Thông tin tài liệu
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu Titan nitrua (TiN) có cấu trúc nano khảo sát số ứng dụng chúng” cơng trình nghiên cứu cá nhân chưa công bố cơng trình khoa học khác thời điểm Bình Định, ngày … tháng … năm 2019 Tác giả luận văn h Mai Thị Tuyết Trinh LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu tơi nhận nhiều góp ý, hỗ trợ, bảo nhiệt tình quý thầy cô khoa Vật lý, số thầy cô khoa Hóa, Sinh tham gia nghiên cứu khu thí nghiệm A6, Trường Đại học Quy Nhơn, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Một số kết phép đo phổ XRD, ảnh SEM đề tài đo khoa Vật lý thiên văn, Trường Đại học KU Leuven, Bỉ Tôi xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ, hỗ trợ đề tài Tôi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến TS Lê Thị Ngọc Loan người trực tiếp hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành luận văn h Đồng thời, gia đình ln hậu phương vững chắc, ln quan tâm, khích lệ tinh thần để tơi vượt qua khó khăn q trình học tập Bên cạnh đó, tơi cịn nhận giúp đỡ, động viên từ bạn bè, đồng nghiệp, em học sinh thành viên tập lớp Cao học Vật lý chất rắn K20 suốt thời gian Xin cảm ơn gia đình yêu quý, người bạn, đồng nghiệp thân yêu em học sinh đồng hành với quãng thời gian học tập nghiên cứu để hoàn thành luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài h Chương TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiN 1.1 Một số tính chất vật liệu TiN 1.1.1 Tính chất vật lý 1.1.2 Tính chất hóa học 1.2 Một số phương pháp chế tạo vật liệu TiN 1.2.1 Phương pháp tổng hợp TiN phản ứng tự trì 1.2.2 Phương pháp tổng hợp TiN lò phản ứng nhiệt plasma nhiệt 1.2.3 Phương pháp tổng hợp TiN nhiệt độ thấp 1.2.4 Phương pháp nitơ hóa trực tiếp từ TiO2 (CVD nhiệt) 1.2.5 Phương pháp tổng hợp TiN kỹ thuật trào ngược 1.2.6 Phương pháp tổng hợp TiN từ phản ứng titan urê 10 1.2.7 Phương pháp tổng hợp TiN cách giảm hidro hóa tiền chất titan 10 1.2.8 Phương pháp tổng hợp TiN từ titan oxit với natri amit 10 1.3 Một số ứng dụng vật liệu TiN 11 1.3.1 Ứng dụng vật liệu khối TiN 11 1.3.2 Ứng dụng màng TiN 13 1.3.3 Ứng dụng vật liệu nano TiN 14 Chương THỰC NGHIỆM 18 h 2.1 Hóa chất thiết bị chế tạo mẫu 18 2.1.1 Hóa chất 18 2.1.2 Thiết bị 18 2.2 Quy trình thực nghiệm 19 2.2.1 Quy trình chế tạo dây nano TiO2 19 2.2.2 Quy trình chế tạo vật liệu nano TiN 21 2.3 Các phương pháp phân tích mẫu 22 2.3.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM = Scanning Electron Microscopy) 22 2.3.2 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD = X-ray Diffraction) 24 2.3.3 Phổ quang điện tử tia X (XPS = X-ray Photonelectron Spectroscopy) 25 2.3.4 Phổ hấp thụ UV-Vis 26 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Hình ảnh quang học TiO2 TiN nhiệt độ khác 27 3.2 Ảnh SEM mẫu chế tạo 31 3.2.1 Ảnh SEM mẫu TiO2 TiN có cấu trúc hạt 31 3.2.2 Ảnh SEM dây TiO2 tổng hợp mẫu sau nung có cấu trúc dây 32 3.3 Phổ XRD mẫu chế tạo 33 3.4 Phổ XPS hạt nano TiN 37 3.5 Phổ UV-Vis hạt nano TiN 40 h 3.6 Khảo sát hóa nước phân tán vật liệu TiN 43 3.6.1 Thí nghiệm 43 3.6.2 Kết thí nghiệm 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CMOS CVD Complementary Metal-Oxide- Cơng nghệ vi mạch tích Semiconductor hợp Chemical Vapor Depositio Phương pháp lắng đọng hóa học IR Infrared rays Phổ hồng ngoại LSPs Local surface plasmon Sự cộng hưởng plasmonic bề mặt Natri clorua NaN3 Natri azua NaNH2 Natri amide NaNH3 Natri tetraamide NH3 Khí amoniac NIR Bức từ vùng cực tím đến hồng h NaCl ngoại PVD Physical Vapor Depotion Phương pháp lắng đọng vật lý PVP Poly (vinylpyrrolidone) SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử quét SHS Tự tổng hợp nhiệt độ cao SSM Đường trạng thái rắn-hơi TiCl4 Titan tetraclorua TiO2 Titanium oxide TiN Titanium nitride UHV Chân không siêu cao UV Ultraviolet UV-Vis Ultraviolet – Visible Phổ hấp thụ quang học WC Vonfram cacbua Vật liệu Vonfram Bức xạ vùng tử ngoại h Cacbua XPS X-ray Photoelectron Phổ quang điện tử tia X Spectroscopy XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Màu sắc vật liệu TiN dạng khối (a) dạng nano (b) Hình 1.2 Cấu trúc mạng tinh thể TiN Hình 1.4 Sự thay đổi nhiệt độ khối lượng đốt cháy Ti Nitơ Hình 1.6 Sơ đồ lò phản ứng plasma nhiệt Hình 1.7 Dụng cụ phủ lớp TiN tăng độ bền chống ăn mòn 11 Hình 1.8 Dụng cụ y tế dụng cụ ăn uống phủ lớp mỏng TiN 12 Hình 2.1 Sơ đồ hệ chế tạo TiO2 phương pháp phun tĩnh điện 19 Hình 2.2 Sơ đồ hệ chế tạo TiO2 phương pháp phun tĩnh điện 20 h Hình 2.3 Sơ đồ lò ống LTF dùng để chế tạo TiN 21 Hình 2.4 Các thơng số điều kiện chế tạo TiN 22 Hình 2.5 Sơ đồ ngun lý kính hiển vi điện tử quét 23 Hình 2.6 Sự phản xạ bề mặt tinh thể 24 Hình 2.7 Quá trình phát quang điện tử 25 Hình 3.1 Các dây nano TiO2 nhiệt độ nung TiN thương mại 28 Hình 3.2 Các hạt nano TiO2 (kích thước 200 nm) nhiệt độ nung TiN thương mại 28 Hình 3.3 Các hạt nano TiO2 (kích thước 20 nm) nhiệt độ nung 29 TiN thương mại 29 Hình 3.4 TiO2 nhiệt độ nung 700 oC với cấu trúc khác 30 Hình 3.5 TiO2 nhiệt độ nung 900oC với cấu trúc khác thương mại 30 Hình 3.6 Ảnh SEM hạt TiO2 (a) hạt TiN nhiệt độ nung 900 oC (b) 31 Hình 3.7 Ảnh SEM dây nano TiO2 32 Hình 3.8 Ảnh SEM mẫu dây TiO2 nung nhiệt độ 700oC (a) 900oC (b) 32 Hình 3.9 Phổ XRD dây TiO2 chế tạo phương pháp phun tĩnh điện 34 Hình 3.10 Phổ XRD mẫu dây nung nhiệt độ 900oC TiN thương mại 35 h Hình 3.11 Phổ XRD dây TiO2 TiN nung nhiệt độ 700 oC, 900 oC 36 Hình 3.12 Phổ XPS quét rộng hạt TiN nhiệt độ nung 900 oC 37 Hình 3.13 Phổ XPS Ti 2p (TiN) 38 Hình 3.14 Phổ XPS N 1s (hình 3.14.a) O 1s (hình 3.14.b) 39 Hình 3.15 Phổ UV-Vis dây TiO2 dây TiN chế tạo kích thước 200 nm (a) dây TiO2 hạt TiN (b) 41 Hình 3.16 Phổ UV-Vis mẫu TiN nhiệt độ 900 oC 42 Hình 3.17 Thí nghiệm khảo sát hóa nước sử dụng TiN 44 Hình 3.18 Sơ đồ minh họa thí nghiệm khảo sát hóa nước sử dụng TiN 44 Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng nước bốc vào nồng độ TiN 46 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc khối lượng nước bốc vào cấu trúc vật liệu nhiệt độ 700oC (a) 900oC (b) 49 Hình 3.21 Hiệu suất hóa nước dây TiN (a), hạt TiN 20 nm (b), hạt TiN (200 nm), hạt TiN 200 TiN thương mại (d) 51 Hình 3.22 Sơ đồ minh họa chế hóa nước TiN 53 h
Ngày đăng: 01/12/2023, 14:47
Xem thêm:
