Luận Văn Nghiên cứu sự pha tạp một số kim loại chuyển tiếp vào vật liệu TiO2 nano và ứng dụng

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục 1

Danh mục các chữ viết tắt 4

Danh mục các hình và bảng biểu 5

MỞ ĐẦU 9

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11

1.1. Các dang cấu trúc và tính chất titan đioxxit (TiO2) có cấu trúc nano 11

1.1.1. Các dạng cấu trúc TiO2 nano 11

1.1.2. Tính chất lý - hóa của TiO2 nano 13

1.1.3. Cơ chế quang xúc tác trên TiO2 có cấu trúc nano 14

1.1.3.1. Giãn đồ miền năng lượng của anatase và rutile 14

1.1.3.2. Cơ chế phản ứng xúc tác quang dị thể 16

1.2. Một số phương pháp tổng hợp TiO2 có cấu trúc nano 19

1.2.1. Phương pháp sol – gel 19

1.2.2. Phương pháp thủy nhiệt 20

1.2.3. Phương pháp vi sóng 20

1.2.4. Phương pháp vi nhũ tương 21

1.3. Các phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu 21

1.3.1. Nhiễu xạ tia X (XRD) 21

1.3.2. Hiễn vi điện tử quét (SEM) và hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 23

1.3.3. Nguyên lí phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) 24

1.3.4. Phép đo diện tích bề mặt hấp phụ khí Brunauer – Emmett – Teller (BET) 25

1.3.5. Phương pháp phổ hấp thụ UV – Vis 25

1.4. Sự biến tính của TiO2 26

1.5. Ứng dụng tính chất quang xúc tác của TiO2 có cấu trúc nano 28

1.5.1. Xử lý không khí ô nhiễm 28

1.5.2. Ứng dụng trong xử lý nước 28

1.5.3. Diệt khuẩn, vi rút, nấm 29

1.5.4. Tiêu diệt tế bào ung thư 29

1.5.5. Ứng dụng tính chất siêu thấm ướt 29

1.5.6. Sản xuất nguồn năng lượng sạch H2 32

1.5.7. Sản xuất sơn, gạch men, kính tự làm sạch 33

Chương 2. THỰC NGHIỆM 34

2.1. Hóa chất và dụng cụ 34

2.1.1. Hóa chất 34

2.1.2. Dụng cụ 34

2.2. Chế tạo vật liệu 35

2.2.1. Tổng hợp vật liệu nano TiO2 35

2.2.2. Tổng hợp TiO2 pha tạp bạc 35

2.2.3. Tổng hợp TiO2 pha tạp crom 37

2.3. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác bột TiO2 nano và TiO2 pha tạp Ag 37

2.3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp Ag đến khả năng quang xúc tác của bột TiO2 37

2.3.1.1. Xử lý metyl da cam dưới ánh sáng đèn tử ngoại 37

2.3.1.2. Xử lý metyl da cam dưới ánh sáng mặt trời 38

2.3.2. Ảnh hưởng của thời gian lên khả năng quang xúc tác của bột T – Ag5 tổng hợp được 39

2.4. Ứng dụng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu trong xử lý nước thải 39

2.4.1. Xử lý tổng vi sinh vật hiếu khí 39

2.4.2. Xử lý COD 42

2.5. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của bột TiO2 nano và TiO2 pha tạp Cr 42

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1. Đặc trưng, tính chất của vật liệu 43

3.1.1. Vật liệu TiO2 nano 43

3.1.1.1. Kết quả XRD 43

3.1.1.2. Kết quả đo SEM, TEM 44

3.1.1.3. Diện tích bề mặt của mẫu TiO2 nano 46

3.1.2. Vật liệu TiO2 nano pha tạp Ag 46

3.1.2.1. Phổ Raman của vật liệu 46

3.1.2.2. Kết quả đo SEM, TEM 47

3.1.2.3. Phổ EDX của vật liệu 47

3.1.2.4. Phổ UV – Vis rắn của vật liệu 48

3.1.3. Vật liệu TiO2 nano pha tạp Cr 49

3.1.3.1. Phổ Raman 49

3.1.3.2. Kết quả đo TEM 49

3.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp Ag đến khả năng quang xúc tác của bột TiO2 50

3.2.1. Xử lý metyl da cam bằng ánh sáng tử ngoại 50

3.2.2. xử lý metyl da cam bằng ánh sáng mặt trời 52

3.3. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng quang xúc tác của vật liệu TiO2 – Ag5 54

3.4. Ứng dụng hoạt tính quang xúc tác của vật liệu để xử lý vi sinh vật 55

3.5. Xử lý COD 57

3.6. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp Cr đến khả năng quang xúc tác của bột TiO2 nano 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61