I H C THÁI NGUYÊN IH M
PH
T NG H P, NGHIÊN C U TÍNH CH T V HO T T NH QUANG X C T C C A V T LI U NANO SrTiO3 BI N TÍNH B NG Ag2O
LU
HÓA H C
THÁI NGUYÊN - 2019
L I CAM ÐOAN I H C THÁI NGUYÊN IH M
uc d n c a PGS.TS.
c s d ng trong b t k công trình nào. m is
c
cho vi c th c hi n lu
, các thông tin trích d n trong lu
Tác gi lu
T NG H P, NGHIÊN C U TÍNH CH T V HO T T NH QUANG X C T C C A V T LI U NANO SrTiO3 BI N TÍNH B NG Ag2O PH N Mã s : 8.44.01.13
HÓA H C
ng d n khoa h c:
c
c ch rõ ngu n g c.
Thái Nguyên, tháng 03
LU
ng
c Nguyên. Các s li u và k t qu nghiên c u nêu trong
lu
PH
is
C NGUYÊN
THÁI NGUYÊN - 2019
i
9
L IC Lu ph
M CL C
c hoàn thành t i khoa Hóa h ih
c tiên em xin bày t lòng bi ng d
thu n l
...................................................................................................... ii ct i
,t
u ki n
DANH M C C C T
om
ih
.................................................................................. vi
i h c Thái Nguyên
............................................................................................................. 1
u ki n thu n l i cho em trong su t quá trình h c t p và nghiên
c u th c hi
VI T T T .................................................................... iv ................................................................................. iv
y giáo, cô giáo trong ban giám hi u,
o, khoa Hóa h c-
:
.................................................................................. 2
1.1. V t li u nano ................................................................................................. 2
tài. ,
.............................................................. 2
u ki n thu n l i cho tôi trong su t quá trình th c nghi m và hoàn
1.1.2. Perovskit .................................................................................................... 3
Xin chân thành c
ng nghi
1.2. T nh ch t quang x c t c c a v t li
thành lu V i kh
.................................... 10 ....................................................... 10
ng công vi c l n, th i gian nghiên c u có h n, kh
nghiên c u c n h n ch , ch c ch n lu sót. Tác gi r t mong nh b n
..........................................................................................................iii
em hoàn thành lu
Em xin chân thành c
t om
L I CAM ÐOAN ................................................................................................ i
i h
.................................................. 11
tránh kh i nh ng thi u
c các ý ki
........................................................................ 15
th y giáo, cô giáo và
........................................................................ 15
c. Xin chân thành c
.............................................................................................. 15 !
.............................................. 16 ................... 19 Thái Nguyên, tháng 03
9
1.5. C
p phân t ch m u trong lu
....................................... 21
-Vis ................................................................... 21
Tác gi 1.5.2. N
.............................................................................. 22
1.5.3. H
n qua (TEM) ........................................................... 24 -ViS (DRS) .................................................. 25 : TH C NGHI M .......................................................................... 26
Ph
2.1. H a ch t v thi t b ..................................................................................... 26 2.1.1. H a ch t ................................................................................................... 26 2.1.2. D ng c v thi t b ................................................................................... 26 2.2. Ch t o v t li u ........................................................................................... 26
ii
iii
3 ....................................................................................... 26
2.2.2.
2O
3
2.3. C c k thu
STT
T vi t t t
1
CB
Conduction Band
2
MO
Methyl orange
3
RhB
Rhodamine B
c t c phân h y h p ch t rhodamine b và
4
TEM
Transsmision Electronic Microscopy
............................................................................ 28
5
VB
n t truy n qua (TEM) ........................................................... 28 -Vis (DRS) .................................................. 28 ............................................................................ 28
T g c
Vanlence Band
.... 28 2O trong 3 ......................................... 29
............................................................................................................ 30 2.4.4. Hi u su t quang xúc tác ........................................................................... 30 : K T QU V TH O LU N ...................................................... 32 3.1. Th nh ph
VI T T T
.................................................... 27
o s t t nh ch t c a v t li u .......................................... 28
2.3.1. Nhi u x tia X .......................................................................................... 28 2.3.2. Hi
DANH M C C C T
g c u tr c c a v t li u............................................... 32
3.1.1. K t qu nhi u x tia X(XRD) ................................................................. 32 3.1.2. K t qu ch
................................. 36
3.1.3. K t qu ch p TEM .................................................................................. 39 ......................................................... 41 ...................................... 42 ....................... 42 2 3 .................................................................................. 44
Ag2O/SrTiO3 ........................................................................................ 46 ....................................................................................................... 52 ............................................................................... 53
iv
iv
DANH M C CÁC B NG
th
1.
2 .................................................... 19
B ng 2.1.
AgNO3 0,01M 2O
(x) tr
cl yt
Hình 1.1 .
......................................................... 2
Hình 1.2.
.................................... 5 c sóng
Hình 1.3.
2O/SrTiO3 .............. 27
........................................................................................... 12 2............. 13
Hình 1.4.
ase và pha rutile. .......................... 13
Hình 1.5. Hình 1.6. Hình 1.7. C H nh1.8. C
-
và O2 . ......................................................... 14 2
tia s ng trong ph
tách n
................ 18
ng ph p UV-Vis ................................. 21 .... 22
Hình 1.9. Hình 1.10. S
........................................... 23 .................................................... 24
Hình 1.11. H nh 3.1. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano SrTiO3 ....................... 32
Hình 3.2. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 0,1% Ag2O/SrTiO3 ... 32
Hình 3.3. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 0,5% Ag2O/SrTiO3 ... 33
Hình 3.4. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 1% Ag2O/SrTiO3 ...... 33
Hình 3.5. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 3% Ag2O/SrTiO3 ...... 34
Hình 3.6. Gi n
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 5% Ag2O/SrTiO3 ...... 34
H nh 3.7. Ph EDX c a m u SrTiO3 ................................................................ 36 H nh 3.8. Ph EDX c a m u 1%Ag2O-SrTiO3 ................................................ 37 H nh 3.9. Ph EDX c a m u 5%Ag2O-SrTiO3 ................................................ 38 H nh 3.10. nh TEM c a v t li u nano SrTiO3................................................ 39 H nh 3.11. nh TEM c a v t li u nano 1%Ag2O-SrTiO3 ................................ 40 H nh 3.12. nh TEM c a v t li u nano 5%Ag2O-SrTiO3 ................................ 40 Hình 3.13.
v
-
vi
2O/SrTiO3 .................. 41
Hình 3.14.
Rhodamine B
2O/SrTiO3
khác nhau ........................................... 43 Hình 3.15.
MO
2O/SrTiO3
sau
.................................................. 43 Rhodamine B
Hình 3.16.
Hi n nay, trên th gi l c nghiên c
Rhodamine B
G
MO
MO
v
Hình 3.20. ............. 47
Hình 3.21.
c quan tâm nghiên c u r ng rãi do các
2O/SrTiO3 .......................................................... 47
u 2O/SrTiO3 ................................. 49
Hình 3.23.
c nghiên c u nhi
M c dù ch t xúc tác quang SrTiO3 có u
su t quang xúc tác c a v t li u SrTiO3 l i r t th p trong vùng ánh sáng kh u này gây h n ch cho vi c ng d ng r ng rãi v t li u SrTiO3 v i hi u
su t cao.
n tính SrTiO3
c i thi n ho t tính quang c a nó cho các
thành m t ch
c r t nhi u nhà khoa h c quan
tâm nghiên c u. nâng cao hi u su t quang xúc tác c a SrTiO3, em ch
T ng
h p, nghiên c u tính ch t v ho t t nh quang x c t c c a v t li u nano SrTiO3 bi n tính b ng Ag2O
2O/SrTiO3........................................................................ 49
vii
i s ng. Trong h v t li u ABO3,
n môi strontium titanate SrTiO3 (STO)
ng d
Hình 3.22.
c bi t là h p ch t ABO3
ng d ng cho m
ki 2O/SrTiO3
p ch t có c
ho t tính quang xúc tác khá m nh trong vùng ánh sáng t ngo
x%Ag2O/SrTiO3............................................................................... 46
ng
c th i.
ng d ng to l n c a chúng trong k thu v t li
x%Ag2O/SrTiO3............................................................................... 45 Hình 3.19.
ch
(A =
x%Ag2O/SrTiO3.................................................................. 45 Hình 3.18.
tìm ra ch t bán d n quang xúc tác có hi u su
d ng x lý các ch t h
2O/SrTiO3 ........................................................... 44
Hình 3.17.
Vi t nam, các nhà khoa h
1
C
-
1:
1.1. V t li u nano
[4
-
[4
1.1.2. Perovskit
quát là ABO3 3
perovskit (t
6 2+
, Bi3+; còn B là cation
erovskit có Hình 1.1.
1x
1 -y)O3
-
o
: dây nano,
2
3
làm 0
cation.
2+
A
0
> 0.90 A ; rB > 0.51 A .
và Bi3+ 6
3
Hình 1.2.
a 2/2
3
WO3
-
3
hay
4
2.5
3
cách A -
3].
a 2/2 A
+rX=
2 (rB + rX
ABX3 A
+ rX
/ 2 (rB + rX
axit -
4
5
a các cation trong xúc tác, tính
-
-
3+
o
ABO B3+
3+
g
2
2
-
-
. Tuy -
-
oxalat, cacbonat, xitrat,... -
-
-
-
6]. Cรกc cation 10000 3
Na2CO3 2
6
6]. 7
Ph
2,
H2
2
6]. khĂ´:
- gel:
6].
o
C - 700o
-40 g/m2 6].
2].
- gel k
-
-
2]. 2
-
t
-
2
8
9
thành CH4 pháp phân tán các perovskit tr
3
2
3
1.2. T nh ch t quang x c t c c a v t li
SrTiO3
TiO2
2 2
v ng VB v
g
y
3]. trong môi -
2
3
(3,4 eV),
giây. Sau khi hìn
-
Fe2O3 (2,2 eV); CdS (2,5 eV); WO3 (2,8 eV); ZnS (3,6 eV); FeTiO3 (2,8 eV); ZrO2 (5 eV); V2O5 (2,8 eV); Nb2O5 (3,4 eV); SnO2 2
g quang hóa. 3
3]. 3
10
2
11
và O2;
Hình 1.3.
: Hình 1.4.
2 2
e-cb + O2 O2
2
+
HOO + H2
2O2
Trong xúc tác quang, TiO2 2 2
2
/OH
3/O2)
TiO2 + h +
h + H2
cb
+
[3].
h+(vb)
+ H+ Hình 1.5.
h+
12
13
+ HO
là -0,52V,
2
-
g
nh 1 2
thành O2 2
h a
-
-
thành O2-. S h nh th nh c c g c OH và O2-
c minh
-
h nh 1.7
và O2-.
Hình 1.6.
C c g c HO c t nh oxi h a m nh không ch n l c nên khi c m t TiO2 l mx ct
u ki n chi u s ng, s oxi h R + HO
c nhi u h p ch t h u
+ H2O
+ O2
S n ph m phân h y
Qu tr nh oxi h a c c ch t h
ng c th x y ra do ph n ng tr c
ti p c a ch ng v i l tr ng quang h
t o th nh c c g c t
phân
h y dây chuy n t o th nh s n ph m. R + h+
+ O2
b -
RCOO + h
+
b
n ph m phân h y +CO2 2
thành O2Ngoài ra, các nhà kh 2O
sang O2
và HO 2O
14
và CO2. 15
và O2-
2
2 2.
Khi
giá 2
H2O và CO2. TiO2 TiO2 2
2
nano TiO2
2
gì 2.
2
Khi TiO2
cùng là CO2 4
*
OH, O2-, H2O2 +
2h + TiO2
O2 b) Ch t o c c lo
ct c
(5)
Hg2+ Hg2+
TiO2
+
2H2
2
-
2OH + 2h 16
+
+ 2OH2O
(8)
+ 1/2 O2 (9) 17
2
4].
g
d) 2
và O 2
2
phi ki
2.
1.4. G 1. 2
Ankan
Hình 1.7.
2
Vi
2
Ancol
2
Axit Cacboxylic 2.
Tuy nhiên,
Anken Aren
2
-
2
Amit 2
2
vì các lý do sau: -
Metan, iso butan, pentan, heptan, n-dodecan, xyclohexan Clometan, floclometan, tetracloetan, dibrometan, tricloetan. Metanol, isopropanol, xyclobutanol. Fomic, oxalic, malic, benzoic, salixilic, phtalic, butanoic, 4-aminobenzoic, p-hydroxybenzoic. propen, xyclohexen hexaflopenten, 1,2-dicloeten, percloeten Benzen, naphtalen Clobenzen, brombenzen, diclonitrobenzen Phenol, 4-clorphenol, 4-flophenol, pentaclophenol ,2,4benzamide Natridodecylsunfat, polyetilen glycol, trimetyl photphat, tetrabutylammoniphotphat Metylviologen, atrazine, propetryne, prometon, bentazon Parathion, lindane, DDT, tetraclovinphos rhodamine B, eosin B
18
19
Rhodamine B ([9-(2-carboxyphenyl)-6-diethylamino-3-xanthenylidene]28H31ClN2O3
mol \
1.5. C
p phân t ch m u trong lu
1.5.
a Rhodamine B:
-Vis -
pháp t -
o
o
o
H nh1.8.
tia s
p UV-Vis
I0 = IA + Ir + I
= 552 nm.
(11)
: I0 IA ne B gây
Ir
a.
20
21
1.5.2. N tia X
tinh
.
n là
.
)
,
Ig g
g
2
Fg
là hàm sóng
và
.
tia X
các theo c
(13)
-
Hình 1.10.
Hình 1.9.
22
(14) , còn Fg
và s
2
23
n t truy ch ir tl i 400.000 l n v i nhi u v t li u, i t i 15 tri u l n). và v i các nguyên t nó có th c ghi chi u m n t lên m u v t, m t ph n t s xuyên qua m u r
Ph -
t li u. 1.5.3. H
n t truy phát tri n v i thi t k
i nt u tiên mô ph
c
m2 và nh -ViS (DRS) -
n vi quang h c
truy
d ng m
chi u xuyên qua m
c nh ng thông tin v c u trúc và thành ph n
c a nó gi
c h i t t o thành nh, c truy n b ph n khu ch i, sau i màn hu nh quang t o ra nh có th c. M u v t li u chu n b cho nh TEM ph i m n t có th xuyên qua gi t th trong kính hi n vi quang h c chu n b m u s quy nh t i ch ng c a nh TEM. n t truy n qua cho bi t nhi u chi ti t nano c a m u nghiên c u: Hình d c h t, biên gi i h cách t o nh nhi u x , vi nhi u x và nano nhi u x , kính hi n t truy n qua còn cho bi t nhi u thông tin chính xác v cách s p x p các nguyên t trong m c cách s p x t t ng h t, t ng di n tích c
n t thay th chùm sáng
cách s d ng hi n vi quang h c.
nh -
g
giao ng vuông g c v i tr c m v i tr c ho nh l
Eg (eV )
Hình 1.11.
24
25
1240
C
-L
2
TH C NGHI M
ng v i 3,4 gam) cho vào c c th y tinh 100
ml, thêm ti p 20 ml C2H5
c h n h p A. Khu
uh nh pA
b ng máy khu y t .
2.1. H a ch t v thi t b
- L y 1 c c th
2.1.1. H a ch t
t 10 ml dung d ch
Sr(NO3)2 1M và 10 ml dung d dung d ch NH3
+ Tetra butylorthotitanat (TBOT) C16H36O4
c dung d ch B. S d ng
u ch nh pH c a dung d ch b ng 8.
- Cho t t (t ng gi t) dung d ch B vào h n h p A, thêm ti p vào h h p
i, PA - T + Axit citic (C6H8O7), PA-
kho
c c t. H n h
+ Sr(NO3)2, PA - Trung Qu c;
th i gian 60 phút
c khu y m nh trên m y khu y t trong
nhi
o
c sol m u tr
c s y khô
c gel m u. Nung gel trong chén s
+ AgNO3, PA - Trung Qu c;
80
+ Axit axetic, PA -Trung Qu c;
trong kho ng th i gian 4h, t
+ Rhodamine B (C28H31ClN2O3) -
Nghi n s n ph m trong c i mã não.
