu SrTiO3 ...................................................................................................... 40

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Hình1.8: Cườ ng đô ̣ tia sá ng trong phương phá p UV-Vis....................................... 22

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 1.6: Sự hình thành gốc HO● và O2-. .............................................................. 14

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

Hình 1.5: Giản đồ năng lượng của pha anatase và pha rutile. ................................ 14

Hình 3.13. Hiệu suất quang xúc tác phân hủy RhB của SrTiO3 ............................. 41 Hình 3.14. Sự thay đổi phổ hấp thụ phân tử của dung dịch MO xử lý bằng các vật liệu SrTiO3 sau những khoảng thời gian chiếu sáng khác nhau ........................ 42 Hình 3.15. Hiệu suất quang xúc tác phân hủy metyl dacam của các mẫu vật liệu dưới ánh sáng khả kiến ......................................................................................... 43

vi

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viế t tắ t

Từ gố c

TBOT

Tetra butyl orthotitanat

2

VB

Vanlence Band

3

CB

Conduction Band

4

TEM

Transsmision Electronic Microscopy

5

BET

Brunauer Emmett Teller method

6

RhB

Rhodamine B

7

MO

Methyl orange

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G N H Ư TR ẦN B 10 00 A Ó H Í-L ÁN TO ÀN

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

1

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

STT

vii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

MỞ ĐẦU Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt nam, các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu để tìm ra chất bán dẫn quang xúc tác có hiệu suất cao để ứng

N

dụng xử lý các chất hữu cơ độc hại có trong môi trường nước thải.

H

Ơ

Gần đây các hợp chất có cấu trúc perovskite, đặc biệt là hợp chất ABO3

.Q

ABO3, vật liệu điện môi strontium titanate SrTiO3 (STO) được nghiên cứu

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

ABO3 thể hiện những đặc tính rất thú vị như tính chất quang hóa, tính chất sắt

N

G

điện,tính chất áp điện và nhiều tính chất khác. Tuy nhiên, các nghiên cứu tập

H Ư

trung nhiều vào tính chất điện từ của chúng, các nghiên cứu về ứng dụng quang

TR ẦN

xúc tác của hệ vật liệu STO còn rất ít.Đặc biệt, đối với họ vật liệu ABO3, sự thay thế các nguyên tố khác vào các vị trí của A hoặc B hoặc thay thế đồng

B

thời cùng lúc hai vị trí tạo ra rất nhiều sự thay đổi tính chất. Khi có sự pha tạp,

10 00

tính chất qunga, điện của các vật liệu perovskite có khá nhiều hứa hẹn cải thiện để phù hợp với các mục đích ứng dụng khác nhau.

Ó

A

Do đó, em chọn đề tài “Tổ ng hợp, nghiên cứu đă ̣c trưng cấ u trúc và

TO

ÁN

-L

Í-

H

hoa ̣t tính quang xúc tác của vật liê ̣u nano SrTiO3”

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

nhiều hơn cả, nhất là sau khi khám phá ra tính chất sắt điện của chúng. Vật liệu

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

các ứng dụng to lớn của chúng trong kỹ thuật và đời sống. Trong họ vật liệu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

(A = Sr, Ba, Pb, Ca và B = Ti, Zr) đã được quan tâm nghiên cứu rộng rãi do

1

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. VẬT LIỆU NANO Công nghệ nano [2] là tổ hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết

H

Ơ

bị máy móc và các hệ kỹ thuật mà chức năng của chúng được xác định bởi cấu

N

1.1.1. Công nghệ nano và vật liệu nano

.Q

vật liệu, sinh học và nhiều lĩnh vực khác của khoa học), ngày càng đi sâu vào

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

đời sống của chúng ta.

N

G

Vật liệu nano [2] là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước

H Ư

nano mét. Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái:

TR ẦN

rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. Thông thường vật liệu nano

B

được phân ra thành nhiều loại, phụ thuộc vào hình dạng, cấu trúc của vật liệu

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

và kích thước của vật liệu v.v...

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

nhiều lĩnh vực hiện đại của khoa học và kỹ thuật và thông qua chúng, nó đi vào

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

hiện trên cầu nối của một số ngành khoa học (hoá học, vật lý, cơ học, khoa học

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

trúc , tức là đơn vị cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100 nm. Công nghệ xuất

Hình 1.1 . Phân loại vật liệu theo số chiều

2

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Về mặt cấu trúc thì vật liệu nano được phân ra thành 4 loại: vật liệu nano không chiều (0D), một chiều (1D), hai chiều (2D) và ba chiều (3D) (hình 1.1). chiều tự do nào cho điện tử) Ví dụ : đám nano, hạt nano v.v..

H

Ơ

- Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước

N

- Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước, không còn

.Q

ẠO

nano, hai chiều tự do. Ví dụ: màng mỏng, v.v...

Đ

- Vật liệu nano ba chiều là vật liệu dạng khối được cấu tạo từ các hạt tinh

N

G

thể. Vật liệu có cấu trúc nano hay composite trong đó chỉ có một phần của vật

H Ư

liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có không chiều, một chiều, hai

TR ẦN

chiều đan xen lẫn nhau.

Ngoài ra để phân biệt được các dạng vật liệu nano người ta còn dựa vào

10 00

- Vật liệu nano kim loại.

B

sự khác nhau về ứng dụng của chúng: - Vật liệu nano bán dẫn.

Ó

A

- Vật liệu nano từ tính.

Í-

H

- Vật liệu nano sinh học.

-L

1.1.2. Perovskit

ÁN

1.1.2.1. Giới thiệu về perovskit

TO

Các oxit hỗn hợp dạng perovskit (gọi tắt là perovskit) có công thức tổng

D

IỄ N

Đ

ÀN

quát là ABO3 (trong đó, A là cation có kích thước lớn hơn B). Chúng có cấu

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

- Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

ống nano v.v...

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù). Ví dụ: dây nano,

trúc tương tự như CaTiO3 (là khoáng chất được đặt tên cho nhóm hợp chất này). Parravano là người có những công trình nghiên cứu sớm nhất về perovskit (thực hiện năm 1952, 1953) [5]. Trong công thức trên, A là cation có kích thước lớn hơn B, thường là các cation nguyên tố đất hiếm, kim loại kiềm,

3

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

kiềm thổ hoặc các cation có kích thước lớn hơn như Pb2+, Bi3+; còn B là cation kim loại chuyển tiếp 3d, 4d, 5d (như Co, Cu, Cr, Ni, Pt, Pd, Ru, Fe, Mn,…).

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

1.1.2.2. Cấu trúc lí tưởng của perovskit Cấu trúc lí tưởng của perovskit là dạng lập phương. A là cation có kích thước lớn hơn B, thường là các kim loại đất hiếm, kiềm, kiềm thổ hoặc các ion có kích thước lớn như Pb2+ và Bi3+, còn B là các kim loại chuyển tiếp 3d, 4d, 5d (như Co, Cu, Ni, Pt, Fe, Mn,…). Trong cấu trúc tinh thể, A là cation có 12 liên kết với oxi, B là cation có 6 liên kết với oxi [5]. Mạng lưới của perovskit thuộc hệ lập phương CaTiO3, cation Ti nằm ở trong tâm lập phương, 6 ion oxi nằm ở các mặt, 8 ion Ca nằm ở các đỉnh, mỗi tế bào chứa một phân tử CaTiO3.

A là cation lớn, B là cation nhỏ. Anion thường là oxi, trong một số trường hợp

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

Trong thực tế, khoảng 90% các kim loại trong tự nhiên trong bảng hệ thống tuần hoàn đều bền vững trong cấu trúc perovskit. Hơn nữa, các perovskit có thể được tổng hợp bằng các cation khác là A’ và B’ tạo thành perovskit có công thức là (AxA1x)(ByB’1 -y)O3. Hệ perovskit có khả năng dẫn điện bằng ion và bằng cả các electron, có khả năng cho oxi thấm qua mà không cần phải có điện cực hay dòng điện bên ngoài tác động vào. Khi khảo sát đặc tính của perovskit người ta thường chú ý đến vị trí khiếm khuyết (các lỗ trống) của các anion oxi trong hệ. Các lỗ trống này được hình thành ngay trong quá trình hình thành mạng lưới tinh thể perovskit và được bắt đầu ở nhiệt độ khoảng 500oC. Ở nhiệt độ cao hơn, các lỗ trống anion của oxi trong mạng lưới tinh thể perovskit được hình thành liên tục do sự trao đổi các vị trí lỗ trống xảy ra liên tục. Do vậy, khả năng oxi thấm qua bề dày là rất cao. Một nguyên nhân khác làm tăng dòng oxi thấm qua là do sự thay thế của một cation hóa trị cao vào hệ dẫn tới kết quả là có hai loại bù đắp điện tích, nghĩa là có sự phụ thuộc điện tử và ion trên áp suất riêng phần của bề mặt cũng như mạng lưới các perovskit có liên quan chặt chẽ đến hoạt tính xúc tác oxi hóa. Do đó, việc ứng dụng perovskit làm chất xúc cho phản ứng oxi hóa đang được chú ý đặc biệt.

Ngoài tính chất xúc tác, các perovskit còn được quan tâm bởi những tính chất vật lí của chúng như tính điện từ áp điện, điện nhiệt, từ tính và quang điện

có thể là florua, cloru a 2 / 2 a, iodua, sunfua, hay hidrua. Trong mạng lưới tinh thể perovskit thường xuất hiện lỗ trống cation A, còn anion B thì hầu như chưa

4

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

N

H

Ơ

N

gặp lỗ trống. Trật tự sắp xếp của BX3 – perovskit là tương tự cấu trúc ReO3 hay WO3. Hợp chất NaxWO4 có mạng lưới đơn giản cấu trúc perovskit biến dạng trong mọi giá trị của x.

Lỗ trống anion ít gặp và thường xuất hiện với nồng độ lỗ trống bé ví dụ titanatstoti có công thức SrTiO2.5 đồng hình với cấu trúc SrTiO3. Trong cấu trúc lí tưởng, các nguyên tử tiếp xúc với nhau. Khoảng cách B – X bằng a/2,

0

0

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

kính cation. Trong hệ oxit giới hạn này là rA > 0.90 A ; rB > 0.51 A .

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

= rA + rX / 2 (rB + rX). Biểu thức này cũng có thể áp dụng cho những bán kính ion thu được bằng thực nghiệm ở nhiệt độ phòng. Đối với biểu thức lí tưởng (t =1). Perovskit lệch khỏi cấu trúc lí tưởng thì t thấp hơn (0.75< t < 1). Trong những trường hợp như vậy cấu trúc biến dạng trở thành tứ diện, mặt thoi hoặc các hệ số có đối xứng thấp hơn. Tất nhiên nhiều oxit kiểu perovskit có kiểu đa hình, hơn nữa mối tương quan hình học không phải là điều kiện đủ để có tinh thể perovskit bền. Bởi vì các cation A và B phải bền với số phối trí 12 hoặc (8+4) hoặc (6 + 6) tương ứng, từ điều kiện này ta có giới hạn thấp của các bán

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

quan hệ giữa các bán kính ion rA + r X = 2 (rB + rX). Người ta thấy rằng các perovskit có cấu trúc lập phương lý tưởng hoặc biến dạng chút ít vẫn còn ở dạng hợp chất ABX3 ngay cả khi mối quan hệ này không được tuân thủ. Để đo độ lệch ra khỏi cấu trúc này lý tưởng Goldschmidt đưa ra yếu tố tương thích t: t

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

khoảng cách A - X bằng a 2 / 2 (a là cạnh của lập phương). Từ đó, ta có mối

Hình 1.2. Cấu trúc lý tưởng (lập phương) của perovskit 5

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Mặc dù đối với cấu trúc perovskit lí tưởng t = 1 nhưng kiểu cấu trúc này vẫn tồn tại ở dạng thấp hơn (0.75 < t < 1). Cấu trúc lập phương lí tưởng này Trong đa số các trường hợp thì xuất hiện sự méo mạng tinh thể. Sự lệch

N

xuất hiện trong một trường hợp giá trị t’rất gần với 1và ở các nhiệt độ cao hơn.

H

Ơ

khỏi cấu trúc lí tưởng dẫn đến các hệ tinh thể có tính đối xứng thấp hơn giảm

.Q

nghiêng). Cấu trúc méo mạng có thể tồn tại ở nhiệt độ phòng nhưng nó có thể

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

G

1.1.2.3. Tính chất của perovskit

H Ư

Tính chất vật lí của perovskit: Các perovskit được chú ý bởi tính chất vật

TR ẦN

lý của chúng: tính chất từ, tính chất điện và tính quang học. Còn hoạt tính xúc tác của chúng mới bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1952 bởi Parravano. Hoạt

B

tính của 1 chất xúc tác được quyết định bởi nhiều yếu tố như khả năng hấp thụ

10 00

các chất phản ứng, khả năng oxi hóa - khử của các cation trong xúc tác, tính axit - bazo, độ bền nhiệt,... và bề mặt riêng của xúc tác.

Ó

A

- Tính chất hấp phụ của perovskit: Tính chất hấp thụ của perovskit

Í-

H

ABO3+ (B là kim loại chuyển tiếp) ở 25oC phụ thuộc vào cấu trúc điện tử của

-L

B3+ và lớn nhất đối với Fe3+.Các nghiên cứu cho thấy O2 và CO hấp thụ trên

ÁN

các tấm bề mặt khác nhau, trong khi CO có liên kết với cả oxi bề mặt và ion

TO

kim loại của perovskit....

Đ IỄ N D

Đ

thể xuất hiện nhiều bước qua các pha méo trung gian [4].

- Tính chất oxi – hóa khử của perovskit: Hoạt tính xúc tác của perovskit

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

chuyển sang cấu trúc lập phương ở nhiệt độ cao. Sự chuyển pha cấu trúc này có

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

giác), monoclinic (đơn tà hay một nghiêng), và triclicnic (tam nghiêng hay tà

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

dần như là orthorhomic (trực thoi), rhombohedral (mặt thoi), tetragonal (tứ

được quyết định chủ yếu bởi tính chất oxi hóa-khử của các kim loại trong xúc tác. Quyết định nhất là kim loại chuyển tiếp B, nó đóng vai trò là trung tâm hoạt động của xúc tác trong các quá trình oxi hóa - khử.

6

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.1.2.4. Các phương pháp hóa học điều chế perovskit Các phương pháp hóa học tổng hợp perovkit rất phong phú: perovskit chất mang.

H

Ơ

- Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha rắn Phương pháp cổ

N

có thể được tổng hợp từ pha rắn, pha khí, từ dung dịch hay tổng hợp trên

.Q

Đ

- Phương pháp dùng các phản ứng rắn - rắn thường dùng để điều chế các

N

G

perovskit mà diện tích bề mặt không phải yếu tố quan trọng. Tất nhiên, phương

H Ư

pháp nhiệt bị hạn như các đơn tinh thể hoặc các lớp mỏng. Vì phương pháp này

TR ẦN

rất hay dùng để điều chế các ceramic nên được gọi là phương pháp gốm. Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản. Hỗn hợp cơ học gồm các oxit đơn giản

B

và một số chất đầu cần thiết khác thường được nung ở nhiệt độ rất cao (trên

10 00

10000C) để các pha rắn phản ứng hoàn toàn với nhau. Điều này gây cho các phương pháp có nhược điểm là diện tích bị mặt bị giảm rất mạnh. Đa số các

Ó

A

perovskit tổng hợp được có diện tích nhỏ hơn 1m2/g. Cho nên phương pháp ít

Í-

H

được sử dụng trong xúc tác vì diện tích bề mặt quá thấp thì tính tổng thể của

ÁN

toàn [5].

-L

sản phẩm cũng khó đảm bảo do phản ứng pha rắn - rắn rất khó xảy ra hoàn

Đ

ÀN

TO

- Ngày nay, đã có một số cải tiến nhằm tạo ra sản phẩm có các tính chất tốt hơn như: sử dụng hợp lí tỉ lệ của các cation kim loại, sử dụng bột rắn đã được phản ứng sơ bộ, sử dụng vật liệu ban đầu có tính oxi hóa cao, sử dụng phức kim loại, sử dụng áp suất. Gần đây, người ta còn tổng hợp perovskit bằng phương pháp nghiền cơ học các hỗn hợp oxit rắn ở áp suất O2 cao. Bằng cách bổ sung một số chất phụ gia thích hợp, các sản phẩm tạo thành có diện tích bề mặt riêng khá lớn. Tuy nhiên, bề mặt riêng giảm đáng kể khi nung ở nhiệt độ cao.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

tạo ra có kích thước hạt lớn, độ đồng đều kém.

IỄ N D

TP

nung ở nhiệt độ cao. Do phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ cao nên sản phẩm

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

các muối nitrat, cacbonat, hidroxit của các kim loại theo tỷ lệ thích hợp rồi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

điển nhất để điều chế perovskit là nghiền trộn thật kỹ các oxit kim loại hoặc

7

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

- Phương pháp tổng hợp từ dung dịch: Nhằm hạn chế nhược điểm của phản ứng pha rắn, người ta đã phát triển phương pháp sol - gel và đồng kết tủa

oxalat, cacbonat, xitrat,...

H

Ơ

Các phần tử của các tiền chất trong dung dịch phân bố gần nhau tạo môi

N

các ion kim loại từ dung dịch sử dụng các tiền chất như: hidroxit, xyanua,

.Q

từ dung dịch còn có các ưu điểm như khống chế tốt hơn tỉ lệ nguyên tử, độ tinh

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

này có độ đồng đều và hoạt tính xúc tác cao.

N

G

- Phương pháp tổng hợp từ dung dịch có 2 nhóm chính: Nhóm thứ nhất

H Ư

dựa trên quá trình kết tủa cùng với quá trình lọc, ly tâm để tách riêng chất rắn

TR ẦN

và dung môi; nhóm thứ 2 dùng các quá trình nhiệt như bay hơi, thăng hoa, đốt cháy,... để loại bỏ dung môi phương pháp dựa trên quá trình kết tủa:

B

Phương pháp hidroxit: do độ tan của các hidroxit kém và có nhiều dạng

10 00

kết tủa khác nhau nên phương pháp này thường được sử dụng [5]. Các cation kim loại đồng kết tủa với các tác nhân kết tủa như là dung dịch NH3, muối

H

Í-

oxit kim loại.

Ó

A

Na2CO3,… Sau đó, nhiệt phân các hidroxit thu được, để thu được phức hợp các

-L

Phương pháp này được gọi là phương pháp đồng kết tủa.

ÁN

Phương pháp oxalat: nguyên tắc của phương pháp này dựa trên phản

ứng của các cacbonat, hidroxit hoặc oxit thích hợp với axit oxalic tạo ra sản

D

IỄ N

Đ

ÀN

phẩm gồm các oxalat, CO2, H2O. Sản phẩm được nung trong khí quyển O2 để

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

khiết và kích thước hạt. Vì vậy, sản phẩm được tổng hợp theo phương pháp

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

thấp hơn các phương pháp cổ điển khác. Ngoài ra, các phương pháp tổng hợp

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

trường phản ứng tốt cho quá trình hình thành sản phẩm. Do đó, nhiệt độ đòi hỏi

tạo thành perovskit [5].

Phương pháp sol- gel: là phương pháp hay được sử dụng nhất, bao gồm các bước cơ bản: tổng hợp các alkoxit kim loại, thực hiện có điều khiển quá trình thủy phân và polime hóa; sấy; nung [5].

8

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Phương pháp citrat: phương pháp này được nghiên cứu bởi Zhang và các cộng sự. Bằng cách sử dụng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng rằng các tiền chất citrat bị phân hủy theo nhiều bước trước khi perovskit được

H

Ơ

hình thành, bao gồm các bước sau: phân hủy phức citrat, loại bỏ các ion

N

(TG), nhiễu xạ Rơnghen (XRD) và phổ hồng ngoại (IR), người ta nhận thấy

.Q

từ phương pháp này có bề mặt riêng tương đối cao (30-40 g/m2). Người ta giả

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

nhiệt độ hình thành perovskit thấp hơn [5].

N

G

Một số phương pháp sol - gel khác: gần đây, người ta phát triển một số phương

H Ư

pháp sol-gel khác sử dụng tiền chất là axitpoliacrylic, polietylenglycol, axit

TR ẦN

malic. Sản phẩm tạo ra có độ đồng đều cao và bề mặt riêng lớn. Ưu điểm nổi trội nhất của phương pháp tổng hợp từ dung dịch là khả năng chế tạo được

10 00

có một số nhược điểm sau:

B

những vật liệu mới có cấu trúc đồng đều [6]. Tuy nhiên, phương pháp này cũng - Sự liên kết trong màng yếu.

Ó

A

- Có độ thẩm thấu cao.

Í-

H

- Rất khó để điều khiển độ xốp.

-L

- Dễ bị rạn nứt trong quá trình nung sấy.

ÁN

Phương pháp dựa trên quá trình xử lí nhiệt: Phương pháp đốt cháy: gần

đây, người ta tổng hợp một số ferrit và các vật liệu siêu dẫn thông qua quá trình

D

IỄ N

Đ

ÀN

hòa tan nitrat trong kim loại trong cồn, nguyên tử hóa dung dịch thu được bằng

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

thiết rằng phức citrat trong dung dịch giúp kim loại phân tán gần nhau hơn nên

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

thành. Vì phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ nung thấp nên sản phẩm tạo thành

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

cacbonat, nitrat. Sau khi nung ở 600oC – 700oC thì pha tinh thể được hình

oxi qua vòi phun, đốt cháy cồn, thu được sản phẩm rắn. Phương pháp sấy đông khô: kĩ thuật sấy đông khô tương đối đơn giản, bao gồm hòa tan muối trong dung dịch thích hợp (thông thường là nước) làm lạnh nhanh dung dịch để giữ được được độ đồng nhất cao, sấy đông khô dung dịch đóng băng tạo muối không ngậm nước, phân hủy tạo muối oxit. Phương pháp sấy phun plasma: kỹ

9

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

thuật plasma có thể chia thành 2 bước chính: quá trình bom hỗn hợp phản ứng, quá trình hình thành và liên kết các giọt nóng chảy. Tiền chất sử dụng có thể là nhỏ, hoạt tính cao. Do đó, đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như gốm,

H

Ơ

điện tử và xúc tác.

N

rắn, lỏng, khí. Phương pháp nhiều ưu điểm, sản phẩm tinh khiết, kích thước hạt

.Q

thể sử dụng nhiều kỹ thuật laser, phun xạ mantheron, bay hơi chùm điện tử ....

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

liệu [6].

N

G

- Nhược điểm: chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm vì hiệu suất của

H Ư

chúng thấp. Phương pháp plasma một chiều và xoay chiều có thể dùng để tạo

TR ẦN

rất nhiều vật liệu khác nhau nhưng lại không thích hợp để tạo vật liệu hữu cơ vì nhiệt độ của nó có thể đến 9000°C [6].

B

Phương pháp tổng hợp trên chất mang Trong lĩnh vực xúc tác, các vật

10 00

liệu hoạt đòi hỏi có hoạt tính và độ bền cao. Do đó, chúng phải có một số tính chất như bề mặt riêng lớn, hoạt tính oxi cao tính chọn lọc sản phẩm cao, cấu

Ó

A

trúc bền vững. Một số xúc tác perovskit như cobaltit và manganit thể hiện hoạt

Í-

H

tính cao đối với phản ứng oxi hóa CO và khử NO có thể so sánh với kim loại

-L

quý hiếm. Tuy nhiên, xúc tác này hạn chế là do bị ngộ độc SO2, bề mặt riêng

ÁN

thấp, độ bền cơ học kém. Để khắc phục vấn đề này người ta phát triển phương pháp phân tán các perovskit trên bề mặt chất mang.

D

IỄ N

Đ

ÀN

1.2. Tính chấ t quang xúc tác của vâ ̣t liêụ bán dẫn nano

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

- Ưu điểm: phương pháp đốt laser thì có thể tạo được nhiều loại vật

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

hợp qua phản ứng pha khí chủ yếu dùng để tổng hợp các màng perovskit, có

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha khí Phương pháp tổng

1.2.1. Giới thiệu về xúc tác quang bán dẫn Thuật ngữ xúc tác quang đã được dùng từ những năm 1920 để mô tả các phản ứng được thúc đẩy bởi sự tham gia đồng thời của ánh sáng và chất xúc tác.

Vào giữa những năm 1920, chất bán dẫn ZnO được sử dụng làm chất nhạy sáng trong phản ứng quang hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Ngay sau đó

10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

TiO2 cũng đã được nghiên cứu về đặc điểm phân hủy quang này. Hầu hết các nghiên cứu trong lĩnh vực hóa quang bán dẫn diễn ra vào những năm 1960, dẫn đến việc ra đời pin hóa điện quang, sử dụng TiO2 và Pt làm điện cực để thực

N

hiện quá trình phân chia nước, vào đầu những năm 1970. Đầu những năm 1980,

H

Ơ

TiO2 được sử dụng lần đầu tiên xúc tác cho các phản ứng quang phân hủy các

.Q

trường nước và tiêu diệt các loại vi khuẩn, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong môi

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

Cho tới nay, nhiều chất bán dẫn có hoạt tính xúc tác quang đã được nghiên

N

G

cứu như: TiO2 (năng lượng vùng cấm bằng 3,2 eV); SrTiO3 (3,4 eV), Fe2O3 (2,2 eV);

H Ư

CdS (2,5 eV); WO3 (2,8 eV); ZnS (3,6 eV); FeTiO3 (2,8 eV); ZrO2 (5 eV); V2O5 (2,8

TR ẦN

eV); Nb2O5 (3,4 eV); SnO2 (3,5 eV)….Trong những chất bán dẫn trên, cho tới nay TiO2 được nghiên cứu và sử dụng nhiều nhất vì nó có năng lượng vùng cấm trung

B

bình, không độc, diện tích bề mặt riêng cao, giá thành rẻ, có khả năng tái chế, hoạt

10 00

tính quang hóa cao, bền hóa học và quang hóa.

1.2.2. Cơ chế xúc tác quang trên chất bán dẫn

Ó

A

Xét về khả năng dẫn điện, các vật liệu rắn thường được chia thành chất

Í-

H

dẫn điện, bán dẫn và chất cách điện. Nguyên nhân của sự khác nhau về tính

-L

dẫn điện là do chúng khác nhau về cấu trúc vùng năng lượng. Ở kim loại, các

ÁN

mức năng lượng liên tục, các electron hóa trị dễ dàng bị kích thích thành các electron dẫn. Ở chất bán dẫn và chất cách điện, vùng hóa trị (VB) và vùng dẫn

D

IỄ N

Đ

ÀN

(CB) được cách nhau một vùng trống, không có mức năng lượng nào. Vùng

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

trường khí, ứng dụng trong xử lý môi trường nước bị ô nhiễm.

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

tập trung vào lĩnh vực oxi hóa xúc tác quang hóa các hợp chất hữu cơ trong môi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

hợp chất hữu cơ. Từ đó, các nghiên cứu trong lĩnh vực xúc tác quang chủ yếu

năng lượng trống này được gọi là vùng cấm. Năng lượng khác biệt giữa hai vùng VB và CB được gọi là năng lượng vùng cấm (Eg). Khi bị kích thích với năng lượng thích hợp, các electron trên vùng hóa trị có thể nhảy lên vùng dẫn và hình thành một lỗ trống trên vùng hóa trị. Cặp electron dẫn trên vùng dẫn và lỗ trống trên vùng hóa trị là hạt tải điện chính của chất bán dẫn [4].

11

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Trong xúc tác quang, khi chất bán dẫn bị kích thích bởi một photon có năng lượng lớn hơn năng lượng vùng dẫn thì một cặp electron – lỗ trống được giây. Sau khi hình thành, cặp electron - lỗ trống có thể trải qua một số quá

H

Ơ

trình như: tái hợp sinh ra nhiệt; lỗ trống và electron di chuyến đến bề mặt và

N

hình thành. Thời gian sống của lỗ trống và electron dẫn là rất nhỏ, cỡ nanô

.Q

cho nhận electron trên bề mặt chất bán dẫn sẽ hiệu quả hơn nếu các tiểu phân

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

trình oxi hóa và khử của các electron và lỗ trống phụ thuộc vào vị trí bờ vùng

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

dẫn, vùng hóa trị và thế oxi hóa khử của tiểu phân hấp phụ [4].

TO

ÁN

-L

Hình 1.3: Các quá trình diễn ra trong hạt bán dẫn khi bị chiếu xạ với bước sóng thích hợp.

Trong đó:

Đ IỄ N D

1. Sự kích thích vùng cấm;

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

vô cơ hoặc hữu cơ đã được hấp phụ sẵn trên bề mặt. Xác suất và tốc độ của quá

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

quá trình tái hợp làm cho hiệu suất của quá trình xúc tác quang giảm. Quá trình

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

tương tác với các chất cho và chất nhận electron. Trong các quá trình trên, các

2. Sự tái hợp electron và lỗ trống trong khối; 3. Sự tái hợp electron và lỗ trống trên bề mặt; 4. Sự di chuyển electron trong khối; 5. Electron di chuyển tới bề mặt và tương tác với chất nhận

(acceptor);

12

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

6. Lỗ trống di chuyển tới bề mặt và tương tác với chất cho.

Trong xúc tác quang, TiO2 là một xúc tác lý tưởng vì nó bền về mặt hóa học và lỗ trống sinh ra trong TiO2 có tính oxi hóa cao. Như được chỉ ra ở hình

H

Ơ

cực chuẩn của điện cực hidro, trong dung dịch nước pH = 7. Lỗ trống này dễ

N

1.5, thế oxi hóa của lỗ trống sinh ra trên bề mặt TiO2 là + 2,53V so với thế điện

.Q

Đ

h+ + H2O → HO● + H+

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

h+ + OHˉ → HO●

Hình 1.4: Giản đồ thế oxi hóa khử của các cặp chất trên bề mặt TiO2

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TiO2 + h → e-cb + h+(vb)

IỄ N D

TP

của lỗ trống một chút nhưng vẫn lớn hơn thế oxi hóa của ozôn (O3/O2) [4].

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thành gốc hiđroxyl tự do. Thế của cặp HO●/OH- chỉ nhỏ hơn so với thế oxi hóa

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

dàng tác dụng với phân tử nước hoặc anion hidroxyl trên bề mặt của TiO 2 tạo

Thế oxi hóa khử của electron trên vùng dẫn sinh ra bởi TiO 2 là -0,52V, đủ âm để có thể khử phân tử oxi thành anion superoxit. e-cb + O2 → O2ˉ O2ˉ + H+ → HOO● HOO● + H2O → H2O2 + HO● 13

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

N

G

chuẩn là 0,00V), trong khi với anatase thì cao hơn mức này một chút, đồng

H Ư

nghĩa với một thế khử mạnh hơn. Theo như giản đồ hình 1.6 thì anatase có khả có khả năng khử O2 thành O2-. Sự hình thành các gố c OH● và O2- đươ ̣c minh

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

ho ̣a ở hình 1.7

IỄ N D

TR ẦN

năng khử O2 thành O2-, như vậy là ở anatase các electron chuyển lên vùng dẫn

Hình 1.6: Sự hình thành gốc HO● và O2-.

Các gố c HO● có tính oxi hóa mạnh không cho ̣n lo ̣c nên khi có mă ̣t TiO2

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

Hình 1.5: Giản đồ năng lượng của pha anatase và pha rutile.

Vùng dẫn của rutile có giá trị gần với thế khử nước thành khí hidro (thế

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

làm xúc tác trong điều kiêṇ chiế u sáng, sẽ oxi hóa đươ ̣c nhiề u hơ ̣p chấ t hữu cơ R + HO● → R’● + H2O R’● + O2 → Sản phẩ m phân hủy

14

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Quá trình oxi hóa các chấ t hữu cơ cũng có thể xảy ra do phản ứng trực tiếp của chúng với lỗ trống quang hóa để tạo thành các gố c tự do sau đó phân hủy dây chuyề n tạo thành sản phẩ m.

N

R + h+υb → R’● + O2 → Sản phẩ m phân hủy

H

Ơ

RCOO- + h+υb → R● +CO2

.Q

tử ngoại để phân hủy các hợp chất hữu cơ. Tinh thể anatase dưới tác dụng của

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

sang O2, chuyển hai chất này thành dạng O 2 và HO● là hai dạng có hoạt tính oxi

N

G

hóa cao có khả năng phân hủy chất hữu cơ thành H2O và CO2.

H Ư

Như vậy khi TiO2 anatase được chiếu sáng với photon có năng lượng lớn

TR ẦN

hơn năng lượng Eg sẽ tạo ra cặp điện tử - lỗ trống linh động. Trong khí quyển có rất nhiều hơi nước, oxi; mà thế oxi hoá - khử của nước và oxi thoả mãn yêu

B

cầu trên nên nước đóng vai trò là chất cho và khí oxi đóng vai trò là chất nhận

10 00

để tạo ra các chất mới có tính oxi hoá - khử mạnh (HO● và O2-) có thể oxi hoá

A

hầu hết các chất hữu cơ bị hút bám lên bề mặt vật liệu.

H

Ó

1.3. Ứng dụng của vật liệu nano

Í-

1.3.1. Trong ngành công nghiệp

-L

Hiện nay, các tập đoàn sản xuất điện tử đã bắt đầu đưa công nghệ nano

ÁN

vào ứng dụng, tạo ra các sản phẩm có tính cạnh tranh từ chiếc máy nghe nhạc iPod đến các con chip có dung lượng lớn với tốc độ xử lý cực nhanh …

D

IỄ N

Đ

ÀN

1.3.2. Trong y học

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

ánh sáng tử ngoại đóng vai trò như một cầu nối trung chuyển điện tử từ H2O

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

anatase có khả năng nhận đồng thời oxi và hơi nước từ không khí cùng ánh sáng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Dạng anatase có khả năng khử O2 thành O2- còn rutile thì không. Do đó

Để chữa bệnh ung thư người ta tìm cách đưa các phân tử thuốc đến đúng

các tế bào ung thư qua các hạt đóng vai trò là “ xe tải kéo’’, tránh được hiệu ứng phụ gây ra cho các tế bào lành. Y tế ngày nay đang nhằm vào những mục tiêu bức xúc nhất đối với sức khỏe con người, đó là các bệnh do di truyền có nguyên nhân từ gien, các bệnh hiện nay như: HIV/AIDS, ung thư, tim mạch,

15

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

các bệnh đang lan rộng hiện nay như béo phì, tiểu đường, liệt rung, mất trí nhớ, rõ ràng y học là lĩnh vực được lợi nhiều nhất từ công nghệ này. Đối với việc sửa sang sắc đẹp đã có sự hình thành phẩu thuật thẩm mỹ, nhiều lọai thuốc

N

thẩm mỹ có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da. Đây là một

H

Ơ

thị trường có sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với công nghệ kiệt xuất mới ra đời

.Q

các vấn đề mang tính toàn cầu như thực trạng ô nhiễm môi trường ngày càng

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

G

Trong công nghệ điện tử viễn thông: Khoa học đa phát sinh nhiều loại

H Ư

vật liệu có ích trong công nghệ như ống cacbon, thanh, hạt nano.Vật liệu mới

TR ẦN

có tính chất vận chuyển ion nhanh chóng và được ứng dụng nhiều trong công nghệ điện. Đồ họa đại diện của một Rotanane, hữu ích như một công tắc. Vật

B

liệu có kích thước nano đôi khi được sử dụng như một tế bào năng lượng mặt

10 00

trời, có gía trị kinh tế cao hơn so với các tế bào năng lượng mặt trời truyền thống Silicon.

Ó

A

1.3.3. Trong lĩnh vực năng lượng và môi trường

Í-

H

a) Xử lý chất hữu cơ độc hại

-L

TiO2 được đánh giá là chất xúc tác quang hóa thân thiện với môi trường

ÁN

và hiệu quả nhất, nó được sử dụng rộng rãi nhất cho quá trình quang phân hủy các chất ô nhiễm khác nhau [1]. Chất quang xúc tác TiO2 còn có thể được sử

D

IỄ N

Đ

ÀN

dụng để diệt khuẩn, như đã tiến hành tiêu diệt vi khuẩn E.coli. Do có khả năng

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

tân mà sức công phá khiến ta không thể hình dung nổi.

ẠO

gia tăng. Việc cải tiến các thiết bị quân sự bằng các trang thiết bị, vũ khí rất tối

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ngoài ra, các nhà khoa học tìm cách đưa công nghệ vào việc giải quyết

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

như công nghệ [11, 12].

oxi hóa mạnh nên TiO2 đã được chiếu xạ, thường được dùng để loại bỏ các tế bào u trong quá trình chữa trị ung thư. Bản chất phản ứng quang xúc tác của chất bán dẫn không phức tạp. Nhờ vào sự hấp thụ các photon có năng lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm của TiO2 mà các electron bị kích thích từ VB lên CB, tạo các cặp electron - lỗ trống. Các phần tử mang điện tích này sẽ di

16

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

chuyển ra bề mặt để thực hiện phản ứng oxi hóa khử, các lỗ trống có thể tham gia trực tiếp vào phản ứng oxi hóa các chất độc hại, hoặc có thể tham gia vào giai đoạn trung gian tạo thành các gốc tự do hoạt động để tiếp tục oxi hóa các

H

Ơ

cùng là CO2 và nước ít độc hại nhất. Quá trình quang phân hủy này thường bao

N

hợp chất hữu cơ bị hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác tạo thành sản phẩm cuối

.Q TP

b) Chế ta ̣o các loa ̣i sơn quang xúc tác

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

loại này là sơn quang xúc tác TiO2. Thực chất sơn là một dạng dung dịch chứa

N

G

vô số các tinh thể TiO2 cỡ chừng 8  25nm. Do tinh thể TiO2 có thể lơ lửng

H Ư

trong dung dịch mà không lắng đọng nên còn được gọi là sơn huyền phù TiO2.

TR ẦN

Khi được phun lên tường, kính, gạch, sơn sẽ tự tạo ra một lớp màng mỏng bám chắc vào bề mặt.

B

Nguyên lý hoạt động của loại sơn trên như sau: Sau khi các vật liệu được

10 00

đưa vào sử dụng, dưới tác dụng của tia cực tím trong ánh sáng mặt trời, oxi và nước trong không khí, TiO2 sẽ hoạt động như một chất xúc tác để phân huỷ bụi,

Ó

A

rêu, mốc, khí độc hại, hầu hết các chất hữu cơ bám trên bề mặt vật liệu thành

Í-

H

H2O và CO2. TiO2 không bị tiêu hao trong thời gian sử dụng do nó là chất xúc

-L

tác không tham gia vào quá trình phân huỷ.

ÁN

Cơ chế của hiện tượng này có liên quan đến sự quang - oxi hoá các chất

gây ô nhiễm trong nước bởi TiO2. Các chất hữu cơ béo, rêu, mốc,... bám chặt

D

IỄ N

Đ

ÀN

vào sơn có thể bị oxi hoá bằng cặp điện tử - lỗ trống được hình thành khi các hạt

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TiO2 còn được sử dụng trong sản xuất sơn tự làm sạch, tên chính xác của

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

O2, cùng đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng quang xúc tác.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

gồm một hoặc nhiều gốc hoặc các phần tử trung gian như *OH, O2-, H2O2, hoặc

nano TiO2 hấp thụ ánh sáng và như vậy chúng được làm sạch khỏi màng sơn. Điều gây ngạc nhiên là chính lớp sơn không bị tấn công bởi các cặp oxi hoá khử mạnh mẽ này. Người ta phát hiện ra rằng, chúng có tuổi thọ không kém gì sơn không được biến tính bằng các hạt nano TiO2.

17

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

c) Xử lý ion kim loại độc hại ô nhiễm nguồn nước Khi TiO2 bị kích thích bởi ánh sáng thích hợp giải phóng các điện tử vật liệu. Vật liệu bán dẫn quang xúc tác, công nghệ mới hứa hẹn được áp dụng

H

Ơ

nhiều trong xử lý môi trường. Chất bán dẫn kết hợp với ánh sáng UV đã được

N

hoạt động. Các ion kim loại nặng sẽ bị khử bởi điện tử và kết tủa trên bề mặt

.Q G

H Ư

2OH- + 2h+ → H2O + 1/2 O2 (9)

N

(8)

Đ

Hg2+(ads) + 2e → Hg(ads) (7) 2H2O ↔ 2H+ + 2OH-

(6)

ẠO

Hg2+(aq) ↔ Hg(ads) ( Bị hấp phụ lên bề mặt vật liệu)

TR ẦN

Rất nhiều ion kim loại nhạy với sự chuyển quang hóa trên bề mặt chất bán dẫn như là Au, Pt, Pd, Ag, Ir, Rh... Đa số chúng đều kết tủa trên bề mặt vật liệu.

B

Ngoài sự khử bằng điện tử, các ion còn bị oxi hóa bởi lỗ trống trên bề mặt tạo

10 00

oxit. Những chất kết tủa hoặc hấp phụ trên bề mặt được tách ra bằng phương pháp cơ học hoặc hóa học [1],[2].

Ó

A

d) Điều chế hiđro từ phân hủy nước

Í-

H

Quang xúc tác phân hủy nước tạo H 2 và O2 thu hút được rất nhiều sự

-L

quan tâm của các nhà khoa học. Bởi vì đây là quá trình tái sinh năng lượng

ÁN

và hạn chế được việc phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch dẫn đến sự phát

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

thải khí CO2.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

2hν + TiO2 → 2e + 2h+ (5)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

đến trạng thái ít độc hơn hoặc kim loại từ đó dễ dàng tách được [1],[2]. Ví dụ:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

dùng để loại các ion kim loại nặng và các hợp chất chứa ion vô cơ. Ion bị khử

Hình 1.7: Cơ chế quang xúc tác TiO2 tách nước cho sản xuất hiđro

18

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Việc sản xuất H2 bằng chất quang xúc tác TiO2 được thể hiện trong hình 1.11. Về mặt lý thuyết, tất cả các loại chất bán dẫn đáp ứng các yêu cầu nói trên đều có thể được sử dụng như một chất xúc tác quang để sản xuất H2. Tuy nhiên,

N

hầu hết các chất bán dẫn, chẳng hạn như CdS và SiC tạo ra ăn mòn quang điện

H

Ơ

hóa, không phù hợp để tách H2O. Với hoạt tính xúc tác mạnh, ổn định hóa học

.Q

ẠO

vì các lý do sau:

Đ

Tái tổ hợp của cặp điện tử - lỗ trống kích thích quang: điện tử trong vùng

N

G

CB có thể tái tổ hợp với lỗ trống trong vùng VB và giải phóng năng lượng dưới

H Ư

dạng sinh ra nhiệt hay photon.

TR ẦN

Xảy ra phản ứng ngược: Phân tách nước thành hiđro và oxi là một quá trình có năng lượng ngày càng tăng, do đó phản ứng ngược (tái tổ hợp của

B

hiđro và oxi vào trong nước) dễ dàng xảy ra.

10 00

Không có khả năng sử dụng ánh sáng nhìn thấy: Độ rộng vùng cấm của TiO2 là khoảng 3,2 eV và chỉ có ánh sáng UV có thể được sử dụng cho sản

Ó

A

xuất hiđro.

Í-

H

Để giải quyết những vấn đề trên và mục tiêu sử dụng ánh sáng mặt

-L

trời trong các phản ứng quang xúc tác sản xuất hiđro có tính khả thi, những

ÁN

lỗ lực liên tục được thực hiện để thay đổi trong các cấu trúc của vật liệu

TO

TiO2 nhằm mở rộng khả năng quang xúc tác của vật liệu này sang vùng ánh ion phi kim,... họ đã chứng minh được điều đó có ảnh hưởng hiệu quả đến việc sản xuất hiđro [13].

D

IỄ N

Đ

ÀN

nhìn thấy. Nhiều tác giả đã thử nghiệm bằng cách pha tạp các ion kim loại,

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

trời để sản xuất H2 bằng quang xúc tác TiO2 tách nước vẫn còn thấp, chủ yếu là

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

quang được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, hiệu suất chuyển đổi từ năng lượng mặt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

cao và thời gian tồn tại lâu của cặp điện tử - lỗ trống, TiO2 đã là một chất xúc tác

19

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.4. GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

N

G

Đ

Anken Dẫn xuất halogen của ankan Aren Dẫn xuất của aren

H Ư

TR ẦN

Amit

10 00

Chất có hoạt tính bề mặt

B

Hợp chất của phenol

A

Thuốc diệt cỏ

H

Ó

Thuốc trừ sâu

-L

Í-

Chất màu

Benzen, naphtalen Clobenzen, brombenzen, diclonitrobenzen Phenol, 4-clorphenol, 4-flophenol, pentaclophenol ,2,4-điclophenol benzamide Natridodecylsunfat, polyetilen glycol, trimetyl photphat, tetrabutylammoniphotphat Metylviologen, atrazine, propetryne, prometon, bentazon Parathion, lindane, DDT, tetraclovinphos Metyl xanh, Metyl tím, metyl da cam, metyl đỏ, rhodamine B, eosin B

ÁN

Trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn Rhodamine B như một chất

TO

hữu cơ độc hại điển hình để nghiên cứu trong phản ứng quang xúc tác của

D

IỄ N

Đ

ÀN

các vật liệu..

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

Axit Cacboxylic

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

.Q

U Y

Dẫn xuất halogen của ankan Ancol

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Ơ

N

Ankan

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ví dụ Metan, iso butan, pentan, heptan, n-dodecan, xyclohexan Clometan, floclometan, tetracloetan, dibrometan, tricloetan.

Metanol, isopropanol, xyclobutanol.

Fomic, oxalic, malic, benzoic, salixilic, phtalic, butanoic, 4-aminobenzoic, p-hydroxybenzoic. propen, xyclohexen hexaflopenten, 1,2-dicloeten, percloeten

H

Loại hợp chất hữu cơ

N

Bảng 1.2 . Các các hợp chất hữu cơ thường được sử dụng nghiên cứu trong phản ứng quang xúc tác của TiO2

Rhodamine B ([9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]-

diethylammonium chloride) có công thức phân tử là C28H31ClN2O3. Khối lượng mol \là 479,02g/mol. Công thức cấu tạo của Rhodamine B:

20

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

.Q

nâu đỏ. Nhiệt độ nóng chảy khoảng từ 210 oC đến 211oC. Rhodamine B là một

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

50 g/L). Độ hoà tan trong 100 gam dung môi: nước 0,78 gam (26oC), rượu etylic

G

1,74 gam. Dung dịch nước và rượu etylic có màu đỏ ánh xanh nhạt phát huỳnh

TR ẦN

thụ cực đại với ánh sáng có λ = 552 nm.

H Ư

N

quang màu đỏ mạnh, đặc biệt rõ trong các dung dịch loãng. Dung dịch nước hấp Rhodamine B gây độc cấp và mãn tính. Qua tiếp xúc, nó gây dị ứng hoặc làm mẩn ngứa da, mắt,...Qua đường hô hấp, nó gây ho, ngứa cổ, khó thở, đau

10 00

B

ngực. Qua đường tiêu hóa, nó gây nôn mửa, có hại cho gan và thận. Nếu tích tụ dần trong cơ thể nó gây nhiều tác hại đối với gan, thận, hệ sinh sản, hệ thần kinh

Ó

A

cũng như có thể gây ung thư. Thực nghiệm trên chuột cho thấy Rhodamine B gây

H

ung thư với liều lượng 89,5mg/kg qua đường uống hoặc tiêm vào tĩnh mạch , khi

-L

Í-

Rhodamine B đi vào cơ thể có thể chuyển hóa thành amin thơm tương ứng có

ÁN

phần độc hại hơn loại Rhodamine B thường, gây ung thư và phát triển khối u dạ dầy, tại đây Rhodamine B và dẫn xuất của nó sẽ tác động mạnh mẽ đến các quá

ÀN

trình sinh hóa của tế bào gây ung thư gan, vì gan là cơ quan tạng đầu tiên lọc chất cấu trúc ADN và nhiễm sắc thể khi đưa vào nuôi cấy tế bào.

D

IỄ N

Đ

Rhodamine B. Một số thực nghiệm khác cho thấy Rhodamine B tác động phá vỡ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

thuốc nhuộm lưỡng tính, độc hại, tan tốt trong methanol, ethanol, nước (khoảng

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Rhodamine B là những tinh thể màu tối có ánh xanh hay ở dạng bột màu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

21

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍ CH MẪU TRONG LUẬN VĂN 1.5.1. Phổ hấp thụ phân tử UV-Vis Phổ UV –Vis là loại phổ electron, ứng với mỗi elctron chuyển mức năng lượng

N

ta thu được một vân phổ rộng.Phương pháp đo phổ UV –Vis (phương pháp trắc

H

Ơ

quang) là một phương pháp định lượng xác định nồng độ của các chất thong

.Q

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

dịch mà suy ra nồng độ (hàm lượng) của dung dịch đó.

10 00

B

Hình1.8: Cường độ tia sáng trong phương pháp UV-Vis I0 = IA + Ir + I (11)

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Trong đó: I0 : Cường độ ban đầu của nguồn sáng.

I : Cường độ ánh sáng sau khi đi qua dung dịch.

IA: Cường độ ánh sáng bị hấp thu bởi dung dịch.

Ir: Cường độ ánh sáng phản xạ bởi thành cuvet và dung dịch, giá trị này được loại bỏ bằng cách lặp lại 2 lần đo.

C: Nồng độ mol chất ban đầu. l: Chiều dày lớp dung dịch mà ánh sáng đi qua.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

(thường ở dạng dung dịch). Dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi dung

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thể thấy được (Vis) hay không thấy được (UV -IR) đi qua vật thể hấp thu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

qua độ hấp thu của dung dịch. Cho chùm ánh sáng có độ dài sóng xác định có

1.5.2. Nhiễu xạ tia X (XRD) Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý,

22

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.

N

Xét một chùm tia X có bước sóng λ chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới

H

Ơ

góc tới θ. Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau

.Q

ẠO

mặt là:

Đ

ΔL = 2d.sin θ (12)

N

G

Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:

H Ư

ΔL = 2d.sin θ= .λ (13)

TR ẦN

Ở đây,  là số nguyên nhận các giá trị 1, 2,... Đây là định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

tinh thể.

D

IỄ N

Đ

ÀN

Hình 1.9: Mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt phẳng tinh thể chất rắn Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn, tính tuần

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

phương phản xạ (bằng góc tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

hiện tượng nhiễu xạ của các tia X. Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

những khoảng đều đặn d, đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra

hoàn dẫn đến việc các mặt tinh thể đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ.

Cường độ chùm tia nhiễu xạ được cho bởi công thức: Ig=│ψg│2 α │Fg│2

(14)

Với ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, còn Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X).

23

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Phổ nhiễu xạ tia X là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc nhiễu xạ (thường dùng là 2 lần góc nhiễu xạ).

Hiện nay có 3 phương pháp nhiễu xạ tia X thường dược sử dụng, đó là

N

phương pháp nhiễu xạ đơn tinh thể (gồm hai phương pháp: phương pháp đơn

H

Ơ

tinh thể quay va phương pháp Laue) và phương pháp nhiễu xạ bột hay phương

.Q

Trong phương pháp nhiễu nhiễu xạ bột, mẫu được tạo thành bột với mục

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

số lớn hạt có định hướng thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg.

Í-

H

Ó

Hình 1.10: Sơ đồ mô tả hoạt động nhiễu xạ kế bột Nhiễu xạ bột là phương pháp sử dụng với các mẫu là đa tinh thể, phương

-L

pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tinh thể, bằng cách sử

ÁN

dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu. Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm, ghi lại cường

D

IỄ N

Đ

ÀN

độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu xạ bậc 1 (n = 1).

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

đích có nhiều tinh thể có tính định hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng có một

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

dụng phương pháp nhiễu xa bột.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

pháp Debye. Do tính chất nghiên cứu và mục tiêu của đề tài đặt ra chúng tôi sử

Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần góc

nhiễu xạ (2θ). Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện có một chút khác, người ta chiếu tia X tới dưới góc rất hẹp (để tăng chiều dài tia X tương tác với màng mỏng, giữ cố định mẫu và chỉ quay đầu thu).

24

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Phương pháp XRD cho phép xác định thành phần pha của sản phẩm và kích thước hạt trung bình của các hạt sản phẩm dựa vào công thức DebeySherrer. XRD là phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu sự ảnh hưởng của các

N

yếu tố đến kích thước hạt trung bình và dạng tinh thể của vâ ̣t liê ̣u.

H

Ơ

1.5.3. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

.Q

Hiển vi điện tử truyền qua là phương pháp hiển vi điện tử đầu tiên được

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

truyền qua. Phương pháp này sử dụng một chùm điện tử thay thế chùm sáng

N

G

chiếu xuyên qua mẫu và thu được những thông tin về cấu trúc và thành phần

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

của nó giống như cách sử dụng hiển vi quang học.

ÁN

Hình 1.11: Kính hiển vi điện tử truyền qua .

Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua có ưu thế hơn phương pháp

D

IỄ N

Đ

ÀN

SEM ở chỗ nó có độ phóng đại rất lớn (độ phóng đại 400.000 lần với nhiều vật

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

phát triển với thiết kế đầu tiên mô phỏng phương pháp hiển vi quang học

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

dùng để xác định hình dạng, kích thước và sự phân bố hạt của mẫu sản phẩm.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Trong luận văn này phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) được

liệu, và với các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15 triệu lần).

Các bước ghi ảnh TEM cũng tương tự như với phương pháp SEM. Khi chiếu một chùm điện tử lên mẫu vật, một phần dòng điện tử sẽ xuyên qua mẫu rồi được hội tụ tạo thành ảnh, ảnh này được truyền đến bộ phận khuếch đại, sau đó tương tác với màn huỳnh quang tạo ra ảnh có thể quan sát được.

25

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Mẫu vật liệu chuẩn bị cho ảnh TEM phải mỏng để dòng điện tử có thể xuyên qua giống như tia sáng xuyên qua vật thể trong kính hiển vi quang Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua cho biết nhiều chi tiết nano của mẫu

H

Ơ

nghiên cứu: Hình dạng, kích thước hạt, biên giới hạt, v.v… Nhờ cách tạo

N

học, do đó việc chuẩn bị mẫu sẽ quyết định tới chất lượng của ảnh TEM.

.Q

ẠO

m2 và nhỏ hơn.

G

Đ

1.5.4. Phổ phản xạ khuếch tán UV-ViS (DRS) Phổ phản xạ khuếch tán UV-vis (còn gọi là phổ hấp thụ vật rắn) là biểu

H Ư

N

diễn đồ thị hệ số hấp thụ α (hay độ hấp thụ A) theo bước sóng hay năng lượng

TR ẦN

của photon đi qua vật chất. Như vậy, hệ số hấp thụ lớn tại một bước sóng nào đó cho thấy photon có năng lượng tương ứng bị vật chất hấp thụ mạnh, phần ánh

B

sáng truyền qua có cường độ yếu. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis thường được

10 00

sử dụng để nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu bán dẫn. Dựa vào bờ hấp thụ của phổ phản xạ khuếch tán người ta có thể xác định được các vật liệu bán

Ó

A

dẫn phản ứng mạnh trong vùng ánh sáng tử ngoại hay khả kiến. Đây là kỹ thuật

Í-

H

hay sử dụng nhất để đánh giá sự thay đổi gia trị năng lượng vùng cấm (Eg) của

-L

chất bán dẫn sau khi được biến tính bằng nguyên tố hoặc hợp chất khác. Từ giao

ÁN

điểm giữa đường 2 tiếp tuyến của bờ hấp thụ hạ đường vuông góc với trục

TO

hoành, giao điể m với tru ̣c hoành là giá trị bước sóng hấp thụ (λ), từ đó tính được

Eg (eV ) 

1240



D

IỄ N

Đ

ÀN

giá trị năng lượng vùng cấm theo công thức

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

mẫu, theo dõi được cách sắp xếp đó trong chi tiết từng hạt, từng diện tích cỡ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

còn cho biết nhiều thông tin chính xác về cách sắp xếp các nguyên tử trong

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

ảnh nhiễu xạ, vi nhiễu xạ và nano nhiễu xạ, kính hiển vi điện tử truyền qua

26

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1.1. Mu ̣c tiêu nghiên cứu

N

Chế ta ̣o đươ ̣c vâ ̣t liêụ nano SrTiO3 có hoa ̣t tính xúc tác ứng du ̣ng cho xử

H

Ơ

lý các chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường nước.

.Q

Đ

 Khảo sát hoa ̣t tính quang xúc tác của vâ ̣t liêụ chế ta ̣o đươ ̣c cho phản ứng

N

G

phân hủy chấ t hữu cơ ô nhiễm tiêu biể u Rhodamine B, metyl dacam.

TR ẦN

2.2.1. Hóa chấ t

H Ư

2.2. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BI ̣

Các hóa chất chính sử dụng cho việc tiến hành thực nghiệm bao gồm:

B

+ Tetra butylorthotitanat (TBOT) C16H36O4Ti (Merck );

10 00

+ Etanol tuyệt đố i – Trung Quốc;

A

+ Axit citic (C6H8O7)– Trung Quốc;

H

Ó

+ Sr(NO3)2 – Trung Quố c;

Í-

+ Axit axetic –Trung Quố c;

-L

+ Rhodamine B (C28H31ClN2O3)– Trung Quốc;

ÁN

+ Metyl dacam

Đ

ÀN

TO

2.2.2. Du ̣ng cu ̣ và thiế t bi ̣ Các du ̣ng cụ và thiết bi ̣ chính sử dụng cho việc tiến hành thực nghiệm

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

chấ t hấp thụ ánh sáng của vâ ̣t liêụ chế ta ̣o đươ ̣c.

IỄ N D

TP

 Nghiên cứu đă ̣c trưng cấ u trúc, thành phầ n hóa ho ̣c, hình thái bề mă ̣t, tiń h

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

 Tổ ng hơ ̣p vâ ̣t liê ̣u nano SrTiO3 tinh khiết

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

2.1.2. Nô ̣i dung nghiên cứu

bao gồm: + Máy khuấy từ gia nhiệt (T. Quố c); + Máy ly tâm (Trung Quố c); + Tủ sấy; + Cân phân tích;

27

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

+ Lò nung; + Máy quang phổ UV- 1700 Shimadzu (Nhâ ̣t bản); + Máy quang phổ U-4100 Hitachi (Nhật bản)

N

2.3. CHẾ TẠO VẬT LIỆU

H

Ơ

Các mẫu vật liệu nano SrTiO3 được chế tạo bằng phương pháp sol - gel [10].

.Q

ẠO

máy khuấy từ.

Đ

- Lấy 1 cốc thủy tinh 100 ml khác, thêm vào đó lần lượt 10 ml dung dịch

N

G

Sr(NO3)2 1M và 10 ml dung dịch axit citic 1M được dung dịch B. Sử dụng

H Ư

dung dịch NH3 để điều chỉnh pH của dung dịch bằng 8.

TR ẦN

- Cho từ từ (từng giọt) dung dịch B vào hỗn hợp A, thêm tiếp vào hỗ hợp khoảng 20 ml nước cất. Hỗn hợp được khuấ y mạnh trên máy khuấ y từ trong

B

thời gian 60 phút ở nhiệt độ phòng thu đươ ̣c sol màu trắ ng. Sol được sấ y khô ở

10 00

80oC trong 4h thu đươ ̣c gel màu. Nung gel trong chén sứ ở các nhiệt độ 400oC, 500oC, 600oC, 700oC trong khoảng thời gian 4h, tố c đô ̣ gia nhiêṭ 5oC/ phút

Ó

A

đươ ̣c chấ t rắ n màu trắ ng. Nghiền sản phẩm trong cối mã não. Ký hiệu các sản

Í-

H

phẩm nung ở các nhiệt độ khác nhau: SrTiO3-4000C; SrTiO3-5000C; SrTiO3-

-L

6000C; SrTiO3-7000C.

ÀN

TO

ÁN

2.4. CÁC KỸ THUẬT ĐO KHẢO SÁT TÍ NH CHẤT CỦ A VẬT LIỆU 2.4.1. Nhiễu xa ̣ tia X Phương pháp nhiễu xa ̣ tia X đươ ̣c sử du ̣ng để xác đinh ̣ thành phầ n pha

D

IỄ N

Đ

trong sản phẩm điề u chế . Thành phần pha của sản phẩ m đươ ̣c nhận diêṇ nhờ vi ̣

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

thêm tiếp 20 ml C2H5OH ta thu được hỗn hợp A. Khuấy đều hỗn hợp A bằng

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

- Lấy 3,4ml TBOT (tương ứng với 3,4 gam) cho vào cốc thủy tinh 100 ml,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Quy trình chế tạo vật liệu được trình bày dưới đây:

trí và cường đô ̣ các pic đă ̣c trưng trên giản đồ XRD. Từ vi ̣trí các pic đă ̣c trưng trên giản đồ nhiễu xạ tia X ta có thể xác định mô ̣t cách dễ dàng thành phầ n pha của vâ ̣t liệu nano SrTiO3 tinh khiết. Trong luận văn này giản đồ nhiễu xạ XRD của các mẫu vật liệu được ghi trên máy D8 Advance – Bruker (Đức).

