Xem mẫu

I

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. I
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... IV
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... V
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ ........................................................VII
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................6
1.1. Tổng quan về họ vật liệu AWO4 ..........................................................................6
1.1.1. Giới thiệu về họ vật liệu AWO4 ..................................................................6
1.1.2. Một số tính chất vật lí của vật liệu AWO4 ..................................................7
1.1.3. Tổng quan các kết quả chế tạo, nghiên cứu tính chất vật lí của họ vật liệu
AWO4 ..................................................................................................................11
1.1.4. Phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng ..................................................23
1.1.5. Tính chất quang xúc tác của họ vật liệu AWO4 .......................................24
1.2. Một số kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng quang xúc tác của vật liệu ....30
1.2.1. Phân tán vật liệu quang xúc tác trên SBA-15 ..........................................30
2.2. Biến tính bề mặt vật liệu quang xúc tác bằng carbon .................................33
Kết luận chương 1 ..............................................................................................36
CHƢƠNG 2. CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM .............................................38
2.1. Phương pháp chế tạo vật liệu .............................................................................38
2.1.1. Chế tạo các vật liệu AWO4 bằng phương pháp hóa có hỗ trợ của vi sóng ....38
2.1.2. Chế tạo vật liệu SBA-15 và các vật liệu AWO4 trên nền SBA-15 ............40
2.1.3. Chế tạo các vật liệu AWO4 biến tính bề mặt bằng carbon bằng phương
pháp phản ứng pha rắn ......................................................................................43
2.1.4. Thử nghiệm khả năng quang xúc tác phân hủy methylene blue của các
vật liệu ................................................................................................................44
2.2. Các phương pháp thực nghiệm được sử dụng để phân tích mẫu .......................45
2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X .....................................................................45
2.2.2. Phương pháp phổ tán xạ Raman ..............................................................47
2.2.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ....................................................50

ii

2.2.4. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) ...............................................................52
2.2.5. Phép đo phổ hấp thụ.................................................................................55
2.2.6. Phép đo phổ hấp thụ hồng ngoại (FT - IR) ..............................................58
2.2.7. Phép đo diện tích bề mặt (BET) ...............................................................60
2.2.8. Phép đo phổ quang điện tử tia X – XPS ...................................................61
Kết luận chương 2 ..............................................................................................63
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO
AWO4 (A: Mn, Co, Ni VÀ Cu) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA CÓ HỖ TRỢ
CỦA VI SÓNG .........................................................................................................64
3.1. Kết quả nghiên cứu và chế tạo vật liệu MnWO4................................................64
3.1.1. Ảnh hưởng của thời gian vi sóng .............................................................64
3.1.2. Ảnh hưởng của công suất vi sóng ............................................................70
3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ ........................................................................74
3.1.4. Ảnh hưởng của độ pH ..............................................................................80
3.2. Kết quả nghiên cứu chế tạo các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni và Cu) ...................86
3.2.1. Kết quả đo nhiễu xạ tia X .........................................................................86
3.2.2. Kết quả đo phổ tán xạ Raman ..................................................................89
3.2.3. Kết quả chụp ảnh SEM .............................................................................91
3.2.4. Kết quả đo phổ hấp thụ ............................................................................92
3.2.5. Kết quả đo XPS ........................................................................................95
3.3. Kết quả thử nghiệm khả năng quang xúc tác của vật liệu AWO4 ......................99
3.3.1. Xây dựng đường cong chuẩn của dung dịch xanh methylen....................99
3.3.2. Ảnh hưởng thời gian chiếu sáng lên quá trình quang xúc tác ...............100
3.3.3. Ảnh hưởng của nguồn sáng lên quá trình quang xúc tác của vật liệu
CuWO4 ..............................................................................................................101
3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ CuWO4 trong dung dịch MB lên quá trình quang
xúc tác...............................................................................................................102
3.3.5. Ảnh hưởng của độ pH của dung dịch lên quá trình quang xúc tác .......104
3.3.6. So sánh khả năng quang xúc tác của các vật liệu thuộc họ AWO4 ........105
Kết luận chương 3 ............................................................................................110

iii

CHƢƠNG 4. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG
QUANG XÚC TÁC CỦA VẬT LIỆU MNWO4 VÀ CUWO4...........................112
4.1. Phân tán vật liệu AWO4 trên nền SBA-15 .......................................................112
4.1.1. Kết quả đo nhiễu xạ tia X .......................................................................112
4.1.2. Kết quả chụp ảnh TEM...........................................................................115
4.1.3. Kết quả đo phổ hấp thụ hồng ngoại .......................................................116
4.1.4. Kết quả đo diện tích bề mặt BET............................................................118
4.1.5. Ảnh hưởng của việc phân tán trên nền SBA-15 lên khả năng quang xúc
tác của vật liệu MnWO4 và CuWO4 .................................................................120
4.2. Biến tính bề mặt vật liệu CuWO4 bằng carbon ................................................122
4.2.1. Kết quả đo nhiễu xạ tia X .......................................................................122
4.2.2. Kết quả đo phổ hấp thụ ..........................................................................124
4.2.3. Kết quả đo phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) ...........................................125
4.2.4. Kết quả chụp ảnh SEM ...........................................................................126
4.2.5. Kết quả chụp TEM và đo EDX ...............................................................127
4.2.6. Ảnh hưởng của việc biến tính bề mặt bằng carbon lên khả năng quang
xúc tác của vật liệu CuWO4 ..............................................................................129
Kết luận chương 4 ............................................................................................132
NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN ........................................................134
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ...........................................136
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................138

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SEM

Kính hiển vi điện tử quét

TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua

HR - TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao

FITR

Phổ hấp thụ hồng ngoại

MB

Methylene blue

MO

Methyl orange

SBA-15

Vật liệu mao quản trung bình SBA– 15

BET

Phép đo diện tích bề mặt

XRD

Giản đồ nhiễu xạ tia X

XPS

Phổ huỳnh quang điện tử tia X

SAED

Phổ nhiễu xạ electron theo diện tích chọn lọc

EDS

Phổ tán sắc năng lượng tia X

v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Hằng số mạng tinh thể của một số vật liệu thuộc họ AWO4. ....................................................... 7
Bảng 1.2. Điện trở và độ dẫn điện của vật liệu MnWO4 theo thời gian sấy [98]. ........................................ 8
Bảng 1.3. Các kiểu dao động tích cực Raman thu được từ thực nghiệm và tính toán lí thuyết [72]. ..................... 14
Bảng 1.4. Độ rộng vùng cấm được tính thông qua phổ hấp thụ của các vật liệu CoWO4, NiWO4 và CuWO4
[59, 98]. .......................................................................................................................................... 15
Bảng 3.1. Các mẫu MnWO4 được hỗ trợ của vi sóng với các thời gian khác nhau. ................................... 64
Bảng 3.2. Vị trí các góc 2θ ứng với các đỉnh nhiễu xạ (011), (110), (020) và hằng số mạng của các mẫu
MnWO4 được chế tạo với các thời gian vi sóng khác nhau được tính từ giản đồ nhiễu xạ tia X. .... 66
Bảng 3.3. Kích thước hạt của các mẫu MnWO4 được vi sóng với các thời gian khác nhau........................ 67
Bảng 3.4. Độ rộng vùng cấm quang và bước sóng hấp thụ của các mẫu MnWO4 được vi sóng với các thời
gian khác nhau. .............................................................................................................................. 69
Bảng 3.5. Các mẫu MnWO4 được hỗ trợ của vi sóng ở các công suất khác nhau. ..................................... 70
Bảng 3.6. Kích thước hạt của các mẫu MnWO4 được hỗ trợ của vi sóng ở các công suất khác nhau.......................... 71
Bảng 3.7. Các mẫu MnWO4 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau trong 2 giờ. ............................................... 74
Bảng 3.8. Kích thước hạt của các mẫu MnWO4 được ủ ở nhiệt độ khác nhau. ......................................... 75
Bảng 3.9. Tần số dao động của vật liệu MnWO4. ...................................................................................... 77
Bảng 3.10. Độ rộng vùng cấm quang tương ứng với vùng cấm thẳng và vùng cấm nghiêng của các mẫu
MnWO4 được ủ ở các nhiệt độ khác nhau. ..................................................................................... 79
Bảng 3.11. Các mẫu MnWO4 được chế tạo ở điều kiện độ pH khác nhau. ................................................ 80
Bảng 3.12. Kích thước hạt của các mẫu MnWO4 được chế tạo ở các độ pH khác nhau. ........................... 81
Bảng 3.13. Độ rộng vùng cấm quang và bờ hấp thụ của các mẫu MnWO4 được chế tạo ở các độ pH khác
nhau. .............................................................................................................................................. 83
Bảng 3.14. Năng lượng liên kết của của các nguyên tố Mn, W và O của vật liệu MnWO4. ........................ 85
Bảng 3.15. Các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni và Cu) và điều kiện chế tạo tương ứng. ...................................... 86
Bảng 3.16. Các hằng số mạng của các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni và Cu). ..................................................... 88
Bảng 3.17. Kích thước hạt của các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni và Cu). .......................................................... 88
Bảng 3.18. Các kiểu dao động tích cực Raman của các mạng tinh thể của các vật liệu thuộc họ AWO4 (A:
Co, Ni và Cu). .................................................................................................................................. 89
Bảng 3.19. Vị trí của các đỉnh tán xạ Raman của các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni và Cu). ............................... 90
Bảng 3.20. Độ rộng vùng cấm quang của các vật liệu AWO4 (A: Co, Ni và Cu). .......................................... 94
Bảng 3.21. Năng lượng liên kết của của các nguyên tố Co, W và O của vật liệu CoWO4. ........................... 96
Bảng 3.22. Năng lượng liên kết của của các nguyên tố Ni, W và O của vật liệu NiWO4. ............................ 97
Bảng 3.23. Năng lượng liên kết của của các nguyên tố Cu, W và O của vật liệu CuWO4. ........................... 98
Bảng 3.24. Các giá trị độ dốc k’ của đồ thị y (t) = ln(C0/C) trong các thí nghiệm với các khối lượng vật liệu
CuWO4 khác nhau. ........................................................................................................................ 103
Bảng 3.25. Độ dốc k’ của đồ thị y(t) = ln(C0/C) đối với các dung dịch có độ pH khác nhau................................. 105
Bảng 3.26. Độ dốc k’ của đồ thị y(t) = ln(C0/C) trong các thí nghiệm quang xúc tác của các vật liệu AWO4.
..................................................................................................................................................... 108
Bảng 4.1. Vị trí góc tương ứng với đỉnh nhiễu xạ các mặt phẳng mạng (100), (110), (200) và hằng số mạng
a của vật liệu SBA-15, MnWO4/SBA-15 và CuWO4/SBA-15. .......................................................... 114
Bảng 4.2. Diện tích bề mặt và thể tích mao quản của các mẫu SBA-15, MnWO4/SBA-15 và CuWO4/SBA-15.
..................................................................................................................................................... 119
Bảng 4.3. Độ dốc k’ của đồ thị y(t) = ln(C0/C) ứng với các vật liệu MnWO 4 và CuWO 4 trước và sau khi
được phân tán trên SBA-15. ....................................................................................................... 122

nguon tai.lieu . vn