TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Vũ Thị Phƣơng Thúy
NGHIÊN CƢ
́
U ĐIÊ
̀
U CHÊ
́
BÔ
̣
T TiO
2
KCH THƢỚC NANO
PHA TA
̣
P NITƠ VA
̀
NATRI
́
BÔ
̣
T TiO
2
KCH THƢỚC NANO
PHA TA
̣
P NITƠ VA
̀
NATRI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
PGS.TS NGÔ SỸ LƢƠNG Hà Nội – Năm 2014
LƠ
,
,
,
.
, ,
.
1
1-
3
1.1
3
1.1.1 Ct va TiO
2
3
1.1.2. S chuyn da 5
c ca 6
ng dng ca vt liu TiO
2
c nm 6
1.2.
U V TiO
1.6. MT S KT LU U THAM KHO 20
2-
22
2.1. M 22
2.1.1. 22
2.1.2. 22
2.2. , dng c 22
2.2.1. . 22
2.2.2. 23
2.3. Thc nghiu ch bt TiO
2
24 u 25
2.4.1. nh hiu sua sn phm 25
u x tia X (XRD) 29
n t truyn qua TEM 31
2.4.4. Ph ng tia X ( EDS ) 33
t 34
C3-
2
. 41
3.1.3. Kh nhi nung 45
3.1.4. Kh. 51
3.2. u ch N-Na.TiO
2
dng bc nm 52
3.2.1.
. 52
3.2.2. . 53
t ca sn phm 53
3.2.3.1. Kt qu u x tia X (XRD) 54
3.2.3.2. Kt qu EDS 56
3.2.3.3. Kt qu 57
59
U THAM KHO 60
DANH MỤC BẢNG
Bng 1.1. Mt s t ca d 5
Bng 1.2: S gii qua mt s 7
Bng 2.1. N ca dung d hp th quang. 28
Bng 3.1. hiu suy quang cu 37
Bng 3.2. Kc ht
24
u Golsta 27
t b phn y xanh metylen (MB) 27
th ng chun biu din s ph thuc gi hp
th xanh metylen 29
phn x mt tinh th. 30
u x k tia X D8- c). 31
n t truyn qua (TEM). 31
th biu din ng t l % mol N.TiO
2
n hiu sut
hy quang cu. 37
c ca sn phm N-TiO
2
39
3.3. XRD ca mu sn phm N-TiO
2
u ch
t l % mol
N.TiO
2
. 40 4 th biu din ng tl % mol Na.TiO
2
n hiu sut
hy quang cu. 42
5. Ph c ca sn phm N-Na.TiO
nung 52
13 c nghiu ch bt nano N-Na.TiO
2
. 53
14. Gi XRD mca hai mu sn phm ng vi % mol 55
15. Ph c ca sn phm N-Na.TiO
2
56
nh TEM ca bt N-Na. TiO
2
vi t l % mol N.TiO
2
= 2.4% t l %
mol N.TiO
2
= 0.54% 57
1
MƠ
̉
ĐÂ
̀
U
ng th n h
mng tinh th TiO
2
u ht nhng sn phc bi
i TiO
2
y [30].
n nay, s u
TiO
2
lc bi
b
TiO
2
c nm b
u nhip cht ch
3
i amoni,
p chc s dng ph biu ch TiO
2
c nm vu chng c. ng thi
nhiu cho thy N
3-
2
: “Nghiên
cƣ
́
u điê
̀
u chê
́
bô
̣
t TiO
2
kch thƣớc nano pha tp nitơ và natri”.
3
CHƢƠNG 1- TÔ
̉
NG QUAN
1.1 GIƠ
́
I THIÊ
̣
U VÊ
̀
TITAN ĐIOXIT KI
ng b bin nht ca TiO
2
, ci t
trong i ion Ti
4+
c ion O
2-
bao quanh ki
a hp chc MX
2
ng gi bn
Tt c ng tinh th a TiO
2
tn ti trong t i d
anata d c tng hp nhi thp.