+ Metyl dacam
2.2.2.
gia nhi t 5oC/ ph
các nhi
c ch t r n m u tr ng.
u ch SrTiO3 bi n tính b ng Ag2O H n h p 1: 0,75 gam SrTiO3 cho vào
2.1.2. D ng c v thi t b
500oC
hêm 75ml
Các d ng c v thi t b H n h p 2: V(ml) dung d ch AgNO3 0,01M. Th t ch dung d ch h 50ml;
AgNO3 0,01M c);
cl
ng 2.1 sau: AgNO3 0,01M
B ng 2.1.
+ Máy ly tâm (Trung Qu c);
cl
Ag2O V(ml) AgNO3 0,01M
+ Cân phân tích;
x
Ag2O/SrTiO3
0,65
3,2
6,5
19
32
0,1
0,5
1
3
5
+ Lò nung; Nh t t h n h p 2 v o h n h p 1 v khu
+ M y quang ph UV- 1700 Shimadzu (Nh t b n);
u trên m y khu y t pt
o
2.2. Ch t o v t li u
y khô c ch t r n c m
u ch SrTiO3 Các m u v t li u nano SrTiO3
c ch t o b
[6, 10]. Quy trình ch t o v t li
- gel
t
gia nhi t 5oC/ph
Ag2O/SrTiO3 (x 26
tr n SrTiO3 Ag2O) 27
80oC trong
500oC trong 5h, Ag2
x%
2.3. C c k thu
o s t t nh ch t c a v t li u
2.3.1. Nhi u x tia X
Cân 100
p nhi u x trong s n ph
cs d
c
(10
c nh n di n nh v
100
MO (10
l
XRD. T v tr c
nhi u x tia X ta c th x
nh m t c ch d d ng th nh ph n pha
SrTiO3
Cân 100
c a v t li u nano SrTiO3 mg/L, p
2.3.2. Hi
100
nh th nh ph n pha
u ch . Th nh ph n pha c a s n ph
tr v trên gi
x
SrTiO3
l
.
MO
n t truy n qua (TEM)
Trong lu
i n
n t truy
RhB và MO
rên -
m y JEM1010 (JEOL và MO 2.3
-
-Vis (DRS) -
2.4.2. Thí nghi m kh o sát s
máy U -
-
các v t li
ng c
ng (%) Ag2O trong
n ho t tính quang xúc tác c a SrTiO3
2.3 Cân 10
SrTiO3
2.4.1. Thí nghi m kh o sát th
cho vào 100 ml dung
2O
cho vào 100 ml dung
).
2.4. Kh o sát ho t tính quang x c t c phân h y h p ch t rhodamine b và Cân 10
metyl da cam c a các v t li u
2O
SrTiO3 ).
t cân b ng h p ph c a các v t li u
trong quang xúc
halogen 500W h RhB và MO -
t
28
29
Cân 10
SrTiO3
2O
cho vào 100 ml dung
2O
cho vào 100 ml dung
) Cân 10
SrTiO3
RhB và MO
t -
t
2.4.4. Hi u su t quang xúc tác Hi u su t quang xúc tác phân h y Rhodamine B và MO c a các v t li u nghiên c
c tính theo công th c: H % Ao:
=
A0 -A t ×100% Ao
h p th quang
At RhB: MO
max =
552 nm
max =
464 nm
30
31
C
3
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 0.5%Ag-SrTiO3 500
K T QU V TH O LU N 400
3.1. Th nh ph
u tr c c a v t li u
3.1.1. K t qu nhi u x tia X(XRD)
d=1.237
d=1.262
d=1.316
d=1.383
d=1.546
d=1.510
d=1.486
d=1.609
d=1.571
d=1.666
d=1.693
d=1.823
d=1.951
d=2.050
d=1.993
d=2.768
d=3.543
Lin (Cps)
d=1.724
100
300
d=2.250
d=2.457
d=3.669
d=4.086
d=2.565
d=2.380
200 400
d=2.317
d=2.764
d=3.534
Lin (Cps)
300
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - SrTiO3 500
200
40
50
60
70
80
d=1.233
File: LinhTN 05%AgSrTiO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.0 01-089-4934 (C) - Strontium Titanium Oxide - Sr(TiO3) - Y: 81.82 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.90700 - b 3.90700 - c 3.90700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.6390 00-021-1272 (*) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 93.70 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78520 - b 3.78520 - c 9.51390 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 4 - 136.313 - I/Ic 00-038-0496 (C) - Strontium Chloride - SrCl2 - Y: 54.44 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 6.97780 - b 6.97780 - c 6.97780 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 339.747 - F25=1 00-052-1348 (N) - Strontium Titanium Oxide - Sr2Ti5O12 - Y: 56.37 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.62200 - b 7.58100 - c 9.73750 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - 415.016 - F26= 1(0.0940,3
d=1.210
d=1.294 d=1.283
d=1.263
d=1.377
d=1.313
d=1.340
d=1.355
d=1.453
d=1.601
d=1.545
d=1.508
d=1.733
d=1.693
d=1.950
30
2-Theta - Scale
d=1.824
d=2.056
20 d=1.908
d=1.991
d=2.134
d=2.389
100
d=2.314
d=3.004
d=2.476
0
0 20
30
40
50
60
70
80
2-Theta - Scale
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 0,5% Ag2O/SrTiO3
Hình 3.3. Gi
File: LinhTN SrTiO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 01-089-4934 (C) - Strontium Titanium Oxide - Sr(TiO3) - Y: 95.63 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.90700 - b 3.90700 - c 3.90700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.6390 00-021-1272 (*) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 91.27 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78520 - b 3.78520 - c 9.51390 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 4 - 136.313 - I/Ic 00-038-0496 (C) - Strontium Chloride - SrCl2 - Y: 70.69 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 6.97780 - b 6.97780 - c 6.97780 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 339.747 - F25=1 00-052-1348 (N) - Strontium Titanium Oxide - Sr2Ti5O12 - Y: 54.91 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.62200 - b 7.58100 - c 9.73750 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - 415.016 - F26= 1(0.0940,3
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 1%Ag-SrTiO3 500
H nh 3.1. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano SrTiO3 400
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 0.1%Ag-SrTiO3 500
300
300
d=2.761
d=3.539
Lin (Cps)
400
d=1.245
d=1.216
d=1.281
d=1.333
d=1.372
d=1.353
d=1.427
d=1.235
d=1.297
d=1.317
d=1.364
d=1.429
d=1.394
d=1.457
d=1.498
d=1.538
d=1.567
d=1.599
d=1.701
d=1.663
d=1.810
d=1.907
d=1.952
d=2.054
d=2.468
d=2.257
d=1.991
d=1.265
d=1.596
d=1.547
d=1.654
d=1.777
d=1.691
d=1.734
d=1.821
d=1.911
d=2.053
d=2.114
d=1.989 d=1.952
d=2.182
d=1.860
100
d=2.122
d=2.467
d=2.254
100
d=2.333
d=3.011
d=2.916
d=3.290
d=3.155
d=3.882
200
d=2.336
d=2.760
d=3.535
d=3.907
Lin (Cps)
200
0 20
30
40
50
60
70
2-Theta - Scale 0 20
30
40
50
60
70
80
2-Theta - Scale File: LinhTN 01%AgSrTiO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.0 01-089-4934 (C) - Strontium Titanium Oxide - Sr(TiO3) - Y: 100.00 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.90700 - b 3.90700 - c 3.90700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.639 00-021-1272 (*) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 95.44 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78520 - b 3.78520 - c 9.51390 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 4 - 136.313 - I/Ic 00-038-0496 (C) - Strontium Chloride - SrCl2 - Y: 80.65 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 6.97780 - b 6.97780 - c 6.97780 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 339.747 - F25=1 00-052-1348 (N) - Strontium Titanium Oxide - Sr2Ti5O12 - Y: 57.42 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.62200 - b 7.58100 - c 9.73750 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - 415.016 - F26= 1(0.0940,3
File: LinhTN 1%AgSrTiO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 01-089-4934 (C) - Strontium Titanium Oxide - Sr(TiO3) - Y: 91.48 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.90700 - b 3.90700 - c 3.90700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.6390 00-021-1272 (*) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 87.31 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78520 - b 3.78520 - c 9.51390 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 4 - 136.313 - I/Ic 00-038-0496 (C) - Strontium Chloride - SrCl2 - Y: 55.33 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 6.97780 - b 6.97780 - c 6.97780 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 339.747 - F25=1 00-052-1348 (N) - Strontium Titanium Oxide - Sr2Ti5O12 - Y: 52.53 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.62200 - b 7.58100 - c 9.73750 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - 415.016 - F26= 1(0.0940,3
Hình 3.4. Gi Hình 3.2. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 1% Ag2O/SrTiO3
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 0,1% Ag2O/SrTiO3 32
33
80
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 3%Ag-SrTiO3 500
2 = 20 - 80o
400
= 20 - 80o). SrTiO3 SrTiO3 (hình 3.1).
2
-
d=2.758
d=3.532
Lin (Cps)
300
200
= 32,42 ;
d=1.235
d=1.206
d=1.262
d=1.341
d=1.325
d=1.300 d=1.286
d=1.381
d=1.596
d=1.564
39,98 ; 46,48 ; 57,79 ; 67.80 và 77,17 d=1.536
d=1.817
100
d=1.747
d=2.053
d=1.982 d=1.951
d=2.256
d=2.383
d=3.080
d=2.461
3
0 20
30
40
50
60
70
SrTiO3
80
2-Theta - Scale File: LinhTN 3%AgSrTiO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 01-089-4934 (C) - Strontium Titanium Oxide - Sr(TiO3) - Y: 93.70 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.90700 - b 3.90700 - c 3.90700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.6390 00-021-1272 (*) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 89.43 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78520 - b 3.78520 - c 9.51390 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 4 - 136.313 - I/Ic 00-038-0496 (C) - Strontium Chloride - SrCl2 - Y: 56.67 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 6.97780 - b 6.97780 - c 6.97780 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 339.747 - F25=1 00-052-1348 (N) - Strontium Titanium Oxide - Sr2Ti5O12 - Y: 53.80 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.62200 - b 7.58100 - c 9.73750 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - 415.016 - F26= 1(0.0940,3
Hình 3.5. Gi
3.
