Nghiên cứu quá trình tổng hợp ATO (SnO2Sb) có kích thước nm. Nghiên cứu quá trình tổng hợp polyme vô cơ đóng rắn bằng tia UV. Nghiên cứu quy trình chế tạo dung dịch phủ nano composite.

Nghiên cứu quá trình tổng hợp oxit SnO2 có kích thước từ 510 nm.Nghiên cứu quá trình tổng hợp polyme vô cơ đóng rắn bằng tia UV.Nghiên cứu quy trình chế tạo dung dịch phủ nano composite.Khảo sát cấu trúc, thành phần và tính chất của lớp phủ.Đánh giá đặc tính quang học và hiệu quả ngăn cản bức xạ hồng ngoại của lớp phủ trên kính xây dựng.Thử nghiệm sản xuất sản phẩm kính lowE bằng quá trình phun phủ.Đánh giá chỉ tiêu chất lượng và hiệu quả kinh tế kỹ thuật của sản phẩm kính lowE nghiên cứu, có so sánh với sản phẩm tương đồng.

MỤC LỤC

PHẦN I: THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 3

I.1 Mục tiêu của đề tài 3

I.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3

I.2.1 Ngoài nước: 3

I.2.2 Trong nước: 4

I.3 Nội dung nghiên cứu 5

I.3.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 5

I.3.2 Định hướng nghiên cứu 10

I.3.3 Nội dung nghiên cứu 11

I.3.4 Tính khả thi của vấn đề nghiên cứu 11

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

II.1 Phương pháp sol-gel thuỷ phân muối tổng hợp nano SnO 2 12

II.2 Phương pháp sol-gel alkoxide tổng hợp polyme vô cơ 13

II.3 Phương pháp chế tạo dung dịch phủ nano composite 16

II.4 Công nghệ phủ màng 17

PHẦN III: THỰC NGHIỆM 18

III.1 Tổng hợp bột nano SnO2:Sb 18

III.1.1 Nguyên liệu 18

III.1.2 Quy trình tổng hợp 18

III.1.3 Các mẫu khảo sát 20

III.2 Tổng hợp keo vô cơ 23

III.2.1 Nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng 23

III.2.2 Quy trình tổng hợp 23

III.3 Tổng hợp keo phủ 24

III.3.1 Nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng 24

III.3.2 Quy trình tổng hợp 26

III.4 Thử nghiệm sản phẩm trên kính 27

III.4.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 27

III.4.2 Quy trình thử nghiệm 27

III.4.3.Các mẫu thử nghiệm 28

CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

IV.1 Phân tích cấu trúc và tính chất của nano SnO 2 :Sb 29

IV.1.1 Phân tích cấu trúc pha 29

IV.1.2 Kêt quả phân tích ảnh SEM 29

IV.1.3 Kết luận: 31

IV.2 Đánh giá chất lượng keo 31

IV.2.1 Xác định độ nhớt 31

IV.2.2 Xác định khối lượng phân tử của polyme 31

IV.2.3 Xác định khả năng đóng rắn bằng tia UV 33

IV.2.4 Kết luận: 33

IV.3 Đánh giá hệ keo phủ 33

IV.3.1 Khảo sát độ bền của keo 33

IV.3.2 Kết luận: 33

IV.4 Đánh giá chất lượng màng phủ trên kính 34

IV.4.1 Khảo sát độ đồng đều của lớp phủ bằng chụp ảnh SEM 34

IV.4.2 Khảo sát tính chất quang của vật liệu 36

IV.4.3 Kết luận: 37

IV.5 Phủ màng trên kính xây dựng 38

IV.5.1 Thử nghiệm phủ màng trên kính 38

IV.5.2 Đo độ ngăn cản bức xạ nhiệt hồng ngoại 39

IV.5.3 Đánh giá độ bám dính và độ bền môi trường của màng phủ 42

IV.5.4 Kết luận 42

PHẦN V: SẢN PHẨM CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI 43

V.1 Công nghệ chế tạo dung dịch phủ 43

V.1.1 Giới thiệu chung 43

V.1.2 Quy trình chế tạo dung dịch phủ 43

V.1.2.1 Nguyên vật liệu: 43

V.1.2.2 Quy trình chế tạo keo phủ 46

V.2 Công nghệ sản xuất kinh low-E theo phương pháp phun phủ 48

V.2.1 Giới thiệu chung về kính xây dựng 48

V.2.2 Chuẩn bị bề mặt trước khi gia công phủ màng 49

V.2.3 Công nghệ phủ trên kính 55

PHẦN VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

Tài liệu tham khảo 60

PHẦN I: THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

I.1 Mục tiêu của đề tài

Đề tài hướng tới chế tạo lớp phủ có tính năng phản xạ bức xạ nhiệt bằng công nghệ sol-gel kết hợp với quá trình phun phủ Phương pháp công nghệ này yêu cầu các thiết bị đơn giản và có thể triển khai ngay tại các cơ sở sản xuất kính xây dựng hiện nay ở Việt Nam mà không cần các chi phí lớn về đầu tư dây chuyền và thiết bị mới

- Chế tạo được trên 20 lít dung dịch phủ kính trong suốt có khả năng đóng rắn bằng tia tử ngoại (UV);

- Thử nghiệm sản xuất thành công sản phẩm kính có tính năng low-E (với hiệu quả ngăn cản tia hồng ngoại trên 50%)

Các phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng:

1 Dùng phương pháp sol-gel để tổng hợp hạt SnO2 có kích thước 5-10 nano mét

2 Sử dụng kỹ thuật đóng rắn bằng tia tử ngoại (UV) để tạo liên kết ngang cho màng phủ trên kính

3 Dùng phương pháp đối chứng với mẫu nước ngoài để đánh giá chất lượng mẫu thí nghiệm

4 Dùng các kỹ thuật đo X-ray, phổ truyền qua UV-VIS, SEM, TEM,…để đánh giá tính chất màng phủ

5 Dùng phương pháp phun phủ để tạo lớp phủ low-E cho kính

I.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

I.2.1 Ngoài nước:

Định hướng công nghệ luôn là vấn đề thiết yếu cho sự phát triển của thị trường kính xây dựng trong những năm gần đây, đặc biệt ưu tiên các hướng phát triển về lĩnh vực năng lượng, môi trường và mỹ thuật Ngành công nghiệp thủy tinh sẽ tiếp tục quá trình phát triển lâu đời của mình bằng việc áp dụng các tiến bộ từ công nghệ vật liệu mới và công nghệ nano để tạo ra chủng loại thủy tinh mới có nhiều chức năng và giá trị Việc áp dụng công nghệ này sẽ giúp đạt được các mục tiêu về giảm chi phí năng lượng cho sản xuất và cho người tiêu

dùng, thuận tiện cho các kiểu cách thiết kế xây dựng và mang lại các lợi ích về môi trường thông qua việc giảm tiêu thụ năng lượng hóa thạch và sản sinh các khí thải gây hiệu ứng nhà kính

Trong công nghệ sản xuất thủy tinh có các chức năng mới hiện nay thì giải pháp phủ màng vẫn được duy trì để tạo ra các lớp vật liệu chức năng cho thủy tinh như cho phổ truyền qua chọn lọc, tính dẫn điện, tính phản xạ bức xạ nhiệt, tính ưa nước, tính kỵ nước…

Lớp phủ có tính năng ngăn cản sự truyền qua của bức xạ nhiệt (bức xạ hồng ngoại) hiện nay đang được nhiều hãng sản xuất kính lớn trên thế giới như: NSG của Nhật, Interpane của Pháp,… sử dụng để phủ trên bề mặt kính bằng các công nghệ phủ khác nhau như: công nghệ lắng đọng hóa học (CVD-phủ cứng), công nghệ phún xạ (sputtering-phủ mềm) và cho ra đời những sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng (kính low-E) Khi những loại kính này (kính low-E) ra đời

đã đem lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng và chi phí đầu tư cho thiết bị điều hòa rất lớn Hiệu quả về tiết kiệm năng lượng của kính này có thể tăng được từ 4-5 lần so với kính trắng xây dựng thông thường Sản phẩm kính low-E được sản xuất theo công nghệ phủ CVD và phún xạ đòi hỏi đầu tư những trang thiết bị đắt tiền và vận hành phức tạp nên các sản phẩm kính này thường có giá thành cao hơn nhiều so với kính trắng thông thường trên 2,5 Sản phẩm kính low-E được sử dụng gần như 100% ở các nước phát triển như Mỹ, Đức, Nhật … trong các công trình xây dựng mới

I.2.2 Trong nước:

Ở Việt Nam, từ thập niên 90 của thế kỷ trước, G.S Viện sĩ Nguyễn Văn Hiệu đã khởi xướng, cần nghiên cứu vật liệu nano, nhưng thực tế các nhà khoa học Việt Nam mới chỉ bắt đầu vài năm gần đây ở mức độ rất khiêm tốn Các nhà vật lý ở Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học quốc gia Hà nội, Viện vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam, Trung tâm Quốc tế đào tạo về khoa học vật liệu (ITIMS), Viện vật lý kỹ thuật-Đại học Bách Khoa Hà nội đã thu được một số kết quả đáng khích lệ về việc chế tạo các màng mỏng kim loại, hợp kim có cấu trúc nano, nghiên cứu tính chất và bước đầu đưa ứng dụng làm một số linh kiện Về hạt nano (kim loại và hợp kim, oxyt phức hợp), số công trình còn rất khiêm tốn, đặc biệt là hạt nano có kích thước d < 10 nm Mới chỉ

thấy một số ít công trình tổng hợp hạt nano TiO2 (Viện vật lý-Trung tâm Khoa học và Công nghệ quốc gia, Bộ môn điện hoá-Đại học Bách Khoa Hà nội d 

2025 nm, Bộ môn Hoá vô cơ-Đại học Bách Khoa Hà nội đã tổng hợp được các hạt nano CoFe2O4, perovskite, TiO2 … và phối hợp với các nhà công nghệ nghiên cứu tính chất của chúng

Vì vậy, việc kết hợp và phát huy các kết quả nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực tổng hợp, nghiên cứu tính chất của vật liệu nano vào ứng dụng cụ thể cuộc sống là việc làm rất cần thiết ở Việt nam hiện nay Tổng Công ty Viglacera là một trong những đơn vi đi đầu trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng và nhất

là việc áp dụng các tiến bộ khoa học công nghệ mới vào trong sản xuất Trong thời gian vừa qua Tổng Công ty Viglacera đã áp dụng thành công công nghệ phủ nano trên các sản phẩm sứ vệ sinh và gạch ốp tường Dự kiến trong thời gian tới Tổng Công ty sẽ triển khai công nghệ này trên các sản phẩm khác Kính xây dựng là một trong loại vật liệu đang được sử dụng với tỉ lệ rất cao trong các công trình xây dựng (gần 100% làm mặt dựng trong các tòa nhà văn phòng cao tầng) nhờ có được những hiệu quả về mỹ quan, tận dụng được chiếu sáng tự nhiên và lắp dựng nhanh Tuy nhiên những sản phẩm kính xây dựng được sản xuất trong nước đang gây ra nhiều vấn đề về năng lượng tiêu hao lớn và gây ra hiện tượng nóng trong nhiều công trình xây dựng Nhiều công trình xây dựng hiện nay đang phải khắc phục bằng các giải pháp dán film chống nóng hoặc phải nhập các sản phẩm kính nhập ngoại đặt tiền Do vậy việc nghiên cứu công nghệ chế tạo lớp phủ có tính năng ngăn cản bức xạ nhiệt theo phương pháp phun phủ (dễ làm và rẻ tiền) có ý nghĩa to lớn cho việc: (1) cải tạo lại kính xây dựng trong các công trình đang tồn tại (chống nóng); (2) tạo ra sản phẩm có giá thành rẻ phủ hợp với khả năng đầu tư cho các chủ công trình; (3) dễ dàng áp dụng đối với nhiều đối tượng

I.3 Nội dung nghiên cứu

I.3.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu

Lớp phản xạ bức xạ nhiệt đã được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới quan tâm nghiên cứu nhằm ngăn cản chiều truyền nhiệt tự nhiên từ nhiệt độ cao sang nhiệt độ thấp và giúp cho việc tránh thất thoát sự trao đổi nhiệt giữa bên trong và bên ngoài của công trình Khi phủ lớp phản xạ bức xạ nhiệt trong suốt

trên kính sẽ làm cho kính giữ được ấm trong nhà vào mùa đông (giảm chi phí năng lượng sưởi ấm), giữ được mát trong nhà vào mùa hè (giảm chi phí cho năng lượng làm mát) và những kính như vậy được gọi là kính low-E

