vovongtinhyeu
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae
MỞ ĐẦU
Ngày nay, năng lượng và môi trường được đánh giá là hai trụ cột để phát triển bền
vững. Tuy nhiên, nhân loại đang phải đứng trước nguy cơ nguồn năng lượng hóa
thạch dần cạn kiệt, năng lượng hạt nhân tiềm ẩn nhiều hiểm họa về an toàn phóng
xạ, còn môi trường ngày càng suy thoái nghiêm trọng. Vì vậy, tìm kiếm nguồn năng
lượng mới thay thế, thân thiện với môi trường đang là đòi hỏi cấp thiết trên phạm vi
toàn thế giới. Trong đó, sử dụng năng lượng mặt trời dựa trên các vật liệu có khả
năng cảm ứng quang như TiO2 là một hướng có triển vọng to lớn [8-13, 18, 26, 27].
TiO2 là một chất bán dẫn có hoạt tính quang xúc tác cao, trơ về mặt hóa học,
bền dưới ánh sáng và nhiệt độ, không độc và giá thành rẻ nên được ứng dụng rộng
rãi trong các lĩnh vực như phân tách nước tao ra H2, O2 và làm sạch môi
trường…[32, 41, 47, 71, 76]. Hạn chế lớn nhất của TiO2 là có vùng cấm rộng (3,05
÷ 3,25 eV) nên nó chỉ thích hợp với ánh sáng kích thích trong vùng tử ngoại (λ ≤
380 nm) và tốc độ tái hợp e -, h+ lớn nên làm giảm hiệu suất quang xúc tác của TiO2
[47, 57, 99]. Để mở rộng khả năng quang xúc tác của TiO2 sang vùng ánh sáng nhìn
thấy, cần làm giảm độ rộng vùng cấm của TiO2. Mặt khác, để nâng cao hiệu
suất quang xúc tác của TiO2, cần hạn chế hiện tượng tái hợp e -, h+ quang sinh. Vì
vậy, nghiên cứu biến tính TiO2 bằng các nguyên tố khác nhau đã trở nên hết sức sôi
động trên thế giới trong khoảng ba thập kỷ qua [6, 7, 23, 24, 31- 33, 47, 117-125].
Đã có nhiều công trình nghiên cứu biến tính TiO2 bởi các nguyên tố kim loại [47,
48, 80, 109]. Ban đầu các nhà khoa học cho rằng kim loại chuyển tiếp có các obitan d
trống có thể bắt giữ e–, hạn chế hiện tượng tái hợp e -, h+, do đó cải thiện hoạt tính
quang xúc tác của TiO2 [21, 44]. Tuy nhiên, hiện nay đã có nhiều nguyên tố kim
loại kiềm, kiềm thổ được biến tính thành công vào TiO2 [41]. Điều đó cho thấy, cơ
sở lý luận cho quá trình TiO2 biến tính kim loại chưa thật sự sáng tỏ. TiO2 biến tính
nitơ được S.Sato đưa ra từ năm 1986 [120], nhưng sau thành công vang dội của
R.Asahi và cộng sự năm 2001 [35], TiO2 biến tính nitơ mới được nghiên cứu mạnh
mẽ [36-44, 50-54, 57, 59-63, 131]. Gần đây, một xu thế mới đang được các nhà
khoa học quan tâm là điều chế TiO2 biến tính hỗn hợp bởi nitơ - kim loại [66, 68, 88,
102, 106 - 108, 109, 145] và nitơ - phi kim [80, 103, 119, 136, 138]. Theo hướng
nghiên cứu nói trên, các công trình được công bố tăng lên hàng ngày [131]. Điều đó
cho thấy, đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng.
Tuy vậy, nhiều vấn đề về TiO2 biến tính nitơ như: cơ chế thâm nhập tinh thể
và ảnh hưởng của nitơ biến tính đến cấu trúc điện tử của TiO2 chưa được hiểu biết
đầy đủ [97], ảnh hưởng của thành phần pha, kích thước tinh thể, năng lượng vùng
cấm của sản phẩm, nồng độ và trạng thái hóa học của nitơ biến tính đến tính chất
quang xúc tác của TiO2 còn trái ngược nhau.
Ở Viêt Nam, việc nghiên cứu điều chế vật liệu nano TiO2 và tính chất quang
xúc tác của nó dưới ánh sáng nhìn thấy tuy đã được tiến hành ở một số cơ sở nghiên
cứu [6-8, 10-13, 21- 23], nhưng mới ở giai đoạn đầu.
Vì các lý do trên, hướng nghiên cứu của luận án được chúng tui xác định là:
"Nghiên cứu điều chế và tính chất của bột TiO2 kích thước nanomet được biến tính bằng N và Fe”.
