Xem mẫu
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ giáo dục và Đào tạo, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Đào tạo sau đại học, Viện Kỹ thuật Hóa học và Bộ môn Vô cơ & Đại cương đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và làm nghiên cứu sinh, đã quan tâm, động viên, hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt thời gian tôi làm nội dung luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trịnh Xuân Anh và PGS.TS Hoàng Thị Kiều Nguyên đã hết sức tận tình hướng dẫn tôi về mặt chuyên môn và giúp tôi định hướng giải quyết các vấn đề trong nghiên cứu khoa học để tôi thực hiện và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Huỳnh Đăng Chính đã tạo điều kiện thuận lợi, hướng dẫn tôi các kiến thức khoa học và chuyên môn trong suốt quá trình tôi làm luận án.
Xin chân thành cảm ơn Quý thầy, cô Bộ môn Vô cơ & Đại cương-Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn Quý thầy, cô Bộ môn Công nghệ Vật liệu Silicat-Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã luôn động viên, quan tâm, giúp đỡ trong quá trình tôi làm luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy, cô Viện Vật lý kỹ thuật- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Khoa học Vật liệu-Khoa Vật lý-Trường Đại học Khoa học tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội, Viện Khoa học Vật liệu-Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tôi thực hiện luận án.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người thân, bạn bè - những người đã luôn động viên, giúp đỡ và khích lệ trong suốt quá trình tôi làm nghiên cứu và hoàn thành công trình này.
Hà Nội, ngày 17 tháng 8 năm 2015
TÁC GIẢ
Nguyễn Thị Tuyết Mai
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Trịnh Xuân Anh và PGS. TS Hoàng Thị Kiều Nguyên (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội). Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
TÁC GIẢ
Nguyễn Thị Tuyết Mai
MỤC LỤC
MỤC LỤC ..............................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT............................................................................iv
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH .....................................................................................................vi
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................................1
Chương 1 ...............................................................................................................................5 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TiO2.........................................................................5 1.1. Cấu trúc, tính chất của vật liệu nano TiO2 5
1.1.1. Cấu trúc tinh thể của TiO2 ....................................................................................5 1.1.2. Sự chuyển pha của tinh thể TiO2 ..........................................................................7 1.1.3. Giản đồ năng lượng của tinh thể TiO2..................................................................7 1.2. Tính chất xúc tác quang của TiO2 8
1.3. Hiệu ứng siêu ưa nước của màng TiO2 10
1.4. Ứng dụng của vật liệu nano TiO2 13
1.4.1. Nhữngứng dụng của vật liệu nano TiO2............................................................13 1.4.2. Tình hình nghiên cứu vật liệu nano TiO2 trên thế giới.......................................13 1.4.3. Tình hình nghiên cứu vật liệu nano TiO2 trong nước.........................................14 1.4.4. Tình hình nghiên cứu vật liệu nano TiO2 trong lĩnh vực vật liệu xây dựng.......15 1.5. Các phương pháp điều chế và biến tính vật liệu nano TiO2 23
1.5.1. Các phương pháp điều chế vật liệu nano TiO2 ...................................................23 1.5.2. Một số phương pháp biến tính vật liệu nano TiO2 .............................................28 1.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất quang của TiO2 biến tính..........................33 Chương 2 .............................................................................................................................39 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .......................................................................................39 2.1. Hóa chất, vật liệu 39
2.2. Quy trình thực nghiệm 39
2.2.1. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm...............................................................................39
2.2.2. Mô tả thiết bị nhúng phủ và thiết bị phun phủ...................................................39
2.2.3. Lựa chọn nhiệt độ nung......................................................................................41
i
2.2.4. Quy trình thực nghiệm chế tạo các mẫu vật liệu nghiên cứu.............................44 2.3. Phương pháp nghiên cứu đặc tính của vật liệu 53
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)...................................................................53
2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)...........................................................55
2.3.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM).................................................56
2.3.4. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDS).......................................................57
2.3.5. Phương pháp phổ tán xạ Micro-Raman.............................................................57 2.3.6. Phương pháp phổ hấp thụUV-Vis .....................................................................58 2.3.7. Phương pháp hấp phụ và khử hấp phụN2 (BET)...............................................59 2.4. Khảo sát tính chất xúc tác quang 62
2$.5. Khảo sát hiệu ứng siêu ưa nước trên bề mặt các màng chế tạo 64
2.6. Khảo sát tính chất diệt khuẩn trên bề mặt các màng chế tạo 64
2.7. Khảo sát sự thay đổi cấu trúc của vật liệu nano TiO2 pha tạp các nguyên tố kim loại có số oxi hóa +3 và +4 65
2.7.1. Một số đặc điểm của các ion La3+, Fe3+, Sn4+ và Ti + ........................................65
2.7.2. Sự khác nhau về thay đổi cấu trúc của vật liệu nano TiO2 pha tạp các ion La3+, Fe3+ và Sn4+...................................................................................................................65
2.7.3. Kết luận..............................................................................................................67
Chương 3 .............................................................................................................................68
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...................................................................68
3.1 Kết quả nghiên cứu và thảo luận của vật liệu hệ TiO2-(La,Fe) và TiO2-Sn dạng bột và màng phủ trên nền kính 68
3.1.1 Khảo sát đặc tính của vật liệu dạng màng hệ TiO2-(La,Fe) trên nền kính..........68 3.1.2 Khảo sát đặc tính của vật liệu dạng màng hệ TiO2-Sn trên nền kính..................74
3.1.3 Khảo sát các đặc tính của vật liệu dạng bột TiO2 pha tạp các nguyên tố La, Fe, Sn..................................................................................................................................81
3.1.4 Khảo sát tính chất xúc tác quang của vật liệu nano bột TiO2 pha tạp các nguyên tố La, Fe, Sn phản ứng trong vùng ánh sáng khả kiến.................................................88
3.1.5 Khảo sát tính chất siêu ưa nước của vật liệu màng hệ TiO2-(La,Fe) và TiO2-Sn trong vùng ánh sáng tử ngoại (UV) và khả kiến:.........................................................92
3.1.6. Khảo sát khả năng kháng khuẩn-diệt nấm trên bề mặt màng TiO2 pha tạp các nguyên tố La, Fe, Sn:....................................................................................................94
ii
3.2 Kết quả nghiên cứu và thảo luận của vật liệu hệ TiO2-(Al,Si) dạng bột và màng phủ trên gạch men 96
3.2.1 Khảo sát các đặc tính của vật liệu bền pha anata ở nhiệt độ cao hệ TiO2-(Al,Si) dạng bột........................................................................................................................96
3.2.2 Khảo sát đặc tính vật liệu hệ TiO2-(Al,Si) dạng màng phủ trên gạch men.......102
3.2.3 Thực nghiệm chế tạo bề mặt siêu ưa nước-tự làm sạch trên vật liệu gạch men đi từ men phun được trộn với bột TiO2-(Al,Si) bền pha anata.......................................112
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.............................119
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................121
PHỤ LỤC ..........................................................................................................................134
iii
...
- tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn