wait_there2000
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
MỤC LỤC
Mở Đầu.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.
1.1. V?T LI?U NANO TiO2 VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA NÓ.
1.1.1. Vật liệu Nano TiO2.
1.1.2. Ứng dụng của quá trình quang xúc tác trên TiO2.
1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU NANO TiO2.
1.2.1. Phương pháp sulfate trong điều chế nano TiO2.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mỗi giai đoạn của trình điều chế nano TiO2bằng phương
pháp sulfate.
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM DỰA TRÊN MA TRẬN
SIMPLEX. .
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
2.2.1. Nguyên vật liệu và mô hình thí nghiệm.
2.2.2. Thí nghiệm tối ưu hóa.
2.2.2.1. Giai đoạn chuyển titan từ quặng vào trong dung dịch.
2.2.2.2. Giai đoạn thủy phân dung dịch sulfate titan trong điều kiện microwave.E
2.2.2.3. Giai đoạn xử lí nhiệt sản phẩm của quá trình thủy phân tạo thành nano TiO2
2.2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.
2.2.3.1. Phương pháp phân tích hóa học.
2.2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD).
2.2.3.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET).
2.2.3.4. Xác định kích thước và hình thái bề mặt của mẫu – Ảnh FE-SEM và TEM
2.2.4. Phương pháp đánh giá hoạt tính quang hóa của mẫu TiO2
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.
VÀ BIỆN LUẬN.
3.1. Nghiên cứu tối ưu hóa giai đoạn chuyển titan từ quặng vào trong dung dịch.
3.2. Nghiên cứu tối ưu hóa giai đoạn thủy phân dung dịch sulfate titan trong điều kiện
microwave.
3.3. Nghiên cứu tối ưu hóa giai đoạn xử lý nhiệt sản phẩm thuỷ phân thành bột nano
TiO2.
3.4. Pin mặt trời DSSC.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.
Mở Đầu
Trong công nghệ hoá học, để phát triển một quá trình công nghệ mới
cần tìm điều kiện tối ưu các thông số vận hành của quá trình theo định hướng
mong muốn về hiệu quả kinh tế kỹ thuật của sản phẩm. Điều này có thể nhanh
chóng được điều khiển bằng cách sử dụng áp dụng phương pháp tối ưu hóa
theo ma trận simplex, một phương pháp toán học thống kê được sử dụng trong
hóa học. Việc áp dụng phương pháp tối ưu hóa này cho phép làm hạn chế số
lượng thí nghiệm tối ưu hóa hay nói cách khác là làm giảm sự tiêu tốn năng
lượng, lượng chất sử dụng và thời gian thí nghiệm nhưng vẫn đạt được kết quả
đáng tin cậy.
Nano TiO2 được xem là một vật liệu bán dẫn có hoạt tính quang hóa xúc
tác cao và được quan tâm nghiên cứu ứng dụng trong công nghệ xử lý các chất
hữu cơ độc hại trong môi trường. Cho đến nay, có nhiều phương pháp có khả
năng điều chế TiO2 với kích thước nanomet đã được công bố như: phương pháp
sol-gel, phương pháp lắng đọng từ pha khí, phương pháp oxy hóa,... với việc sử
dụng nguyên liệu ban đầu là các hóa chất công nghiệp như TiCl4 hay các
alkoxide titanium đắt tiền và khó bảo quản.
Trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu ở Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng
Dụng đã điều chế thành công nano TiO2 từ tinh quặng ilmenite Việt Nam theo
phương pháp sulfate bằng cách áp dụng kỹ thuật thủy phân trong điều kiện
microwave. Trên cơ sở kết quả đó, luận văn này nhằm mục đích áp dụng
phương pháp ma trận simplex để nghiên cứu tối ưu hóa toàn bộ quá trình điều
chế nano TiO2.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. VẬT LIỆU NANO TiO2 VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA NÓ.