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ TiO2 KÍCH THƢỚC NANOMET
1.1. Cấu trúc, tính chất và một số ứng dụng quan trọng của TiO2
1.1.1. Cấu trúc của TiO2
1.1.1.1. Cấu trúc tinh thể của TiO2
Titan đioxit tồn tại ở 3 dạng thù hình chính là rutin, anata và brokit, nhưng chỉ
có rutin và anata được sử dụng làm quang xúc tác. Cấu trúc ô mạng tinh thể và các
thông số đặc trưng của hai dạng anata, rutin được đưa ra trong Hình 1.1.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỞ ĐẦU
Ngày nay, năng lượng và môi trường được đánh giá là hai trụ cột để phát triển bền
vững. Tuy nhiên, nhân loại đang phải đứng trước nguy cơ nguồn năng lượng hóa
thạch dần cạn kiệt, năng lượng hạt nhân tiềm ẩn nhiều hiểm họa về an toàn phóng
xạ, còn môi trường ngày càng suy thoái nghiêm trọng. Vì vậy, tìm kiếm nguồn năng
lượng mới thay thế, thân thiện với môi trường đang là đòi hỏi cấp thiết trên phạm vi
toàn thế giới. Trong đó, sử dụng năng lượng mặt trời dựa trên các vật liệu có khả
năng cảm ứng quang như TiO2 là một hướng có triển vọng to lớn [8-13, 18, 26, 27].
TiO2 là một chất bán dẫn có hoạt tính quang xúc tác cao, trơ về mặt hóa học,
bền dưới ánh sáng và nhiệt độ, không độc và giá thành rẻ nên được ứng dụng rộng
rãi trong các lĩnh vực như phân tách nước tao ra H2, O2 và làm sạch môi
trường…[32, 41, 47, 71, 76]. Hạn chế lớn nhất của TiO2 là có vùng cấm rộng (3,05
÷ 3,25 eV) nên nó chỉ thích hợp với ánh sáng kích thích trong vùng tử ngoại (λ ≤
380 nm) và tốc độ tái hợp e -, h+ lớn nên làm giảm hiệu suất quang xúc tác của TiO2
[47, 57, 99]. Để mở rộng khả năng quang xúc tác của TiO2 sang vùng ánh sáng nhìn
thấy, cần làm giảm độ rộng vùng cấm của TiO2. Mặt khác, để nâng cao hiệu
suất quang xúc tác của TiO2, cần hạn chế hiện tượng tái hợp e -, h+ quang sinh. Vì
vậy, nghiên cứu biến tính TiO2 bằng các nguyên tố khác nhau đã trở nên hết sức sôi
động trên thế giới trong khoảng ba thập kỷ qua [6, 7, 23, 24, 31- 33, 47, 117-125].
Đã có nhiều công trình nghiên cứu biến tính TiO2 bởi các nguyên tố kim loại [47,
48, 80, 109]. Ban đầu các nhà khoa học cho rằng kim loại chuyển tiếp có các obitan d
trống có thể bắt giữ e–, hạn chế hiện tượng tái hợp e -, h+, do đó cải thiện hoạt tính
quang xúc tác của TiO2 [21, 44]. Tuy nhiên, hiện nay đã có nhiều nguyên tố kim
loại kiềm, kiềm thổ được biến tính thành công vào TiO2 [41]. Điều đó cho thấy, cơ
sở lý luận cho quá trình TiO2 biến tính kim loại chưa thật sự sáng tỏ. TiO2 biến tính
nitơ được S.Sato đưa ra từ năm 1986 [120], nhưng sau thành công vang dội của
R.Asahi và cộng sự năm 2001 [35], TiO2 biến tính nitơ mới được nghiên cứu mạnh
mẽ [36-44, 50-54, 57, 59-63, 131]. Gần đây, một xu thế mới đang được các nhà
khoa học quan tâm là điều chế TiO2 biến tính hỗn hợp bởi nitơ - kim loại [66, 68, 88,
102, 106 - 108, 109, 145] và nitơ - phi kim [80, 103, 119, 136, 138]. Theo hướng
nghiên cứu nói trên, các công trình được công bố tăng lên hàng ngày [131]. Điều đó
cho thấy, đây là hướng nghiên cứu có nhiều triển vọng.
Tuy vậy, nhiều vấn đề về TiO2 biến tính nitơ như: cơ chế thâm nhập tinh thể
và ảnh hưởng của nitơ biến tính đến cấu trúc điện tử của TiO2 chưa được hiểu biết
đầy đủ [97], ảnh hưởng của thành phần pha, kích thước tinh thể, năng lượng vùng
cấm của sản phẩm, nồng độ và trạng thái hóa học của nitơ biến tính đến tính chất
quang xúc tác của TiO2 còn trái ngược nhau.
Ở Viêt Nam, việc nghiên cứu điều chế vật liệu nano TiO2 và tính chất quang
xúc tác của nó dưới ánh sáng nhìn thấy tuy đã được tiến hành ở một số cơ sở nghiên
cứu [6-8, 10-13, 21- 23], nhưng mới ở giai đoạn đầu.
Vì các lý do trên, hướng nghiên cứu của luận án được chúng tui xác định là:
"Nghiên cứu điều chế và tính chất của bột TiO2 kích thước nanomet được biến tính bằng N và Fe”.
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ TiO2 KÍCH THƢỚC NANOMET
1.1. Cấu trúc, tính chất và một số ứng dụng quan trọng của TiO2
1.1.1. Cấu trúc của TiO2
1.1.1.1. Cấu trúc tinh thể của TiO2
Titan đioxit tồn tại ở 3 dạng thù hình chính là rutin, anata và brokit, nhưng chỉ
có rutin và anata được sử dụng làm quang xúc tác. Cấu trúc ô mạng tinh thể và các
thông số đặc trưng của hai dạng anata, rutin được đưa ra trong Hình 1.1.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links