Nghiên cứu khả năng quang xúc tác của ZnO pha tạp SnO2

Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. Mục Lục 1.8.2. Các nghiên cứu khả năng quang xúc tác của ZnO:SnO2 26 2.2.5. Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscop-AFM) 40 Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscope-AFM) là một thiết bị quan sát cấu trúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên nguyên tắc xác định lực tương tác nguyên tử giữa một đầu mũi dò nhọn với bề mặt của mẫu, có thể quan sát ở độ phân giải nanômet. 40 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của ZnO .Màu xám thể hiện nguyên tử Zn, màu đen thể hiện nguyên tử O. [17] 7 Hình 1.2. Cấu trúc Wurtzite lục giác xếp chặt của mạng ZnO 7 Hình 1.3. Sơ đồ cấu trúc vùng năng lượng của ZnO 8 Hình 1.4. Cấu trúc của SnO2 8 Hình 1.5. Các loại sai hỏng cấu trúc trong tinh thể 9 Hình 1.8. Các cơ chế dịch chuyển điện tử 13 SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 1 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. Hình 1.9. Quá trình quang hóa của chất bán dẫn 14 Hình 1.10. Quá trình quang hóa với sự kích hoạt của các phân tử ZnO 15 Hình 1.11. Bề rộng khe năng lượng của một số chất bán dẫn 15 Hình 1.12. Quá trình quang hóa của ZnO pha tạp SnO2 16 Hình 1.13. Góc tiếp xúc nước trên bề mặt của màng 18 Hình 1.14. Biểu diễn góc tiếp xúc trên các bề mặt có tính ưa nước tăng dần 19 Hình 1.15. Cấu trúc bề mặt của lá sen 20 Hình 1.16. Hiệu ứng lá sen 20 Hình 1.17. Cơ chế chuyển từ tính kị nước sang tính ưa nước của ZnO khi được chiếu UV 21 Hình 1.18. Phổ hấp thu của ZnO và TiO2 [25] 22 Hình 1.19. Đồ thị khảo sát nồng độ OPP theo thời gian chiếu UV. [26] 23 Hình 1.20. Phổ hấp thụ của MB theo thời gian chiếu UV. [21] 24 Hình 1.21. Giản đồ các mức năng lượng của ZnO khi pha tạp kim loại quý. [30] 24 Hình 1.22. Đồ thị khảo sát nồng độ phenol theo thời gian xúc tác. [30] 25 Hình 1.23. Phổ hấp thu của MB theo thời gian chiếu UV của: (a) ZnO và (b) ZnO:SnO2 27 Hình 2.1. Hệ phún xạ magnetron tại phòng thí nghiệm Quang- Quang Phổ 29 Hình 2.2. Các đường sức từ trường 30 Hình 2.3. Hệ magnetron cân bằng (a) và không cân bằng (b) 31 Hình 2.4. Nguyên tắc hoạt động phún xạ magnetron 31 Hình 2.5. Sự phân bố thế trong phóng điện khí 33 Hình 2.6. Sự nhiễu xạ tia X trên các mặt nguyên tử 34 Giả sử chùm tới nằm trong mặt phẳng của hình 2.6. Hiệu quang lộ giữa các tia phản xạ từ các mặt lân cận bằng . Sóng phản xạ từ các mặt kế tiếp nhau sẽ được tăng cường khi hiệu quang lộ bằng một số nguyên lần bước sóng: 34 Hình 2.7. Sơ đồ khối hệ đo truyền qua 35 Hình 2.9. Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 39 Hình 2.10. Sơ đồ cơ chế làm việc của kính hiển vi lực nguyên tử(AFM) 41 SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 2 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. Hình 2.11. Sự biến đổi của lực tương tác giữa mũi dò và bề mặt mẫu theo khoảng cách 42 Hình 2.12. Cơ chế quang phát quang 42 Hình 2.13. Sơ đồ hệ đo PL 43 Hình 2.14. Cách xác định góc tiếp xúc nước trên bề mặt màng 43 Hình 2.15. Máy so màu 44 Hình 2.16. Đèn UV 45 Hình 2.17. Bố trí đo góc tiếp xúc nước 45 Hình 3.1. Quy trình chế tạo bia gốm SZO. 46 Hình 3.2. Máy nghiền ceramic 47 Hình 3.5. Giản đồ thời gian nung bia gốm 48 Hình 3.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 51 Hình 3.11. Bố trí hệ đo quang xúc tác dưới ánh sáng tử ngoại 52 Hình 3.12. Công thức phân tử của methylen blue 52 Hình 3.13. Đồ thị khảo sát nồng độ MB theo thời gian xúc tác ứng với sự pha tạp nồng độ Sn 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% 55 Hình 3.14. Phổ truyền qua của màng với sự pha tạp Sn 0%, 1%, 2%, 3%,4%, 5% 57 Hình 3.15. Phổ nhiễu xạ tia X của màng SZO theo thanh phần pha tạp 58 Hình 3.16. Phổ PL của quang phát quang mẫu ZnO và SZO 2% 60 Hình 3.17. Ảnh SEM của màng SZO (2%) chụp tại Viện Khoa học Vật liệu Hà Nội 61 Hình 3.18. Đồ thị khảo sát nồng độ MB của màng SZO (2%) theo thời gian xúc tác ứng với công suất 30W, 50W, 80W,100W 62 Hình 3.19. Phổ truyền qua của màng SZO (2%) theo công suất 30W, 50W, 80W, 100W 63 Hình 3.20. Phổ nhiễu xạ tia X của màng SZO (2%) theo công suất 30W, 50W,80W 64 Hình 3.21. Ảnh SEM của màng SZO (2%) theo công suất 30W, 50W, 80W 65 Hình 3.22. Đồ thị khảo sát nồng độ MB của màng SZO (2%) theo thời gian xúc tác ứng với nhiệt độ đế 1800C, 2000C, 2200C, 2400C 66 SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 3 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. Hình 3.23. Phổ nhiễu xạ tia X của màng SZO (2%) theo nhiệt độ 1800C, 2000C, 2400C 67 Hình 3.24. Ảnh SEM của màng SZO (2%) ở 2000C và 2400C 68 Hình 3.25. Phổ truyền qua của màng SZO (2%) theo nhiệt độ khác nhau 69 Hình 3.26. Đồ thị khảo sát nồng độ MB của màng SZO (2%) theo thời gian xúc tác ứng với thời gian phún xạ 15 phút, 25 phút, 35 phút, 45 phút 70 Hình 3.27. Phổ truyền qua của màng SZO theo thời gian phún xạ 71 Hình 3.28. Phổ nhiễu xạ tia X của màng SZO (2%) theo thời gian phún xạ 71 Hình 3.29. Ảnh AFM của màng SZO (2%) theo độ dày khác nhau 73 Hình 3.30. Phổ hấp thu của ddMB 1ppm theo thời gian chiếu UV 74 Hình 3.31. Phổ hấp thu của ddMB 1ppm chứa SZO 2% theo thời gian chiếu UV 74 Hình 3.32. Kết quả đo thấm ướt của màng SZO (2%) 76 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số kết quả nghiên cứu về khả năng quang xúc tác của vật liệu ZnO 25 Bảng 1.2. Một số kết quả nghiên cứu về khả năng quang xúc tác của vật liệu ZnO pha tạp SnO2. 28 Bảng 3.1. Số liệu ảnh hưởng của sự pha tạp Sn lên tính chất quang xúc tác màng ZnO 54 Bảng 3.2. Kích thước hạt của màng SZO ứng với các nồng độ pha tạp 59 Bảng 3.3. Số liệu ảnh hưởng của công suất phún xạ lên tính chất quang xúc tác màng SZO 62 Bảng 3.4. Kích thước hạt của màng SZO (2%) theo công suất 30W, 50W, 80W 64 Bảng 3.5. Số liệu ảnh hưởng của nhiệt độ phún xạ lên tính chất quang xúc tác màng SZO 66 Bảng 3.6. Kích thước hạt của màng SZO (2%) theo nhiệt độ 67 Bảng 3.7. Số liệu ảnh hưởng của thời gian phún xạ lên tính chất quang xúc tác màng SZO 69 Bảng 3.8. Kích thước hạt của màng SZO (2%) theo thời gian phún xạ 71 SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 4 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. MỞ ĐẦU Môi trường sống của chúng ta ngày càng bị ô nhiễm nặng bởi các khí thải từ các nhà máy công nghiệp, ô nhiễm nguồn nước do các loại thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm và các kim loại nặng trong nước Việc này đã cung cấp động lực cho chúng ta quan tâm nghiên cứu về vấn đề xử lí môi trường. Quang xúc tác bán dẫn ngày càng trở nên thu hút bởi tiềm năng to lớn trong việc giải quyết các vấn đề về trên. Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và chứng minh rằng quang xúc tác của bán dẫn có độ rộng vùng cấm như TiO 2 hoặc ZnO,… có thể làm suy giảm các chất hữu cơ khác nhau dưới bức xạ UV, điều này đã trợ giúp cho việc loại bỏ hoàn toàn các chất độc hại. Tuy nhiên, tốc độ tái hợp nhanh chóng của cặp quang điện tử/lỗ trống sinh ra dưới bức xạ UV cản trở khả năng quang xúc tác của ZnO, TiO 2 . Thêm vào đó là bức xạ UV chỉ chiếm khoảng 4%-6% trong năng lượng mặt trời nên hiệu ứng xúc tác ngoài trời thấp. Điều này thúc đẩy sự quan tâm nhiều hơn nữa đến hoạt động quang xúc tác của các chất bán dẫn trong việc phân hủy các chất hữu cơ trong nước và không khí. Nhiều nghiên cứu về quang xúc tác của bán dẫn ZnO hoặc TiO 2 pha tạp với các oxit kim loại đã được thực hiện như là SnO 2 , WO 3 , Fe 2 O 3 , ZrO 2 và một số oxit đất hiếm khác, mục đích là để cải thiện tính năng quang xúc tác của ZnO, TiO 2 . ZnO là loại bán dẫn có độ rộng vùng cấm quang là 3.2eV, màng ZnO trong suốt có độ truyền qua khá cao trên 80%, là loại bán dẫn có tiềm năng cho hoạt động SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 5 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. quang xúc tác được nhiều nhà khoa học trên thế giới đang quan tâm nghiên cứu phát triển. Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng quang xúc tác của ZnO pha tạp SnO 2 . Bởi vì SnO 2 có độ rộng vùng cấm (Eg= 3.6 eV) gần bằng ZnO (Eg= 3.2eV) và vùng dẫn của SnO 2 thấp hơn ZnO. Việc pha tạp SnO 2 vào ZnO (SZO) làm tăng tính năng quang xúc tác của ZnO. Các tính chất vật lý của màng SZO và cấu trúc được nghiên cứu qua các phương pháp như bốn mũi dò, phổ truyền qua UV-Vis, phổ nhiễu xạ tia X, Stylus, ảnh AFM, ảnh SEM, phổ PL… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO VÀ SnO 2 1.1. Vật liệu ZnO 1.1.1. Cấu trúc tinh thể của ZnO ZnO là một hợp chất bán dẫn thuộc nhóm II-VI. Cấu trúc tinh thể ZnO được chia làm 3 dạng là wurtzite (B4), zinc blende (B3), rocksalt (Rochelle salt) như hình 1.1. SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 6 MSSV: 0713165 (a) Lập phương rocksalt(B1). ((b) Lập phương zinc blende(B3). (c) Lục giác wurtzite(B4). Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của ZnO .Màu xám thể hiện nguyên tử Zn, màu đen thể hiện nguyên tử O. [17] Dạng lục giác wurtzite là dạng phổ biến nhất gồm những nguyên tử ZnO, được sắp xếp gần như là một cấu trúc lục giác xếp chặt. Mỗi nguyên tử oxy nằm trong một tứ diện tạo bởi bốn nguyên tử Zn, các nguyên tử oxy đó nằm theo các hướng giống nhau của trục lục giác. Mạng ZnO có nhóm điểm không gian P6mc, với hằng số mạng a=b= 3.250Å, c = 5.206 Å. Ba nguyên tử oxy trong tứ diện biến dạng ZnO 4 nằm trong một mặt ab xếp chặt, trong khi nguyên tử oxy nằm ở một mặt kế cận. Do đó, cấu trúc ZnO chứa một chuỗi Zn-O vuông góc dọc theo trục c, dẫn đến một cấu trúc đối xứng đẹp mắt. (hình 1.2). Hình 1.2. Cấu trúc Wurtzite lục giác xếp chặt của mạng ZnO. 1.1.2. Tính chất bán dẫn của ZnO Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc vùng năng lượng của ZnO SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 7 MSSV: 0713165 Vector sóng k Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. Hình 1.3. Sơ đồ cấu trúc vùng năng lượng của ZnO. Cấu trúc vùng năng lượng của ZnO như hình 1.3. Ta thấy có nhiều vùng cong thấp đó là do các electron dao động yếu trong vùng này, các vùng này chủ yếu nằm ở obital d của vùng hóa trị của chất bán dẫn. Nguyên nhân là do Zn là kim loại có phân lớp 3d được lắp đầy điện tử, do đó liên kết của electron trong vùng này khá cao. Ngoài ra, ta còn thấy một số vùng cong, cao nằm trong obital p x của O cũng thuộc vùng hóa trị của chất bán dẫn. Vùng hóa trị có thể được xác định trong khoảng -5 eV đến 0 eV, vùng này không đóng góp mật độ electron dẫn trong vùng dẫn. Những vùng có đặc tính sp lớn hơn được tìm thấy trong vùng dẫn và chúng là những đường cong cao, trong đó có tương tác của nguyên tử Zn ở phân lớp 3d và nguyên tử O ở phân lớp 2s. Vùng dẫn trên mức khoảng 3 eV. Từ đó ta thấy rằng ZnO được xem là một chất bán dẫn và ta dùng lý thuyết bán dẫn để giải thích cho đặc tính hấp thụ quang của ZnO. [4] 1.1.3. Tính chất quang của màng ZnO Theo nghiên cứu, màng ZnO có độ truyền qua cao (trên 80%) trong vùng khả kiến, có bờ hấp thụ ở bước sóng 380nm. Nhờ khả năng truyền qua cao màng ZnO thường được sử dụng nhiều trong màng dẫn điện trong suốt. 1.2. Vật liệu SnO 2 Hình 1.4. Cấu trúc của SnO2. SnO 2 là bán dẫn loại n, có độ rộng vùng cấm là 3.6eV, là loại vật liệu dẫn điện trong suốt được sử dụng nghiên cứu, khảo sát độ nhạy khí, solar cells, transistors, quang xúc tác… SnO 2 có cấu trúc rutile, thuộc nhóm không gian SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 8 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. P42/mnm (D 14 4h ) như hình 1.4. Mỗi một ion Sn +4 nằm ở vị trí trung tâm của 8 ion O +2 nhưng hơi bị lệch. Hằng số mạng của SnO 2 là a=4.732Å, c=3.184 Å, mỗi một ô mạng gồm 4 nguyên tử Sn và 2 nguyên tử O có cấu trúc bát diện chia cho các cạnh dưới dạng những chuỗi đường thẳng dọc theo trục c của tinh thể. [18] 1.3. ZnO pha tạp SnO 2 1.3.1. Sự sai hỏng trong cấu trúc Tinh thể thực tế luôn có kích thước xác định, do vậy tính tuần hoàn và đối xứng của tinh thể bị phá vỡ ngay tại bề mặt của tinh thể. Đối với các tinh thể có kích thước giới hạn và rất nhỏ (cấu trúc màng mỏng, cấu trúc nano…) thì tính tuần hoàn và đối xứng tinh thể bị vi phạm. Lúc này, tính chất của vật liệu phụ thuộc rất mạnh vào vai trò của các nguyên tử bề mặt. Ngoài lí do kích thước, tính tuần hoàn của tinh thể có thể bị phá vỡ ở các dạng sai hỏng trong tinh thể như là: sai hỏng đường, sai hỏng mặt, sai hỏng điểm. Trong mục này ta chỉ đi khảo sát một cách định tính về loại sai hỏng quan trọng nhất trong tinh thể đó là sai hỏng điểm trong vật liệu ZnO. Có nhiều loại sai hỏng cấu trúc trong tinh thể như sai hỏng do khuyết nút mạng ( vacancy), sai hỏng do bản thân nội tại của mạng tinh thể ( self-interstitial), sai hỏng do tạp chất chèn vào các nút mạng ( substitution impurity), sai hỏng do tạp chất xen kẽ vào mạng tinh thể ( interstitial impurity) Hình 1.5. Các loại sai hỏng cấu trúc trong tinh thể. Thường gặp nhất là sai hỏng Schottky xảy ra bên trên bề mặt tinh thể và sai hỏng Frenkel xảy ra bên trong tinh thể. SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 9 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng. HVCH: Nguyễn Thanh Tú. • Sai hỏng Schottky: Do thăng giáng nhiệt hoặc va chạm, một nguyên tử ở bề mặt có thể bốc hơi ra khỏi tinh thể và để lại một vị trí trống, các nguyên tử bên trong có thể nhảy vào vị trí trống đó và tạo ra một nút khuyết. Năng lượng để tạo ra một nút khuyết là nhỏ, cỡ vài eV nên mật độ nút khuyết này khá lớn. • Sai hỏng Frenkel: Do thăng giáng nhiệt, một nguyên tử có thể bứt ra khỏi vị trí cân bằng và dời đến xen giữa vào vị trí các nguyên tử khác. Như vậy hình thành đồng thời một nút khuyết và một nguyên tử xen kẽ. Năng lượng để hình thành sai hỏng này là rất lớn nên mật độ sai hỏng này thường rất nhỏ. 1.3.2. Sai hỏng điện tử (sai hỏng do tạp chất) Sai hỏng điện tử là sự khác biệt cấu trúc lớp vỏ điện tử ngoài cùng (thừa hoặc thiếu electron) so với lớp vỏ liên kết bền vững, xảy ra khi các electron bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn. Sự kích thích này có thể tạo một electron trong vùng dẫn hoặc một lỗ trống trong vùng hóa trị. Do Zn là kim loại nhóm II có 2 điện tử hóa trị, trong khi đó Sn là kim loại nhóm IV có 4 điện tử hóa trị. Vì vậy khi pha tạp SnO 2 vào vật liệu ZnO sẽ hình thành những sai hỏng điện tử. SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 10 MSSV: 0713165 Hình 1.6. Biểu đồ mô tả hai dạng sai hỏng Schottky và Frenkel. [...]... thiện khả năng quang xúc tác của vật liệu ZnO Ngoài ra SnO 2 cũng là một loại bán dẫn có tính quang xúc tác, cách pha tạp này có nhiều thuận lợi và giá thành thấp hơn so với việc pha tạp các kim loại Chính vì vậy hướng nghiên cứu này cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm Jian-Hui Sun [38] đã pha tạp Sn vào vật liệu ZnO rồi khảo sát khả năng làm phân hủy MB dưới tác dụng của ánh sáng khả kiến SVTH: Phan... thu của MB theo thời gian chiếu UV của: (a) ZnO và (b) ZnO: SnO2 Kết quả trên hình 1.23(a) khi chưa pha tạp vật liệu ZnO cần 10h để làm lượng MB suy giảm hoàn toàn Trong khi đó ở hình 1.23(b) khi có sự pha tạp SnO2 thì chỉ mất 6h chiếu UV thì lượng MB đã phân hủy hết Điều đó chứng tỏ SnO 2 đã làm cải thiện đáng kể khả năng quang xúc tác của ZnO Bảng 1.2 tóm tắt một số công trình nghiên cứu ZnO pha tạp. .. quả nghiên cứu trong và ngoài nước 1.8.1 Các nghiên cứu về tính năng quang xúc tác của màng ZnO Hiện nay có rất nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu quang xúc tác ZnO bằng nhiều phương pháp khác nhau như sol-gel [21][22], nhiệt phân phun [23], PLD [24] Các chất chỉ thị dùng để đánh giá khả năng quang xúc tác thường là Methylene blue (MB), Methyl orange (MO), RhodamineB và Malachite green Kết quả của. .. ứng dụng thực tiễn Ngoài ra có rất nhiều các công trình liên quan đến khả năng quang xúc tác của ZnO được tóm tắt trong bảng 1.1 Bảng 1.1 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng quang xúc tác của vật liệu ZnO ST T Nhóm tác giả Loại vật liệu quang xúc tác Chất chỉ thị Phương pháp chế tạo 1 G Torres Delgado [21] Màng ZnO MB Sol-gel SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 25 Nơi, năm công bố 2009, Mexico MSSV: 0713165... khác quan tâm nghiên cứu khả năng quang xúc tác của ZnO nhằm thay thế TiO 2 trong một số trường hợp Nhóm tác giả G.Torres Delgado [21] chế tạo màng ZnO bằng phương pháp Sol-gel Kết quả nghiên cứu cho thấy tác dụng quang xúc tác của màng ZnO đã làm lượng MB suy giảm đáng kể Hình 1.20 cho thấy đỉnh hấp thu cực đại của MB ở bước sóng 662nm sau 5 giờ chiếu đã suy giảm từ 1.8 xuống 0.3 SVTH: Phan Thị Kiều... thấy ZnO có khả năng quang xúc tác tốt Vật liệu ZnO có ưu điểm hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt hơn so với TiO 2, hình 1.18 cho thấy độ hấp thu ánh sáng của ZnO cao hơn TiO 2 đặc biệt là trong vùng tử ngoại Hình 1.18 Phổ hấp thu của ZnO và TiO2 [25] Nhóm tác giả A.A Khodja [26] đã so sánh tính năng quang xúc tác của ZnO và TiO2 khi phân hủy 2-phenylphenol (OPP) dưới tác dụng của tia UV Kết quả cho SVTH: Phan... của MB theo thời gian chiếu UV [21] Tuy thể hiện tính năng quang xúc tác đáng kể nhưng ZnO (cũng như TiO 2) có một hạn chế là tốc độ tái hợp của cặp điện tử-lỗ trống cao Để cải thiện khả năng quang xúc tác của ZnO, Jing Liqiang [30] đề xuất pha tạp các kim loại quý (noble metal) như Ag, Pt, Pd nhằm hình thành các mức năng lượng trung gian giữa vùng cấm của ZnO Do hiệu ứng kích thước lượng tử, mức năng. .. tính quang xúc tác mạnh hơn nhiều Quá trình này được mô tả ở Hình 1.12 [6] Hình 1.12 Quá trình quang hóa của ZnO pha tạp SnO2 SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 16 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS Lê Vũ Tuấn Hùng HVCH: Nguyễn Thanh Tú 1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng quang xúc tác Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính năng quang xúc tác của màng như: phương pháp chế tạo, độ kết tinh của. .. công trình nghiên cứu chỉ mới dừng lại ở việc nghiên cứu dạng composite hoặc dạng bột do đó khả năng tái sử dụng kém và khó ứng dụng để phủ lên các loại kính, panel… SVTH: Phan Thị Kiều Loan Trang 27 MSSV: 0713165 Khóa luận tốt nghiệp đại học CBHD: TS Lê Vũ Tuấn Hùng HVCH: Nguyễn Thanh Tú Bảng 1.2 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng quang xúc tác của vật liệu ZnO pha tạp SnO2 ST T Nhóm tác giả Loại... tính quang xúc tác 1.4 Tính năng quang xúc tác 1.4.1 Cơ chế phân hủy hợp chất hữu cơ Chất xúc tác quang là chất làm tăng tốc độ phản ứng quang hoá Khi được chiếu ánh sáng với cường độ thích hợp, chất xúc tác quang sẽ đẩy nhanh tốc độ phản ứng quang hoá bằng cách tương tác với chất nền ở trạng thái ổn định hay ở trạng thái bị kích thích hoặc với các sản phẩm của phản ứng quang hoá tuỳ thuộc vào cơ chế của . liệu ZnO 25 Bảng 1.2. Một số kết quả nghiên cứu về khả năng quang xúc tác của vật liệu ZnO pha tạp SnO2. 28 Bảng 3.1. Số liệu ảnh hưởng của sự pha tạp Sn lên tính chất quang xúc tác màng ZnO 54 Bảng. 3.2eV) và vùng dẫn của SnO 2 thấp hơn ZnO. Việc pha tạp SnO 2 vào ZnO (SZO) làm tăng tính năng quang xúc tác của ZnO. Các tính chất vật lý của màng SZO và cấu trúc được nghiên cứu qua các phương. tâm nghiên cứu phát triển. Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng quang xúc tác của ZnO pha tạp SnO 2 . Bởi vì SnO 2 có độ rộng vùng cấm (Eg= 3.6 eV) gần bằng ZnO (Eg=