1.1.1. Vật liệu Nano TiO2
1.1.1.1. Giới thiệu
Trước nhu cầu về năng lượng ngày một tăng cao và vấn đề ô nhiễm
môi trường ngày càng nghiêm trọng, cấp thiết đặt ra nhu cầu nghiên cứu chế tạo
những vật liệu có hiệu quả sử dụng cao và có khả năng tái tạo. Vật liệu nano ra
đời và được xem như là một bước đột phá trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật ở thế
kỷ 21. Trong đó, nano TiO2 được xem là một vật liệu bán dẫn có những ứng
dụng to lớn trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Các ứng dụng của nano TiO2 chủ
yếu dựa trên hoạt tính quang hóa, những ứng dụng này có thể được chia thành 2
lĩnh vực: “năng lượng” và “môi trường”. Do đó, hiện tại việc điều chế nano
TiO2 tập trung chủ yếu vào việc ứng dụng TiO2 trong 2 lĩnh vực chủ đạo nêu
trên.
1.1.1.2. Quá trình quang hóa xúc tác trên TiO2
Trong hai thập kỷ gần đây, quá trình xúc tác quang hoá bán dẫn trên TiO2
được xem như là một phương pháp hiệu quả và có triển vọng thay thế các
phương pháp truyền thống để xử lý các các chất hữu cơ trong môi trường nước
hay không khí [18],[ 22].
TiO2 là chất bán dẫn cảm quang, nó hấp thụ bức xạ điện từ trong vùng
UV gần. Sự khác nhau về năng lượng giữa vùng hóa trị và vùng dẫn là 3,05eV
đối với rutile và 3,29eV đối với anatase, tương ứng với vùng hấp thụ <415nm
cho rutile và <385nm cho anatase. Khi được chiếu những tia sáng có năng lượng
lớn hơn hay bằng mức năng lượng vùng cấm thì các electron từ vùng hóa trị bị kích thích (e-cb) nhảy lên vùng dẫn và để lại lỗ trống mang điện tích dương (h+vb)
ở vùng hóa trị.
Khi chất bán dẫn TiO2 hấp thụ một photon ánh sáng có mức năng lượng
phù hợp, nó sẽ chuyển sang trạng thái kích thích, electron được chuyển từ vùng
hóa trị sang vùng dẫn. Electron được chuyển lên vùng dẫn sẽ phản ứng với các
hợp phần ái điện tử như O2 để tạo thành gốc peroxide O2•, lỗ trống được tạo ra ở
vùng hóa trị sẽ phản ứng với các hợp phần giàu điện tử như H2O, OH- và các
phân tử hữu cơ R hấp phụ trên bề mặt xúc tác để tạo thành các gốc tự do R•,
OH•. OH• và O2• sẽ oxy hóa các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, hình 1.1:
Hình 1.1: Sơ đồ phản ứng quang hóa trên TiO2
Quá trình chuyển điện tử có hiệu quả hơn nếu các phân tử chất hữu cơ bị
hấp phụ trước trên bề mặt chất bán dẫn. Khi đó các electron quang sinh ở vùng
dẫn sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng nhận electron, và quá trình
khử xảy ra, còn các lỗ trống sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng cho
electron để thực hiện phản ứng oxy hóa.
Một trong những giới hạn chính của quá trình quang hoá xúc tác là giá trị
hiệu suất lượng tử tương đối thấp do sự tái hợp của các cặp e-/h+ trước khi chúng
ChÊt h÷u c¬
H2O
+
CO2
+ ChÊt v« c¬
OH
CB
hv
VB gèc hydroxyl
+
( OH)
H+ H+
_
e
-
h+
H+
TiO2
O2
H2O
e
- Ph©n hđy
xĩc t¸c quang ngược lại nó làm đáng kể hoạt tính quang do làm tăng đáng kể khả năng kết tụ
dẫn đến làm tăng kích thước tính thể và làm giảm đáng kể diện tích bề mặt.
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM DỰA TRÊN MA
TRẬN SIMPLEX .