28

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

2.4.2. Hiể n vi điêṇ tử truyề n qua (TEM) Trong luâ ̣n văn này phương pháp hiể n vi điê ̣n tử truyề n qua đươ ̣c đo trên 2.4.3. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (DRS)

H

Ơ

Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của các mẫu bột nghiên cứu được đo trên

N

máy JEM1010 (JEOL – Nhật Bản)

.Q

ẠO

2300V (Nhật).

Đ

2.5. QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦ Y HỢP CHẤT RHODAMINE B

N

G

2.5.1. Thí nghiệm khảo sát hoạt tính quang xúc tác của các mẫu vật liệu

H Ư

Cách tiến hành thí nghiệm như sau: Cân 100 mg vật liệu quang xúc tác

TR ẦN

cho vào 100 ml dung dịch Rhodamine B (nồng độ 10mg/l). Hỗn hợp được khuấy trong bóng tối khoảng 30 phút với tốc độ không đổi bằng máy khuấy từ

B

để quá trình hấp phụ đạt cân bằng. Trước khi chiếu sáng, khoảng 5 ml mẫu

10 00

được lấy ra để xác định nồng độ ban đầu (tương ứng với giá trị mật độ quang Ao). Sau đó, hỗn hợp được chiếu sáng bằng bóng đèn halogen 500W (nguồn

Ó

A

ánh sáng khả kiến) hoặc bằng bóng đèn cao áp thủy ngân 300W (nguồn ánh

Í-

H

sáng tử ngoại). Sau những khoảng thời gian 20 phút, 5 ml mẫu được lấy ra.

-L

Hỗn hợp được ly tâm để tách xúc tác, nồng độ của dung dịch tại các thời điểm

ÁN

khác nhau (tương ứng với giá trị đô ̣ hấ p thu ̣ quang At) được xác định bằng máy

TO

quang phổ UV- 1700 Shimazu (Nhật).

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.5.2. Hiêụ suấ t quang xúc tác

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) được ghi trên thiết bị JEOL JSM-

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.4.4. Phổ tán xạ tia X (EDX)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

máy U - 4100 Hitachi (Nhật).

Hiệu suất quang xúc tác phân hủy Rhodamine B của các vật liệu nghiên cứu

được tính theo công thức H（%）=

A0 -A t ×100% Ao

(17)

29

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Trong đó, Ao và At là đô ̣ hấ p thu ̣ quang của RhB ở λmax = 552 nm hoặc của MO ở λmax = 464 nm tại thời điểm cân bằng hấp thụ và tại thời điếm sau chiếu

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

sáng t phút.

30

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. THÀ NH PHẦN, ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC CỦ A VẬT LIỆU 3.1.1. Kế t quả nhiễu xa ̣ tia X(XRD) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H1

N

200

Ơ

190 180

H U Y

140 130

.Q 50

H Ư

40

d=1.315

ẠO

Đ d=1.418

60

70

80

2-Theta - Scale

TR ẦN

File: HaiBN H1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 3:36:06 PM 00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 58.72 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 20.1 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 13.12 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 7.

00-025-0746 (*) - Strontium Nitrate - Sr(NO3)2 - WL: 1.5406 - Y: 119.26 % - Cubic - a 7.78130 - b 7.78130 - c 7.78130 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P213 (198) - 4 - 471.147 - I/Ic PDF 3.5 - S-Q

Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật liê ̣u nano SrTiO3 ở 400oC 190

d=2.764

180 170

A

160 150

H

130 120

d=1.498

d=1.379

d=1.595

10 0 20

30

40

50

60

70

80

2-Theta - Scale File: HaiBN H2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 3:46:42 PM 1) Left Angle: 31.040 ° - Right Angle: 33.800 ° - Obs. Max: 32.366 ° - d (Obs. Max): 2.764 - Max Int.: 157 Cps - Net Height: 149 Cps - FWHM: 0.365 ° - Raw Area: 96.91 Cps x deg. - Net Area: 73.89 Cps x deg.

00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 72.70 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 30.2 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 22.50 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 1 00-025-0746 (*) - Strontium Nitrate - Sr(NO3)2 - WL: 1.5406 - Y: 73.84 % - Cubic - a 7.78130 - b 7.78130 - c 7.78130 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P213 (198) - 4 - 471.147 - I/Ic PDF 3.5 - S-Q 5

D

IỄ N

Đ

ÀN

20

d=1.739

30

d=2.051

40

d=2.458

TO

d=3.896

50

d=3.184

60

d=3.535 d=3.476

ÁN

70

d=1.787

80

d=1.824

90

d=1.953

-L

100

d=2.347

Í-

110

d=2.249

Ó

140

Lin (Cps)

10 00

B

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H2

200

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

0 30

d=1.497

G N

10

20

d=1.588

d=2.052

20

d=1.997

d=3.799

30

d=3.023 d=2.939

40

d=3.311

d=3.890

50

d=1.785

60

d=1.945

d=3.482

70

d=1.740

80

d=1.297

90

d=1.374

100

TP

d=2.751

110

d=3.175

Lin (Cps)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

120

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

150

N

160

d=2.246

d=2.346

170

Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật liê ̣u nano SrTiO3 ở 500oC

31

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H3

500

d=2.763

400

H

Ơ

Lin (Cps)

N

300

U Y

60

d=1.236

d=1.382 d=1.459

50

70

80

ẠO

2-Theta - Scale

G

Đ

File: HaiBN H3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 3:57:25 PM 1) Left Angle: 30.650 ° - Right Angle: 33.860 ° - Obs. Max: 32.377 ° - d (Obs. Max): 2.763 - Max Int.: 317 Cps - Net Height: 310 Cps - FWHM: 0.369 ° - Raw Area: 181.7 Cps x deg. - Net Area: 157.7 Cps x deg.

00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 35.67 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 48.6 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 23.29 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 5

H Ư

N

Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật liê ̣u nano SrTiO3 ở 600oC

d=2.761

TR ẦN

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H4

500

10 00

B

400

0

50

60

d=1.236

d=1.265

d=1.426

d=1.541

d=1.381

d=1.595

40

d=1.826

d=1.904

d=2.049

d=1.982

d=2.475 d=2.450

d=2.598 d=2.551

d=2.255

H d=2.846

Í-

-L 30

70

2-Theta - Scale

TO

20

ÁN

d=3.908

100

d=3.444

d=3.533

Ó

200

d=1.953

A

Lin (Cps)

300

Đ

ÀN

File: HaiBN H4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 4:07:58 PM 1) Left Angle: 30.680 ° - Right Angle: 34.040 ° - Obs. Max: 32.396 ° - d (Obs. Max): 2.761 - Max Int.: 390 Cps - Net Height: 382 Cps - FWHM: 0.290 ° - Raw Area: 191.2 Cps x deg. - Net Area: 166.7 Cps x deg.

00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 70.83 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 72.5 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 16.62 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 2

80

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

40

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

30

TP

20

.Q

d=1.596 d=1.670

d=1.826

d=1.905

d=2.051

d=2.254 d=2.544

d=2.481 d=2.455

d=2.849 d=3.017

0

IỄ N D

d=3.900

d=4.380

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

100

d=3.453

d=3.535

d=1.954

N

200

Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các vật liê ̣u nano SrTiO3 ở 700oC Để xác định cấu trúc pha tinh thể của các vật liệu điều chế được, chúng

tôi thực hiện ghi giản đồ nhiễu xạ trên hai hệ đo D8 Advance Bruker (góc quét 2 = 20 – 80o) và hệ đo Brucker (góc quét 2 = 20 – 70o). Giản đồ của các mẫu được trình bày ở các hình 3.1 đến hình 3.4. Nguồn dữ liệu chuẩn của các vật 32

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

liệu (thẻ chuẩn JCPDS số 35-0734) cho biết tinh thể lập phương SrTiO3 có các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng tại các góc 2θ = 32,42; 39,98; 46,48; 57,79; 67.80 và 77,17 tương ứng với mặt tinh thể (110), (111), (200), (211), (220) và (310).

N

Dữ liệu trên giản đồ nhiễu xạ hình 3.1 đến hình 3.4 cho thấy các sản phẩm

H

Ơ

nghiên cứu đều có xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ tại các góc 2θ đặc trưng của

.Q

ở nhiệt độ thấp 400C và 500C tinh thể SrTiO3 đã được hình thành nhưng sản

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

thích hợp để điều chế SrTiO3 của bằng phương pháp sol-gel của giai đoạn nung

G

Đ

gel là lớn hơn 700oC.

N

3.1.2. Kế t quả chu ̣p phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)

H Ư

Để xác định thành phần nguyên tố của mẫu SrTiO3 đều chế được, chúng

TR ẦN

tôi tiến hành ghi phổ EDX. Phổ tán sắc năng lượng tia X của mẫu SrTiO3 (hình 3.5) cho biết sự tồn tại của Sr, Ti, O trong vật liệu nghiên cứu. Ngoài ra, không

B

phát hiện có thêm nguyên tố hóa học nào khác. Tuy nhiên trong lần chụp

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

khác,vẫn chỉ thấy thành phần nguyên tố chỉ có Sr, Ti, O.

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

phẩm còn lẫn nhiều Sr(NO3)2. Qua thực nghiệm chúng tôi nhận thấy nhiệt độ

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

trúc của SrTiO3. Tuy nhiên, chúng ta nhận thấy rõ, các sản phẩm được điều chế

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

SrTiO3, điều này chứng tỏ các sản phẩm điều chế được có thành phần và cấu

Hình 3.5: Phổ EDX của mẫu SrTiO3 33

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.1.3. Kế t quả chu ̣p TEM

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q Hình 3.6. Ảnh TEM của vật liê ̣u nano SrTiO3-400oC

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

Để khảo sát hình thái bề mặt và kích thước hạt của mẫu vật liệu, chúng tôi tiến hành chụp ảnh TEM, kết quả trình bày ở hình 3.6 – 3.7.

34

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ÁN

TO

A

Ó

H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

ẠO

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Í-

-L

TP

U Y

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.7. Ảnh TEM của vật liê ̣u nano SrTiO3-700oC

35

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Ảnh TEM ở hình 3.6 cho thấy khi thực hiện thí nghiệm ở nhiệt độ 400 oC, gel vẫn còn khá rõ chưa phân hủy hoàn toàn thành các hạt tinh thể. Tuy nhiên, đối với mẫu thực hiện ở nhiệt độ 700oC, các hạt tinh thể SrTiO3 hình thành khá

N

rõ ràng. Kết quả chụp ảnh TEM cho thấy sự phù hợp với kết quả XRD. Kích

H

Ơ

thước trung bình của các tinh thể SrTiO3 khoảng 20nm. Các ảnh TEM cho thấy

.Q TP

3.1.4. Kế t quả phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

H Ư

N

G

Đ

hình 3.8 và hình 3.9.

400c 500c 600c 700c

TR ẦN

1.0

10 00

B

0.8

A Ó H

0.4

Í-

Abs.

0.6

TO

ÁN

-L

0.2 0.0

300

Đ

200

400

500

600

700

800

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của các mẫu nghiên cứu được trình bày ở

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

khối lớn.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

các hạt nano phân bố đồng đều, sắc nét, không có hiện tượng bị kết tụ thành

D

IỄ N

Wavelength (nm)

Hình 3.8. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của SrTiO3 điều chế ở các nhiệt độ khác nhau

36

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

N

1.0

U Y .Q

0.4

SrTiO3

Đ

0.2

N H Ư 200

300

400

500

TR ẦN

-0.2

G

0.0

600

700

800

10 00

B

Wavelength (nm) Hình 3.9. Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis của SrTiO3-700oC so sánh với TiO2

Ó

A

Kết quả nghiên cứu tính chất hấp thụ ánh sáng của vật liệu nano bán dẫn

Í-

H

SrTiO3 cho thấy, bờ hấp thụ kéo dài trên phổ DRS của các vật liệu cắt trục

-L

hoành ở giá trị khoảng 400 nm tương ứng với giá trị năng lượng vùng cấm E g =

ÁN

1240/400 = 3,1 eV. So sánh phổ DRS của SrTiO3 với TiO2 cho thấy 2 vật liệu

TO

này có giá trị Eg bằng nhau và đều hấp thụ mạnh ánh sáng vùng tử ngoại (ánh

D

IỄ N

Đ

ÀN

sánh có bước sóng từ 200-400 nm). Như vậy, SrTiO3 là vật liệu có khả năng

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

TiO2

ẠO

Abs.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

0.6

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

0.8

ứng dụng tốt trong các ứng dụng về quang xúc tác.

