Đồ Án Tốt Nghiệp

1

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại của một quá trình học tập, nghiên
cứu và tự tìm hiểu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các thầy cô. Năm năm học
trôi qua những gì có được hôm nay không chỉ là kiến thức chuyên ngành mà cả
những kinh nghiệm ứng xử trong cuộc sống mà thây cô đã truyền đạt, dạy bảo, đó là
hành trang quan trọng cho cuộc sống sau này.
Lời đầu tiên, cho phép chúng tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những
Thầy Cô giáo trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và những Thầy Cô
giáo trong Khoa Hóa, trong bộ môn Kỹ thuật Dầu Khí nói riêng. Cảm ơn Thầy Cô
đã tận tình dạy dỗ và chỉ bảo chúng tôi trong suốt 5 năm học vừa qua.
Đặc biệt, chúng tôi xin bày tỏ sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới TS.
Nguyễn Thị Diệu Hằng - người đã định hướng, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi
nhất cho chúng tôi trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Chúng tôi cũng xin cảm ơn đến các Thầy Cô làm việc tại các phòng Thí
nghiệm thuộc Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã quan tâm, tận tình giúp đỡ chúng tôi
trong quá trình hoàn thành bài nghiên cứu.
Và cuối cùng, để có được kết quả như ngày hôm nay, chúng tôi xin được gửi
lời cảm ơn và lòng biết ơn đến những người thân, bạn bè của mình.
Do điều kiện thực tế và với vốn kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình
hoàn thành, báo cáo trình bày không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được
sự quan tâm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô để đề tài của chúng tôi được hoàn
thiện hơn.
Cuối cùng, chúng em xin chúc các Thầy Cô sức khỏe và hạnh phúc.
ĐàNẵng,ngày30tháng05năm2015
Nhómsinhviênthựchiện

biến tính các dạng thù hình của TiO2.
Ion Sắt là một trong những kim loại chuyển tiếp được nghiên cứu nhiều để
biến tính TiO2. Dựa vào các ưu điểm như giá thành rẻ, không độc, bền và khả năng
quang hóa của TiO2 nên chúng tôi sử dụngnguồn TiO2 bột thương mại rẻ tiền để tổ
hợp với Fe(NO3)3 nhằm tăng sản xuất xúc tác quang hóa rẻ tiền, có khả năng hoạt
động ở vùng ánh sáng khả kiến của mặt trời, làm chất độn trong sơn sẽ tạo ra một
lớp phủ bảo vệ có khả năng tự làm sạch.
Với đề tài “Tổng hợp xúc tác quang hóa Fe/TiO2 nanotubes& ứng dụng
trong lớp phủ tự làm sạch ” chúng tôi đã tổng hợp và chế tạo thành công xúc tác
quang hóa Fe/TiO2 nanotube & ứng dụng trong lớp phủ tự làm sạch. Đánh giá kết
quả thông qua khả năng tự làm sạch trên cơ chế quang hóa và khả năng chống ăn
mòn của vật liệu.

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

3

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

MỤC LỤC
Đề mục.............................................................................................................. Trang
Trang bìa
Nhiệm vụ đồ án

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

BET Lý thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Brunauer – Emmett – Teller
MB

Methyl Blue (Methyl xanh)

TCVNTiêu chuẩn Việt Nam
UV-Vis

Ultraviolet –Visible spectroscopy (Phổ hấp phụ tử ngoại – khả kiến)

TiO2 TM Titanium dioxide thương mại
TNTs

Titanium dioxide Nanotubes (Titanium dioxide dạng ống nano)

Fe/TNTs Fe-doped Titanium dioxide Nanotubes (Titanium dioxide dạng ống nano
chứa Fe)
VOC

Volatile Organic Compounds (Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi)

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

6


1800

1850

3

Khối lượng riêng (g/cm3)

3.84

4.2

4

Độ cứng Mohs

5.5 ÷ 6.0

6.0 ÷ 7.0

5

Chỉ số khúc xạ

2.54

2.75

6



Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

1.1.1.2. Tính chất hóa học
TiO2 trơ về mặt hóa học, có tính chất lưỡng tính, không tác dụng với
nước,dung dịch acide loãng (trừ HF) và kiềm, chỉ tác dụng chậm với axit khi đun
nóng lâu và tác dụng với kiềm nóng chảy.
TiO2 bị H2SO4 đặc nóng, HCl, kiềm đặc nóng phân hủy.
1.1.1.3. Cấu trúc vật liệu
TiO2 là một chất bán dẫn có năng lượng vùng cấm cao, tồn tại dưới nhiều
hình dạng cấu trúc khác nhau. TiO2 có ba dạng tinh thể: Rutile, Anatase và Brookite.
Trong đó, Anatase và Rutile là hai dạng phổ biến hơn cả. Ở nhiệt độ cao từ 600 ÷
1100oC thì các pha anatase và brookite sẽ chuyển thành Rutile. Khả năng quang xúc
tác tồn tại nhiều ở dạng anatase và rutile.
Rutile: là trạng thái tinh thể bền của TiO 2, pha rutile có năng lượng vùng cấm 3,02
eV. Rutile là pha có độ xếp chặt cao nhất so với 2 pha còn lại, khối lượng riêng 4,2
g/cm3. Rutile có kiểu mạng Bravais tứ phương với các hình bát diện xếp tiếp xúc
nhau ở các đỉnh.

Hình 1. 1: Cấu trúc của tinh thể Rutile [2]
Anatase: là pha có hoạt tính quang hoá mạnh nhất trong 3 dạng tồn tại của TiO 2.
Anatase có năng lượng lượng vùng cấm 3,23 eV và khối lượng riêng 3,9 g/cm 3.
Anatase cũng có kiểu mạng Bravais tứ phương như rutile nhưng các hình bát diện
xếp tiếp xúc cạnh với nhau và trục của tinh thể bị kéo dài

Hình 1. 2:Cấu trúc của tinh thể Anatase [2]
GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


kết được xếp đủ electron, được gọi là vùng hóa trị và một vùng khác gồm những
orbitan phân tử phản liên kết còn trống electron, được gọi là vùng dẫn. Hai vùng
này được chia cách bởi một hố năng lượng được gọi là vùng cấm, đặc trưng bằng
năng lượng vùng cấm Ebg (band gap energy), chính là độ chênh lệch về mặt năng
lượng giữa hai vùng nói trên. Sự khác nhau giữa vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện
và vật liệu bán dẫn chính là sự khác nhau ở vị trí và năng lượng vùng cấm. Đối với
vật liệu dẫn điện, vùng hóa trị và vùng dẫn nằm che phủ nhau và không có vùng
cấm, nhờ đó những electron chiếm đầy trong các orbitan liên kết trong vùng hóa trị

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

9

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

có thể dễ dàng di chuyển sang các orbitan phản liên kết còn trống trong vùng dẫn
khi vật liệu được đặt dưới một điện áp nào đó. Ngược lại, đối với vật liệu cách điện,
hai vùng hóa trị và vùng cấm nằm cách nhau khá xa, năng lượng vùng cấm lớn, các
electron trong vùng hóa trị không thể nào vượt qua vùng cấm để di chuyển vào
vùng dẫn mặc dù đặt dưới một điện áp khá cao. Vật liệu bán dẫn là vật liệu có tính
chất trung gian giữa hai loại trên, những electron của các orbitan ở vùng hóa trị nếu
bị một kích thích nào đó có thể vượt qua vùng cấm chuyển sangvùng dẫn điện. Nói
chung, những chất có năng lượng vùng cấm Ebg lớn hơn 3.5eV là những chất cách
điện, ngược lại khi Ebg thấp hơn 3.5eV là các chất bán dẫn.
Những chất bán dẫn có Ebg thấp hơn 3.5eV đều có thể làm chất xúc tác quang

10

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 1. 4:Quá trình quang hóa xúc tác của chất bán dẫn [3]
Các ion A- và D+ sau khi được hình thành sẽ phản ứng với nhau qua một
chuỗi các phản ứng trung gian và sau đó cho ra các sản phẩm cuối cùng. Như vậy
quá trình hấp thụ photon của chất xúc tác là giai đoạn khởi đầu cho toàn bộ chuỗi
phản ứng.
Quá trình xúc tác quang dị thể có thể được tiến hành ở pha khí hoặc pha
lỏng. Cũng giống như các quá trình xúc tác dị thể khác, quá trình xúc tác quang dị
thể được chia thành các giai đoạn như sau:
1. Khuếch tán các chất tham gia phản ứng từ pha lỏng hoặc khí đến bề mặt

chất xúc tác.
2. Hấp phụ các chất tham gia phản ứng lên bề mặt chất xúc tác.
3. Hấp thụ photon ánh sáng, sinh ra các cặp điện tử - lỗ trống trong chất xúc

tác, và khuếch tán đến bề mặt vật liệu.
4. Phản ứng quang hóa, được chia làm hai giai đoạn nhỏ:

- Phản ứng quang hóa sơ cấp, trong đó các phân tử chất xúc tác bị kích thích (các
phân tử chất bán dẫn) tham gia trực tiếp vào phản ứng với các chất hấp phụ lên bề
mặt.
- Phản ứng quang hóa thứ cấp, còn gọi là giai đoạn phản ứng “tối” hay phản ứng
nhiệt, đó là giai đoạn phản ứng của các sản phẩm thuộc giai đoạn sơ cấp.
5. Nhả hấp phụ các sản phẩm.
6. Khuếch tán các sản phẩm vào pha khí hoặc lỏng.

Tại giai đoạn (3), phản ứng xúc tác quang hoá khác phản ứng xúc tác truyền

phương trình sau đây:
h+VB + H2O → *OH + H+
h+VB + OH- → *OH + H+
Mặt khác, khi xuất hiện electron quang sinh trên vùng dẫn (e -CB), các electron
quang sinh này cũng di chuyển ra bề mặt hạt xúc tác, nếu có mặt của oxy hấp phụ
trên bề mặt chất xúc tác sẽ xảy ra các phản ứng khử tạo gốc ion superoxyt ( *O2) trên
bề mặt và sau đó sẽ xảy ra phản ứng với nước và tạo gốc hydroxyl *OH như sau:
e-CB + O2 → *O-2
2*O-2 + 2H2O → 2OH- + OH- + O2
H2O2 + e-CB + O2 → *OH + OHIon OH- lại có thể tác dụng với lỗ trống quang sinh trên vùng hóa trị h +VB tạo
ra thêm gốc *OH.
Mặt khác, các electron quang sinh trên vùng dẫn e -CB có xu hướng tái kết hợp
với các lỗ trống quang sinh trên vùng hóa trị h +VB kèm theo giải phóng nhiệt hoặc
ánh sáng:
e -CB + h +VB →

nhiệt hoặc ánh sáng

Để minh họa, có thể mô tả các quá trình trên theo Hình 1.5

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

12

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

kích thích bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp, electron hóa trị sẽ tách ra khỏi liên
kết, chuyển lên vùng dẫn, tạo ra một lỗ trống mang điện tích dương ở vùng hóa trị.
Các electron khác có thể nhảy vào vị trí này để bão hòa điện tích tại đó, đồng thời

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

13

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

tạo ra một lỗ trống mới ngay tại vị trí mà nó vừa đi khỏi. Như vậy lỗ trống mang
điện tích dương có thể tự do chuyển động trong vùng hóa trị.

Hình 1. 6: Giản đồ năng lượng của pha Anatase và Rutile [2]
Các lỗ trống này mang tính oxy hóa mạnh và có khả năng oxy hóa nước
thành gốc OH (*OH), cũng như một số gốc hữu cơ khác.
TiO2(h+) + H2O → *OH + H+ + TiO2
Vùng dẫn của rutile có giá trị gần với thế khử nước thành khí hidro (thế
chuẩn là 0.00V), trong khi với anatase thì cao hơn mức này một chút, đồng nghĩa
với một thế khử mạnh hơn. Theo như giản đồ thì anatase có khả năng khử O 2 thành
*
O2-, như vậy là ở anatase các electron chuyển lên vùng dẫn có khả năng khử O 2
thành *O2-.
TiO2(e-) + O → TiO2 + *O2Chính các gốc *OH và *O2- với vai trò quan trọng ngang nhau có khả năng
phân hủy các hợp chất hữu cơ thành H2O và CO2.

tác TiO2 được thể hiện trong Hình 1.7. Với hoạt tính xúc tác mạnh, ổn định hóa học
cao và thời gian tồn tại lâu của cặp điện tử - lỗ trống, TiO 2 đã là một chất xúc tác
quang được sử dụng rộng rãi.

Hình 1. 7:Cơ chế quang hóa xúc tác TiO2 tách nước cho sản xuất H2 [4]
1.1.3.2. Ngành sơn:
TiO2 có tính chống ăn mòn cao nên được sử dụng để chế tạo sơn cho cầu
cống, các công trình xây dựng và thiết bị chống ăn mòn của khí quyển. TiO 2 có tính
không thấm ướt, có độ bền hoá và bền nhiệt cao nên được dùng để sơn vỏ tàu thuỷ,
vỏ máy bay, các ống dẫn chịu nhiệt, các thiết bị ngâm trong nước như: ngư cụ, tàu
ngầm,… Màng sơn TiO2 có tính bền cơ học nên được dùng để sơn lót trong sơn phủ
ngoài các thiết bị chịu áp suất cao. Và đặc biệt dùng phối liệu dùng một số thứ khác
để chế tạo máy bay tàng hình, vỏ tàu vũ trụ
1.1.3.3. Ngành công nghiệp giấy:
Người ta cần sản xuất giấy cao cấp có các tính chất: độ đục cần thiết, độ mịn,
mặt giấy mềm và mỏng, phụ gia cho giấy cần đạt độ mịn và đều, không phản ứng
với các acide tự do và các chất Chlor hoá trong giấy .v.v. người ta chọn TiO 2 làm
chất độn. Ngoài ra, TiO2 được dùng trong việc sản xuất giấy màu, giấy ảnh, giấy
than...

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

15

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí



Đồ Án Tốt Nghiệp

16

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 1. 8: Kim loại sắt
1.2.1.2. Ứng dụng
Sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng
kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sự kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính
tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho nó trở thành không thể thay thế được, đặc
biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các
công trình xây dựng. Thép là hợp kim nổi tiếng nhất của sắt, ngoài ra còn có một số
hình thức tồn tại khác của sắt như:
- Gang thô: Chứa 4% – 5% cacbon và chứa một loạt các chất khác như lưu

huỳnh, silic, phốt pho. Đặc trưng duy nhất của nó: nó là bước trung gian từ
quặng sắt sang thép cũng như các loại gang đúc (gang trắng và gang xám).
- Gang đúc: Chứa 2% – 3.5% cacbon và một lượng nhỏ mangan. Các chất có

trong gang thô có ảnh hưởng xấu đến các thuộc tính của vật liệu, như lưu
huỳnh và phốt pho chẳng hạn sẽ bị khử đến mức chấp nhận được. Nó có điểm
nóng chảy trong khoảng 1420–1470 K, thấp hơn so với cả hai thành phần
chính của nó, làm cho nó là sản phẩm đầu tiên bị nóng chảy khi cacbon và sắt
được nung nóng cùng nhau. Nó rất rắn, cứng và dễ vỡ. Làm việc với đồ vật
bằng gang, thậm chí khi nóng trắng, nó có xu hướng phá vỡ hình dạng của vật.
- Thép carbon: Chứa từ 0,5% đến 1,5% cacbon, với một lượng nhỏ mangan, lưu


Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Hình 1. 9: Tinh thể sắt nitrate và công thức cấu tạo muối [15]
Công thức cấu tạo của Sắt nitrate tương đối phức tạp, tiêu biểu cho cấu trúc
của các muối kim loại ngậm nước. Một nguyên tử Sắt ở trung tâm được bao quanh
bởi 3 anion nitrate tạo nên Fe(NO3)3. Fe(NO3)3 lại được bao quanh bởi 9 phân tử
nước hình thành tinh thể muối ngậm nước bền vững Fe(NO3)3.9H2O.
Bảng 1. 2:Tính chất của Sắt nitrate [15]
Công thức phân tử

Fe (NO3) 3.9H2O

Phân tử khối (g/mol)

404.02

Hình thái

Tinh thể màu tím nhạt

Khối lượng riêng (g/cm3)

1.68

Nhiệt độ nóng chảy (°C)

47.2

Nhiệt độ sôi (°C)


thối...) bám trên bề mặt vật liệu.
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch
1.1.1.1 Góc tiếp xúc

Khi nhỏ một giọt chất lỏng lên bề mặt một vật liệu rắn, góc tiếp xúc là góc
đo giữa bề mặt vật liệu rắn và đường thẳng vuông góc với bán kính của giọt chất
lỏng tại điểm tiếp xúc của giọt chất lỏng với bề mặt rắn của vật liệu và môi trường
khí quyển. Góc tiếp xúc liên quan tới sức căng bề mặtthông qua việc nghiên cứu
tương tác rắn-lỏng. Góc tiếp xúc bằng 0 đối với vật liệu thấm ướt hoàn toàn, góc
tiếp xúc nằm trong khoảng giữa 0° và 90° làm cho giọt chấtlỏng trải rộng ra trên bề
mặt. Cuối cùng, góc tiếp xúc lớn hơn 90° tức là chất lỏng có khuynh hướng tạo
thành giọt hoặc ngưng tụ trên bề mặt vật liệu rắn.
1.1.1.2 Tính kỵ nước

Vật liệu có tính chất này sẽ ít hoặc không thấm nước. Khi nước nhỏ lên bề
mặt vật liệu kỵ nước sẽ có khuynh hướng ngưng tụ thành những giọt rời rạc trên bề
mặt vật liệu. Vật liệu kỵ nước có góc tiếp xúc lớn hơn 70°. Góc tiếp xúc càng lớn,
năng lượng dính ướt càng nhỏ. Khả năng tự làm sạch của vật liệu dựa trên tính siêu
kỵ nước được biết đến rất lâu từ việc nghiên cứu bề mặt tự làm sạch của lá cây, điển
hình là lá sen. Gần đây, với việc quan sát cấu trúc bề mặt của lá sen các nhà nghiên
cứu có thể giải thích và chế tạo vật liệu tự làm sạch dựa trên hiệu ứng lá sen. Trên
bề mặt lá sen có rất nhiều vi cấu trúc nhỏ, các vi cấu trúc này làm cho góc tiếp xúc
của nước trên bề mặt lớn hơn 130°. Điều này có nghĩa là độ bám dính của nước
cũng như của các phần tử giảm đi rất nhiều. Khi nước tiếp xúc với bề mặt vật liệu
này sẽ ngay lập tức co cụm lại tạo thành giọt. Các phần tử chất bẩn do độ bám dính
với bề mặt vật liệu này rất thấp; khi có nước, các phần tử chất bẩn này sẽ bám dính
với các giọt nước tốt hơn và chúng sẽ bị cuốn đi cùng giọt nước làm cho bề mặt vật
liệu trở nên sạch sẽ.
Khả năng tự làm sạch của vật liệu dựa trên hiệu ứng lá sen làm cho bề mặt
vật liệu không bị dính bẩn và bị thấm ướt khi nước chảy ra khỏi bề mặt. Tuy nhiên,

0°, có nghĩa là nước sẽ trải ra tạo thành lớp phim mỏng trên bề mặt vật liệu.

Hình 1. 10:Cơ chế chuyển từ tính kỵ nước sang tính ưa nước của TiO2 khi được
chiếu sáng
Sau đây chúng ta có thể giải thích một cách đơn giản cơ chế chuyển từ kỵ
nước sang siêu ưa nước của bề mặt vật liệu khi có mặt TiO2
Buớc 1: Như chúng ta dã biết TiO2 trong môi truờng bình thuờng rất dễ hấpthụ hóa
học nhóm OHcó trong hơi nước, tuy nhiên các nhóm hydroxyl này không ổn định.

GVHD: TS. Nguyễn Thị Diệu Hằng

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

20

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Do đó chúng sẽ hút bám các phân tử kỵ nước tồn tại sẵn trên bề mặt vật liệu để
chuyển sang trạng thái bền hơn.
Bước 2: Khi được chiếu sáng, chất xúc tác quang TiO2 sẽ phân hủy các phân tử hữu
cơ kỵ nước tạo thành CO 2, H2O hay các axit hữu cơ làm cho các nhóm –OH lộ ra
trên bề mặt.
Bước 3: Các nhóm OH lộ ra hấp phụ vật lý, liên kết với các phân tử nước
Bước 4: Nước bị hấp phụ vật lý sẽ đi vào trong cấu trúc bằng cách khuếch tán qua
bề mặt vật liệu và được ổn định hóa
Ứng dụng của tính siêu ưa nước kết hợp với khả năng xúc tác quang:
Tính siêu ưa nước kết hợp với khả năng xúc tác quang rất có ích trong nhiều

Đồ Án Tốt Nghiệp

21

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

Quá trình phủ quay gồm 3 giai đoạn xảy ra liên tiếp:
Giai đoạn 1:Dung dịch được nhỏ giọt lên đế. Lượng dung dịch sử dụng thường
nhiều hơn lượng dung dịch cần thiết hình thành màng.
Giai đoạn 2: Đế được gia tốc đến vận tốc quay cần thiết. Một phần dung dịch bị
văng ra khỏi đế. Độ nhớt dung dịch quyết định độ dày màng. Đế quay với vận tốc
không đổi, dung dịch tiếp tục chảy lan trên đế dưới tác dụng của độ nhớt và lực ly
tâm.
Giai đoạn 3: Sự bay hơi dung môi quyết định độ dày màng. Đế tiếp tục quay với
vận tốc không đổi nhưng dòng chảy nhớt không đáng kể. Do dung môi bay hơi ra
khỏi màng, độ nhớt dung dịch tang dẫn đến sự gel hóa của dung dịch sol trên bề mặt
đế.
Độ dày màng thu được từ phương pháp phủ quay khá đồng đều.
Phủ nhúng(dip coating):Phương pháp phủ nhúng có thể được mô tả như là một quá
trình trong đó đế cần phủ được nhúng vào dung dịch lớp phủ và sau đó được kéo ra
với một vận tốc thích hợp dưới những điều kiện về nhiệt độ và áp suất phù hợp. Độ
dày màng phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ kéo, lượng vật chất rắn và độ nhớt của dung
dịch.
Quá trình phủ nhúng gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Nhúng đế vào dung dịch lớp phủ.
Giai đoạn2: Đế được kéo ra khỏi dung dịch lớp phủ với vận tốc thích hợp, hình
thành lớp phủ ướt trên bề mặt đế.
Giai đoạn 3: Sự bay hơi dung môi dẫn đến sự gel hóa của dung dịch sol trên bề mặt
đế, hình thành màng.



SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

23

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

quang xúc tác này đôi khi bị ngăn cản bởi độ rộng vùng cấm của titania. Vùng cấm
của TiO2 nằm giữa vùng UV (3.05eV đối với pha rutile và 3.25eV đối với pha
anatase), mà vùng UV chỉ chiếm một phần nhỏ của năng lượng mặt trời (
-

Tạo được lớp phủ từ hỗn hợp sơn và Fe/TNTs có khả năng tự làm sạch dưới ánh
sáng mặt trời.
2.1.2 Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu một số nội dung
quan trọng sau:

-

Khảo sát, nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp xúc tác
Fe/TNTs như: tỉ lệ mol NaOH:TiO2, nhiệt độ nung, %Fe biến tính, …

-

Sử dụng một số phương pháp hóa lý hiện đại để nghiên cứu cấu trúc, đặc tính của
sản phẩm như: quang phổ Raman, phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM),
phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), …

-

Đánh giá hoạt tính quang hóa của xúc tác dưới các hệ thống chiếu sáng khác nhau
bằng phương pháp hấp thụ quang UV-Vis.

-

Đánh giá khả năng tự làm sạch của tấm thép khi phủ sơn có chứa 5% khối lượng
Fe/TNTs.

-

SVTH: Trần Văn Hiếu – Trần Danh Phong


Đồ Án Tốt Nghiệp

25

Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí

2.3. Hóa chất và thiết bị
2.3.1. Hóa chất
-

Titanium dioxide thương mại (TiO2 TM) được cung cấp trên thị trường bởi công ty
TNHH ROHA Dyechem Việt Nam, độ tinh khiết là 99.4%, kích thước hạt trung
bình khoảng 100 ÷ 130 nm, được sử dụng trực tiếp không qua bất cứ quá trình xử lý
nào.

-

Sắt nitrate sử dụng dạng muối Fe(NO3)3.9H2O.

-

Dung dịch NaOH 10M

-

Dung dịch HCl 0.1M



Bơm chân không.

-

Tủ sấy.

-

Tủ nung.

-

Đèn cao áp hơi thủy ngân (Osram 250 W).

-

Đèn sợi đốt (60W).

-

Máy nén khí

-

Súng phun sơn

-

….