Như đã biết, “ Phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm “ còn có tên gọi khác là
“ Quy hoạch thực nghiệm ” (Experimental Design). Hiện nay trong nghiên cứu
công nghệ hóa học thường dùng hai phương pháp chính sau đây để tối ưu hóa
thực nghiệm: phương pháp tối ưu hóa dựa trên ma trận yếu tố và phương
pháp tối ưu hóa dựa trên ma trận simplex. Tùy thuộc lượng thông tin đã biết
về quá trình hóa học cần tối ưu hóa mà đưa ra cách lựa chọn loại ma trận cho
phù hợp. Phương pháp tối ưu hóa dựa trên ma trận simplex tỏ ra thích hợp hơn
trong luận văn này vì tận dụng (kế thừa) các thông số thực nghiệm đã tìm ra
trước đó, góp phần rút ngắn số thí nghiệm tối ưu hóa [5].
Một số khái niệm cơ bản:
- Đáp ứng của quá trình:
Trong thực nghiệm hóa học ta thường phải giải quyết hàng loạt bài toán
tối ưu hóa có nội dung tổng quát như sau:
cần tìm kiếm các thông số thực nghiệm tối ưu cho một quá trình hóa
học nào đó sao cho quá trình này diễn ra theo chiều tạo ra một sản phẩm có đặc
tính mong muốn nào đó, một đặc tính như thế được gọi là đáp ứng của quá trình.
“Đáp ứng” là một đại lượng vật lý có thể đo được trong thực nghiệm với
một độ đúng và độ chính xác cần thiết. Nói cách khác đáp ứng là một mê-durăng. Ta gọi đó là mê-du-răng Y. Có thể xảy ra một trong ba trường hợp sau:
- Muốn cho Y đạt cực đại: YTƯH = Ymax
- Muốn cho Y đạt cực tiểu: YTƯH = Ymin
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:
MỤC LỤC
Mở Đầu.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.
1.1. V?T LI?U NANO TiO2 VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA NÓ.
1.1.1. Vật liệu Nano TiO2.
1.1.2. Ứng dụng của quá trình quang xúc tác trên TiO2.
1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU NANO TiO2.
1.2.1. Phương pháp sulfate trong điều chế nano TiO2.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến mỗi giai đoạn của trình điều chế nano TiO2bằng phương
pháp sulfate.
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM DỰA TRÊN MA TRẬN
SIMPLEX. .
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
2.2.1. Nguyên vật liệu và mô hình thí nghiệm.
2.2.2. Thí nghiệm tối ưu hóa.
2.2.2.1. Giai đoạn chuyển titan từ quặng vào trong dung dịch.
2.2.2.2. Giai đoạn thủy phân dung dịch sulfate titan trong điều kiện microwave.E
2.2.2.3. Giai đoạn xử lí nhiệt sản phẩm của quá trình thủy phân tạo thành nano TiO2
2.2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.
2.2.3.1. Phương pháp phân tích hóa học.
2.2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD).
2.2.3.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET).
2.2.3.4. Xác định kích thước và hình thái bề mặt của mẫu – Ảnh FE-SEM và TEM
2.2.4. Phương pháp đánh giá hoạt tính quang hóa của mẫu TiO2
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.
VÀ BIỆN LUẬN.
3.1. Nghiên cứu tối ưu hóa giai đoạn chuyển titan từ quặng vào trong dung dịch.
3.2. Nghiên cứu tối ưu hóa giai đoạn thủy phân dung dịch sulfate titan trong điều kiện
microwave.
3.3. Nghiên cứu tối ưu hóa giai đoạn xử lý nhiệt sản phẩm thuỷ phân thành bột nano
TiO2.