0,1% Ag2O/SrTiO3 0,5% Ag2O/SrTiO3, 1% Ag2O/SrTiO3, 3% Ag2O/SrTiO3, 5%
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 3% Ag2O/SrTiO3
Ag2O/SrTiO3
2
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - 5%Ag-SrTiO3 500
Ag2O
400
composite Ag2O/SrTiO3
d=1.218
d=1.264
d=1.294
d=1.348
d=1.330
d=1.427
d=1.397 d=1.382
d=1.476
d=1.515
d=1.600
d=1.545
d=1.651
d=1.828
d=1.953
d=1.901
d=2.047
d=2.174
d=2.264
d=2.470 d=2.347
100
SrTiO3, SrTiO3
d=2.537
d=3.033
d=3.257
d=4.081
d=3.464
200
d=2.765
d=3.545
Lin (Cps)
300
SrTiO3,
0 20
30
40
50
60
70
80
2
2-Theta - Scale File: LinhTN 5%AgSrTiO3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 01-089-4934 (C) - Strontium Titanium Oxide - Sr(TiO3) - Y: 84.59 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 3.90700 - b 3.90700 - c 3.90700 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pm-3m (221) - 1 - 59.6390 00-021-1272 (*) - Anatase, syn - TiO2 - Y: 96.88 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 3.78520 - b 3.78520 - c 9.51390 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centered - I41/amd (141) - 4 - 136.313 - I/Ic 00-038-0496 (C) - Strontium Chloride - SrCl2 - Y: 61.40 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 6.97780 - b 6.97780 - c 6.97780 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Face-centered - Fm-3m (225) - 339.747 - F25=1 00-052-1348 (N) - Strontium Titanium Oxide - Sr2Ti5O12 - Y: 58.29 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.62200 - b 7.58100 - c 9.73750 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - 415.016 - F26= 1(0.0940,3
và SrCl2 gel mà chúng tôi
2
Tetra butylorthotitanat (TBOT) C16H36O4Ti Hình 3.6. Gi
nhi u x tia X c a c c v t li u nano 5% Ag2O/SrTiO3
34
2
35
SrCl2 thì theo chúng tôi khô SrTiO3 3
3.1.2. K t qu ch p
(EDX)
nh thành ph n nguyên t c a m hành ghi ph EDX. Ph tán s
u ch
c, chúng tôi ti n
ng tia X c a m u SrTiO3 (hình 3.7)
cho bi t s t n t i c a Sr, Ti, O trong v t li u nghiên c u. Ngoài ra, không phát hi n có thêm nguyên t hóa h
i v i ph tán s c
ng tia X c a m u 1%Ag2O-SrTiO3 (hình 3.8) và 5%Ag2O-SrTiO3 (hình 3.9), ngoài các nguyên t Sr, Ti, O, chúng ta còn th y xu t hi n thành ph n c a Ag trong v t li u nghiên c u. ph n Ag trong các m u SrTiO3 bi
ng t s t n t i c a thành a thí nghi
u ch .
H nh 3.8. Ph EDX c a m u 1%Ag2O-SrTiO3 H nh 3.7. Ph EDX c a m u SrTiO3
36
37
3.1.3. K t qu ch p TEM
H nh 3.10. nh TEM c a v t li u nano SrTiO3
H nh 3.9. Ph EDX c a m u 5%Ag2O-SrTiO3
38
39
nh hi
n t
truy n qua (TEM) c a các m u SrTiO3 và
1%Ag2O/SrTiO3 ,5% Ag2O/SrTiO3
c ch ra
hình 3.10 - 3.12. T hình 3.10 -
3.12 cho th y, các h t nano SrTiO3 và 1%Ag2O/SrTiO3 ,5% Ag2O/SrTiO3 u có d ng hình c
u kho ng 30nm.
Ag2O không làm
c
y, s pha t p
n hình thái h c c a oxit SrTiO3.
3.1.4. K t qu ph n x khu ch tán (DRS)
STO 0.5 1 3 5
1.0
H nh 3.11. nh TEM c a v t li u nano 1%Ag2O-SrTiO3
0.8
Abs.
0.6 0.4 0.2 0.0 200
300
400
500
600
700
800
Wavelength (nm)
-
Hình 3.13.
g2O/SrTiO3
K t qu nghiên c u tính ch t h p th ánh sáng c a v t li u nano bán d n SrTiO3 cho th y, b h p th kéo dài trên ph DRS c a các v t li u c t tr c hoành
giá tr kho
1240/400 = 3,1 eV.
ng v i giá tr
ng vùng c m Eg =
y, SrTiO3 là v t li u có kh
ng d ng t t trong
các ng d ng v quang xúc tác. Các m u x%Ag2O/SrTiO3 th hi n kh H nh 3.12. nh TEM c a v t li u nano 5%Ag2O-SrTiO3
40
p th m nh ánh sáng trong
c sóng dài. Chúng ta nh n th y rõ quy lu t, s h p th ánh sáng kh 41
ki n c a các m u x%Ag2O/SrTiO3
ng Ag2O trong
x%Ag2O/SrTiO3
u mà chúng tôi kh o sát thì m u
5%Ag2O/SrTiO3 th hi n kh
p th ánh sáng kh ki n m nh nh t. S
h p th m
ki n c a v t li u SrTiO3 bi n tính
so v i v t li u SrTiO3 không bi
c quy cho s có m t c a Ag2O trong
thành ph n v t li u. Nguyên nhân là do oxit bán d n Ag2O c m Eg = 1,2eV nên có kh
ng vùng
p th m nh ánh sáng vùng kh ki n. Ph
ph n x khu ch tán c a các m u x%Ag2O/ SrTiO3 cho th y, vi thành ph n Ag2O vào v t li u SrTiO3 vùng c
i giá tr
t li u h p th m
m
Hình 3.14.
ki n. S h p th
ki n c a v t li u bi n tính là do thành ph n
Ag2O trong v t li u composite. T
3.13
SrTiO3
2
Rhodamine B
5%Ag2O/SrTiO3
ng Hình 3.14 5%Ag2O/SrTiO3 Cân 50
. SrTiO3
50 ml dung
MO l
SrTiO3
N
x%Ag2O/SrTiO3
MO MO -1700 Shimazu.
K
5%Ag2O/SrTiO3 3.2. Kh o sát ho t tính quang xúc tác c a các v t li u 3.2.1. Kh o sát th
t cân b ng h p ph c a các v t li u
N -1700 Shimazu. K
Hình 3.15.
MO
5%Ag2O/SrTiO3
4
42
43
Hình 3.15
tác phân 5%Ag2O/SrTiO3
MO
x%Ag2O/SrTiO3 (hình 3.17)
.14 và hình 3.15 và MO
3.2.2. Kh o sát
ng c a ph
2O
bi
n ho t tính
quang xúc tác c a SrTiO3 3.2.2.1.
ng c a ph
2O
bi n tính
trong
là SrTiO3, 0,1%; 0,5%; 1%;
3% và 5% Ag2O/SrTiO3.
6 và 3.17
Rhodamine B
Hình 3.17. x%Ag2O/SrTiO3
2O/SrTiO3
hình 3.18 và 3.19
Rhodamine B
Hình 3.16. 2O/SrTiO3
Hình 3.16
SrTiO3
2
SrTiO3 5%Ag2O/SrTiO3
44
MO
Hình 3.18. RhB
x%Ag2O/SrTiO3
45
Hình 3.18
2
SrTiO3 5%Ag2O/SrTiO3 là t x%Ag2O/SrTiO3 (hình 3.19)
Hình 3.20. 5% Ag2O/SrTiO3
MO
Hình 3.19. x%Ag2O/SrTiO3 8
hình 3.19
Ag2
và MO
ho 2O/SrTiO3
SrTiO3,
(hình 3.21)
5% Ag2O/SrTiO3 Sau 30 phút ch
7,7 SrTiO3 là 3,12%.
Sau SrTiO3 là 2,5%. 3.2.3. Ho t tính quang xúc tác phân h y RhB và MO theo th i gian c a v t li u 5% Ag2O/SrTiO3 3.2.3.1. Ho t tính quang xúc tác phân h y RhB c a 5% Ag2O/SrTiO3 % Ag2O/SrTiO3 3.21
46
y Rhodamine
Hình 3.21.
5% Ag2O/SrTiO3
47
T h nh 3.21 cho th y m u 5% Ag2O/SrTiO3 th hi n ho t t nh quang x c t c phân h y RhB khá cao trong v ng nh s n
u su t x c t c
t 46, Ag2O v o SrTiO3 n y
c gi i th c
l
c t c quang h a c a SrTiO3.
c chi u s ng, c c electron trên v ng h a tr nh y
lên v ng d n v h nh th nh m t l tr ng -
(e , h
+
u
m
SrTiO3
2O
-
+
)
SrTiO3 SrTiO3. Tuy nhiên, 3 120 phút,
9
MO
Hình 3.22.
15
5%Ag2O/SrTiO3
3.2.3.2. Ho t tính quang xúc tác phân h y MO c a 5% Ag2O/SrTiO3 % Ag2O/SrTiO3
MO
Hình 3.23.
5%Ag2O/SrTiO3
48
49
T h nh 3.23 cho th y m u 5% Ag2O/SrTiO3 th hi n ho t t nh quang x c t c phân h y MO khá cao trong v ng nh s
u su t x c t c
Qu tr nh oxi h a c c ch t h u
ng c th x y ra do ph n ng tr c
ti p c a ch ng v i l tr ng quang h
t o th nh c c g c t
h y dây chuy n t o th nh s n ph m. R + h+ 3
12
15
+ O2
b -
RCOO + h
+
b
R +CO2
.
5% Ag2O/SrTiO3 3
-
CB)
+ VB):
và CB
SrTiO3 + h
+ h+VB
b) SrTiO3
: -
SrTiO3 + h h+ + H2
cb
+
h+(vb)
+ H+
h+ -
cb
3
2
superoxit. e-cb + O2 HOO + H2 d)
2
+
O2
2O2
+ HO
xyl HO
R + HO + O2
+ H2O S n ph m phân h y
50
S n ph m phân h y
51
phân
K T LU N
TÀI LI U THAM KH O
vào các k t qu 1.
t lu n sau:
x% Ag2O/SrTiO3 2.
c tr
u tr c, thành ph n hóa h c, hình thái b m t
n t truy n qua (TEM). Các m u v t li
pha tinh th c a SrTiO3 3.
1. Nguy
- gel.
c a c c v t li u b ng nhi u x tia X (XRD), ph tán x hi
I. Ti ng Vi t
u ch thành công v t li u nano tinh th SrTiO3
ng tia X (EDX), u ch
o sát tính ch t h p th
ngu n, Nhà xu t b n Khoa h c T nhiên và Công ngh , Hà N i. 2. Hoàng Tri u Ng FeO3
u có c u trúc
c h t trung bình kho ng 30 nm.
h p th m nh ánh sáng kh ki n m
th hi n kh
u so v i SrTiO3
t
li u 5% Ag2O/SrTiO3 h p th ánh sáng kh ki n m nh nh t. 4.
o sát ho t tính quang xúc tác phân h y RhB và MO c a các v t
ih
T ng h p nghiên c
t tính xúc
khoa h
i h c Qu c gia Hà N i, 68trang.
4.
Khoa h c và công ngh nano, Nhà xu t b n Tri th c thành ph H Chí Minh.
5.
Th
,
nh
t o và nghiên c u các tính ch t c a c m bi n
v t li
Lu n án ti
cv t
li u,Vi nkhoa h c và công ngh v t li u Hà N i, 123 trang.
Ag2O/SrTiO3 cho th y m u 5% Ag2O/SrTiO3 có ho t tính quang xúc tác l n nh t so v i các m u còn l i. Sau kho ng 180 phút chi u ánh sáng kh ki n hi u su t quang xúc tác phân h y tl
n t t nghi
tác c a mang trên v t li u mao qu n trung bình SBA - 15
li u trong vùng ánh sáng kh ki n. K t qu kh o sát
RhB và MO c a m u 5% Ag2O/SrTiO3
u ki n t ng h p b t perovskit Y
Ph m tp.HCM, 47 trang.6
Ag2O/SrTiO3 (x = 0; 0,5; 1; 3; 5) b ng ph ph n x khu ch tán UV-Vis (DRS). 2O
Kh
3. Ngô Ti n Quy
quang h c c a
K t qu cho th y, các v t li u SrTiO3
Hóa h c nano- Công ngh n n và v t li u
t là 46,5 và 58,26 %.
6.
Th bi n nh y
t o và nghiên c u các tính ch t c a c m ic
v t li
Lu n án ti
h c v t li u,Vi n khoa h c và công ngh v t li u Hà N i, 123 trang. 7. Ch t o SrTiO3 có các b m
d ng dòng mu i nóng ch y và
nâng cao h at tính quang xúc tác ng d ng trong tách n
c Hideki Kato,
Makoto Kobayashi, Michikazu Hara và Masato Kakihana II. Ti ng Anh 8. Alex T. Kuvarega, Rui W. M. Krause, and Bhekie B. Mamba (2011) Nitrogen/Palladium-Codoped
TiO2
Photocatalytic Dye Degradation (22110- 22120).
52
53
for Efficient Visible
Light
American Chemical Society ,115,
9. Amy L. Linsebigler, Guangquan Lu and John T. Yates, (1995). 2
TiO2
surfaces: Principles, Mechanisms and Selected
, Chem. Rev. 95. pp. 735-758.
International Journal of Photoenergy, Article ID 631435 (9). 18.Meng Ni, Michael K.H. Leung , Dennis Y.C. Leung, K. Sumathy (2007),
10.
f metal ion dopants
opments in photocatalytic water-splitting using
in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and charge
TiO2
J Phys Chem;84:13669-13679.
The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong, Renewable and
11.Duc-Nguyen Bui, Jin Mu, Lei Wang, Shi-Zhao Kang, Xiangqing Li Preparation of Cu-loaded SrTiO3 nanoparticles and their photocatalytic
activity
aqueous solution
for
hydrogen
evolution
from
Department of Mechanical Engineering,
Sustainable Energy Reviews (11), 401-425. 19.Teshome Abdo Segne1, Siva Rao Tirukkovalluri1 and Subrahmanyam
methanol
Applied Surface Science 274 (2013) 328-333.
Activities of Visible Light Sensitive TiO2 Nano Catalysts Co-doped with International Research Journal of Pure & Applied
12. Feng LR, Lu SJ, Qiu FL. photocatalytic activities of nanometer TiO2. Acta Chimica Sinica [in Chinese] 2002;60(3):463-7.
Chemistry, (3), 84-103, India. 20.
13. Hao-Li Qin, Guo-
Preparation of nitrogen-doped
titania with visible-light activity and its application , Comptes Rendus Chimie,
Chemical Reviews, 107 (7), 2891-2959. 21.Ye Cong, Jinlong Zhang, Feng Chen, Masakazu Anpo, and Dannong He,
11 (1-2), pp. 95-100. 14.Hongqi Sun, Yuan Bai, Huijing Liu, Wanqin Jin, Nanping Xu (2009), Photocatalytic decomposition of 4-chlorophenol over an efficient N-doped TiO2 under sunlight irradiation
Journal of Photochemistry and
Photobiology A: Chemistry, 201 (1), pp. 15-22. 15. Jianchun Bao, Kaixi Song, Jiahong Zhou
TiO2Co-
J. Phys. Chem. C, 111 (28),
10618-10623. 22.Yihe Zhang, Fengzhu Lv, Tao Wu, Li Yu, Rui Zhang, Bo Shen, Xianghai
Photocatalytic Activity
of (Copper, Nitrogen)-Codoped TitaniumDioxide Nanoparticles
Meng, Zhengfang Ye, Paul K. Chu (201
The
American Ceramic Socicty, 91, (1369-1371)
-Gel Sci Technol., 59:387-391.
16. Jina Choi, Hyunwoong Park, Michael R. Hoffmann
23.Zhongqing Liu, Yanping Zhou, Zhenghua Li, Yichao Wang,
Single Metal-Ion Doping on the Visible-Light Photoreactivity of TiO2 J. Phys. Chem. C, 114 (2), pp 783-792
and -
doped TiO, by TiCl4, sol-
17. Kangqiang Huang, Li Chen, Jianwen Xiong, and Meixiang Liao (2012) ght-Activated Fe, N co-doped
54
-doped TiO2 with
55