Một trong những phương pháp nghiên cứu nâng cao hoạt tính quang xúc tác của vật liệu nano bán dẫn là pha tạp thêm vào thành phần của vật liệu các nguyên tố hóa học khác. So với TiO2 thì vật liệu SrTiO3 có nhiều lợi thế hơn bởi ta có thể thực hiện sự thay thế các nguyên tố khác vào các vị trí của A hoặc

37

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

B hoặc thay thế đồng thời cùng lúc hai vị trí A và B (trong loại vật liệu ABO3) để có thể tạo ra nhiều sự thay đổi tính chất của vật liệu ABO3. Khi có sự pha tạp, tính chất quang các vật liệu perovskite ABO3 cho nhiều hứa hẹn cải thiện

H

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

hoạt tính quang xúc tác của các mẫu vật liệu nghiên cứu, chúng tôi tiến hành

Đ

khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ. Vì các mẫu vật liệu mà chúng tôi

N

G

nghiên cứu là tương tự nhau, nên chúng tôi lựa chọn mẫu đại diện là nano

H Ư

SrTiO3 ở 700oC để nghiên cứu. Cách tiến hành như sau: Lấy 50 mg SrTiO3

TR ẦN

tinh khiết cho vào 50 ml dung dịch RhB (10 mg/L) hoặc dung dịch metyl da cam (MO – 10 mg/L) và khuấy đều trong bóng tối. Sau những khoảng thời

B

gian 10 phút, khoảng 5 mL dung dịch RhB hoặc MO được lấy ra, đem ly tâm

10 00

để loại bỏ phần chất rắn. Nồng độ của dung dịch RhB tại các thời điểm khác

A

nhau được xác định bằng máy quang phổ UV-1700 Shimazu. Kết quả so sánh

H

Ó

cường độ hấp thụ của dung dịch RhB hoặc MO ban đầu và dung dịch RhB

TO

ÁN

-L

Í-

hoặc MO tại các thời điểm khác nhau được trình bày ở hình 3.10 và 3.11.

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

đều có khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ. Do đó, để xác định chính xác

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Như đã biết, các vật liệu đặc biệt là vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

3.2.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu

N

3.2. HOẠT TÍ NH QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦ Y CHẤT HỮU CƠ

Ơ

N

để phù hợp với các mục đích ứng dụng khác nhau.

38

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

1.0

0 min

450

500

550

Ơ H N U Y

H Ư

N

G

Wavelength (nm)

600

Hình 3.10. Phổ hấp phụ phân tử của MO ban đầu và sau bị hấp phụ bởi

TR ẦN

vật liệu SrTiO3 ở những khoảng thời gian khác nhau

10 00

B

2.5

Ó

H

0 min 10 min 20 min 30 min 40 min

Í-

1.0

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Abs.

1.5

A

2.0

0.5 0.0

-0.5 450

500

550

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

400

Đ

0.0

ẠO

TP

0.2

IỄ N D

0.4

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Abs.

0.6

N

10 min 20 min 30 min 40 min 50 min

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

0.8

600

Wavelength (nm)

Hình 3.11. Phổ hấp phụ phân tử của RhB ban đầu và sau bị hấp phụ bởi vật liệu SrTiO3 ở những khoảng thời gian khác nhau

39

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả hình 3.10 và hình 3.11 cho thấy vật liệu SrTiO3 tinh khiết mà chúng tôi tổng hợp có khả năng hấp phụ RhB và MO rất nhỏ, sau 30 phút khuấy trộn nồng độ của RhB hoặc MO gần như không đổi. Do vậy, chúng tôi xác định

N

thời gian đạt cân bằng hấp thụ là 30 phút.

H

Ơ

3.2.2. Hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB của vật liệu SrTiO3

.Q

vào 100 ml dung dịch RhB (10 mg/L) và khuấy đều trong máy khuấy từ ở thời

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

haogen 500W cứ 30 phút 5mL dung dịch RhB được lấy ra . Làm các mẫu

N

G

chiếu sáng ở thời điểm 30 phút , 60 phút ,90 phút , 120 phút ,150 phút và 180

H Ư

phút. Nồng độ của dung dịch RhB tại các thời điểm khác nhau được xác định

TR ẦN

bằng máy quang phổ UV-1700 Shimazu. Kết quả so sánh cường độ hấp thụ của dung dịch RhB ban đầu và dung dịch RhB tại các thời điểm khác nhau được

10 00

B

trình bày ở hình 3.12 và 3.13.

Ó

Í-

H

2.0

TO

ÁN

Abs.

-L

1.5

Đ

1.0 0.5 0.0 400

450

500

550

600

650

Wavelength (nm)

D

IỄ N

RhB 10mg/L 30 min UV lamp 60 min UV lamp 90 min UV lamp 120 min UV lamp 150 min UV lamp 180 min UV lamp

A

2.5

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

gian 30 phút để vật liệu đạt cân bằng hấp phụ. Sau đó đem chiếu sáng bằng đèn

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

(10mg/L) đối với SrTiO3 điều chế ở 700oC. Lấy 100 mg SrTiO3 tinh khiết cho

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy RhB

Hình 3.12. Sự thay đổi phổ hấp thụ phân tử của dung dịch RhB xử lý bằng các vật liệu SrTiO3

40

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả hình 3.12 và 3.13 cho thấy có sự giảm rõ rệt của cường độ hấp thụ pic đặc trưng tại bước sóng cực đại 552 nm của RhB. Sau mỗi 30 phút ta thể hiện rõ hơn khi xây dựng biểu đồ hình cột biểu diễn hiệu suất quang xúc tác

50

20 8,8%

Ó

A

10

B

16%

TR ẦN

24%

H Ư

N

30%

30

30 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min

time (min)

TO

ÁN

-L

Í-

H

0

35%

10 00

H (%)

G

Đ

40

Hình 3.13. Hiệu suất quang xúc tác phân hủy RhB của SrTiO3

D

IỄ N

Đ

ÀN

Hình 3.13 cho biết hiệu suất quang xúc tác phân hủy RhB của vật liệu

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TP

47%

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

của SrTiO3

N

thấy cường độ đỉnh hấp thụ đặc trưng giảm dần theo thời gian. Điều này được

SrTiO3 qua các mốc thời thời gian là khác nhau, cụ thể là hiệu suất quang xúc tác tăng dần theo thời gian chiếu sáng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu SrTiO3 mà chúng tôi điều chế là bền, ổn định có hoạt tính cao cho ứng dụng xử lý ô nhiễm môi trường.

41

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

3.2.3. Hoa ̣t tính quang xúc tác phân hủy metyl da cam của SrTiO3

Ơ H N U Y

Đ

0.4

0.0 350

400

TR ẦN

H Ư

N

0.2

450

500

550

600

10 00

B

Wavelength (nm)

-L

Í-

H

Ó

A

Hình 3.14. Sự thay đổi phổ hấp thụ phân tử của dung dịch MO xử lý bằng các vật liệu SrTiO3 sau những khoảng thời gian chiếu sáng khác nhau Chúng tôi đã tiến hành khảo sát hoạt tính xúc tác phân hủy Metyl dacam

ÁN

(10mg/L) đối với SrTiO3 ở 700oC tinh khiết. Lấy 100 mg SrTiO3 tinh khiết cho

TO

vào 100 ml dung dịch metyl dacam (10 mg/L) và khuấy đều trong máy khuấy

ÀN

từ ở thời gian 30 phút. Sau đó đem chiếu sáng bằng đèn haogen 500W cứ 30

D

IỄ N

Đ

phút 5mL dung dịch metyl dacam được lấy ra . Làm các mẫu chiếu sáng ở thời

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TP

0.6

G

Abs.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

0.8

.Q

1.0

N

MO 30 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

1.2

điểm 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút và 180 phút. Nồng độ của dung dịch metyl dacam tại các thời điểm khác nhau được xác định bằng máy quang phổ UV-1700 Shimazu. Kết quả so sánh cường độ hấp thụ của dung dịch metyl dacam ban đầu và dung dịch metyl dacam tại các thời điểm khác nhau được trình bày ở hình 3.14 và 3.15.

42

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

60 50

H

H Ư

N

10

G

10%

0

30

60

90

120

150

180

B

time (min)

Ó

A

10 00

Hình 3.15. Hiệu suất quang xúc tác phân hủy metyl dacam của các mẫu vật liệu dưới ánh sáng khả kiến Kết quả nghiên cứu hoạt tính quang xúc tác phân hủy RhB và MO đều

Í-

H

cho thấy vật liệu SrTiO3 có hoạt tính tương đối cao. Cơ chế quang xúc tác của

-L

SrTiO3 được mô tả như sau:

ÁN

a) Dưới sự chiếu sáng xảy ra quá trình tạo ra electron kích thích ở vùng

Đ

ÀN

TO

dẫn (e-CB) và lỗ trống mạng điện dương ở vùng hóa trị (h+VB): → e-CB + h+VB

SrTiO3 + hν

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP ẠO Đ

10%

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y .Q

29%

30 20

IỄ N D

N

41%

TR ẦN

H (%)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ơ

46%

40

0

N

56%

b) Lỗ trống dễ dàng tác dụng với phân tử nước hoặc anion hiđroxyl trên

bề mặt của SrTiO3 tạo thành gốc hiđroxyl tự do: TiO2 + h → e-cb + h+(vb) h+ + H2O → HO● + H+ h+ + OHˉ → HO●

43

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

c) Ở trên vùng dẫn, e-cb sinh ra bởi SrTiO2 có thể khử phân tử oxi thành anion superoxit. e-cb + O2 → O2ˉ

N

O2ˉ + H+ → HOO●

H

Ơ

HOO● + H2O → H2O2 + HO●

.Q Đ

R’● + O2 → Sản phẩ m phân hủy

ẠO

R + HO● → R’● + H2O

N

G

Quá trình oxi hóa các chấ t hữu cơ cũng có thể xảy ra do phản ứng trực

H Ư

tiế p của chúng với lỗ trố ng quang hóa để ta ̣o thành các gố c tự do sau đó phân

TR ẦN

hủy dây chuyề n ta ̣o thành sản phẩ m.

R + h+υb → R’● + O2 → Sản phẩ m phân hủy

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

RCOO- + h+υb → R● +CO2

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

phân hủy hầu hết các chất hữu cơ ô nhiễm.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

là tác nhân oxi hóa rất mạnh (với thế oxi hóa E = 2,8V) nên nó có thể phản ứng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

d) Gốc hiđroxyl HO● sinh ra từ các phản ứng trên là gốc rất hoạt hóa và

44

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

KẾT LUẬN Từ các kết quả thực nghiệm thu được cùng những bàn luận, phân tích ở

N

trên, những kết quả chính của luận văn được tổng kết lại như sau:

H

Ơ

1. Đã tổng hợp được 4 mẫu vật liệu SrTiO3 bằng phương pháp sol-gel ở

.Q

EDX, DRS. Kết quả cho thấy, nhiệt độ nung gel ảnh hưởng lớn đến thành

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

lớn hơn 700oC.

N

G

3. Đã khảo sát hoạt tính quang xúc tác của SrTiO3 cho phản ứng phân

H Ư

hủy chất hữu cơ độc hại Rhodamine B và metyl da cam. Kết quả cho thấy

TR ẦN

vật liệu SrTiO3 có hoạt tính quang xúc tác cao, hiệu suất quang xúc phân hủy Rhodamine B đạt 47% và phân hủy metyl da cam đạt 56% sau 180 phút

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

chiếu sáng.

D

IỄ N

Đ

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

phần, tinh thể SrTiO3. Nhiệt độ thích hợp nung gel trong quá trình điều chế là

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

2. Đã nghiên cứu tính chất đặc trưng của các vật liệu bằng XRD, TEM,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

các nhiệt độ khác nhau: 400oC, 500oC, 600oC, 700oC.

45

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2002). “Khử amoni trong nước và

N

nước thải bằng phương pháp quang hóa với xúc tác TiO2”, Tạp chí Khoa

H

Ơ

học và Công nghệ, 40 (3), trang 20-29.

.Q TP

Trường Đại học Khoahọc Tự Nhiên TPHCM.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

nhạyhơi cồn trên cơ sở vật liệu oxit perovskit”, Luận án tiến sĩ khoa học vật

N

G

liệu, Viện khoa học và công nghệ vật liệu Hà Nội, 123 trang.

H Ư

[4]. Ngô Tiến Quyết (2009), “Tổng hợp nghiên cứu đặc trưng và hoạt tính xúc

TR ẦN

tác của mang trên vật liệu mao quản trung bình SBA - 15 ”, Luận văn thạc sĩ khoa học, trường Đại học Quốc gia Hà Nội, 68trang.

B

[5]. Đỗ Thị Anh Thư (2011), “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất của cảm biến

10 00

nhạy hơi cồn trên cơ sở vật liệu oxit perovskit”, Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu,Viện khoa học và công nghệ vật liệu Hà Nội, 123 trang.

Ó

A

[6]. Hoàng Triệu Ngọc (2011), “ Khảo sát các điều kiện tổng hợp bột perovskit

Í-

H

YFeO3”, Khóa luận tốt nghiệp, chuyên nghành hóa vô cơ, trường Đại học

-L

Sư Phạm tp.HCM, 47 trang.

ÁN

[7]. Nguyễn Thị Hạnh(2014),“ Chế tạo và nghiên cứu tính chất của vật liệu nano bền BaTiO3”, Luận văn tốt nghiệp, chuyên nghành hóa vô cơ, trường Đại

ÀN

học Sư phạm hà nội,57 trang.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

[3]. Đỗ Thị Anh Thư (2011), “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất của cảm biến

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

titanylsulfate bằng phương pháp sol-gel”, Luận văn Thạc sĩ Hóa học,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

[2]. Nguyễn Thị Thu Trang (2009), “Nghiên cứu điều chế TiO2 từ dung dịch

D

IỄ N

Đ

[8]. Chế tạo SrTiO3 có các bề mặt đặc trưng sử dụng dòng muối nóng chảy và nâng cao họat tính quang xúc tác ứng dụng trong tách nướcHideki Kato, Makoto Kobayashi, Michikazu Hara và Masato Kakihana

[9]. Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Nhu Liễu, Nguyễn Hữu Trí, Trần Trí Luân (2003), "Nghiên cứu và điều chế vật liệu xúc tác quang hóa TiO2 từ sa khoáng

46

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

illmenite Việt Nam", Kỷ yếu hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội.

[10]. Nguyễn Văn Dũng, Hoàng Hải Phong, Phạm Thúy Loan, Cao Thế Hà, Đào Văn Lượng Bằng (2007), “Nghiên cứu điều chế vật liệu xúc tác quang hóa

Ơ

N

TiO2 từ sa khoáng illmenite”, Tạp chí phát triển khoa học và công nghệ,

H

10(6), tr. 25-31.

.Q for

Efficient

Visible

Light

N

TiO2

G

“Nitrogen/Palladium-Codoped

Đ

[12]. Alex T. Kuvarega, Rui W. M. Krause, and Bhekie B. Mamba (2011)

H Ư

Photocatalytic Dye Degradation” , American Chemical Society ,115, pp

TR ẦN

22110 - 22120.

[13]. Amy L. Linsebigler, Guangquan Lu and John T. Yates, (1995). “Photocatalysis

B

on TiO2 surfaces: Principles, Mechanisms and Selected Results”, Chem. Rev. 95.

10 00

pp. 735-758.

A

[14]. Choi WY, Termin A, Hoffmann MR, (1994). “The role of metal ion

H

Ó

dopants in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and

Í-

charge carrier recombination dynamics”, J Phys Chem;84:13669-13679.

-L

[15]. Duc-Nguyen Bui, Shi-Zhao Kang, Xiangqing Li, Jin Mu (2011) “

ÁN

Effect of Si doping on the photocatalytic activity and photoelectrochemical

TO

property of TiO2 nanoparticles”,Catalysis Communication ,13, (14-17).

D

IỄ N

Đ

ÀN

[16]. Feng LR, Lu SJ, Qiu FL. Influence of transition elements dopant on the

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

3 oxides, PhD Dissertation, Tianjin University, Tianjin

TP

perovskite ABO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

[11]. Q. H. Yang. Photocatalytic oxidation and reduction activity of nano-

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Tiếng Anh

photocatalytic activities of nanometer TiO2. Acta Chimica Sinica [in Chinese] 2002;60(3):463-7.

[17]. Hao-Li Qin, Guo-Bang Gu, Song Liu (2008), “Preparation of nitrogen-doped titania with visible-light activity and its application”, Comptes Rendus Chimie, 11 (1-2), pp. 95-100.

47

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

[18]. Hongqi Sun, Yuan Bai, Huijing Liu, Wanqin Jin, Nanping Xu (2009), “Photocatalytic decomposition of 4-chlorophenol over an efficient N-doped TiO2 under sunlight irradiation”, Journal of Photochemistry and

N

Photobiology A: Chemistry, 201 (1), pp. 15-22.

H

Ơ

[19]. Jianchun Bao, Kaixi Song, Jiahong Zhou (2008) “Photocatalytic Activity

.Q

[20]. Jina Choi, Hyunwoong Park, Michael R. Hoffmann, (2010) “Effects of

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

J. Phys. Chem. C, 114 (2), pp 783-792

N

G

[18]. Kangqiang Huang, Li Chen, Jianwen Xiong, and Meixiang Liao (2012)

H Ư

“Preparation, characterization of Visible Light-Activated Fe, N co-doped

TR ẦN

TiO2 and Its Photocatalytic Inactivation Effect on Leukemia Tumors” International Journal of Photoenergy, Article ID 631435 (9).

B

[21]. Meng Ni, Michael K.H. Leung , Dennis Y.C. Leung, K. Sumathy

using TiO2

for hydrogen

in photocatalytic water-

production”, Department

of

A

splitting

10 00

(2007), “A review and recent developments

Ó

Mechanical Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road,

Í-

H

Hong Kong, Renewable and Sustainable Energy Reviews (11), 401- 425.

-L

[22]. Teshome Abdo Segne1, Siva Rao Tirukkovalluri1 and Subrahmanyam

ÁN

Challapalli (2011) “Studies on Characterization and Photocatalytic Activities of Visible Light Sensitive TiO2 Nano Catalysts Co-doped with

D

IỄ N

Đ

ÀN

Magnesium and Copper” International Research Journal of Pure & Applied

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photoreactivity of TiO2”,

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

American Ceramic Socicty, 91, (1369-1371)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

of (Copper, Nitrogen)-Codoped TitaniumDioxide Nanoparticles ”,The

Chemistry, (3), 84-103, India.

[23]. Xiaobo Chen, Samuel S. Mao (2007), “Titanium dioxide nanomaterials: Synthesis, Properties, Modifications, and Applications”, Chemical Reviews, 107 (7), 2891-2959.

48

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

[24]. Ye Cong, Jinlong Zhang, Feng Chen, Masakazu Anpo, and Dannong He, (2007) “Preparation, Photocatalytic Activity, and Mechanism of NanoTiO2Co-Doped with Nitrogen and Iron (III)” J. Phys. Chem. C, 111 (28),

Ơ

N

10618-10623.

H

[25]. Yihe Zhang, Fengzhu Lv, Tao Wu, Li Yu, Rui Zhang, Bo Shen, Xianghai

.Q ẠO

[26]. Zhongqing Liu, Yanping Zhou, Zhenghua Li, Yichao Wang,

and

Đ

Changchun Ge (2007), “Enhanced photocatalytic activity of (La, N) co-

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

doped TiO, by TiCl4, sol-gel autoigniting synthesis”, 14, p 552.

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

59:387-391.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

enhanced visible light photocatalytic activity “, J Sol-Gel Sci Technol,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Meng, Zhengfang Ye, Paul K. Chu (2011) “ F and Fe co-doped TiO2 with

49

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

PHỤ LỤC Phu ̣ lu ̣c 1 : Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO3 ở 4000C Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H1

200

N

190

Ơ

180

H

140

U Y

130

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

d=1.297

Đ d=1.418

G

0 20

30

40

50

H Ư

N

10

d=1.315

ẠO

d=1.497 d=1.588

d=2.052

20

d=1.997

d=3.799

30

d=3.023 d=2.939

40

d=3.311

d=3.890

50

d=1.785

60

d=1.945

d=3.482

70

d=1.740

80

d=1.374

90

TP

d=2.751

100

60

2-Theta - Scale

70

80

TR ẦN

File: HaiBN H1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 3:36:06 PM 00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 58.72 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 20.1 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 13.12 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 7.

00-025-0746 (*) - Strontium Nitrate - Sr(NO3)2 - WL: 1.5406 - Y: 119.26 % - Cubic - a 7.78130 - b 7.78130 - c 7.78130 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P213 (198) - 4 - 471.147 - I/Ic PDF 3.5 - S-Q

B

Phu ̣ lu ̣c 2: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO3 ở 5000C

10 00

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H2

200 190

170

Ó

160

140

Í-

130

20

d=1.379

d=1.498

d=1.739

d=1.787

d=1.595

d=1.953

30

d=2.051

d=2.458

ÀN Đ IỄ N

40

d=3.896

60

d=3.184

TO

70

d=3.535 d=3.476

80

d=1.824

100

d=2.347

-L

110

ÁN

Lin (Cps)

120

d=2.249

H

150

90

A

d=2.764

180

50

D

.Q

110

d=3.175

Lin (Cps)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

120

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

150

N

160

d=2.246

d=2.346

170

10 0 20

30

40

50

60

70

80

2-Theta - Scale File: HaiBN H2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 3:46:42 PM 1) Left Angle: 31.040 ° - Right Angle: 33.800 ° - Obs. Max: 32.366 ° - d (Obs. Max): 2.764 - Max Int.: 157 Cps - Net Height: 149 Cps - FWHM: 0.365 ° - Raw Area: 96.91 Cps x deg. - Net Area: 73.89 Cps x deg.

00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 72.70 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 30.2 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 22.50 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 1 00-025-0746 (*) - Strontium Nitrate - Sr(NO3)2 - WL: 1.5406 - Y: 73.84 % - Cubic - a 7.78130 - b 7.78130 - c 7.78130 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P213 (198) - 4 - 471.147 - I/Ic PDF 3.5 - S-Q 5

Phu ̣ lu ̣c 3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO3 ở 6000C

50

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon https://daykemquynhon.blogspot.com

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H3

500

H

Ơ

d=2.763

N

400

.Q d=1.236

d=1.382

ẠO Đ

d=1.459

d=1.670

d=1.826

0 30

40

50

60

2-Theta - Scale

70

G

20

80

TR ẦN

H Ư

N

File: HaiBN H3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 3:57:25 PM 1) Left Angle: 30.650 ° - Right Angle: 33.860 ° - Obs. Max: 32.377 ° - d (Obs. Max): 2.763 - Max Int.: 317 Cps - Net Height: 310 Cps - FWHM: 0.369 ° - Raw Area: 181.7 Cps x deg. - Net Area: 157.7 Cps x deg.

00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 35.67 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 48.6 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 23.29 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 5

Phu ̣ lu ̣c 4: Giản đồ nhiễu xạ tia X của vật liệu Nano SrTiO3 ở 7000C

A

10 00

d=2.761

400

B

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - H4

500

d=1.236

d=1.265

d=1.426

d=1.381

d=1.595 d=1.541

d=1.826

d=1.904

d=2.049

d=1.982

d=2.255 d=2.475 d=2.450

d=2.846

d=3.444

d=2.598 d=2.551

TO

d=3.908

ÁN

100

d=3.533

-L

Í-

200

d=1.953

H

Ó

Lin (Cps)

300

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale File: HaiBN H4.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 10/08/2017 4:07:58 PM 1) Left Angle: 30.680 ° - Right Angle: 34.040 ° - Obs. Max: 32.396 ° - d (Obs. Max): 2.761 - Max Int.: 390 Cps - Net Height: 382 Cps - FWHM: 0.290 ° - Raw Area: 191.2 Cps x deg. - Net Area: 166.7 Cps x deg.

00-035-0734 (*) - Tausonite, syn - SrTiO3 - WL: 1.5406 - Y: 70.83 % - Cubic - a 3.90500 - b 3.90500 - c 3.90500 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.5474 - I/Ic PDF 6.2 - S-Q 72.5 01-084-1778 (C) - Strontianite - SrCO3 - WL: 1.5406 - Y: 16.62 % - Orthorhombic - a 5.10390 - b 8.40220 - c 6.02100 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pmcn (62) - 4 - 258.204 - I/Ic PDF 3.8 - S-Q 2

80

D

IỄ N

Đ

ÀN

0

Skype : daykemquynhon@hotmail.com https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

d=1.596

d=1.954 d=1.905

d=2.051

d=2.254 d=2.544

d=3.017

d=2.481 d=2.455

d=2.849

d=3.535 d=4.380

d=3.900

100

d=3.453

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

200

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Lin (Cps)

300

51

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial