BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
----------------------------------
LÂM THỊ HẰNG
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC
CỦA g-C3N4 BIẾN TÍNH VỚI KIM LOẠI (Fe, Co, Mg, Ag) VÀ
OXIT BÁN DẪN (TiO2, ZnO)
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ
Hà Nội, 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
----------------------------------
LÂM THỊ HẰNG
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC
CỦA g-C3N4 BIẾN TÍNH VỚI KIM LOẠI (Fe, Co, Mg, Ag) VÀ
OXIT BÁN DẪN (TiO2, ZnO)
Chuyên ngành: Vật lí Chất rắn
Mã số: 9.44.07.04
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ
Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TS. Nguyễn Văn Minh
2. PGS.TS. Đỗ Danh Bích
Hà Nội, 2024
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới
sự hướng dẫn của GS.TS Nguyễn Văn Minh và PGS.TS Đỗ Danh Bích.
Các số liệu và kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và không
trùng lặp với bất kỳ công trình nào đã công bố.
Hà Nội, ngày tháng năm 2024
Tác giả
Lâm Thị Hằng
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng, lòng biết ơn chân thành và sâu sắc
nhất đến GS.TS. Nguyễn Văn Minh và PGS.TS. Đỗ Danh Bích, các thầy đã luôn
giúp đỡ, động viên và hướng dẫn tận tình để tôi hoàn thành luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS. Lê Thị Mai Oanh,
là người cô, người chị và cũng là người bạn đã luôn đồng hành, dìu dắt, chia sẻ và
động viên tôi trong suốt thời gian làm luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Trường Đại
học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để tôi
được tập trung nghiên cứu trong suốt thời gian qua.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo và các cán bộ của Khoa Vật lí,
đặc biệt là các thầy cô trong Bộ môn Vật lí Chất rắn, Trường Đại học Sư phạm Hà
Nội đã trang bị kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm, động viên, khích lệ, đùm bọc,
thương yêu, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại đây.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô, các anh chị và các bạn đồng nghiệp
trong Bộ môn Vật lí, trong Khoa Khoa học Đại cương, Trường Đại Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội đã luôn chia sẻ với tôi trong mọi công việc, giúp đỡ tôi những lúc khó
khăn trong cuộc sống và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận án này.
Trong thời gian làm việc tại Trung tâm Khoa học và Công nghệ Nano, Trường
Đại học Sư phạm Hà Nội, tôi luôn nhận được sự quan tâm sâu sắc, giúp đỡ tận tình và
chia sẻ nhiều kinh nghiệm trong cuộc sống cũng như công việc của PGS.TS. Nguyễn
Cao Khang, TS. Nguyễn Mạnh Hùng, TS. Đào Việt Thắng, các bạn học viên cao học,
các em sinh viên từng học tập, nghiên cứu tại đây. Tôi xin ghi nhận những tình cảm
chân thành, quý báu từ các anh chị, các bạn và các em đã dành cho tôi.
Lời cảm ơn sau cùng, tôi xin gửi tới những người thân trong gia đình, anh em
bạn bè của tôi. Đặc biệt, tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc tới chồng và các con tôi,
những người luôn động viên, chia sẻ vô bờ và cổ vũ nhiệt tình để tôi có đủ nghị lực
hoàn thành luận án này.
Hà Nội, tháng 3 năm 2024
Tác giả
Lâm Thị Hằng
iii
MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................... i
Mục lục ........................................................................................................................ iii
Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................................... vii
Danh mục bảng ........................................................................................................... viii
Danh mục đồ thị và hình vẽ ............................................................................................... x
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 8
1.1. Vật liệu g-C3N4 .................................................................................................... 8
1.1.1. Tính chất cấu trúc ......................................................................................... 8
1.1.2. Tính chất dao động ..................................................................................... 11
1.1.3. Hình thái bề mặt của vật liệu g-C3N4 .......................................................... 12
1.1.4. Tính chất quang học của vật liệu g-C3N4 .................................................... 15
1.1.5. Tính chất quang xúc tác của vật liệu g-C3N4 .............................................. 19
1.2. Cơ chế quang xúc tác và tiềm năng ứng dụng của vật liệu g-C3N4 ............. 22
1.2.1. Cơ chế quang xúc tác của vật liệu g-C3N4 .................................................. 22
1.2.2. Tiềm năng ứng dụng của vật liệu g-C3N4 ................................................... 22
1.3. Một số phương pháp chế tạo vật liệu g-C3N4 ................................................. 25
1.3.1. Phương pháp Sol-gel ................................................................................... 26
1.3.2. Phương pháp thủy nhiệt .............................................................................. 27
1.3.3. Phương pháp trùng hợp nhiệt ..................................................................... 28
1.4. Một số phương pháp cải thiện khả năng quang xúc tác của vật liệu g-C3N4 .... 30
1.4.1. Tổ hợp g-C3N4 với một số vật liệu khác ..................................................... 30
1.4.2. Pha tạp các nguyên tố kim loại ................................................................... 32
1.4.3. Phủ hạt nano kim loại Ag lên bề mặt vật liệu g-C3N4 ................................ 40
Kết luận chương 1 ................................................................................................... 43
Chương 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 44
2.1. Quy trình chế tạo vật liệu ................................................................................ 44
2.1.1. Chế tạo vật liệu g-C3N4 tinh khiết .............................................................. 44
2.1.2. Chế tạo vật liệu g-C3N4 pha tạp kim loại Fe/Co/Mg .................................. 46