BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ SINH NHIỆT CỦA MÀNG VẬT LIỆU TiN VÀ ZrN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH VẬT L[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ SINH NHIỆT CỦA MÀNG VẬT LIỆU TiN VÀ ZrN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÍ CHẤT RẮN MÃ NGÀNH: 8440104 BÌNH ĐỊNH – 08/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ SINH NHIỆT CỦA MÀNG VẬT LIỆU TiN VÀ ZrN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: VẬT LÍ CHẤT RẮN MÃ NGÀNH: 8440104 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS LÊ THỊ NGỌC LOAN BÌNH ĐỊNH – 08/2022 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết đề tài “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ SINH NHIỆT CỦA MÀNG VẬT LIỆU TiN VÀ ZrN” công trình nghiên cứu cá nhân tơi chưa cơng bố cơng trình khoa học khác thời điểm Quy Nhơn, tháng 08, năm 2022 Học viên Nguyễn Tấn Phú Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin gửi lời tri ân chân thành sâu sắc đến TS Lê Thị Ngọc Loan, giảng viên hướng dẫn khóa luận tốt nghiệp Không theo sát, hướng dẫn tận tình mà cịn ln động viên tinh thần đưa lời khuyên kịp thời, giúp vượt qua khó khăn suốt thời gian thực luận văn Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Minh Vương, TS Nguyễn Văn Nghĩa ThS Lê Thị Thanh Liễu tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập hỗ trợ, góp ý, bảo tơi nhiều suốt q trình thực luận văn Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể quý thầy cơ, tham gia nghiên cứu khu thí nghiệm A6, trường Đại học Quy Nhơn, toàn thể thành viên lớp Cao học Vật lý chất rắn K23 ln động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập cao học trường Khóa luận có lẽ khơng hồn chỉnh thiếu ý kiến đóng góp chun mơn thầy hội đồng Những ý kiến đóng góp thầy giúp tơi hiểu thêm tranh vật lí đề tài Cuối cùng, khơng thể khơng nhắc đến quan tâm, động viên to lớn đến từ gia đình bạn bè, người ln động viên, sát cánh bên tơi lúc khó khăn, giúp tơi hồn thành đề tài Xác nhận giảng viên hướng dẫn TS Lê Thị Ngọc Loan Quy Nhơn, tháng 08, năm 2022 Học viên Nguyễn Tấn Phú Xác nhận chủ tịch hội đồng Mục lục Trang Danh sách hình vẽ iii Danh sách bảng biểu vi Lí Thuyết 1.1 Tổng quan vật liệu TiN vật liệu ZrN 1.1.1 Một số tính chất vật liệu TiN vật liệu ZrN 1.1.2 Một số ứng dụng vật liệu TiN vật liệu ZrN 1.2 Đặc tính quang nhiệt plasmonic vật liệu TiN, vật liệu ZrN 11 1.2.1 Lí thuyết cộng hưởng Plasmon hiệu ứng quang nhiệt 11 1.2.2 Đặc tính quang nhiệt plasmonic vật liệu TiN, vật liệu ZrN 12 1.3 Một số kĩ thuật tạo màng vật liệu 14 1.3.1 Kĩ thuật phủ nhúng (dip-coating) 14 1.3.2 Kĩ thuật quay phủ (spin-coating) 16 1.3.3 Kĩ thuật phun điện (electro-spinning) 17 1.3.4 Kĩ thuật phủ trải (doctor blading) 18 1.3.5 Kĩ thuật phun phủ (spray coating) 19 1.3.6 Một số kĩ thuật khác 20 Thực nghiệm 22 2.1 Hóa chất thiết bị chế tạo mẫu 22 2.1.1 Hóa chất 22 2.1.2 Thiết bị 22 2.2 Quy trình thực nghiệm 23 i 2.2.1 Quy trình phun phủ tạo mẫu đế tơn xi măng 23 2.2.2 Quy trình phủ trải tạo mẫu đế polyme 25 2.2.3 Quy trình thí nghiệm khảo sát hiệu suất hóa nước 26 2.3 Các phương pháp phân tích mẫu 28 2.3.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 28 2.3.2 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 29 2.3.3 Phổ hấp thụ quang học (UV-vis) 30 2.3.4 Phổ nhiệt hồng ngoại (IR thermography) 32 Kết thảo luận 34 3.1 Ảnh quang học mẫu chế tạo 34 3.2 Ảnh SEM mẫu chế tạo 36 3.2.1 Ảnh SEM hạt nano TiN thương mại màng TiN đế polyme 36 3.2.2 Ảnh SEM hạt nano ZrN thương mại màng ZrN đế tôn xi măng 37 3.3 Phổ XRD mẫu chế tạo 38 3.4 Phổ UV-vis mẫu chế tạo 39 3.5 Phổ nhiệt hồng ngoại mẫu chế tạo 41 3.6 Kết thí nghiệm khảo sát hiệu suất hóa nước 43 3.6.1 Hiệu suất hóa nước màng vật liệu TiN so với mẫu đối chứng không chứa màng 44 3.6.2 Hiệu suất hóa nước màng vật liệu TiN đế tôn xi măng polyme 46 Kết luận kiến nghị 49 Tài liệu tham khảo 51 ii Danh sách hình vẽ Trang Hình 1.1: Vị trí bát diện lớp cấu trúc xếp chặt Hình 1.2: Cấu trúc mạng tinh thể TiN Hình 1.3: Màu sắc vật liệu TiN dạng khối (a) dạng nano (b) Hình 1.4: Màu sắc vật liệu ZrN dạng khối (a) dạng nano (b) Hình 1.5: Dụng cụ công nghiệp phủ TiN (a) phủ ZrN (b) Hình 1.6: Thiết bị cấy ghép phủ TiN để (a) thay toàn đầu gối, (b) thay phần đầu gối, (c) tái tạo bề mặt hông, (d) thay vai (e) khớp háng di động kép Hình 1.7: 10 Sơ đồ SP (A) SPP tạo mặt phân cách kim loại-điện môi; (B) LSPR tạo hạt nano kim loại; (C) phân hủy SP theo ba cách khác (electron-photon, electron-electron electron-phonon) tạo tượng nóng cục [11] Hình 1.8: 12 So sánh TiN, ZrN với số kim loại Plasmonic kim loại chịu nhiệt [12] 13 Quy trình thực trình phủ nhúng (dip-coating) 15 Hình 1.10: Quy hình thực trình quay phủ (spin-coating) 16 Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo máy phun điện 17 Hình 1.12: Quy trình thực kĩ thuật phủ trải 18 Hình 1.13: Cấu tạo hệ phun phủ 20 Hình 1.14: Ảnh minh họa quy trình in lụa 20 Hình 1.15: Ảnh minh họa cấu tạo máy in ống đồng 21 Hình 1.9: iii Hình 2.1: Một số hóa chất sử dụng luận văn 23 Hình 2.2: Một số thiết bị sử dụng luận văn 24 Hình 2.3: Bộ phun phủ trường Đại học Quy Nhơn 24 Hình 2.4: Dung dịch TiN ZrN để phun phủ lên đế tơn xi măng 25 Hình 2.5: Thí nghiệm khảo sát hóa nước 27 Hình 2.6: Sơ đồ cấu trúc SEM 28 Hình 2.7: Sự nhiễu xạ tia X bề mặt tinh thể 29 Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo hệ đo nhiễu xạ tia X 30 Hình 2.9: Sơ đồ máy quang phổ UV-vis 1) Nguồn phát xạ; 2) Bộ tạo tia đơn sắc; 3) Bộ chia chùm sáng; 4) Dung dịch chất nghiên cứu; 5) Dung môi; 6) Detector; 7) Bộ tự ghi 31 Hình 2.10: Mơ tả định luật Lambert 31 Hình 2.11: Nguyên lí hoạt động camera nhiệt hồng ngoại 32 Hình 2.12: Camera hồng ngoại chuyên dụng 33 Hình 2.13: Hệ thống đo nhiệt hồng ngoại trường Đại Học Phenikaa 33 Hình 3.1: Hình ảnh mẫu bột thương mại TiO2 , ZrO2 , TiN, ZrN 34 Hình 3.2: Các mẫu phủ trải vật liệu TiN, ZrN lên đế polyme 35 Hình 3.3: Các mẫu phun phủ vật liệu TiN, ZrN lên đế tôn xi măng 35 Hình 3.4: Ảnh SEM hạt nano TiN thương mại (a) màng TiN đế polyme (b) Hình 3.5: 36 Ảnh SEM hạt nano ZrN thương mại (a) màng ZrN đế tôn xi măng (b) 37 Hình 3.6: Phổ XRD mẫu TiN thương mại 38 Hình 3.7: Phổ XRD mẫu ZrN thương mại 39 Hình 3.8: Phổ UV-Vis mẫu TiN ZrN thương mại 40 Hình 3.9: Phổ UV-Vis mẫu TiN thương mại TiO2 40 Hình 3.10: Phổ nhiệt hồng ngoại mẫu TiN thương mại (a), mẫu ZrN thương mại (b) mẫu đối chứng không vật liệu đế tôn xi măng (c) iv 42 Hình 3.11: Phổ nhiệt hồng ngoại mẫu TiN thương mại (a), mẫu TiO2 thương mại (b) mẫu đối chứng không vật liệu đế polyme (c) 43 Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn khối lượng nước hóa đế tơn xi măng 45 Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn khối lượng nước hóa đế polyme 46 Hình 3.14: So sánh khối lượng nước hóa vật liệu TiN đế tôn xi măng đế polyme 47 Hình 3.15: Hiện tượng bọt khí bề mặt TiN phủ đế tôn xi măng v 48 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ SINH NHIỆT CỦA MÀNG VẬT LIỆU TiN VÀ ZrN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: VẬT... 08/2022 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan kết đề tài “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ ÁNH SÁNG VÀ SINH NHIỆT CỦA MÀNG VẬT LIỆU TiN VÀ ZrN? ?? cơng trình nghiên cứu cá nhân chưa công bố cơng trình khoa học khác... vật liệu TiN vật liệu ZrN 1.1.1 Một số tính chất vật liệu TiN vật liệu ZrN 1.1.2 Một số ứng dụng vật liệu TiN vật liệu ZrN 1.2 Đặc tính quang nhiệt plasmonic vật