Kể từ khi công nghệ nano ra đời đã cho phép tạo ra những lớp phản xạ bức

xạ nhiệt trong suốt nên khi nghiên cứu công nghệ phủ lớp vật liệu này lên trên kính nó sẽ tăng khả năng ngăn cản nhiệt truyền qua kính mà không đánh mất đi những ưu điểm của vật liệu kính về tận dụng nguồn sáng tự nhiên và giúp con người sinh hoạt trong nhà có cảm giác hòa nhập với môi trường thiên nhiên xung quanh… Cơ chế ngăn cản nhiệt truyền qua kính có lớp phủ phản xạ nhiệt như hình vẽ dưới đây, bức xạ nhiệt phản xạ trở lại phía nguồn phát sinh ra nó

Hình 1 Cơ chế phản xạ bức xạ nhiệt khi thời tiết ngoài trời lạnh và nóng

Trong nhiều công trình nghiên cứu khoa học đã chỉ ra được nhiều loại vật liệu cấu trúc nano có khả năng phản xạ lại các bức xạ nhiệt như: màng mỏng nano-Ag dùng trong công nghệ phủ phún xạ (phủ mềm); SnO2:F trong công nghệ CVD (phủ cứng); và gần đây một hướng phát triển công nghệ khác rẻ tiền hơn đi từ dung dịch là công nghệ phun phủ ở điều kiện bình thường đã tìm ra được nhiều dạng hạt oxit bán dẫn pha tạp các kim loại chuyển tiếp có tính chất tương tự như: SnO2:Sb; SnO2:In; ZnO2:Al…

Lớp phủ có tính năng ngăn cản sự truyền qua của bức xạ nhiệt (bức xạ hồng ngoại) hiện nay đang được nhiều hãng sản xuất kính lớn trên thế giới như: NSG của Nhật, Interpane của Pháp,… sử dụng để phủ trên bề mặt kính bằng các công nghệ phủ khác nhau như: công nghệ lắng đọng hóa học (CVD-phủ cứng),

công nghệ phún xạ (sputtering-phủ mềm) và cho ra đời những sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng (kính low-E) Khi những loại kính này (kính low-E) ra đời

đã đem lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng và chi phí đầu tư cho thiết bị điều hòa rất lớn Hiệu quả về tiết kiệm năng lượng của kính này có thể tăng được từ 4-5 lần so với kính trắng xây dựng thông thường Sản phẩm kính low-E được sản xuất theo công nghệ phủ CVD và phún xạ đòi hỏi đầu tư những trang thiết bị đắt tiền và vận hành phức tạp nên các sản phẩm kính này thường có giá thành cao hơn nhiều so với kính trắng thông thường trên 2,5 lần Sản phẩm kính low-

E đang được sử dụng gần như 100% ở các nước phát triển như Mỹ, Đức, Nhật… trong các công trình xây dựng mới Trong nghiên cứu đã có nhiều cách tiếp cận khác nhau để tạo ra được những loại màng lọc quang học có các tính năng mong muốn như:

+ Màng lọc giao thoa (interference filters)

Màng lọc dựa trên nguyên lý giao thoa tạo ra từ một hệ màng của ít nhất từ

2 vật liệu có chiết suất khác nhau Khi sử dụng vật liệu điện mội (không hấp thụ) các bộ lọc hoàn toàn trong suốt cho các bức xạ mặt trời có thể đạt được

Về phân bố quang học của vật liệu được sử dụng, một hệ màng với các độ dày khác nhau sẽ chon lọc được các vùng quang phổ giao thoa và không giao thoa, có thể được thiết kế để có được lớp phủ chống phản xạ như trong nghiên cứu của nhóm C.Rickers (Đức) đã chế tạo hệ màng mỏng phản xạ chọn lọc trên

cơ sở hai loại vật liệu SiO2 (chiết suất thấp)/TiO2 (chiết suất cao) với các độ dầy thay đổi để phản xạ các bước sóng trong chế tạo màn hình [1] Hiệu suất lựa chọn quang học của các bộ lọc giao thoa được cải thiện với số lượng lớp và tổng

độ dày hệ màng phủ như nhóm nghiên cứu Kirita và các cộng sự đã sử dụng nhiều loại vật liệu có chiết suất cao (TiO2, Nb2O5, Ta2O5) và chiết suất thấp (SiO2, MgF2) để chế tạo màng phản xạ chọn lọc 3 mầu cơ bản (RBG) trong chế tạo màn hình tinh thể lỏng [2] Nhược điểm lớn nhất của các bộ lọc này là một hiệu ứng vể sự thay đổi góc tới theo quy tắc phản xạ Để tạo ra hệ màng lọc này thông thường sử dụng các công nghệ phủ phún xạ trong chân không Màng lọc giao thoa đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như: màng chống phản xạ, lọc phổ cho các ứng dụng quang phổ, các thiết bị đo hoặc camera

Hình 2 Kết cấu của màng lọc ánh sáng + Màng lọc oxide dẫn trong suốt (transparent conductive oxide filter- TCO)

Màng lọc loại này thường là các loại bán dẫn có vùng cấm rộng (trên 3 eV)

và có độ pha tạp cao để thay đổi tần số plasma (p) nhằm có được độ dẫn giống như kim loại khi có mật độ cao của các điện tử ở vùng dẫn đồng thời vật liệu này sẽ trong suốt đối với các tần số cao hơn p và phản xạ lại các tần số thấp hơn p Hơn thế nữa, khi sử dụng vật liệu bán dẫn có vùng cấm rộng sẽ tránh được sự kích thích của các điện tử lên vùng dẫn bằng các photon trong vùng nhìn thấy Màng mỏng TCO được sử dụng phổ biến làm điện cực dẫn trong suốt cho pin năng lượng mặt trời, trong công nghệ màn hình Nhờ có được sự kết hợp của hai tính chất truyền sáng và phản xạ kim loại, vật liệu TCO rất thích ứng dùng trong các thiết bị chuyển hóa năng lượng mặt trời mà đảm bảo được tính bền nhiệt của thiết bị Hướng nghiên cứu này đã được nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu nhiều hệ vật liệu dẫn khác nhau trên cơ sở của SnO2, ZnO2 pha tạp [3] để làm điện cực dẫn ứng dụng làm pin năng lượng mặt trời, làm màng trên kính để phản xạ bức xạ vùng hồng ngoại trên 800nm Những nghiên cứu đã chỉ được khả năng ngăn cản bức xạ hồng ngoại phụ thuộc nhiều vào nồng nguyên tố pha tạp như kết quả nghiên cứu [4,5,6] cho thấy khi thay đổi nồng độ pha tạp của Sb trong nền SnO2 thì nồng độ hạt tải cũng thay đổi và đạt nồng độ hạt tải cao nhất ở tỉ lệ 2%at Sb trong nền SnO2 Kèm theo đó

Chùm sáng

tới

Chùm sáng phản xạ

Màng chiết suất thấp Màng chiết suất cao

Hệ màng

mỏng

Đế thủy tinh

Chùm sáng truyền qua

(a) Màng lọc giao thoa

Ánh sáng phản xạ

Tia hồng ngoại Hạt ôxít

bán dẫn

Màng phản

xạ bức xạ hồng ngoài

Đế thủy tinh

(b) Màng lọc ôxít dẫn trong suốt

là những tính chất quan về độ truyền qua và độ phản xạ ánh sáng cũng cho thấy

sự phụ thuộc vào nồng độ chất pha tạp

Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ Sb đến độ truyền qua và phản xạ của

màng SnO 2 [5]

Theo thuyết điện tử tự do của Drude giải thích cho sự phản xạ ở vùng hồng ngoại gần liên quan đến tần số plasma (p) Ở tần số bé hơn p (bước sóng dài hơn) sẽ bị phản xạ trở lại Tần số plasma phụ thuộc vào nồng độ hạt tải theo công thức sau:

Trong đó:

p: tần số plasma,

n: nồng độ hạt tải

0,1: hằng số điện môi trong chân không và trong môi trường đo,

m*: khối lượng của hạt tải

Đối với hạt tải là điện tử thì ta có thể tính gần đúng tần số sóng plasma fpnhư sau:

fp= p/2 8980.n1/2 (Hz) Bước sóng tối thiểu bị phản xạ lại liên quan đến bước sóng plasma theo công thức sau:

Trong đó:

p: chiều dài bước sóng plasma,

0: chiều dài bước sóng tối thiểu bị phản xạ lại

Từ những công thức trên cho thấy tần số plasma phụ thuộc vào nồng độ hạt tải trong vật liệu do đó có thể thay đổi tần số plasma (tương ứng với bước sóng tối thiểu bị phản xạ) qua việc làm thay đổi nồng độ hạt tải bằng việc thay đổi nồng độ chất pha tạp hoặc điều kiện xử lý vật liệu

Hiện nay có nhiều công nghệ được sử dụng để tạo màng mỏng TCO như: công nghệ lắng đọng trong chân không [7], lắng đọng hóa học CVD [8], công nghệ sol-gel [6, 9], công nghệ nhiệt phân muối [9] Một số dạng vật liệu dạng này được nhiều nhóm nghiên cứu đề cập đến như: Indium tin oxide (ITO); antimony tin oxide (ATO), aluminum zince oxide (AZO)…Những màng lọc sáng trên cơ sở vật liệu TCO theo cơ chế phản xạ plasma thì vấn đề cấu trúc nano của vật liệu không được đặt ra mà chỉ đề cập đến nồng độ hạt tải trong vật liêu Tuy nhiên cấu trúc nano của vật liệu vẫn được đề cập đến đối với các màng phủ hệ keo phân tán nhằm tăng cường độ đồng nhất và cơ tính của màng phủ Kính phủ chức năng như kính low-E, kính tự làm sạch, kính phản quang, kính màu, kính chống phản xạ… đang có nhiều hãng nổi tiếng trên thế giới sản xuất và cung cấp như: PPG Industries, NSG (Pilkinton), Interpane, AGC, Saint-Gobain, Guardian… trong đó có hai công nghệ phủ chính được áp dụng để tạo màng trên kính đó là công nghệ phủ cứng (hard-coating) và công nghệ phủ mềm (soft-coating) Những hệ lớp phủ được hình thành theo hai công nghệ trên đều dựa vào hai cơ chế phản xạ plasma và giao thoa để lọc ánh sáng nhằm tạo màu

sắc và hiệu quả tiết kiệm năng lượng cho kính phủ

I.3.2 Định hướng nghiên cứu

Trên cơ sở tham khảo các tài liệu nước ngoài và căn cứ vào các yêu cầu trong nước nhóm nghiên cứu đã đưa ra nhiệm vụ nghiên cứu này nhằm chế tạo

ra những sản phẩm kính xây dựng có tính năng về tiết kiệm năng lượng Để đạt được điều này nhóm nghiên cứu sẽ tập trung vào các khía cạnh sau:

+ Nghiên cứu công nghệ sol-gel để tổng hợp vật liệu SnO2 kính thước nano

+ Nghiên cứu tổng hợp chất keo lai tạo vô cơ/hữu cơ có khả năng bám dính trên kính và đóng rắn bằng tia tử ngoại UV

+ Nghiên cứu triển khai phủ trên kính bằng công nghệ phun phủ thích hợp với điều kiện hiện tại của Việt Nam

+ Nghiên cứu và khảo sát tính năng của sản phẩm trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt của máy gia tốc và điều kiện tự nhiên

I.3.3 Nội dung nghiên cứu

 Nghiên cứu quá trình tổng hợp oxit SnO2 có kích thước từ 5-10 nm

 Nghiên cứu quá trình tổng hợp polyme vô cơ đóng rắn bằng tia UV

 Nghiên cứu quy trình chế tạo dung dịch phủ nano composite

 Khảo sát cấu trúc, thành phần và tính chất của lớp phủ

 Đánh giá đặc tính quang học và hiệu quả ngăn cản bức xạ hồng ngoại của lớp phủ trên kính xây dựng

 Thử nghiệm sản xuất sản phẩm kính low-E bằng quá trình phun phủ

 Đánh giá chỉ tiêu chất lượng và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của sản phẩm kính low-E nghiên cứu, có so sánh với sản phẩm tương đồng

I.3.4 Tính khả thi của vấn đề nghiên cứu

- Nhóm nghiên cứu của đề tài có trình độ chuyên môn sâu về lĩnh vực nghiên cứu và hướng nghiên cứu này đã được tiến hành ở nước ngoài do đó nhóm nghiên cứu rất tin tưởng vào sự thành công của đề tài

- Hiện tại ở Việt Nam chưa có đơn vị nào sản xuất được ra sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng nên các nghiên cứu bước đầu như của đề tài là rất cần thiết

- Tổng Công ty Viglacera là đơn vị có nhiều nhà máy sản xuất kính xây dựng nên những công việc nghiên cứu của đề tài sẽ là tiền đề cho việc đầu tư công nghệ sản xuất những sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng trong tương lai của Tổng Công ty

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Phương pháp sol-gel thuỷ phân muối tổng hợp nano SnO2

Vật liệu SnO2 là một loại bán dẫn có năng lượng vùng cấm rộng và được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực sensor khí, linh kiện quan điện, pin năng lượng mặt trời và các màng điện cực dẫn Các tính chất điện, quang học của hạt nano oxit thiếc phụ thuộc nhiều vào kích thước và độ phân bố hạt nano Mặt khác các tính chất bề mặt của các hạt nano có xu hướng kết đám lại và độ bền nhiệt kém, đây là những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến ứng dụng của chúng Trong chuyên

đề này chúng tôi tiến hành tổng hợp vật liệu nano SnO2 bằng phương pháp gel của muối với axit citric

sol-Oxit thiếc có hai cấu trúc thông thường là thiếc II (SnO-stannous oxit) và thiếc IV (stannic oxit) với các trạng thái ôxi hoá tương ứng là 2 và 4 SnO2 có

độ rộng vùng cấm 3.6eV và bền hơn SnO trong các điều kiện nhiệt động và được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng của vật liệu này SnO2 cũng được biết đến là một trong những vật liệu oxit dẫn điện trong suốt F, Sb pha tạp trong SnO2 cho giá trị điện trở rất thấp khoảng 10-4.cm tương đương với màng indium-tin-oxide (ITO) và màng ZnO pha tạp Những nghiên cứu màng mỏng oxit thiếc trên đế khác nhau bằng các phương pháp như phún xạ, lắng đọng điện hoá, spray, lắng đọng laze, sol-gel… Các đặc trưng về cấu trúc và tính chất và

sự liên hệ giữa hình thái học, độ kết tinh và kích thước tinh thể và độ phân bố, thành phần hoá học và các khuyết tật trong màng mỏng Trong nghiên cứu này chúng tôi tập trung giải quyết các vấn đề về công nghệ để tổng hợp vật liệu SnO2 bằng phương pháp sol-gel thuỷ phân muối

Trong dung dịch, các cation kim loại tồn tại ở phức aquo:

Hình 4 Sơ đồ quá trình tạo gel

Thường tốc độ thủy phân lớn hơn rất nhiều tốc độ ngưng tụ nên cho ta hạt keo có kích thước rất nhỏ Khi tốc độ ngưng tụ gần bằng tốc độ thủy phân thì hạt keo có kích thước lớn

Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, rẻ đối với oxit đơn ta tổng hợp theo phương pháp này rất tốt và có thể sản xuất đại trà Nhược điểm của phương pháp này là đối với oxit phức hợp thì rất khó chọn điều kiện các cation kim loại cùng thủy phân và ngưng tụ Để khắc phục nhược điểm nảy ta dùng phương pháp thủy phân cưỡng chế trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao

II.2 Phương pháp sol-gel alkoxide tổng hợp polyme vô cơ

a Giới thiệu chung

Polyme là khái niệm được dùng cho các hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản Các phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp hơn được gọi là các oligome

Tên gọi Polyme xuất phát từ tiếng Hi Lạp, πoλv, polu, 'nhiều' và μερος, meros, 'phần'.Những ví dụ điển hình về Polyme là chất dẻo, DNA, và protein Polyme được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên goi là Nhựa, nhưng polyme bao gồm 2 lớp chính là polyme thiên nhiên và polyme nhân tạo Các polyme

Dime Trime Polyme H¹t keo

Gel

hữu cơ như protein (ví dụ như tóc, da, và một phần của xương) và axít nucleic đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tổng hợp polyme hữu cơ Có rất nhiều dạng polyme thiên nhiên tồn tại chẳng hạn xenlulo (thành phần chính của gỗ và giấy)

Có hai loại polyme: polyme hữu cơ đã biết từ 1920 đến nay, như epoxy, acryclate, melanine; và polyme vô cơ như đất sét với vôi một bên và polyme vô

cơ, với đất sét và vôi được gọi là MIP (mineral polymer) Còn một loại polyme

vô cơ bằng liên kết hoá trị giữa các nguyên tố, gọi là polyme vô cơ hay IP (inorganic polymer) như thuỷ tinh, silicone,…Nhưng cả hai đều là polyme phi hữu cơ Chúng tạo ra vật liệu mới cho nền công nghiệp hiện đại

b Polymer vô cơ (IP)

Polymer vô cơ (inorganic polymer – IP) và polymer khoáng vật (mineral polymer – MIP) là hai loại khác nhau Loại đầu (IP) là các cao phân tử mạch dài

và cấu trúc nhánh, 10.000 lần hơn một phân tử kết tinh, và có mạch chính từ Si Loại sau (MIP) là các phân tử kết tinh nối lại với nhau, có thể là phân tử silicat hay một muối kim loại khác Chúng chiếm phần lớn vật liệu thiên nhiên vô cơ, khác hẵn với polymer hữu cơ có mạch chính từ các nguyên tử C (cacbon)

SILICONE Chất này được dùng rất thông thường, có mạch chính từ Si nối với

2 oxy O, có hai phụ gia nằm hai bên Mạch chính từ Si và O là điểm chỉ định của gốc silicone Silicon là một loại vật liệu có tính đàn hồi cao (tương tự cao su)

POLYSILANE Đó là những pôlime vô cơ có mạch chính từ Si nhưng không

có oxy O đi kèm, chứa những nhóm hữu cơ đơn giản như CH3 và những vòng phức tạp gốc phenyl

Chúng có thể hoà tan được trong nước hoăc không, nên rất thông dụng làm keo dán dưới dạng là copolymer

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành tổng hợp vật polyme vô cơ trên cơ sơ lai tạo giữa silane và monomer hữu cơ acrylate bằng quá trình phản ứng sol-gel alkoxide

Nguyên liệu ban đầu của phương pháp sol – gel alkoxide là các alkoxit kim loại với công thức chung là M(OR)n trong đó M là cation kim loại và R là nhóm ankyl Khi có mặt của nước, các alkoxid rất dễ bị thủy phân theo cơ chế ai nhân

SN

Phản ứng thủy phân:

Tốc độ quá trình thủy phân tăng khi tính chất ái điện tử của M lớn, dễ tách ROH, sự không bão hòa phối trí của M lớn, điện tích ion lớn, khả năng vận chuyển proton ở trạng thái tốt

Sau quá trình thủy phân là quá trình ngưng tụ Đây là quá trình phức tạp

và xảy ra ngay sau quá trình sinh hydroxo Tùy thuộc vào điều kiện thực nghiệm có thể xảy ra ba cơ chế cạnh tranh : alkoxonlation, oxolation

* Cơ chế alkoxolation:

* Cơ chế oxolation:

Giống cơ chế alkoxotion nhưng R được thay thế bằng H

Các phản ứng thủy phân, alkolation, oxolation tham gia vào sự biến đổi alkoxit thành oxit Do cấu trúc hình học của các oxit phụ thuộc rất mạnh vào sự đóng góp tương đối của các phản ứng Sự đóng góp này có thể tối ưu hóa bằng sự điều chỉnh các điều kiện thực nghiệm liên quan:

+ Thông số nội: bản chất của kim loại và các nhóm alkyl trong alkoxit + Thông số ngoại: tỷ số thủy phân r = H2O/alkoxit, xúc tác, nồng độ, dung môi và nhiệt độ

Theo cách như vậy mà mạng lưới oxit polymer vô cơ (-M-O-M-)n dần dần được hình thành đến khi độ nhớt tăng đột ngột thì toàn bộ hệ chuyển thành gel với nước và rượu ở trong các lỗ hổng của gel Tại đây các phản ứng thủy phân, trùng ngưng và polymer hóa bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như là tỷ lệ mol của nước với alkoxit kim loại, tính chất của dung môi, nhiệt độ và pH (yếu tố

pH được coi là nồng độ của xúc tác axit hoặc bazơ)…Bằng cách điều chỉnh tốc

độ thủy phân và tốc độ ngưng tụ một cách phù hợp mà có thể khống chế được kích thước và hình dạng hạt, tạo màng hoặc vật liệu vô định hình

Phương pháp sol – gel alkoxit cho phép tạo được gel cũng như oxit phức hợp rất đồng nhất, độ tinh khiết cao, giảm đáng kể nhiệt độ tổng hợp, phân bố kích thước hạt đồng đều và có thể điều khiển được hình dạng hat…dựa vào việc

điều khiển độ nhớt của sol tại gần điểm tạo gel mà có thể tạo màng, kéo sợi… Nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công phương pháp này được thực hiện cho các hợp chất như Si, Al…

II.3 Phương pháp chế tạo dung dịch phủ nano composite

Nanocomposite là vật liệu có nhiều pha mà trong đó có ít nhất một pha có một trong 3 kích thước nhỏ hơn 100nm (kích thước nano)

Các tính chất quang, điên, nhiệt, điện hóa, xúc tác của vật liệu nanocomposite sẽ cho thấy sự khác biệt rõ ràng so với từng vật liệu riêng lẻ mà cấu thành lên nó Các kích thước giới hạn ảnh hưởng được đưa ra như: <5nm cho hoạt tính xúc tác, <20nm để tạo vật liệu từ cứng mềm hóa, <50nm để làm thay đổi chiết suất và <100nm đối với vật liệu siêu thuận từ Cấu trúc nanocomposite có thể tìm trong tự nhiên như cấu trúc của xương, cấu trúc của

vỏ sò Từ giữa những năm 1950 nano-clay đã được sử dụng để điều chỉnh đổ nhớt của dung dịch polymer như của sơn hoặc gel (như chất tăng độ dày trong

mỹ phẩm, tạo được dạng đồng nhất) Những năm 1970 polyme/clay composite

là tiêu đề của sách, mặc dù từ “nanocomposite” không được sử dụng thông dụng

Trong yếu tố về cơ tính thì vật liệu nanocomposite có sự khác biệt rất nhiều

so với vật liệu composite thông thường do diện tích bề mặt riêng của pha gia cường kích thước nano lớn hơn nhất nhiều so với pha gia cường trong composite thông thường Ngoài ra tính chất của vật liệu nền (polymer) cung ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của vật liệu composite, trong vật liệu nanocomposite các tính chất gắn liền với độ linh động của polymer, mức độ đóng rắn, mức độ trật từ, tinh thể hóa… các yếu tố này thường rất khác xa so với vật liệu composite thông thường Những vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn có nghĩa chỉ cần một lượng nhỏ chất gia cường nano có thể làm ảnh hưởng đến tính chất chung của vật liệu composite Ví dụ: cacbon nanotube tăng cường tính dẫn điện

và dẫn nhiêt, các vật liệu nano khác có thể làm tăng cường các tính chất quang, tính chất cách điện, độ chịu lửa hoặc các tính chất cơ học như độ chịu va đập, chịu thời tiết, và chịu phá hủy…Nói chung, vật liệu nanocomposite chỉ với hàm lượng chất gia cường nhỏ 0,5-5% có thể làm cho tính chất vật liệu rất khác biệt

so với các vật liệu composite truyền thống Trong nghiên cứu này chúng tôi nghiên cứu quy t nh chế tạo vật liệu composite trên cơ sở các hạt gia cường

nano SnO2:Sb trong nền của polymer lai tạo vô cơ và hữu cơ nhằm tạo ra hiệu ứng ngăn cản bức xạ hồng ngoại

II.4 Công nghệ phủ màng

Trong suốt nhiều thập kỷ qua, nhiều nhà khoa học và nghiên cứu công nhệ đã tập trung để tổng hợp vật liệu cấu trúc nano Các tính chất vật liệu nano mang lại những tính chất hoàn toàn khác biệt và mới so với vật liệu ở dạng khối

Các nghiên cứu cũng tìm các giải pháp công nghệ phủ màng mỏng nhằm đưa công nghệ nano vào trong các ứng dụng thực tế Phần lớn các ứng dụng phủ màng sử dụng vật liệu gốm vì chúng có độ bền nhiệt, cơ và hóa tốt Các ứng dụng của màng ngăn cản bức xạ nhiệt yêu cầu vật liệu có khả năng hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao Các cật cũng cần khả năng chống ôxi hóa và ăn mòn tốt Ngoài ra còn có các yêu cầu khác về độ bám dính, khả năng chịu thời tiết, chịu môi trường hóa chất…

Có nhiều phương pháp sử dụng để phủ màng mỏng nanocomposite như: sol-gel, spincoating, plasma, bốc bay chùm điện tử, phún xạ, lắng đọng hóa học… Mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm khác nhau Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành chế tạo màng mỏng nanocomposite bằng phương pháp phun phủ Các yếu tố ảnh hưởng được khảo sát trong nghiên cứu bao gồm ảnh hưởng của dung môi, ảnh hưởng của hàm lượng chất rắn, ảnh hưởng của độ nhớt đến tính chất của polymer

PHẦN III: THỰC NGHIỆM III.1 Tổng hợp bột nano SnO2:Sb

III.1.1 Nguyên liệu

1 Tin(IV) chloride SnCl4 (Aldrich 99%) 1M

2 Antimony(III) chloride SbCl3 (Sigma-Aldrich 99%) 1M

3 Citric acid (Sigma-Aldrich 99%) 1M

4 Etanol (Sigma-Aldrich 99%)

5 Amoniac NH3 (Sigma-Aldrich 28.0-30.0%) 0,1 M

6 H2O

III.1.2 Quy trình tổng hợp

Hình 7 Quy trình tổng hợp bột nano SnO 2 :Sb

Vật liệu nano SnO2 được tổng hợp theo quy trình như sau:

Các nguyên liệu ban đầu SnCl4, SbCl3, axit citric được hoà tan vào dung môi nước

Bước 1 Trộn hai dung dịch muối của SnCl4 và SbCl3 theo tỉ lệ tính trước (5% Sb so với Sn), tiến hành khuấy trộn đều hỗn hợp này trong bình phản ứng

Bước 2 Bổ sung thành phần axit citric và trong hỗn hợp với tỉ lệ về số mol của citric/ số mol của các ion kim loại theo tỉ lệ 1/1 và tiến hành khuấy trộn

để được dung dịch đồng nhất

Bước 3 Điều chỉnh từ từ độ pH của dung dịch phản ứng bằng NH3 để đưa về giá trị pH =8-9 Chú ý không được cho NH3 quá nhanh hoặc nồng độ cao

để tránh hiện tượng kết tủa cục bộ

Bước 4 Tiến hành gia nhiệt và khuấy trộn dung dịch ở nhiệt độ 60o

C trong thời gian 4h ta thu được sol đồng nhất của SnO2-pha tạp Sb (ATO –sol)

Bước 5 Tiến hành sấy khô hỗn hợp sau phản ứng ở nhiệt độ 80-100o

C rồi tiến hành nung thiêu kết ở nhiệt độ cao để loại bỏ các tạp chất hữu cơ ta thu được bột nano ATO

Các dimer này tiếp tục phát triển theo quá trình:

III.1.3 Các mẫu khảo sát

Phản ứng tổng hợp có nhiều yếu tổ ảnh hưởng đến như nhiệt độ phản ứng,

pH của dung dịch, nồng độ của các ion kim loại trong dung dịch và tỉ lệ các chất

Các mẫu tiến hành khảo sát các yếu tố công nghệ:

- Ảnh hưởng của nồng độ chất pha tạp,

Các mẫu khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất pha tạp antimony (Sb) đến kích thước của bột ôxít SnO2 hình thành Tiến hành nghiên cứu thay đổi nồng

độ Sb so với Sn trong mẫu ATO ở các tỉ lệ (0,2,3,5,7%)

Hình 5: Ảnh SEM của mẫu SnO 2 có chứa (a) 0%Sb; (b) 2%Sb; (c) 5%Sb;

Dime Trime Polyme H¹t keo

Gel

cũng được thể hiện rõ ràng hơn khi tiến hành chụp ảnh TEM như trên hình vẽ đối với mẫu 0% Sb và 7%Sb

Hình 6 Ảnh TEM của mẫu (a) chưa 0%Sn và (b) chứa 7%Sb so với Sn

Kết quả của ảnh TEM cho thấy khi tăng hàm lượng chất pha tạp Sb trong hỗn hợp ban đầu thì kích thước bột rắn thu được khi xử lý nhiệt ở 400oC thu được khoảng 15-20nm đối với mẫu không chứa Sb và 6-8nm đối với mẫu chứa 7%Sb Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả thu được từ việc đo kích thước hạt qua giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bột như trên bảng dưới đây, kích thước hạt giảm dần khi tiến hành tăng hàm lượng chất pha tạp Sb vào trong nền SnO2

Bảng 1 Ảnh hưởng của Sb đến kích thước hạt tinh thể ATO hình thành

Hình 7 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ Sb đến kích thước hạt ATO

Ngoài ra, những kết quả về khảo sát khả năng ngăn cản bức xạ hồng ngoại của các mẫu ATO phủ trên lam kính Kết quả cho thấy mẫu ATO chứa 5%Sb cho khả năng ngăn cản bức xạ hồng ngoại tốt nhất

Hình 8: Phổ truyền qua của các mẫu nanocomposite chưa 5% hạt nano

SnO 2 pha tạp Sb với các nồng độ khác nhau

5 4

3 2

1 0

(3)

Hiệu quả cắt giảm bức xạ hồng ngoại tăng

III.2 Tổng hợp keo vô cơ

III.2.1 Nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng

Hình 9 Quy trình tổng hợp polyme vô cơ

Polyme vô cơ được tổng hợp theo quy trình ở hình 9 với các bước cụ thể như sau:

Bình phản ứng

Dung dịch đồng nhất

Khuấy đều

ở nhiệt độ thường

Dung dịch polymer vô cơ

ư

Khuấy đều ở nhiệt độ 65 o C trong 10h

HCl 0,1M

Polyme vô cơ

Sây chân không

Xác định các đặc trưng của polymer

Bước 1 Hòa trộn hai chất TMOS và MPS với dung môi ethanol với tỉ lệ TMOS/MPS/ethanol 90/10/400 để được dung dịch đồng nhất

Bước 2 Bổ sung thành phần axit từ HCl (0,1M) sao cho tỉ lệ của Si:H2O

là 1:2 khuấy trộn đều và gia nhiệt hỗn hợp ở nhiệt độ 65oC trong thời gian 10h

Bước 3 Sấy khô dung dịch keo thu được trong chân không

Bước 4 Khảo sát các đặc trưng của polymer vô cơ

Trong phần nghiên cứu này polymer vô cơ được hình thành trên cơ sở phản ứng sol-gel giữa hai hợp chất của silicon để hình thành mạch phân tử chính từ Si và O Ngoài ra mạch phân tử còn được đính các nhóm chức có chứa gốc vinyl trong hợp chất MPS có khả năng khâu mạch khi tạo màng phủ trên kính

Cơ chế hình thành polymer:

Phản ứng thủy phân:

Tốc độ quá trình thủy phân tăng khi tính chất ái điện tử của M lớn, dễ tách ROH, sự không bão hòa phối trí của M lớn, điện tích ion lớn, khả năng vận chuyển proton ở trạng thái tốt

Sau quá trình thủy phân là quá trình ngưng tụ Đây là quá trình phức tạp

và xảy ra ngay sau quá trình sinh hydroxo Tùy thuộc vào điều kiện thực nghiệm có thể xảy ra ba cơ chế cạnh tranh : alkoxonlation, oxolation

* Cơ chế alkoxolation:

* Cơ chế oxolation:

Giống cơ chế alkoxotion nhưng R được thay thế bằng H

III.3 Tổng hợp keo phủ

III.3.1 Nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng

a Bột nano SnO 2 :Sb (ATO)

Sản phẩm bột SnO2:Sb được tổng hợp trong nghiên cứu của đề tài có các đặc trưng sau:

b Polyme vô cơ

Polyme được tổng hợp từ quá trình phản ứng giữa hai chất Tetramethyl orthosilicate (TMOS) và 3-Methacryloxy-propyl-trimethoxysilane (MPS) theo tỉ

lệ 90/10 Trong đó hợp chất MPS có chứa nhóm chức vinyl đính với nguyên tử silic là nhân tố tạo liên kết khâu mạch cho quá trình tạo màng phủ

d Dung môi ethanol

Công thức cấu tạo: C2H5OH

Quy trình chế tạo dung dịch phủ được thực hiện theo sơ đồ công nghệ dưới đây

Hình 10 Sơ đồ quy trình chế tạo dung dịch phủ

Bước 1 Phân tán hạt nano ATO trong dung môi ethanol với sự hỗ trợ của máy rung siêu âm

Bình trộn

C2H5OH

Hỗn hợp đồng nhất

Khuấy đều trong 3h

Keo phủ nano composite

Initiator

Khảo sát và điều chỉnh các tính chất

Xác định các đặc trưng của keo phủ

DD ATO

Rung siêu

âm trong 2h

Bước 2 Bổ sung polymer vô cơ và chất khơi mào vào và tiến hành khuấy trộn đều trong 3h liên tục Quá trình này phải thực hiện trong điều kiện không có ánh sáng

Bước 3 Khảo sát và điều chỉnh tính chất của dung dịch keo về độ nhớt, độ phân tán, độ ổn định

Bước 4 Khảo sát và tiến hành phun thử keo

III.4 Thử nghiệm sản phẩm trên kính

III.4.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm

- Hỗn hợp dung dịch keo phủ

- Thiết bị phun phủ: thuê của glasskote – Đáp Cầu

- Thiết bị dao (thanh nhôm) và bọt biển: 1 hệ tự chế

- Kính tấm 400x400mm: 20 tấm

III.4.2 Quy trình thử nghiệm

Hình 11 Quy trình thử nghiệm trên kính

Quy trình sản xuất thử nghiệm sản phẩm kính phủ bằng công nghệ phun phủ và gạt bọt biển

Bột nano SnO 2 :Sb

Keo phủ

vô cơ

Chất đóng rắn

Khuấy trộn

Dung môi

Hệ keo phủ

Phun phủ trên kính

Mẫu kính phủ

Gạt bọt biển

Mẫu kính phủ

Bước 1 Phân tán hạt nano ATO trong dung dịch ethanol cùng với sự có mặt của chất hoạt động bề mặt không ion polyethleneoxide (polyox)

Bước 2 Trộn hợp dung dịch keo vô cơ với dung dịch phân tan ATO theo

tỉ lệ ATO/polyme 10% khối lượng

Bước 3 Khuấy trộn đều hỗn hợp trong vòng 60 phút để được hỗn hợp đồng nhât

Bước 4 Bổ sung thành phần chất đóng rắn (đóng rắn bằng chất khơi mào) và tiếp tục khuấy 5-10 phút

Bước 5 Triển khai phủ màng trên kính theo hai công nghệ phun phủ và gạt bọt biển

III.4.3.Các mẫu thử nghiệm

Bảng tóm tắt các mẫu thử nghiệm trên phôi kính nổi có độ dày 4mm và độ truyền qua ánh sáng 81%

STT Mẫu thử nghiệm Phương pháp phủ Độ dày Ghi chú

CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN IV.1 Phân tích cấu trúc và tính chất của nano SnO2:Sb

IV.1.1 Phân tích cấu trúc pha

Các mẫu bột sau khi thu được sau quá trình sấy được tiến hành nung ở các nhiệt

IV.1.2 Kêt quả phân tích ảnh SEM

Các mẫu bột xử lý ở nhiệt độ 200, 300 và 400oC được tiến hành đo ảnh SEM như các hình 13.a,b,c

a Ảnh SEM của mẫu SnO 2 xử lý nhiệt ở nhiệt độ 200 o C

b Ảnh SEM của mẫu SnO 2 xử lý nhiệt ở nhiệt độ 300 o C

c Ảnh SEM của mẫu SnO 2 xử lý nhiệt ở nhiệt độ 400 o C Hình 13 Ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) của các mấu nung ở các

nhiệt độ khác nhau

Từ kết quả chụp ảnh SEM cho thấy khi tăng nhiệt độ xử lý mẫu lên thì kích thước hạt của SnO2 cũng tăng lên Trong khoảng nhiệt độ xử lý dưới 400oC thì mẫu bột SnO2 vẫn cho kích thước phân bố trong vùng từ 5-10nm

100 nm

100 nm

100 nm