Chế tạo, nghiên cứu các tính chất của vật liệu nano ZnO và khả năng ứng dụng

Ch to, nghiờn cu cac tớnh cht ca vt liu nano ZnO va kha nng ng du ng Ngụ Thanh Dung Trng i hc Khoa hc T nhiờn Lun ỏn Tin s ngnh: Vt lý Chõ t r n ; Mó s: 62 44 07 01 Ngi hng dn: PGS TS Nguyn Th Thc Hin, PGS TS Lờ Th Thanh Bỡnh Nm bo v: 2013 Abstract: Tng quan lý thuyt v cỏc nghiờn cu: c ch truyn nng lng t ht nano sang ion t him, quỏ trỡnh quang xỳc tỏc, cỏc loi tng tỏc bỏn dn t pha loóng, xu hng a ht nano vo mng sn ti u húa tớnh cht ca mng sn Gii thiu cac quy trinh chờ ta o cac mõu nghiờn cu : phng phỏp sol gel v thy nhit Trỡnh by s , nguyờn lý lm vic ca cỏc thit b, h o c s dng kho sỏt tớnh cht ca vt liu Kho sỏt cỏc tớnh cht ca vt liu nano ZnO c ch to t hai phng phỏp, sol gel v thy nhit Phng phỏp sol gel, chm lng t ZnO c to Sau o, kh nng truyn nng lng ca chung cho cac ion Eu 3+ c khao sat va kh ng inh Nghiờn cu kh nng tng ụ bn UV ca mng sn cú mt ca ht nano ZnO Vt liu nano ZnO cú din tớch b mt ln c to bng phng phỏp thy nhit Sau o , kho sỏt kh nng quang xỳc tỏc ca vt liu ny c thụng qua vic o ph hp th ca dung dch xanh metylen theo thi gian Trỡnh by kt qu nghiờn cu vt liu bỏn dn t pha loóng ZnO:Co bng hai phng phỏp l sol gel v thy nhit Keywords: Vt lý cht rn; Vt liu Nano; Vt lý Content M u ZnO l hp cht thuc nhúm AIIBVI cú nhiu tớnh cht ni bt nh: rng vựng cm ln (c 3,37 eV nhit phũng), bn vng, rn v nhit núng chy cao, ó v ang c nghiờn cu mt cỏch rng rói vỡ kh nng ng dng ca nú õy l mt s ớt vt liu nhn c rt nhiu s quan tõm nghiờn cu ca cỏc nh khoa hc Cho n nay, vic nghiờn cu vt liu ZnO i theo ba hng chớnh l: nano ZnO v ZnO pha (trong ú c bit quan tõm n ZnO pha ta p loa i p va pha t (bỏn dn t pha loóng DMS)) Trong phm vi nghiờn cu ca lun ỏn, vt liu nano ZnO v vt liu bỏn dn t pha loóng trờn c s vt liu ZnO pha Co c tõ p trung nghiờn cu Cho n , hng nghiờn cu võ t liờ u nano ZnO a a t c mụ t sụ tu ang kờ nghiờn cu va ng du ng Tuy cú rt nhiu thnh tu vic nghiờn cu nano ZnO, song õy c xem l lnh vc nhiu tim nng, cn c khai thỏc thờm Vớ d nh, ht nano ZnO cú kh nng truyn nng lng cho ion t him v t ú tng cng s phỏt quang ca ion t him; hay ht nano ZnO cú th a vo mng sn nhm tng ụ bn UV v mt s tớnh cht c lý khỏc ca mng sn polyurethane (PU) Ngoi ra, vt liu ZnO cú rng vựng cm v cỏc tớnh cht tng t TiO2, t ú m kh nng khai thỏc vt liu nano ZnO quang xỳc tỏc Tuy nhiờn, trỏi ngc vi hng nghiờn cu nano, vt liu bỏn dn t pha loóng trờn c s cỏc ụxớt kim loi pha kim loi chuyn tip núi chung v ZnO pha Co núi riờng c d oỏn cú tớnh st t nhit phũng ang l thi s hin v nhn c rt nhiu ý kin trỏi chiu Bờn cnh cỏc nghiờn cu cho thy trin vng to vt liu bỏn dn t pha loóng pha kim loi chuyn tip cú tớnh st t nhit phũng, cũn rt nhiu cỏc nghiờn cu cho rng vt liu bỏn dn t pha loóng ch cú TC di nhit phũng Nhỡn chung, cỏc nghiờn cu u gp khú khn vic gii thớch mụ t cach thớch ỏng ngun gc gõy tớnh st t nhit phũng ca vt liu v phng phỏp ch to vt liu cú tớnh n nh cao Vỡ vy, nghiờn cu cỏc xung quanh vt liu ZnO m c th l nano ZnO v bỏn dn t pha loóng trờn c s vt liu ZnO l mt yờu cu cn thit nhm a c cỏc ng dng c th ca vt liu cú nhiu tớnh cht thỳ v v kh nng ng dng rng rói ny Nhm gúp mt phn cụng sc vo cụng cuc nghiờn cu ú, ti: Ch to, nghiờn cu cỏc tớnh cht cua võt liờ u nano ZnO v kh nng ng dng c chn nghiờn cu lun ỏn Ni dung v phng phỏp nghiờn cu Lun ỏn c tin hnh bng phng phỏp thc nghim Cỏc vt liu nghiờn cu c ch to bng phng phỏp sol gel va thy nhit Tt c quỏ trỡnh ch to mu u c tin hnh ti Khoa Vt lý, Trng i hc Khoa hc T nhiờn, H QG HN Hỡnh thỏi b mt v cht lng tinh th ca mu c kho sỏt bng phng phỏp hin vi in t quột (SEM), hin vi in t truyn qua (TEM), nhiu x tia X v tỏn x Raman ti trng i hc Khoa hc T nhiờn, Vin V sinh dch t Trung ng v i hc Bỏch Khoa H Ni Cỏc phộp o ph hp th, truyn qua, hunh quang, kớch thớch hunh quang c thc hin ti Trng i hc Khoa hc T nhiờn, H QG HN Cỏc phộp o t c thc hin trờn h VSM ca Trng i hc Khoa hc T nhiờn v SQUID c Ngoi ra, lun ỏn cng s dng phng phỏp ph hng ngoi (FTIR) kho sỏt cỏc liờn kt c trng ca mng sn búng ca mng sn c o trờn mỏy Micro-TRI-gloss ca hóng BYK- Gardner theo tiờu chun ASTM D 523 Tt c cỏc thit b kho sỏt tớnh cht mng sn u c thc hin ti Vin K thut nhit i í ngha khoa hc v thc tin cua ti Lun ỏn a c phng phỏp n gin ch to ht nano ZnO a cỏc minh chng rừ rng v s truyn nng lng t ht nano ZnO sang ion t him Eu 3+ Bng vic a võ t liờ u nano ZnO vao mng sn v th nghiờ m kha nng quang xỳc tỏc , ó a vic nghiờn cu tin gn hn ti cỏc ng dng thc t Trong tỡnh hỡnh nghiờn cu cũn nhiu tranh cói v vt liu bỏn dn t pha loóng núi chung v vt liu ZnO:Co núi riờng, lun ỏn ó gúp thờm mt phn nghiờn cu nh lm rừ hn cỏc xunh quanh vt liu ny B cc cua lun ỏn Cỏc kt qu t c quỏ trỡnh thc hin lun ỏn s c trỡnh by chng Ni dung chớnh ca mi chng nh sau: Chng trỡnh by tng quan lý thuyt v cỏc nghiờn cu: c ch truyn nng lng t ht nano sang ion t him, quỏ trỡnh quang xỳc tỏc, cỏc loi tng tỏc t bỏn dn t pha loóng, xu hng a ht nano vo mng sn ti u húa tớnh cht ca mng sn Nhng c cp chng ny l c s nhn bit, so sỏnh v gii thớch cỏc tớnh cht ca cỏc vt liu ch to c phn kt qu ca lun ỏn Chng l phn thc nghim , trỡnh by tng quan va quy trin h chờ ta o cac mõu nghiờn cu luõ n an la phng phỏp sol gel v thy nhit Ngoi ra, chng ny cũn trỡnh by s , nguyờn lý lm vic ca cỏc thit b, h o c s dng kho sỏt tớnh cht ca vt liu Chng Bng phng phỏp sol gel, chm lng t ZnO c to Sau o , kh nng truyn nng lng ca chung cho cac ion Eu 3+ c khao sat va kh ng inh Ngoi ra, ht nano ZnO c a vo mng sn polyurethane nghiờn cu kh nng tng ụ bn UV ca mng sn cú mt ca ht nano ZnO Vt liu nano ZnO cú din tớch b mt ln c to bng phng phỏp thy nhit Sau o, kh nng quang xỳc tỏc ca vt liu ny c kho sỏt thụng qua vic o ph hp th ca dung dch xanh metylen theo thi gian Chng tho lun cỏc kt qu nghiờn cu, tng hp vt liu bỏn dn t pha loóng ZnO:Co bng hai phng phỏp l sol gel v thy nhit Cỏc kt qu chớnh ca lun ỏn c túm tt phn kt lun TNG QUAN Lí THUYT Chng trinh bay nhng võ n c ban vờ hai hng nghiờn cu cua luõ n an la võ t liờ u nano ZnO va võ t liờ u ban dõn t pha loan g , m c th l vt liu ZnO pha Co Khi kich thc nano , ht nano cú kh nng truyn nng lng cho ion t him v tng cng s phat quang Quỏ trỡnh truyn nng lng tuõn theo tng tỏc lng cc in Tc truyn nng lng c tớnh theo lý thuyt Fửrster va ph thuc vo khong cỏc R gia D v A Nu R>RF xỏc sut D t phỏt x chim u th, nu R