ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

NGUYỄN NGỌC TÚ

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO
Zn2SnO4

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Hà Nội


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------------

NGUYỄN NGỌC TÚ

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO
Zn2SnO4
Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
Mã số: 60440104
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN DUY PHƯƠNG

Hà Nội



1


tích, khảo sát tính chất, hình thái học của tinh thể ZTO điều chế được.
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phân tích, khảo sát các kết quả thu được từ các phép đo phổ nhiễu xạ tia X
(XRD), ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hấp thụ quang học UV-Vis, phổ tán xạ
Raman, phổ huỳnh quang (PL). Từ đó rút ra các vấn đề cần chú ý, quy trình chế tạo
tốt nhất để định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo.

2


CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZTO
1.1. Cấu trúc và hình thái của vật liệu ZTO
1.1.1. Cấu trúc mạng tinh thể

Hình 1. 1. Phổ XRD của mẫu ZTO được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt [4].
ZTO là một vật liệu bán dẫn quan trọng có 2θ cấu trúc lập phương tâm mặt, ZTO thuộc nhóm

3


không gian Fd3m [2] với hằng số mạng là 8,65 Ǻ. Từ phổ XRD ta thấy ZTO có các đỉnh nhiễu xạ (111),
(220), (311), (222), (400), (442) , (511), (440) và (531) lần lượt tại vị trí các góc nhiễu xạ § là 17,8o; 29,2o;
34,4o; 35,9o; 41,7o; 51,6o; 55,1o; 60,4o và 63,4o [4,19,21].

Hình 1.2. Cấu trúc lập phương của tinh thể ZTO [12]



Hình 1.6. Ảnh TEM của thanh nano ZTO và các tinh thể nano ZTO [19].
1.2. Tính chất quang

ZTO có độ rộng vùng cấm (Eg) phổ biến là 3,7 eV tuy nhiên cũng có khi là
3,2 eV hoặc 3,86 eV hay 4,1 eV, tùy theo khích thước của hạt nano ZTO [9,14,15].
ZTO phát huỳnh quang trong vùng bước sóng 550 nm đến 630 nm.
Để xác định độ rộng vùng cấm của bán dẫn vùng cấm thẳng, người ta thường
dùng phương pháp đo phổ hấp thụ của các mẫu vật liệu.
Phổ hấp thụ:

9


(a)

(b)

hυ
Hình 1.7. Đồ thị sự phụ thuộc của vào của (ahυ)

2

ZTO [19].

hυ 2 thuộc của vào của ZTO, ta thấy rằng
Hình 1.7a là đồ thị sự phụ (ahυ)
ZTO có độ rộng vùng cấm là 3,7 eV [4,19,22]. Hình 1.7b là đồ thị sự phụ thuộc của
vào của các mẫu ZTO nồng độ NaOH khác nhau, ta thấy độ rộng vùng cấm của
ZTO có thể lớn hơn 3,7 eV.

Hình 1.10. Phổ hấp thụ của chất màu MO pha thêm ZTO
với các khoảng thời gian khác nhau [19].

Điều đó nghĩa là chất màu MO đã bị ZTO phá hủy cấu trúc.
1.4. Ứng dụng

-

Làm sensor phát hiện độ ẩm, khí gas [8,19]:

14


-

Chế tạo pin mặt trời DSSCs:

15


Hình 1.11. Pin mặt trời với điện cực ZTO.
1.5. Một số phương pháp thực nghiệm chế tạo ZTO

Phương pháp bốc bay nhiệt trong chân không:

16


Phương pháp nhiệt plasma:
Phương pháp thủy nhiệt:

CHƯƠNG 2 - CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.1. Phương pháp thủy nhiệt chế tạo ZTO

Tiền chất sử dụng trong thí nghiệm bao gồm ZnSO 4.7H2O (99,99%),
SnCl4.5H2O (99,99%) và NaOH (99,99%), quá trình tổng hợp ZTO được tiến hành
cụ thể như sau:
B1: Chuẩn bị dung dịch:
Lấy 10 mmol ZnSO4.7H2O hòa tan với 15 ml nước cất 3 lần rồi cho vào cốc
A.
Lấy 5 mmol - 8,25 mmol SnCl 4.5H2O hòa tan với 15 ml nước cất 3 lần rồi
cho vào một cốc B.
Lấy 0,05 mol NaOH hòa tan với 20 ml nước cất 3 lần rồi cho vào một cốc C.
B2: Tạo hỗn hợp dung dịch:
Trộn dung dịch trong cốc A vào dung dịch trong cốc B rồi khuấy đều trên
máy khuấy từ trong 15 phút.
Nhỏ từ từ dung dịch trong cốc C vào hỗn hợp dung dịch trên và khuấy đều
15 phút trên máy khuấy từ.
Cho toàn bộ 50 ml dung dịch thu được vào bình teflon và tiến hành thủy
nhiệt.
B3: Xử lý sản phẩm:
Kết thúc quá trình thủy nhiệt, chúng tôi thu được dung dịch rắn màu trắng.
Quay ly tâm dung dịch trên với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút, lặp đi
lặp lại 3 lần.
Chất bột trắng thu được sấy khô ở 70 oC trong 5 h, chất bột trắng cuối cùng
có chứa nhiều ZTO.

20