đề cương nghiên cứu khoa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ********** ************** ĐỀ CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Nguyễn Sơn Ca Lớp :10SHH Giáo viên hướng dẫn : Ngô Thị Mỹ Bình Tên đề tài: Tổng hợp nano ZnO phương pháp dung dịch 1.Tổng quan đề tài Những năm gần đây, công nghệ nano phát triển mạnh hứa hẹn công nghệ chủ chốt làm thay đổi sống người Đó động lực cho nghiên cứu tiến hành cách toàn diện tỉ mỉ cấu trúc nano Đã có nhiều nghiên cứu vật liệu khác TiO2, SiO2, Au, vật liệu nhiều nhà khoa học quan tâm ZnO ZnO hợp chất II VI thuộc nhóm A B có nhiều đặc tính quí giá như: độ rộng vùng cấm lớn (cỡ 3,37eV nhiệt độ phòng), lượng liên kết exiton cao (60 meV), xác suất chuyển mức quang học cao, hiệu suất lượng tử phát quang đạt gần 100%, bền vững môi trường hidro, nhiệt độ nóng chảy cao (1750 0C ), quy trình chế tạo ổn định cho phép chế tạo lượng lớn mẫu, không độc giá thành rẻ Chính vậy, ZnO quan tâm nghiên cứu từ sớm tìm nhiều ứng dụng làm vật liệu hấp thụ tia tử ngoại mỹ phẩm, thuốc sát trùng, vật liệu xúc tác hóa học để điều chế methanol… Thời gian gần đây, nghiên cứu vật liệu ZnO , đặc biệt ZnO dạng cấu trúc nano ( hạt nano, dây nano, nano, nanotetrapod…) lại trở nên sôi hấp dẫn hứa hẹn nhiều tính chất khả ứng dụng to lớn lĩnh vực quang điện tử, hóa học, sinh học Các hiệu ứng phát laser linh kiện phát quang (LEDs) vùng tử ngoại tạo sở vật liệu ZnO cấu trúc nano hy vọng tương lai cho phép chế tạo hệ linh kiện có nhiều tính chất ưu việt mở nhiều triển vọng việc chế tạo lade, senso nhạy khí, pin mặt trời… Cho đến ngày có nhiều có nhiều nghiên cứu phương pháp tổng hợp nano ZnO, phương pháp dung dịch dùng đề tổng hợp cấu trúc sợi nano nhiều loại vật liệu phương pháp tổng hợp với số lượng lớn Bên cạnh đó, sợi nano tổng hợp từ phương pháp dung dịch có ưu điểm thiết bị thực nghiệm đơn giản, thực môi trường không khí nhiệt độ thấp (từ 50 0C – 1500C) Trong luận văn em tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện phương pháp tổng hợp nano ZnO dung dịch phương pháp phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm thực đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu - Tổng hợp ZnO cấu trúc nano phương pháp dung dịch - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm thu được: + Thay đổi nồng độ NaOH + Thay đổi thời gian phản ứng để tạo cấu trúc nano ZnO + Thay đổi nhiệt độ phản ứng để tạo cấu trúc nano ZnO 3.Nội dung nghiên cứu Lý thuyết - Tìm tài liệu liên quan đến cấu trúc, tính chất, ứng dụng nano ZnO Tìm phương pháp tổng hợp nano ZnO, phân tích ưu nhược điểm phương pháp phạm vi ứng dụng Tổng hợp tài liệu liên quan đến phương pháp dung dịch, kết đạt Thực nghiệm Pha dung dịch NaOH Cân lượng vừa đủ NaOH rắn cho vào cốc thủy tinh 100ml, thêm nước cất khuấy tan chuyển vào bình định mức, tráng kĩ đũa thủy tinh cốc, định mức đến vạch Ta dung dịch NaOH có nồng độ C(M) Để thu dung dịch NaOH có nồng độ tương ứng theo công thức liên hệ khối lượng nồng độ NaOH sau: m = n M = CM.V.M = CM 0,1.40 Dung dịch dùng để tạo nano ZnO điều chế từ tiền chất Zn(NO 3)2 NaOH hòa tan nước cất nhiệt độ phòng (ta khảo sát với nồng độ NaOH khác nhau) Sau dung dịch khuấy Khảo sát thời gian nhiệt độ phản ứng để tìm điều kiện tối ưu Sau thời gian để phản ứng xảy ra, lấy sản phẩm rửa nhanh qua nước cất để khô (hạn chế bụi) Sơ đồ: Dung dịch Zn2+ + dung dịch NaOH Hòa tan nước cất Khuấy Nung, sấy Rửa qua nước cất Làm khô Hóa chất, dụng cụ Hóa chất: - Dung dịch Zn(NO3)2 Nước cất Dung dịch NaOH rắn Dung dịch Methanol Dụng cụ: pipet, ống nhỏ giọt, lò nung, máy khuấy từ, cốc thủy tinh, máy li tâm Phương pháp nghiên cứu Lý thuyết: - Tổng hợp, nghiên cứu, đánh giá tài liệu liên quan đến cấu trúc ZnO có kích thước nano - Tìm hiểu tính chất ứng dụng nano ZnO tính chất quang, điện, tính áp điện, tính chất huỳnh quang… - Nghiên cứu phương pháp tổng hợp nano ZnO phương pháp dung dịch, thủy nhiệt, phương pháp lắng đọng vận chuyển pha hơi, phương pháp CVD, phương pháp lắng đọng vận chuyển pha hơi… Từ rút nhận xét phương pháp, đặc tính tính chất ZnO tổng hợp phương pháp Thực nghiệm - Pha dung dịch - Tổng hợp nano ZnO - Xác định cấu trúc ZnO ảnh SEM, TEM, đặc điểm cấu trúc, hình dạng kích thước ZnO - So sánh kích thước, thay đổi tính chất ZnO thay đổi điều kiện tổng hợp thời gian, nhiệt độ, nồng độ tiền chất - Rút nhận xét: ảnh hưởng điều kiện tổng hợp đến hình dạng, kích thước, cấu trúc, tính chất ZnO nano 6.Cấu trúc Chương 1: Tổng quan 1.1 Giới thiệu vật liệu ZnO 1.2 Cấu trúc ZnO 1.3 Tính chất ứng dụng ZnO cấu trúc nano 1.4 Các phương pháp chế tạo ZnO cấu trúc nano Chương 2: Thực nghiệm 2.1 Hóa chất dụng cụ 2.2 Tiến trình thực nghiệm 2.2.1 Pha hóa chất 2.2.2 Tổng hợp nano ZnO 2.2.3 Khảo sát điều kiện tối ưu Chương 3: Kết thảo luận 3.1 Tổng hợp nano ZnO 3.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaOH 3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 3.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 7.Dự kiến tiến độ nghiên cứu Ngày nhận đề tài: 25/10/2013 Ngày hoàn thành :30/4/2014 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho khoa ngày… tháng… năm 20…