1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN VĂN KHANH
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ, KHẢO SÁT CẤU TRÚC, HOẠT
TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA BỘT TITAN ĐIOXIT KÍCH
THƯỚC NANO ĐƯỢC BIẾN TÍNH NEOĐIM
Chuyên ngành: HÓA VÔ CƠ
Mã số: 604425
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGÔ SỸ LƯƠNG
Hà nội, năm 2011
2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN VĂN KHANH
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ, KHẢO SÁT CẤU TRÚC, HOẠT
TÍNH QUANG XÚC TÁC CỦA BỘT TITAN ĐIOXIT KÍCH
THƯỚC NANO ĐƯỢC BIẾN TÍNH NEOĐIM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà nội, năm 201
Nguyễn Văn Khanh Luận văn thạc sĩ khoa học
1
Mục Lục
Nội dung
Trang
MỞĐẦU
1
Chương 1. TỔNG QUAN
3
1.1. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2 kích thước nano
3
1.1.1. Đặc điểm cấu trúc và tính chất vật lý của TiO2 kích thước nano
3
1.1.2. Một số tính chất quan trọng của vật liệu TiO2 kích thước nano
5
1.1.3. Các ứng dụng của TiO2 kích thước nano mét
9
1.2. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2 kích thước nano biến tính
12
1.2.1. Phân loại quang xúc tác trên cơ sở TiO2 kích thước nano
12
1.2.2. Sự biến tính của vật liệu TiO2 kích thước nano mét
12
1.2.3. Vật liệu TiO2 nano biến tính bằng neođim
14
1.2.4 Các phương pháp điều chế bột TiO2 kích thước nanomet
15
Chương 2: THỰC NGHIỆM
19
2.1. Mục tiêu và các nội dung nghiên cứu của luận văn
19
2.1.1. Mục tiêu của luận văn
19
2.1.2. Các nội dung nghiên cứu của luận văn
19
2.2. Phương pháp nghiên cứu
19
2.3. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị
20
2.3.1. Hóa chất
20
2.3.2. Dụng cụ và thiết bị
20
2.3.3. Pha mẫu
20
2.4. Điều chế bột TiO2 biến tính Nd3+ bằng phương pháp sol-gel
21
2.5. Điều chế bột TiO2 biến tính Nd3+ bằng phương pháp thủy phân
22
2.6. Phương pháp khảo sát khả năng phân hủy quang xanh metylen
trong dung dịch nước của bột TiO2 biến tính
24
2.7. Các phương pháp hóa lý dùng để nghiên cứu cấu trúc và đặc tính của
bột Nd-TiO2 biến tính
26
Nguyễn Văn Khanh Luận văn thạc sĩ khoa học
2
2.7.1.Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
26
2.7.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
28
2.7.3. Phương pháp phân tích nhiệt
28
2.7.4. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
29
2.7.5. Phương pháp BET
30
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
31
3.1. Điều chế Nd-TiO2 bằng phương pháp sol-gel
31
3.1.1. Khảo sát quá trình phân hủy nhiệt của gel khô bằng phương
pháp phân tích nhiệt
31
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian làm già gel
32
3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy
34
3.1.4. Ảnh hưởng nhiệt độ nung
37
3.1.5. Ảnh hưởng tỷ lệ % Nd/TiO2 (mol/mol)
40
3.2. Điều chế Nd-TiO2 bằng phương pháp thủy phân
46
3.2.1. Khảo sát quá trình phân hủy nhiệt của mẫu TiO2 và Nd-TiO2
46
3.2.2. Ảnh hưởng của lượng urê
47
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian thủy phân
49
3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung
52
3.2.5. Ảnh hưởng tỷ lệ % Nd/TiO2 (mol/mol)
55
Kết luận
63
TÀI LIỆU THAM KHẢO
64
PHỤ LỤC
71
Nguyễn Văn Khanh Luận văn thạc sĩ khoa học
3
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU
I. Danh mục các hình
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2
3
Hình 1.2. Hình khối bát diện của TiO2
3
Hình1.3. Cơ chế của quá trình quang xúc tác của vật liệu TiO2 khi
được chiếu sáng
6
Hình 1.4. Các góc tiếp xúc của chất lỏng và bề mặt thấm ướt
8
Hình 1.5. Nguyên tắc của sự phân chia nước sử dụng chất quang
xúc tác TiO2
11
Hình 2.1. sơ đồ mô tả quá trình thực nghiệm điều chế bột TiO2
biến tính neođim bằng phương pháp sol-gel
21
Hình 2.2. sơ đồ mô tả quá trình thực nghiệm điều chế bột TiO2
biến tính Nd bằng phương pháp thủy phân
23
Hình 2.3. Quang phổ của đèn Compact Goldstar
24
Hình 2.4. Đường chuẩn dung dịch xanh metylen
25
Hình 2.5. Sự phản xạ trên bề mặt tinh thể
26
Hình 2.6. Nhiễu xạ kế tia X D8- Advance 5005 (CHLB Đức).
27
Hình 2.7. Nguyên lý hoạt động và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
28
Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu TiO2 không biến tính
31
Hình 3.2. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu TiO2 biến tính với tỷ
lệ Nd/TiO2 là 0,025% (mol/mol)
31
Hình 3.3. Giản đồ XRD của các mẫu Nd-TiO2 theo thời gian làm
già gel
32
Hình 3.4. Đồ thị mối quan hệ giữa hiệu suất phân hủy quang và
thời gian làm già gel
34
Hình 3.5. Giản đồ XRD của các mẫu Nd-TiO2 theo có nhiệt độ
sấy gel khác nhau
35
Hình 3.6. Đồ thị mối quan hệ giữa hiệu suất phân hủy quang và