Ci tinh th c
t (octahedra) TiO
6
ni vi nhau qua cnh honh oxi chung.
Mi ion Ti
4+
c bao quanh bt to b
2-
.
4
i tinh th ci s bin
dng ca mn kt git trong
bin dng h trc thoi y
y,
d nhi c
n sang dng anata.
5
Bng 1.1. Mt s t ca d
Tnh chất
Rutin
Anata
H tinh th
T
T
Kh
(g/cm
3
)
4,25
3,895
2,71
2,52
cng
6,0-7,0
5,5-6,0
Hng s
114
0
: Vp
ch chuyn pha t n s nm trong khong
6
610730
O
C. Vc khi thu i nitrat ca
n d u ( gn 500
0
C).
5ng hon anata
n ph thuc ht ca anata, nc h
ng hon thi chuyn .
8 t ca pha bru nh
n s chuyn: Khi t
chuyn pha brukit sang rutin x chuyn pha anata sang
rutin o ra nhiu mm tinh th rutin c bit vu TiO
2
cha
u pha bru chuyn pha anata sang rutin x.
900
o
C.
1.1.3. Tính chất hóa học của titan đioxit
TiO
2
bn v mc (nhn ng vi
c, dung d
TiO
c s dng mng ln trong sn xut giy, cao su, vt do, si
tng hng nh
hi vi sn phng ph thung c
7
1958
1967
2003
Sng (tn)
800.000
1.200.000
4.200.000
t vt li n trong cuc sng h a
p cho r ti
mt qumi quan h rt gn vn cuc s3
ra bi dng ct v ng TiO
2
s dng hc quang
.3 thng TiO
2
s dc
m gn 50% trong nhng ng dng ca TiO
2
n
theo thi gian.
t s ng da TiO
2
lc g
2
ng,
t to ra mt l mt vt liu.
ng ca lot liu
dng ca tia ct tri,
2
s hot ch
hu bc hi, hu ht h mt vt
li
2
2
. TiO
2
i gian s d
ca hing
n s quang - c bi
TiO
2
t ht b
bng cn t - l trt nano TiO
2
hp th
ch khc bi
l t- kh mnh m i ta
hin ra ri th c bi
bt nano TiO
2
(1.4)
2OH
+ 2h
+
2
O + (1/2) O
2
v.v (1.5)
Rt nhiu ion kim loi nhy vi s chuy mt cht
u kt tb mt
vt li kh bn t i l tr
mt to oxit. Nhng cht kt ta hoc hp ph mng
c hoc.
1.1.4.4. Diệt vi khuẩn, vi rút, nấm, tế bào ung thư
TiO
2
c ng d ch tng, c
n t khu
m bnh viu su v
c chiu vi mu t ngot li
kh t khui gian rt ngn.
Hin nay, TiO
2
thi
cho viu tr i ta th nghit b
t i ung t dung dch cha TiO
2
2
cn tr bi b rng di trng ci trng ca TiO
2
tinh khit n ngoi g
pha anata), d chim m d
mt tri (~4%).
y, mt trong nhng m ci thin hoc ca
vt liu nano TiO
2
n dch di trng t ngoi v
tn dng ngut tr
a TiO
2
thc hin m
nh t vt liu nano TiO
2
vi nh
kh p di trt quang hc ca vt liu
nano TiO
2
. Th ho
2
bc h
ci thi t quang hc ca
y. Th cng cng ca
electron trong di d mt ct nano kim loi vi electron trong
di dn ca nano TiO
2
t liu nano compozit kim loi - TiO
2
2
c
b i.
+ Th h th
2
c
ng thi bi hn ha
kim loi.
Nhvt liu TiO
2
pha tp
cu.
1.3. PHƢƠNG PHÁP ĐIU CH VẬT LIU NANO TiO
2
PHA TA
̣
P
1.3.1. Một số phương pháp vật lý [6]
- i
ngun rn nh p c Ar
+
.
u ch
x
- o ra TiO
2
i th a mu
bng dung dc cn khi dung dc lc thu
-
. Sy mu 100
o
C trong 24h
nung 400
o
a sn phnh bng
t qu thc nghim cho thy, bt TiO
2
13
x ng kim n ng c
ng hc khom c
u kin tng hu r tin,sn ph lp li cao,
d s dng.
1.3.2.3. Phƣơng pháp thủy nhiệt [21,29]
y nhic bi n t n
chim mt v t quan trng trong nhi mi,
c bi sn xut lic nanomet.
Thy nhing phn c hn tp xy ra vi s t ca
mc) t cao
t h th
Tng hp by nhi
gm lp teflon chu nhi u
kim m u chnh nhit cho
phn ng xy ra. Nhi c,
, t nhi n 100
o
n. Kt
tc lc bc l 0.2c
ra bc ct hoc etanol. St ta 50
O
c
sn phm cu
1.3.2.5. Phương pháp thuỷ phân dung dịch [9]
Trong s c s d u ch titan oxit
d
4
c s dng nhiu nht qu t.
+ Th
4
trong dung dc hoc trong etanol
Chun b dung dc TiCl
4
b
4
c hoc hn
hu-nh bng hn h-mu c
dung d ng nh
y ra.
y ra theo phn ng sau:
TiCl
4
+ 4H
2
O Ti(OH)
PHA TA
̣
P BẰNG
CHẤT ĐẦU LÀ NaOH
u v bi
2
bi ki
Na n n chng hp nh
c :
- u ch bt TiO
2
b
TiCl
4
nhi t ra ht
ion Cl
-
s 100
o
C trong 24h ri nung 3 h
kt qu y khi nhi c h
u nhi nung 700
o
y beta-
naphthol cao gp 2 ln Degussa P- ging
hp ph t nano TiO
2
trong mu
ch n ti kh y.
- C u ch TiO
2
n
hp huyc khuy by t ng tht
bn s c pha
i th a mu bng dung dch HCl c ct cho
n khi dung dc l
Cl
-
. Sy mu 100
o
400
o
a
sn ph nh b
h t hiu qu cao. Kt qu tt nht mu
x ki c ht gi
n mn tr s truy
di kim bi
2
t
i hiu qu t h
u ch n, d trin khai. Nhn thc s thun l
vu ki n th
u ch bt TiO
2
c nanomet t TiCl
4
trong dung dt
thi cao, d thc hiu tin khai
ng sn xut
2
CO
3
, NH
4
p cht c to ra sn phm TiO
2
; th
hai, theo mt s u cho thc
u khin ca TiO
2
n pha [9, 19].
u ch vt liu TiO
2
bi
t nh n th -gel [22], th 5, 20],
ng kt ta [23] u qu
tm [9, 13] Ch u ch TiO
2
dng, t mu
kim lo : tetra isopropyl octhotitanat (TTIP), tetra-n-butyl othortitanat
(TBOT); mu
3
, TiCl
4
; mu
4
)
2
c gii kh
-mecaptobenzothiazon (MBT) cao
y. Thc nghim cho thy t l n N/Ti ti
u bc l hoy cao nht.
Ho
2
bii
mu TiO
2
tinh khi--TiO
2
t
n thy khi t l i
c li vt lun rng, vi quang
18
d.TiO
2
ch yn vic ci
thin kh p ph cht h
p electron-l trng do s t ca Ti
3+
.
u ch: Trn 17 ml tetra-n-butyl titan vi 40 ml etanol
c dung dch a, nh tng git dung dch b
cht, 10 ml axit axetic c ct 2 ln,
y mc dung dch keo trong su
dung dch NH
3
( l N.
2
bing
4
-
TiO
2
.nH
2
O vi dung dch NH
3
t qu
u cho thn c
2
, hot
a sn phm dch chuyn v