3.4. Pin mặt trời DSSC.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.
Mở Đầu
Trong công nghệ hoá học, để phát triển một quá trình công nghệ mới
cần tìm điều kiện tối ưu các thông số vận hành của quá trình theo định hướng
mong muốn về hiệu quả kinh tế kỹ thuật của sản phẩm. Điều này có thể nhanh
chóng được điều khiển bằng cách sử dụng áp dụng phương pháp tối ưu hóa
theo ma trận simplex, một phương pháp toán học thống kê được sử dụng trong
hóa học. Việc áp dụng phương pháp tối ưu hóa này cho phép làm hạn chế số
lượng thí nghiệm tối ưu hóa hay nói cách khác là làm giảm sự tiêu tốn năng
lượng, lượng chất sử dụng và thời gian thí nghiệm nhưng vẫn đạt được kết quả
đáng tin cậy.
Nano TiO2 được xem là một vật liệu bán dẫn có hoạt tính quang hóa xúc
tác cao và được quan tâm nghiên cứu ứng dụng trong công nghệ xử lý các chất
hữu cơ độc hại trong môi trường. Cho đến nay, có nhiều phương pháp có khả
năng điều chế TiO2 với kích thước nanomet đã được công bố như: phương pháp
sol-gel, phương pháp lắng đọng từ pha khí, phương pháp oxy hóa,... với việc sử
dụng nguyên liệu ban đầu là các hóa chất công nghiệp như TiCl4 hay các
alkoxide titanium đắt tiền và khó bảo quản.
Trong thời gian gần đây, nhóm nghiên cứu ở Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng
Dụng đã điều chế thành công nano TiO2 từ tinh quặng ilmenite Việt Nam theo
phương pháp sulfate bằng cách áp dụng kỹ thuật thủy phân trong điều kiện
microwave. Trên cơ sở kết quả đó, luận văn này nhằm mục đích áp dụng
phương pháp ma trận simplex để nghiên cứu tối ưu hóa toàn bộ quá trình điều
chế nano TiO2.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. VẬT LIỆU NANO TiO2 VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA NÓ.
1.1.1. Vật liệu Nano TiO2
1.1.1.1. Giới thiệu
Trước nhu cầu về năng lượng ngày một tăng cao và vấn đề ô nhiễm
môi trường ngày càng nghiêm trọng, cấp thiết đặt ra nhu cầu nghiên cứu chế tạo
những vật liệu có hiệu quả sử dụng cao và có khả năng tái tạo. Vật liệu nano ra
đời và được xem như là một bước đột phá trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật ở thế
kỷ 21. Trong đó, nano TiO2 được xem là một vật liệu bán dẫn có những ứng
dụng to lớn trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội. Các ứng dụng của nano TiO2 chủ
yếu dựa trên hoạt tính quang hóa, những ứng dụng này có thể được chia thành 2
lĩnh vực: “năng lượng” và “môi trường”. Do đó, hiện tại việc điều chế nano
TiO2 tập trung chủ yếu vào việc ứng dụng TiO2 trong 2 lĩnh vực chủ đạo nêu
trên.
1.1.1.2. Quá trình quang hóa xúc tác trên TiO2
Trong hai thập kỷ gần đây, quá trình xúc tác quang hoá bán dẫn trên TiO2
được xem như là một phương pháp hiệu quả và có triển vọng thay thế các
phương pháp truyền thống để xử lý các các chất hữu cơ trong môi trường nước
hay không khí [18],[ 22].
TiO2 là chất bán dẫn cảm quang, nó hấp thụ bức xạ điện từ trong vùng
UV gần. Sự khác nhau về năng lượng giữa vùng hóa trị và vùng dẫn là 3,05eV
đối với rutile và 3,29eV đối với anatase, tương ứng với vùng hấp thụ <415nm
cho rutile và <385nm cho anatase. Khi được chiếu những tia sáng có năng lượng
lớn hơn hay bằng mức năng lượng vùng cấm thì các electron từ vùng hóa trị bị kích thích (e-cb) nhảy lên vùng dẫn và để lại lỗ trống mang điện tích dương (h+vb)
ở vùng hóa trị.
Khi chất bán dẫn TiO2 hấp thụ một photon ánh sáng có mức năng lượng
phù hợp, nó sẽ chuyển sang trạng thái kích thích, electron được chuyển từ vùng
hóa trị sang vùng dẫn. Electron được chuyển lên vùng dẫn sẽ phản ứng với các
hợp phần ái điện tử như O2 để tạo thành gốc peroxide O2•, lỗ trống được tạo ra ở
vùng hóa trị sẽ phản ứng với các hợp phần giàu điện tử như H2O, OH- và các
phân tử hữu cơ R hấp phụ trên bề mặt xúc tác để tạo thành các gốc tự do R•,
OH•. OH• và O2• sẽ oxy hóa các hợp chất hữu cơ thành CO2 và H2O, hình 1.1:
Hình 1.1: Sơ đồ phản ứng quang hóa trên TiO2
Quá trình chuyển điện tử có hiệu quả hơn nếu các phân tử chất hữu cơ bị
hấp phụ trước trên bề mặt chất bán dẫn. Khi đó các electron quang sinh ở vùng
dẫn sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng nhận electron, và quá trình
khử xảy ra, còn các lỗ trống sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng cho
electron để thực hiện phản ứng oxy hóa.
Một trong những giới hạn chính của quá trình quang hoá xúc tác là giá trị
hiệu suất lượng tử tương đối thấp do sự tái hợp của các cặp e-/h+ trước khi chúng
ChÊt h÷u c¬
H2O
+
CO2
+ ChÊt v« c¬
OH
CB
hv
VB gèc hydroxyl
+
( OH)
H+ H+
_
e
-
h+
H+
TiO2
O2
H2O
e
- Ph©n hđy
xĩc t¸c quang ngược lại nó làm đáng kể hoạt tính quang do làm tăng đáng kể khả năng kết tụ
dẫn đến làm tăng kích thước tính thể và làm giảm đáng kể diện tích bề mặt.
1.3. PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA THỰC NGHIỆM DỰA TRÊN MA
TRẬN SIMPLEX .
Như đã biết, “ Phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm “ còn có tên gọi khác là
“ Quy hoạch thực nghiệm ” (Experimental Design). Hiện nay trong nghiên cứu
công nghệ hóa học thường dùng hai phương pháp chính sau đây để tối ưu hóa
thực nghiệm: phương pháp tối ưu hóa dựa trên ma trận yếu tố và phương
pháp tối ưu hóa dựa trên ma trận simplex. Tùy thuộc lượng thông tin đã biết
về quá trình hóa học cần tối ưu hóa mà đưa ra cách lựa chọn loại ma trận cho
phù hợp. Phương pháp tối ưu hóa dựa trên ma trận simplex tỏ ra thích hợp hơn
trong luận văn này vì tận dụng (kế thừa) các thông số thực nghiệm đã tìm ra
trước đó, góp phần rút ngắn số thí nghiệm tối ưu hóa [5].
Một số khái niệm cơ bản:
- Đáp ứng của quá trình:
Trong thực nghiệm hóa học ta thường phải giải quyết hàng loạt bài toán
tối ưu hóa có nội dung tổng quát như sau:
cần tìm kiếm các thông số thực nghiệm tối ưu cho một quá trình hóa
học nào đó sao cho quá trình này diễn ra theo chiều tạo ra một sản phẩm có đặc
tính mong muốn nào đó, một đặc tính như thế được gọi là đáp ứng của quá trình.
“Đáp ứng” là một đại lượng vật lý có thể đo được trong thực nghiệm với
một độ đúng và độ chính xác cần thiết. Nói cách khác đáp ứng là một mê-durăng. Ta gọi đó là mê-du-răng Y. Có thể xảy ra một trong ba trường hợp sau:
- Muốn cho Y đạt cực đại: YTƯH = Ymax
- Muốn cho Y đạt cực tiểu: YTƯH = Ymin
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
Last edited by a moderator: