DAI HOC QUOC GIA HA NOI DAI HOC KHOA HOC TlTNHIEN Tran Kim Cucng CHE TAO, NGHIEN ClTU MOT SO TINH CHAT VA KHA NANG UlVG DUNG CUA MANG NANO OXYT TITAN Chuyen nganh: Vat Ly Chat Ran Ma s6: 62.44.07.01 LUAN AN TIEN SI VAT LY NGl/dl HirdNG DAN KHOA HQC: / PGS TS Pham Van Nho TS Phan Van An OAI HOC QUOC GIA HA NOI TRUNG TAM THONG TIN THLT VIEN ^ V-M/ hi± Ha Noi - 2009 Lugn dn Tien sT Vat ly MUC LUC • • DANH MUC CAC KI HIEU VIET T A T M()DAU Chuang TONG QUAN VE VAT LIEU CAC PHUONG PHAP CHE TAO VA LTNG DUNG NAN0Ti02 1.1 Cac tinhchat ca ban cua Ti02 1.1.1 Cautruc cua Ti02 1.1.2 Tinhchat Vat ly cua Ti02 1.1.3 Tinh chat hoahoc cua Ti02 va dieu che 1.1.4 Oxyt titan vai so 6-xi hoathap 1.2 Nguyen ly hoat dong cua nano Ti02 cac ung dung 1.2.1 Quang xuc tac Ti02 1.2.2 Pin mat trdi 1.2.3 Linh kien dien tu 1.3 Cac phuang phap che tao nano Ti02 1.3.1 Phuang phap vat ly 1.3.1.1 Phuang phap boc bay chan khong (PE) 1.3.1.2 Phuang phap phun xa (Sputtering) 1.3.2 Phuang phap lang dong hoahoc 1.3.2.1 Phuang phap lang dong pha hoi hoahoc (CVD) 1.3.2.2 Phuang phap sol-gel 1.3.3 Phuang phap phun nhiet phan 1.3.4 Cac phuang phap khac 1.4 Tong hgp mot so ket qua nghien cuu tieu bieu tren the giai 1.4.1 Cac nghien cuu ve quang xuc tac 1.4.2 Cac nghien cuu ve cam bien 1.4.3 Cac nghien cuu ve pinmattrai 1.5 Cac ket qua nghien cuu tieu bieu ve Ti02 atrongnuac 1.5.1 Nghien cuu ve quang xuc tac 1.5.2 Vat lieu quang va quang dien tu 1.5.3 Pinmattrai 1.5.4 Cam bi^n 1.5.5 Cac nghien cuu khac Chuang THIET BI, VAT LIEU VA PHUONG PHAP NGHIEN CLTU T H U C NGHIEM 2.1 Thiet bi che tao mau 2.1.1 Lira chon phuang phap 2.1.2 L6 nung co quan tinh nhiet nho iii 8 8 10 13 13 14 14 18 19 20 20 20 21 21 21 23 25 29 33 33 36 38 41 42 42 43 44 44 47 47 47 47 48 Lugn dn Tien sT Vat ly 2.1.3 Thiet bi va khong che nhiet ky thuat so 2.2 Vat lieu 2.2.1 Lira chgn vat lieu 2.2.2 Cac vat lieu phutrg ; 2.3 Cac thiet bi khao sat tinh chat mang nano Ti02 2.3.1 Thiet bi phan tich cautruc 2.3.2 Cac thiet bi phan tich be mat va phan mau 2.3.2.1 Kinh hian vi dien tu quet SEM 2.3.2.2 Kinhhien vi lire nguyen tu AFM 2.3.2.3 Pho ke tan sac nang lugng tia X 2.3.3 Cac thiet bi khao sat tinh chat quang dien 2.3.3.1 Thilt bi dien tra 2.3.3.2 Thiet bi quang tra 2.3.3.3 May Hieu ung Hall 2.3.4 Cac thiet bi khao sat tinh chat quang 2.3.4.1 Thidt bi ph6 h4p thu 2.3.4.2 Thiet bi huynh quang 2.3.5 Thiet bi do day mang Chuang CHE TAO MANG NANO Ti02 3.1 Che tao mang nano Ti02 bang phuang phap sol-gel 3.2 Che tao mang nano Ti02 bang phuang phap phun nhiet phan 3.2.1 Nguyen ly va ca che hinh mang nano Ti02 3.2.2 He tao mau nano Ti02 bang phuang phap phun nhiet phan 3.2.3 Anh huang cua dieu kien che tao len cau true va tinh chat mang YxOj 3.2.3.1 Anh huang cua nhiet de tao mang 3.2.3.2 Anh huang cua nong dung dich phun len cau true mang 3.2.3.3 Anh huang cua nhiet de den dp day cua mang 3.2.3.4 Phan tich phan hoa hoc cua mang 3.3 Tinh chat quang va dien cua mang nano Ti02 3.3.1 Tinh chat quang cua mang nano Ti02 3.3.2 Tinh chat dien cua mang nano Ti02 3.4Danh gia cac ket qua nghien cuu Chuang NGHIEN Ciru NANG CAO K H A NANG ITNG DUNG CUA M A N G NANO Ti02 4.1 Khao sat tinh chit he vat lieu Ti02 /Sn02 4.1.1 Khao sat che nhiet phan SnCU 4.1.2 Khao sat he vat lieu hon hgp Ti02 va Sn02 che tao bang phuang phap dong nhiet phan IV 49 51 51 52 54 54 54 54 55 56 56 56 58 60 61 61 61 62 63 63 63 64 64 65 67 68 70 73 74 75 75 79 81 82 82 83 83 85 Lugn dn Tien sT Vat ly 4.1.2.1 Khao sat tinh chat quang dan cua mang Ti02/Sn02 85 4.1.2.2 Khao sat tinh chat quang 88 4.1.2.3 Xac dinh mot so thong so dien cua mang nco Ti02/Sn02 91 4.1.3 Mang nano composite Ti02/Sn02 che tao bang cong nghe h6n hgp nhiet phan va sol-gel 93 4.2 Che tao mang hon hgp Ti02 + In203 96 4.2.1 Kiem tra che hinh vat lieu In203 bang phuang phap phun nhiet phan 96 4.2.2 Che tao hon hgp bang phuang phap dong nhiet phan 97 4.2.3 Khao sat tinh chat quang dien 98 Chuang 102 MOT SO iTNG DUNG M A N G NANO Ti02 CHE TAO B A N G P H U O N G P H A P PHUN NHIET PHAN 102 5.1 Hieu ung Quang xuc tac tren mang Ti02 102 5.2 Che tao dien cue cho pin mat trai quang dien hoa (PEC) 103 5.2.1 Cau tao va nguyen ly hoat dong cua PEC 103 5.2.2 Che tao va khao sat mot so thong so cua dien cue nano Ti02 106 5.2.2.1 Che tao dien cue 106 5.2.2.2 Thu nghiem DSSC 107 5.2.2.3 Khao sat cac thong so quang dien 108 5.3 Cam bien buc xa UV cua Mat trai 111 5.3.1 Xuat xu cua van de Ill 5.3.2 Che tao sensor nhay UV 114 5.4 Thiet bi muc cuang UV cua Mat trai 116 5.4.1 Nguyen ly va mach 116 5.4.2Chuans6do 118 KET LUAN vA KIEN NGHI 122 DANH MUC CAC CONG TRINH KHOA HOC D A CONG BO LIEN QUAN T6\ LUAN A N 124 TAI LIEU THAM K H A O 126 PHULUC : 151 ... MANG NANO Ti02 3.1 Che tao mang nano Ti02 bang phuang phap sol-gel 3.2 Che tao mang nano Ti02 bang phuang phap phun nhiet phan 3.2.1 Nguyen ly va ca che hinh mang nano Ti02 3.2.2 He tao mau nano. .. 1.1.4 Oxyt titan vai so 6-xi hoathap 1.2 Nguyen ly hoat dong cua nano Ti02 cac ung dung 1.2.1 Quang xuc tac Ti02 1.2.2 Pin mat trdi 1.2.3 Linh kien dien tu 1.3 Cac phuang phap che tao nano Ti02... mang nano Ti02 3.3.1 Tinh chat quang cua mang nano Ti02 3.3.2 Tinh chat dien cua mang nano Ti02 3.4Danh gia cac ket qua nghien cuu Chuang NGHIEN Ciru NANG CAO K H A NANG ITNG DUNG CUA M A N G NANO