CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TIO2: Fe3+

MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4 1.1 Vật liệu TiO2 4 1.1.1 Cấu trúc tinh thể của TiO2 4 1.1.2 Một số tính chất hoá học đặc trưng của vật liệu TiO2 8 1.1.3 Một số tính chất vật lý đặc trưng của vật liệu nano TiO2 9 1.1.3.1 Tính chất nhiệt của vật liệu nano TiO2 9 1.1.3.2 Tính chất điện của vật liệu nano TiO2 10 1.1.3.3 Tính chất quang xúc tác của TiO2 12 1.2 Tổng quan về vật liệu TiO2 pha tạp Fe3+ 14 1.2.1 Cấu tạo, tính chất của nguyên tố kim loại Fe 14 1.2.2 Tổng quan một số tài liệu nghiên cứu về vật liệu TiO2 pha tạp Fe3+ 16 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 30 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu 30 2.1.1 Các tiền chất 32 2.1.2 Quy trình tạo mẫu 32 2.2 Các phép đo thực nghiệm 33 2.2.1 Phép đo nhiễu xạ tia X 33 2.2.2 Phép đo phổ Raman 35 2.2.3 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng (EDS) 37 2.2.4 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 37 2.2.5 Phép đo phổ phản xạ khuếch tán 38 2.2.6 Phép đo phổ huỳnh quang 39 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Fe3+ lên cấu trúc tinh thể TiO2 43 3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Fe3+ lên giản đồ nhiễu xạ tia X của TiO2 43 3.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Fe3+ lên phổ Raman của TiO2 48 3.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ Fe3+ đến phổ EDS và hình thái học. 54 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Fe3+ lên tính chất quang của TiO2 57 3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Fe3+ lên phổ phản xạ khuếch tán của TiO2 57 3.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ tạp chất Fe3+ lên phổ huỳnh quang của TiO2 61 KẾT LUẬN 68 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Huyền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TIO2: Fe3+ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Huyền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TIO2: Fe3+ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440130.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trịnh Thị Loan Hà Nội – 2018 22 LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến cô giáo TS Trịnh Thị Loan người hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp kiến thức quý báu khoa học sống trình học tập để giúp em hồn thành luận văn Không cô ân cần động viên quan tâm học viên mình, chỗ dựa tinh thần vững lúc em cảm thấy khó khăn ln đưa cho em lời khuyên kịp thời để em có nhận thức đắn khoa học sống Có thể nói thời gian gặp làm việc với cô khoảng thời gian em vô trân trọng khắc cốt ghi tâm Em xin chân thành cám ơn thầy cô giáo môn Vật lý Đại cương, Vật lý Chất rắn, Trung tâm khoa học Vật liệu – Khoa Vật lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, trang bị kiến thức khoa học tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em học tập trình làm luận văn Em xin chân thành cám ơn thầy cô giáo, đồng nghiệp trường Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trình em học Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến bố mẹ người thân gia đình gần gũi, động viên chia sẻ giúp khắc phục khó khăn q trình học tập nghiên cứu Cuối xin gửi lời cám ơn đến tất bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Hà nội, ngày 23 tháng 06 năm 2018 Học viên 33 Nguyễn Thị Huyền MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH VẼ 44 DANH SÁCH BẢNG BIỂU 55 MỞ ĐẦU Trong vài thập kỷ gần đây, với phát triển nhanh chóng đất nước nhiều ngành kinh tế tạo ô nhiễm môi trường nghiêm trọng kể mặt hóa học lẫn sinh học, nhiều nơi xuất cân sinh thái Mặt khác việc sử dụng mức lượng hoá thạch nguyên nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm môi trường làm biến đổi khí hậu Các dự báo khoa học cho biết, nhu cầu lượng cần cho loài người tăng gấp đơi vòng 50 năm tới lúc nguồn nhiên liệu hóa thạch chủ yếu cạn kiệt [34] Trong trái đất ln nhận nguồn lượng hàng năm từ Mặt Trời khoảng 3.1024J, nhiều khoảng 10.000 nhu cầu lượng người [34] Như cần sử dụng 0,1% diện tích bề mặt Trái Đất với pin mặt trời hiệu suất chuyển đổi 10% đáp ứng nhu cầu lượng Tuy nhiên, việc khai thác nguồn lượng thách thức lớn khoa học công nghệ tương lai Một vật liệu hứa hẹn đáp ứng phần đòi hỏi vật liệu Titan dioxid (TiO2) TiO2 vật liệu bán dẫn có vùng cấm rộng, suốt, chiết suất cao, ưu điểm lớn TiO khơng độc hại, giá thành thấp từ lâu ứng dụng nhiều ngành công nghiệp như: Sơn, nhựa, giấy, mỹ phẩm, dược phẩm [27,53,66] Ứng dụng quan trọng TiO2 kích thước nano khả làm môi trường thông qua phản ứng quang xúc tác Chỉ việc chiếu sáng, nhà nghiên cứu nhận thấy chất hữu cơ, chất bẩn bị phân huỷ, đặc biệt môi trường nước, tác dụng ánh sáng có mặt TiO2, hợp chất nhiễm dễ dàng bị phân hủy Điều quan trọng khả chuyển đổi lượng mặt trời thành điện quy mô dân dụng Trong lĩnh vực cơng nghệ nano, khó để tìm thấy loại vật liệu có nhiều ứng dụng q giá, chí thay vật liệu nano TiO2 Tuy nhiên, TiO2 có nhược điểm định như: có kích thước hạt nhỏ TiO2 trơ mặt hóa học mơi trường nước 66 chúng phân tán tạo thành hệ nhũ tương nên khó lọc để thu hồi lại Do việc ứng dụng TiO2 vào trình xử lý nước thải gặp nhiều khó khăn Mặt khác, độ rộng vùng cấm TiO2 lớn (3,25 eV anatase 3,05 eV rutile) nên ánh sáng vùng tử ngoại với bước sóng < 380 nm kích thích điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn gây tượng quang xúc tác Nhưng phần xạ tử ngoại quang phổ mặt trời chiếu đến bề mặt Trái Đất chiếm , vùng ánh sáng khả kiến loại xạ chiếm gần 45% lượng mặt trời Điều hạn chế khả quang xúc tác TiO 2, thu hẹp phạm vi ứng dụng vật liệu Để giảm độ rộng vùng cấm vật liệu nano TiO2 người ta tiến hành pha tạp vật liệu với phi kim C, N [14, 69]; kim loại chuyển tiếp Fe, Cu, Ag, Ni, Cr [20,52,61]; đồng pha tạp Fe - C, Fe - Cr [32] Trong kim loại Fe coi chất thích hợp để pha tạp vào TiO2 bán kính Fe3+ (0,64 Å) chênh lệch khơng đáng kể so với bán kính Ti4+ (0,61 Å) Do đó, ion Fe 3+ dễ dàng thay ion Ti 4+ mạng tinh thể TiO2 Luận văn với tiêu đề “Chế tạo nghiên cứu số tính chất vật lý hạt nano TiO2 pha tạp Fe3+” thực với mục đích: - Chế tạo hạt nano TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ khác (từ %mol đến 25 %mol) phương pháp thủy phân kết hợp - thủy nhiệt Khảo sát ảnh hưởng điều kiện chế tạo mẫu, nồng độ tạp chất Fe 3+ lên cấu trúc pha, tinh thể vật liệu TiO thông qua giản đồ nhiễu xạ - tia X phổ tán xạ Raman Xác định ngun tố hóa học mẫu thơng qua phổ tán sắc lượng EDS Xác định hình thái học kích thước mẫu chế tạo - thơng qua ảnh TEM Khảo sát tính chất hấp thụ huỳnh quang mẫu tổng hợp thông qua phép đo phổ phản xạ khuếch tán phổ huỳnh quang Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn chia làm chương, sau: 77 Chương - Tổng quan: Trình bày tổng quan tính chất hóa học, vật lý cấu trúc tinh thể TiO2; tổng quan tài liệu nghiên cứu vật liệu TiO2 pha tạp chất Fe3+ nước Chương - Thực nghiệm: Chương trình bày phương pháp thực nghiệm chế tạo mẫu phép đo khảo sát tính chất mẫu chế tạo Chương - Kết thảo luận: Trình bày kết thu từ phép đo thực nghiệm, thảo luận đánh giá kết thu 88 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu TiO2 Titan (Ti) kim loại chuyển tiếp 3d có màu trắng bạc, nhiệt độ thường tinh thể có cấu trúc lục giác (dạng α) kim loại kiềm bền nhiệt độ cao có cấu trúc lập phương tâm khối (dạng β) tác dụng với ơxy tạo thành ơxít TiO Ti nóng chảy nhiệt độ 1668 oC; sơi nhiệt độ 3260 oC Ti có đồng vị, bền 48Ti Số thứ tự nguyên tử Ti 22, cấu hình electron nguyên tử [Ar]3d24s2 Năng lượng ion hóa nguyên tử từ I1 đến I4 6,83; 13,57; 24,47; 43,24 eV Bán kính nguyên tử 1,46 Å, bán kính ion Ti 4+ 0,61 Å Năng lượng ion hóa thứ tư Ti lớn nên cấu trúc tinh thể TiO có độ bền cao Trong ơxít, trạng thái ơxy hóa đặc trưng bền +4 (TiO Titan điơxít) ion Ti4+ có cấu hình bền khí (18 electron) Ngồi Ti có trạng thái ơxy hóa thấp +2 (TiO) +3 (Ti 2O3), ơxít ứng với số ơxy hóa thấp Ti dễ chuyển sang trạng thái +4 đặc trưng [10] Hầu hết Ti tồn tự nhiên dạng hợp chất Titan điơxít, khống vật inmenit (FeTiO3), TiO2 ơxít điển hình kim loại titan (Ti) TiO chất bán dẫn màu trắng, đun nóng có màu vàng đơi xanh, làm lạnh lại chuyển thành màu trắng Tinh thể TiO2 có độ cứng cao, khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy khoảng 1870 oC) TiO2 vật liệu có số điện mơi cao, suốt, có chiết suất cao nên có nhiều ứng dụng độc đáo lĩnh vực điện tử, quang điện tử học spin Nhờ vào tính chất lý hóa đặc biệt, có độ bền cao thân thiện với mơi trường TiO2 thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều phòng thí nghiệm ngồi nước Cấu trúc, tính chất dạng tồn vật liệu TiO2 trình bày mục 99 1.1.1 Cấu trúc tinh thể TiO2 Liên kết TiO2 liên kết ion Các nguyên tử Titan (Ti) ơxy (O) trao đổi điện tử hóa trị cho để trở thành cation anion Liên kết xuất ion trái dấu thông qua lực hút tĩnh điện Khi nguyên tử Ti O tiến lại gần để tạo nên tinh thể TiO2, tương tác mà chúng có phân bố lại điện tử nguyên tử Quá trình phân bố lại điện tử thỏa mãn điều kiện bảo toàn điện tích tồn hệ có xu hướng cho ngun tử có lớp vỏ ngồi lấp đầy điện tử Khi tạo thành tinh thể, nguyên tử Ti cho hai nguyên tử O bốn điện tử trở thành cation Ti 4+ nguyên tử O nhận hai điện tử trở thành anion O2- [11] TiO2 tồn nhiều dạng pha có cấu trúc tinh thể khác nhau, chủ yếu dạng như: vơ định hình, anatase, rutile brookite Trong đó, Rutile dạng cấu trúc tinh thể bền vững TiO2 Cả hai pha anatase brookite dạng giả bền, chúng chuyển thành pha rutile vật liệu nung nhiệt độ 700 oC [40] Tuy nhiên, số tác giả khác thấy nhiệt độ 500 oC bắt đầu có chuyển pha từ pha anatase sang pha rutile q trình xử lý nhiệt [68] Còn dạng TiO2 vơ định hình có độ bền nhất, dễ dàng chuyển sang dạng pha anatase để lâu khơng khí nhiệt độ phòng [2,8] 10 10 chuyển mức nghiêng phép [63] Để nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tạp chất Fe 3+ lên tín hiệu huỳnh quang TiO2, phổ huỳnh quang mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ khác nhau, kích thích bước sóng 300 nm khảo sát trình bày Hình 3.52 So với mẫu không pha tạp, phổ huỳnh quang mẫu TiO pha tạp chất Fe3+ với nồng độ %mol có cấu trúc tương tự, cường độ đỉnh huỳnh quang giảm theo tăng nồng độ tạp chất Fe 3+ (các đường a, b c Hình 3.52) 4 5.0x10 2,83 1.0x10 2,75 2,66 1.5x10 a b c d (/2,1) e (/2,1) f g 3,03 λ ex = 300 nm 2,54 C­ êng­®é­(Cps) 2.0x10 0.0 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 Năngưlư ợ ngư(eV) 3.4 3.6 Hỡnh 3.52 Ph huỳnh quang mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ khác nhau, kích thích bước sóng 300 nm: a- %mol, b- %mol, c- %mol, d8 %mol, e- 10 %mol, f- 16 %mol, g- 25 %mol Quan sát thấy đỉnh huỳnh quang phía lượng cao giảm mạnh so với đỉnh huỳnh quang phía lượng thấp Điều tạp chất Fe3+ tách rời cặp điện tử lỗ trống dẫn đến giảm tỷ lệ tái tổ hợp điện tử lỗ trống tinh thể TiO [39] Trong mẫu TiO2:Fe3+, tâm bẫy tạp chất Fe 3+ hình thành vùng dẫn Ti 4+ 74 74 gây giảm cường độ huỳnh quang giảm độ rộng vùng cấm TiO [39] Tuy nhiên, nồng độ tạp chất Fe 3+ mẫu tăng cao đến %mol, phổ huỳnh quang mẫu thấy đỉnh huỳnh quang rộng có cực đại nằm khoảng 3,03 eV (403 nm) (đường d Hình 3.52) Điều đáng lưu ý, cường độ đỉnh huỳnh quang 3,08 eV (403 nm) mẫu TiO pha tạp chất Fe3+ với nồng độ %mol lớn 2,9 lần so với đỉnh huỳnh quang 2,83 eV (438 nm) mẫu TiO2 không pha tạp Phổ huỳnh quang mẫu TiO pha tạp chất Fe3+ với nồng độ 10 %mol có dạng tương tự mẫu pha tạp với nồng độ %mol, có cường độ yếu (đường e Hình 3.52) Trong đó, mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ nồng độ 16 %mol, dải huỳnh quang mẫu yếu 2,5 lần so với mẫu pha tạp %mol Fe3+ nằm dải lượng 2,4 eV - 3,19 eV, thấp hẳn so với mẫu pha tạp chất Fe 3+ với nồng độ nhỏ (đường f Hình 3.52) Phổ huỳnh quang mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ nồng độ 16 %mol gồm có hai đỉnh/vai huỳnh quang 2,99 eV (415 nm) 2,84 eV (437 nm) Đối với mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ với 25 %mol, tín hiệu huỳnh quang bị dập tắt hồn tồn (đường g Hình 3.52) 1.0x10 5.0x10 0.0 2.4 3,03 a b c d(/2) e f g 2.6 2,75 2,83 1.5x10 2,66 C­ êng­®é­(Cps) λ ex = 310 nm 3,23 2.0x10 2.8 3.0 Năngưlư ợ ngư(eV) 75 75 3.2 3.4 Hình 3.53 Phổ huỳnh quang mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ khác nhau, kích thích bước sóng 310 nm: a- %mol, b- %mol, c- %mol, d- %mol, e- 10 %mol, f- 16 %mol, g- 25 %mol Có thể thấy phụ thuộc tín hiệu huỳnh quang mẫu TiO 2:Fe3+ vào nồng độ tạp chất Fe3+ tương đối phức tạp Để tìm hiểu nguồn gốc đỉnh huỳnh quang mẫu pha tạp chất Fe 3+ với nồng độ cao, phổ huỳnh quang ghi bước sóng kích thích 310 nm 320 nm tất mẫu tổng hợp khảo sát trình bày hình 3.21 3.22 tương ứng Quan sát ta thấy phụ thuộc tín hiệu huỳnh quang mẫu TiO pha tạp chất Fe3+ với nồng độ thấp %mol vào bước sóng kích thích tương tự mẫu TiO2 không pha tạp Trong dải lượng từ 2,4 eV-3,0 eV, vị trí cường độ đỉnh/vai huỳnh quang gần khơng phụ thuộc vào bước sóng kích thích Tuy nhiên, dải lượng từ 3,0 eV - 3,4 eV, vị trí cường độ đỉnh huỳnh quang phụ thuộc đáng kể vào bước sóng kích thích Trong đó, vị trí đỉnh huỳnh quang dải rộng mẫu pha tạp chất Fe3+ với nồng độ 10 %mol gần khơng thay đổi theo bước sóng kích thích Đỉnh huỳnh quang tổ hợp tái hợp xạ liên quan đến trạng thái tái hợp xạ điện tử từ tâm bẫy Fe 3+ nằm vùng dẫn Ti4+ xuống lỗ trống nằm vùng hóa trị O 2- tái hợp liên quan đến sai hỏng bề mặt, nút khuyết ôxy Được biết, tác dụng ánh sáng chiếu vào tinh thể TiO2, ion Fe3+ hoạt động tâm bẫy điện tử bẫy lỗ trống [39,38] 76 76 1.0x10 5.0x10 0.0 3,16 a b c d e f g 2.4 2,98 1.5x10 λex = 320 nm 2,83 2.0x10 2,66 2,54 Cư ờngưđộư(Cps) 2.5x10 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 Năngưlư î ng­(eV) Hình 3.54 Phổ huỳnh quang mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ khác nhau, kích thích bước sóng 320 nm: a- %mol, b- %mol, c- %mol, d- %mol, e- 10 %mol, f- 16 %mol, g- 25 %mol Các phản ứng xuất tinh thể TiO 2:Fe3+ mô tả sau [21,39,38,45,73]: (bẫy điện tử) (bẫy lỗ trống) (1) (2) (3) (4) (5) CB VB vùng dẫn vùng hóa trị tương ứng Tương tự mẫu pha tạp Fe 3+ %mol, vị trí đỉnh huỳnh quang dải rộng mẫu pha tạp chất Fe 3+ với nồng độ 16 %mol gần khơng thay đổi theo bước sóng kích thích So với mẫu chứa lượng tạp Fe 3+ thấp hơn, đỉnh huỳnh quang mẫu TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ 16 %mol dịch đáng kể phía lượng thấp tất bước sóng kích thích Sự dịch đỉnh huỳnh quang mẫu pha 16 %mol Fe3+ quán với giảm độ rộng vùng cấm mẫu xác định phần Huỳnh quang mẫu TiO2 pha Fe3+ với nồng độ 25 %mol không quan sát với bước 77 77 sóng kích thích Sự biến đổi cường độ huỳnh quang mẫu thay đổi trạng thái sai hỏng mức nông bề mặt hạt nano TiO2:Fe3+ [45] 78 78 KẾT LUẬN Các kết luận văn bao gồm: Đã chế tạo thành công hạt nano TiO2 pha tạp chất Fe3+ với kích thước hạt trung bình nhỏ 15 nm, phương pháp thủy phân kết hợp với thủy nhiệt Kết khảo sát cấu trúc pha thông qua phổ Raman phù hợp với kết khảo sát thông qua nhiễu xạ tia X cho thấy chế độ tạo mẫu nồng độ tạp chất có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tinh thể mẫu tổng hợp Nồng độ tạp chất Fe3+ gần không làm thay đổi thông số mạng TiO2 lại khiến hai mode Eg(1) Eg(2) pha TiO2 anatase lại dịch mở rộng phía tần số cao nồng độ tạp chất Fe 3+ mẫu tăng Kết khảo sát phổ EDS cho thấy đỉnh đặc trưng Fe tăng lên rõ rệt nồng độ tạp chất Fe3+ mẫu tăng Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ tạp chất đến lượng vùng cấm mẫu TiO2 pha tạp Fe3+ thông qua phổ phản xạ khuếch tán cho thấy: nồng độ tạp Fe3+ tăng dần độ rộng vùng cấm mẫu giảm dần giúp mở rộng dải hấp thụ TiO2 phía lượng thấp ánh sáng khả kiến Như đạt mục tiêu đề Kết khảo sát phổ huỳnh quang mẫu rằng: Tín hiệu huỳnh quang dải lượng cao phụ thuộc đáng kể vào bước sóng kích thích, tín hiệu huỳnh quang dải lượng thấp không phụ thuộc vào bước sóng kích thích Nguồn gốc đỉnh huỳnh quang mẫu TiO2 không pha tạp xác định Sự phụ thuộc tín hiệu huỳnh quang mẫu TiO2:Fe3+ vào nồng độ tạp chất Fe3+ tương đối phức tạp Nguyên nhân nồng độ tạp chất có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc tinh thể mẫu Mẫu TiO pha tạp chất Fe3+ với nồng độ %mol có cường độ huỳnh quang lớn 79 79 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH Đà CÔNG BỐ Trịnh Thi Loan, Lai Manh Quyet, Nguyen Thị Huyen, Vu Hoang Huong, Ngac An Bang and Nguyen Ngoc Long (2019), “Synthesis and inveatigation of the properties of TiO2: Fe3+ nanoparticles”, Hanoi International Symposium on Advanced Materials and Devices Hanoi, Vietnam Trinh Thi Loan, Nguyen Ngoc Long, Do Thanh Trung, Vu Hoang Huong, Nguyen Thi Huyen, Ngo Thị Hai, Le Thi Tuyen and Vu Doan Truong (2018), “Synthesis and characterizations of TiO 2:Mn2+ nanoparticles”, Physical science conference Lưu Bích Linh, Phạm Văn Tỉnh, Hồng Hà, Bùi Thị Tồn Thư, Nguyễn Vũ Cẩm Bình, Nguyễn Thị Huyền, Dương Xuân Núi, Trần Nho Thọ, Lương Minh Tuấn, Nguyễn Đức Trung Kiên, Đào Xuân Việt (2017), “Chiều dài tương quan mơ hình 2D XY cho hệ vật liệu từ”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp, (20/10), tr 109-116 Dương Xuân Núi, Lương Minh Tuấn, Tạ Thành Long, Nguyễn Vũ Cẩm Bình, Nguyễn Thị Huyền, Đoàn Quảng Trị, Lê Tuấn, Nguyễn Đức Trung Kiên, Phạm Thành Huy, Đào Xuân Việt (2017), “Giản đồ pha mơ hình XY tổng qt với tương tác NEMATIC bậc ba”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý chất rắn khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ X, NXB Bách Khoa Hà Nội, 1,tr 107-110 80 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT Nguyễn Quang Báu, Đỗ Quốc Hùng, Vũ Văn Hùng, Lê Tuấn (2004), Lý thuyết bán dẫn, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Đào Trần Cao (2004), Giáo trình vật lí chất rắn sở, Nhà xuất Khọc kĩ thuật Hà Nội Đào Trần Cao (2007), Cơ sở vật lý chất rắn, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phùng Hồ, Phan Quốc Phô (2001), Giáo trình vật lý bán dẫn, NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Cao Khang (2011), Chế tạo vật liệu nano TiO2 pha Fe, Co, Ni, N, vật liệu TiO2/GaN nghiên cứu số tính chất vật lý chúng, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Nguyễn Thị Tuyết Mai (2015), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu titan dioxit có hoạt tính xúc tác quang vùng khả kiến khả ứng dụng gốm sứ, thủy tinh, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà nội Hoàng Nhâm (2005), Hóa vơ tập III, NXB Giáo dục, Hà Nội Đinh Phạm Thái, Lê Xuân Khuông, Phạm Kim Đĩnh (1996), Luyện kim loại màu quý hiếm, NXB Giáo Dục, Hà Nội Nguyễn Văn Tuyên (2012), nghiên cứu chế tạo vật liệu TiO2 dạng cột nano để sử dụng làm điện cực cho pin mặt trời, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên-Đại học Quốc gia Hà nội 10 Đỗ Ngọc Uấn (2003), Vật lý chất rắn đại cương, Giáo trình Đại học Bách Khoa Hà Nội 11 Nguyễn Thị Kiều Vân (2008), Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO ứng dụng sản phẩm tự làm sạch, Luận văn thạc sĩ Vật liệu & Linh kiện Nano, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội II TIẾNG ANH 81 81 12 Abazovic N D, Comor M I, Dramicanin M D, Jovanovic D J, Ahrenkiel S P, Nedeljkovic J M (2006), “Photoluminescence of anatase and rutile TiO2 particles”, J Phys Chem B, 110, pp 25366–25370 13 AbdElmoula M (2011), Optical, electrical and catalytic properties of titania nanotubes, Northeastern University 14 Aditi R G, Julio B.F (2005), “A simple method to synthesize N - doped rutile titania with enhanced photocatalytic activity in sunlight”, Journal of Soild State Chemisty, 178, pp 2953 - 2957 15 Ali T, Tripathi P, Azam A, Raza W, Ahmed A S, Ahmed A and Muneer M (2017), “Photocatalytic performance of Fe-doped TiO nanoparticles under visible-light irradiation”, Mater Res Express, 4, pp 015-022 16 Ardakani H K (1994), “ Electrical and optical properties of in situ “hydrogenreduced” titanium dioxide thin films deposited by pulsed excimer laser ablation”, Thin Solid Films, vol 248, (2), pp 234-239 17 Auguglisro V, Loddo V, Palmisano G, Palmisano L, Pagliaro M (2010), Clean by light irradiation – Practical applications of supported TiO 2, Published by The Royal Society of Chemistry 18 Breckenridge R G, Hosler W R (1953), “Electrical properties of titanium dioxide semiconductors”, Phys Rev, 91(4), pp.793–802 19 Chacko L and Aneesh P M (2018), “Effect of growth techniques on the structural and optical properties of TiO2 nanostructures”, Mater Res Express, 5, pp 015-031 20 Chen X, Mao S S (2007), “Titanium dioxide nanomatrials: synthesis, properties, modifications, and application”, Chem Rev, 107, pp 2891 - 1959 21 Choi W, Termin A, Hoffmann M.R (1994), “The role of metal ion dopants in quantumsized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics”, J Phys Chem, 98, pp 13669–13679 82 82 22 Choudhury B, Verma R and Choudhury A (2014), “Oxygen defect assisted paramagnetic to ferromagnetic conversion in Fe doped TiO nanoparticles”, RSC Adv, 4, pp 29314–29323 23 Das S, Liu D, Jong Bae Park, Yoon-Bong Hahn (2013), “Metal-ion doped ptype TiO2 thin films and their applications for heterojunction devices”, Journal of Alloys and Compounds, 553, pp.188–193 24 Daude N, Gout C, Jouanin C (1977), “Electronic band structure of titanium dioxide”, Phys Rev B, 15, pp 3229–3235 25 Effendi and Bilalodin M (2012), “Effect of Doping Fe on TiO2 Thin Films Prepared by Spin Coating Method”, International Journal of Basic & Applied Sciences Ijbas-Ijens, Vol 12, No 02, pp.107-110 26 Frank O, Zukalova M, Laskova B, Kurti J, Koltai J and Kavan L (2012), “Raman spectra of titanium dioxide (anatase, rutile) with identified oxygen isotopes (16, 17, 18)”, Phys Chem Chem Phys, 14, pp 14567-14572 27 Fujishima A, Hashimoto K, Watanabe T (1996), TiO2 phtocatalysis Fundamentals and Applications, Tokio, Japan 28 Ganesh I, Kumar P P, Gupta A K, Sekhar P S.C, Radha K, Padmanabham G, Sundararajan G, (2012), “Preparation and characterization of Fe-doped TiO2 powders for solar light response and photocatalytic applications”, Processing and Application of Ceramics, (1) pp 21–36 29 Georgescu D, Baia L, Ersen O, Baia M and Simon S (2012), “Experimental assessment of the phonon confinement in TiO anatase nanocrystallites by Raman spectroscopy”, J Raman Spectrosc, 43, pp 876883 30 Hanaor D A H, Sorrell C C (2011), “Review of the anatase to rutile phase transformation”, J Mater Sci, 46, pp 855–874 31 Hwu Y, Yao Y D, Cheng N F, Tung C Y, Lin H M (1997),“X-ray absorption of nanocrystal TiO2”, Nanostructured Materials, 9, pp 355-358 83 83 32 Jeong E D, Borte H P, Lee J S, OK – Sang J, Chang H, Jin J S, Won M S and Kim H G (2008), “Hydrothermal synthesis of Cr and Fe codopped TiO2 nanoparticle photocatalyst”, Journal of Ceramic processing Research, (3), pp 250 - 253 33 Kernazhitsky L, Shymanovska V, Gavrilko T, Naumov V, Fedorenko L, Kshnyakin V, Baran J (2014), “Room temperature photoluminescence of anatase and rutile TiO2 powders”, J Lumin, (146), pp ,199–204 34 Khan R, Tae-Jeong Kim (2009), “Preparation and application of visiblelight-responsive Ni-doped photocatalysts”, Department and SnO2-coupled TiO2 nanocomposite of Applied Chemistry, Kyungpook National University, Republic of Korea, pp 702-701 35 Kominami H and et al (2000), "Synthesis of brookite-type titanium oxide nanocrystals in organic media", J Mat Chem, 10(5), pp 1151-1156 36 Kumari S, Chaudhary Y.S, Agnihotry S.A, Trip C - 16 athi, Vermac A, Chauhan D, Shrivastav R, Dass S, Satsangia V.R (2007), “A photoelectrochemical study of nano-structured Cd-doped titanium oxide”, Inter J Hydrogen Energy, 32, pp.1299–1302 37 Lam Sze M, Sin Jin C and Mohamed Abdul R (2008), “Recent Patents on Photocatalysis over Nanosized Titanium Dioxide”, Recent Patents on Chemical Engineering, (1), pp 209-219 38 Lavand A B, Bhatu M N, Malghe Y S (2018), “Visible light photocatalytic degradation of malachite green using modified titania”, J Mater Res Technol https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.05.019 39 Lin H J, Yang T S, Wang M C, His C S (2014), “Structural and photodegradation behaviors of Fe3+ doping TiO2 thin films prepared by a sol–gel spin coating”, Journal of Alloys and Compounds, 610, pp 478–485 40 Lina H, Rumaizb A K , Schulzc M, Wanga D, Rockd R, Huanga C.P, and Shah S I (2008), “Photocatalytic activity of pulsed laser deposited TiO thin films”, Materials Science and Engineering B, 151, pp 133 84 84 41 Liqiang J, Xiaojun S, Baifu X, Baiqi W, Weimin C and Honggang F (2004), “The preparation and characterization of La doped TiO2 nanoparticles and their photocatalytic activity”, Journal of Solid State Chemistry, 177, pp 3375–3382 42 Liu B, Wen L, Zhao X (2007), “The photoluminescence spectroscopic study of anatase TiO2 prepared by magnetron sputtering”, Mater Chem Phys, 106, pp 350–353 43 Marami M B, Farahmandjou M, Khoshnevisan B (2018), “Sol–Gel Synthesis of Fe-Doped TiO2 Nanocrystals”, Journal of Electronic Materials, Volume 47, (7), pp 3741-3748 44 Mott N.F, Davis E.A (1979), Electronic Processes in Non- CrystallineMaterials, 2nd ed., Clarendon Press, Oxford, New York, 45 Nair P B, Justinvictor V B, Daniel G B, Joy K, Ramakrishnan V, Kumar D D, Thomas P V (2014), “Structural, optical, photoluminescence and photocatalytic investigation of Fe-doped TiO2 thin films”, Thin Solid Films, 550, pp.121–127 46 Paola A D, M Bellardita and Palmisano L (2013), “Brookite, the Least Known TiO2 Photocatalyst”, Catalysts,(3), pp 36-73; Doi:10.3390/catal3010036 47 Patel S K S, Gajbhiye N S (2012), “Room temperature magnetic properties of Cu doped titanate, TiO 2(B) and anatase nanorods synthesized by hydrothermal method”, Mater Chem Phys, 132, pp.175–179 48 Rusu R.S, Rusu G.I ( 2005), “On the electrical of TiO thin film”, Journal of optoelectronics and advanced materials, 7, pp.234 49 Saio A K P D, Fletcher J, Hema ndez F C (2012), “Sonosynthesis of nanostructured TiO2 doped with transition metals having variable bandgap”, Ceramics International, Volume 39, (3), pp 2753-2765 Available online at www.Sciencedirect.com, www.elsevier.com /locate/ceramint 85 85 50 Santos R S, Oliveira H G and Longo C (2009), “Characterization of FeTiO2 films synthesized bysol-gel method for application in energyconversion devices”, Institute of Chemistry, State University of Campinas - UNICAMP C Postal 6154, 13083−970 51 Santos R S, Faria G A, Giles C, Leite C A P, Barbosa H S, Arruda M A Z, and Longo C (2012), “Iron Insertion and Hematite Segregation on FeDoped TiO2 Nanoparticles Obtained from Sol-Gel and Hydrothermal Methods”, ACS Appl Mater Interfaces, 4, pp 5555-5561 52 Schinder K.M, Kunst M (1990), “Charge-carrier dynamics in titania powders”, Phys Chem., 94, pp 8222 53 Schmotzer M (Grad Student), Dr Farhang Shadman (Faculty Advisor) (2004), Photocatalytic Degradation of Organics, Department of Chemical and Enviroment Engineering, University of Arizona 54 Shannon R.D (1976), “Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides”, Acta Cryst A, 32, pp.751-767 55 Solovan M N, Maryanchuk P D, Brus V V, and Parfenyuk O A (2012), “Electrical and Optical Properties of TiO2 and TiO2:Fe Thin Films”, Neorganicheskie Materialy, Vol 48, No 10, pp 1154–1160 56 Stoyanova A M, Hitkova H Y, Ivanova N K, Bachvarova-Nedelcheva A D, Iordanova R S, Sredkova M P (2013), “Photocatalytic and antibacterial activity of Fe-doped TiO2 nanoparticles prepared by nonhydrolytic sol-gel method”, Bulgarian Chemical Communications, Volume 45, Number 4, pp 497–504 57 Tang H, Prasad K, Sanjines R, Schmid P.E, Levy F (1994), “Ellectrical and optical properties of TiO2 anatase thin films”, J Appl Phys, 75, pp 2042–2047 58 Tauc J, Grigorovici R, Vancu A (1966), “Optical properties and electronic structure of amorphous germanium”, Phys Status Solidi, 15, pp 627–637 86 86 59 Tolea F, Grecu M N, Kuncser V, Constantinescu S Gr, and Ghica D (2015), “On the role of Fe ions on magnetic properties of doped TiO2 nanoparticles”, Applied physics letters, 106, 142404 60 Toshiaki Ohsaka, Fujio Izumi and Yoshinori Fujiki (1978), “Raman Spectrum of Anatase, TiO2”, Journal of Raman spectroscopy, 7, pp.321-324 61 Trapalis C C, Keivanidisa P, Kordas G, Zaharesc M, Crisan M, Szatvanyi A, Gartner M (2003), “TiO (Fe3+) nanostructured thin films with antibacterial properties”, Thin Soild Films, 433, pp 186 - 190 62 Trinh Thi Loan, Ngac An Bang, Vu Hoang Huong, Nguyen Ngoc Long (2017), “Effect of Cr3+ concentration on structural and optical properties of TiO2:Cr3+ anatase and rutile phases”, Optical Materials, 69, pp 30-37 63 Trinh Thi Loan, Vu Hoang Huong, Vu Thi Tham, Nguyen Ngoc Long (2018), “Effect of zinc doping on the bandgap and photoluminescence of Zn 2+ -doped TiO2 nanowires”, Physica B, 532, pp 210–215 64 Valencia S, Marín J M, Restrepo G (2010), “Study of the bandgap of synthesized titanium dioxide nanoparticules using the sol-gel method and a hydrothermal treatment”, Open Mater Sci J, 4, pp 9–14 65 Viruthagiri G, Praveen P, Shanmugam N, and Mugundan S (2013), “Preparation, structural and optical characterization of Fe doped TiO nanoparticles”, International Journal of Current Research, Vol 5, Issue, 10, pp.2836-2839 66 Wang C, Rabani J, Bahnemann W D, Dohrmann J K (2002), “Photonic efficiency and quantum yield of formaldehyde formation from methanol in the presence of various TiO2 photocatalysts”, Journal of Photochemistry and photobiology A Chemistry, Vol 148, pp 169-176 67 Welliaa D V, Xu Q C, Mahasin Alam Sk, Lim K H, Lim T M, Tan T T Y (2011), “Experimental and theoretical studies of Fe-doped TiO films prepared by peroxo sol–gel method”, Applied Catalysis A: General, 401, pp 98–105 87 87 68 Yahya K Z (2010), Characterization of Pure and dopant TiO2 thin films for gas sensors applications, Ministry of Higher Education and Scientific Research, University of Technology Applied Sciences Department 69 Yang G, Jiang Z, Shi H, Xiao T, Yan Z (2010), “Preparation of highly visible-light active N-doped TiO2 photocatalyst”, J Mater Chem, 20, pp 5301-5309 70 Ye X, Sha J, Jiao Z, Zhang (1998), “Thermoanalytical characteristic of nanocrystalline brookite-based titanium dioxide”, L.Nanostruct Mater, 8, pp 919-927 71 Zaleska A (2008), “Doped-TiO2: A Review”, Recent Patents on Engineering, 2, pp 157-164 72 Zhang Y, Harris C X, Wallenmeyer P, Murowchick J, Chen X (2013), “Asymmetric Lattice Vibrational Characteristics of Rutile TiO as Revealed by Laser Power Dependent Raman Spectroscopy”, J Phys Chem C, 117 (45), pp 24015-24022 73 Zhou M, Yu J, Cheng B, Yu H (2005), “Preparation and photocatalytic activity of Fe doped mesoporous titanium dioxide nanocrystalline photocatalysts”, Mater Chem Phys, 93, pp.159–163 74 Zhu J, Zheng W, He B, Zhang J, Anpo M (2004), “Characterization of Fe– TiO2 photocatalysts synthesized by hydrothermal method and their photocatalytic reactivity for photodegradation of XRG dye diluted in water”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 216, pp 35–43 75 Zhu K R, Zhang M.S, Chen Q, Yin Z (2005), “Size and phononconfinement effects on low-frequency Raman mode of anatase TiO nanocrystal”, Phys Lett A, 340, pp 220-227 88 88 ... - Nguyễn Thị Huyền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA TIO2: Fe3+ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440130.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG... tinh thể TiO2 Luận văn với tiêu đề Chế tạo nghiên cứu số tính chất vật lý hạt nano TiO2 pha tạp Fe3+ thực với mục đích: - Chế tạo hạt nano TiO2 pha tạp chất Fe3+ với nồng độ khác (từ %mol đến... brookite (3) Một số thông số vật lý pha anatase, rutile brookite trình bày Bảng 1.1 Bảng 1.1 Một số thông số vật lý TiO2 pha anatase, rutile brookite [13] Tính chất Cấu trúc tinh thể Số nguyên tử