CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MÀNG QUANG XÚC TÁC TiO2 HOẠT ĐỘNG TRONG VÙNG KHẢ KIẾN BẰNG CÁCH ĐỒNG PHA TẠP NITƠ, KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỊ THỂ.

Nghiên cứu và chế tạo màng quang xúc tác TiO2 đồng pha tạp vanadium và nitơ bằng phương pháp sol–gel, đề tài nghiên cứu khoa học cơ sở 2014.. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHÙNG N

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý

7 Nguyen Huu Ke, Phung Nguyen Thai Hang, Le Vu Tuan Hung,

Investigating the photocatalytic activity under visible region of

magnetron co–sputtering method, Journal of Emerging Trends in

Engi-neering and Applied Sciences (JETEAS), vol 3, Issue 1, p 45, (2012),

ISSN: 2141 – 7016

8 Phung Nguyen Thai Hang, Nguyen Huu Ke, Nguyen Van Tin,

Truong Duc Nguyen, Duong Ai Phuong, Le Vu Tuan Hung, Enhancing

thin film prepared by sol–gel method, Proceedings of the second

aca-demic conference on natural science for master and PhD students from

Cambodia - Laos - Malaysia - Vietnam, (2012), ISBN: 978 - 604 - 913

-088 - 5

9 Phung Nguyen Thai Hang, Nguyen Huu Ke, Duong Ai Phuong,

Le Vu Tuan Hung, Enhancing the photocatalytic activity under visible

VNU Journal of Science, Math Phy., 27 (2011), p 251–257, ISSN: 0866

- 8612

10 Nguyen Huu Ke, Phung Nguyen Thai Hang, Le Vu Tuan Hung,

Investigating the photocatalytic activity under sun light of nitrogen and

co–sputtering method, Proceedings of the second academic conference

on natural science for master and PhD students from Cambodia - Laos

- Malaysia - Vietnam, (2012), ISBN: 978 - 604 - 913 -088 - 5

II NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

vanadium bằng phương pháp solgel, đề tài nghiên cứu cấp cơ sở 2013

2 Nghiên cứu và chế tạo màng quang xúc tác TiO2 đồng pha

tạp vanadium và nitơ bằng phương pháp sol–gel, đề tài nghiên cứu

khoa học cơ sở 2014

26

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHÙNG NGUYỄN THÁI HẰNG

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MÀNG QUANG

KHẢ KIẾN BẰNG CÁCH ĐỒNG PHA TẠP NITƠ, KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP VÀ

SỬ DỤNG CẤU TRÚC DỊ THỂ

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

TP Hồ Chí Minh – 2018

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý

DANH MỤC CÔNG TRÌNH

I BÀI BÁO

1 Hang Nguyen Thai Phung, Van Khanh Nguyen Tran, Nguyen Duc Truong, Phuong Ai Duong and Vu Tuan Hung Le, Effect of co-doping and tri-co-doping with transition metals and a nonmetal on

Korean Physical Society, Volume 70, Issue 11, pp 995-1000, (2017), (tạp chí SCIE)

2 Hang Nguyen Thai Phung, Van Khanh Nguyen Tran, Loan Thi Kieu Phan, Lam Thanh Nguyen, Phuong Ai Duong and Vu Tuan Hung

Nanomaterials, 3197540, (2017), (tạp chí SCIE)

3 Phùng Nguyễn Thái Hằng, Dương Ái Phương, Lê Vũ Tuấn Hùng,

và lý thuyết, Tạp chí Khoa học Đại học Tây Nguyên, vol 16, (2016), ISSN: 1859 – 4611

4 Phung Nguyen Thai Hang, Truong Duc Nguyen, Duong Ai Phuong, Le Vu Tuan Hung, Enhancement of the visible light

Journal of Nonlinear Optical Physics and Material (JNOPM), vol 24, issue 4, (2015), (Tạp chí SCIE)

5 Phùng Nguyễn Thái Hằng, Dương Ái Phương, Lê Vũ Tuấn Hùng, Khảo sát tính quang xúc tác của màng titan oxit đồng pha tạp vana-dium và nitơ , Tạp chí khoa học công nghệ, vol 52, no 3, p 389, (2015), ISSN: 2525 – 2518

6 Phung Nguyen Thai Hang, Cao Thi Thu Ha, Duong Ai Phuong,

Le Vu Tuan Hung, Photocatalytic activity enhancing for titanium diox-ide by co–doping chromium and nitrogen, Advances in Optics Photonics Spectroscopy & Applications VII, (2013), ISSN: 1859 – 4271

25

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Vật lý Ứng dụng, Khoa Vật lý – Vật lý

Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS Lê Vũ Tuấn Hùng

2 PGS TS Dương Ái Phương

Phản biện 1: PGS TS Chu Đình Thúy

Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Thị Phương Phong

Phản biện 3: TS Nguyễn Thị Thu Thủy

Phản biện độc lập 1: PGS TS Chu Đình Thúy

Phản biện độc lập 2: TS Nguyễn Thị Thu Thủy

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Cơ Sở Đào Tạo

tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh

vào lúc , ngày tháng năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại:

1 Thư viện Tổng hợp Tp Hồ Chí Minh

2 Thư viện Trường Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý

được thông số chế tạo tối ưu cho quá trình tạo màng cấu trúc dị thể

có khả năng phân hủy 60% dung dịch MB sau 150 phút chiếu ánh sáng

thu hiệu quả ánh sáng khả kiến và truyền electron sang vùng dẫn của

Hướng thứ ba, kết hợp đồng thời đồng pha tạp kim loại chuyển

bằng phương pháp phương pháp sol–gel kết hợp với phương pháp CBD

kiến với khả năng phân hủy 99% dung dịch MB sau 150 phút chiếu

ánh sáng khả kiến Cơ chế giải thích được đề xuất là do kết hợp được

vai trò của các yếu tố cải thiện trong từng phương thức sử dụng Lớp

sáng khả kiến do mức tạp N–2p trong vùng cấm làm dịch chuyển bờ

cấm phân tách hạt tải hiệu quả nên kéo dài được thời gian sống của

hạt tải

v Kiến nghị: Trong tương lai, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển đề

tài theo các hướng sau đây:

tích lớn để ứng dụng khả năng tự làm sạch, chống mờ sương của kính

thiết bị như gạch nền, ly tách, bồn sứ rửa tay,

24

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý

MỞ ĐẦU

vực xử lý môi trường nhờ các ưu điểm nổi bật như giá thành thấp, trơ hóa học, độ bền cao, không độc, khả năng quang hoạt cao, dễ tái chế,

được sử dụng ở dạng bột nên tồn tại ba nhược điểm làm giảm hiệu suất quang xúc tác, gồm: bột nano dễ bị kết đám trên bề mặt, khó khuếch tán đều bột trong dung dịch và khó thu hồi để tái sử dụng Để khắc phục vấn đề trên, các nhà khoa học đã đề xuất rằng nên sử dụng

vật liệu tự làm sạch bề mặt nhờ vào tính quang siêu thấm ướt bề mặt

3,2 eV) và khả năng tái hợp giữa electron – lỗ trống rất lớn nên màng

Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, có sẵn và ổn định trong tự nhiên Trong phổ năng lượng mặt trời thu được ở bề mặt trái đất, bức xạ tử ngoại (UV) chỉ chiếm khoảng 5%, 50% là ánh sáng khả kiến [40] Do đó, nếu chúng ta sử dụng được nguồn ánh sáng khả kiến

đáng kể Nói cách khác, chúng ta cần phải tìm được phương thức để

sống của electron – lỗ trống nhằm mục tiêu tăng cường khả năng hoạt

Các kỹ thuật khác nhau như pha tạp với cation hoặc anion, kết cặp với oxít bán dẫn có độ rộng vùng cấm nhỏ hơn, gắn chất nhạy quang hay gắn kim loại quí ở bề mặt đều làm thay đổi tính chất điện

là một trong những cách hữu hiệu nhất qua công trình nghiên cứu của

1

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

v Kết luận: Trong luận án này, chúng tôi đã chế tạo thành công màng

khả kiến và giảm khả năng tái hợp của electron – lỗ trống Chúng tôi

đã tìm được phương thức chế tạo để giải quyết mục tiêu của luận án theo ba hướng khác nhau

Hướng thứ nhất, sử dụng việc đồng pha tạp kim loại chuyển

pháp đồng phún xạ magentron DC và tìm được nồng độ pha tạp sol

đồng pha tạp kim loại chuyển tiếp, nitơ được chế tạo ở điều kiện tối ưu bằng hai phương pháp đồng phún xạ magnetron và sol–gel đều có tính

86% dung dịch MB sau 150 phút chiếu ánh sáng khả kiến Ngoài ra,

trong vùng ánh sáng khả kiến Sau đó, cơ chế giải thích sự tăng cường

kim loại chuyển tiếp, N được đề xuất là do sự hình thành một số mức

sự lai hóa giữa hai mức N–2p và O–2p Trong khi, các trạng thái của kim loại chuyển tiếp phân tách hạt tải hiệu quả, nên kéo dài được thời gian sống của electron – lỗ trống Tính đúng đắn của cơ chế giải thích trên đã được minh chứng thông qua các kết quả mô phỏng cấu trúc

pha tạp bằng lý thuyết DFT với gần đúng GGA thông qua phần mềm Quantum Espresso

23

Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý

được nghiên cứu khá phổ biến là kim loại chuyển tiếp [19, 82, 153] và

kiến nhưng lại giảm hiệu suất và gây ra sự không bền nhiệt [176, 196]

khả kiến do sự thu hẹp độ rộng vùng cấm [135,156,189] Trong các tạp

chất phi kim, nitơ (N) đã chứng minh là lựa chọn hiệu quả nhất do

có năng lượng ion hóa thấp và bán kính không khác biệt nhiều so với

một số trạng thái N–2p định xứ ngay sát phía trên đỉnh vùng hóa trị

nên bắt các hạt tải quang sinh, do đó giảm dòng quang sinh và hạn chế

hiệu suất quang xúc tác [29, 75] Để giảm tốc độ tái hợp của các hạt

quan tâm của một số nhóm nghiên cứu như: nhóm A Kubacka đồng

pha tạp W, N [89], nhóm W Zhu đồng pha tạp crôm (Cr), N [197],

nhóm X Yao đồng pha tạp Zn, N [179], nhóm R Jaiswal và D E Gu

đồng pha tạp vanadium (V), N [53, 70] Kết quả của các nhóm trên

chuyển tiếp, N ở dạng bột

trong vùng khả kiến qua công trình nghiên cứu của một số nhóm tác

giả [65, 166, 172] Theo V Jeyalakshmi, nguyên nhân sự gia tăng tính

2

kapp

Eg

Eg

oS2

2

2/TiO

2/TiO

2

2/TiO

2

O2

2/TiO

2

2/TiO

2/TVN,

2/TCrN

2/TiO

2

2/TiO

2/TiO

2/TiO

2/TiO

2/TiO

kapp

2/TiO

2/TiO

2 ,

2 /TiO

2/TiO

iO2

iO2

2

kapp

2 ,