Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 4
1.1 Vật liệu TiO2 và ứng dụng ............................................................................... 4
1.1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của TiO2........................................................... 4
1.1.2 Cấu trúc của vật liệu TiO2......................................................................... 5
1.1.3 Cơ chế của phản ứng quang xúc tác với TiO2 kích thước nano mét ........ 8
1.1.4 Vật liệu nano TiO2 .................................................................................. 12
1.1.4.1 Hiện tượng thấm ướt........................................................................ 14
1.1.4.2 Hiện tượng siêu thấm ướt của TiO2................................................. 15
1.1.4.3 Cơ chế siêu thấm ướt của màng TiO2 ở dạng anatase..................... 16
1.2 Ứng dụng của TiO2 ........................................................................................ 18
1.2.1 Ứng dụng của TiO2 trên thế giới............................................................. 19
1.2.2 Ứng dụng của TiO2 tại Việt Nam ........................................................... 21
1.2.3 Ứng dụng của màng nano TiO2 .............................................................. 22
1.3 Các phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác TiO2 .................................. 26
1.3.1 Phương pháp sol-gel ............................................................................... 26
1.3.1.1 Quá trình sol-gel .............................................................................. 26
1.3.1.2 Nghiên cứu chế tạo nano TiO2 bằng phương pháp sol-gel.............. 30
1.3.2 Phương pháp micell thuận và micelle đảo [Hóa học nano].................... 31
1.3.2.1 Micell thuận..................................................................................... 31
1.3.2.2 Micell đảo ........................................................................................ 32
1.3.4 Phương pháp thủy nhiệt .......................................................................... 33
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................. 34
2.1 Hóa chất, công cụ và thiết bị sử dụng............................................................ 34
2.1.1 Hóa chất .................................................................................................. 34
2.1.2 công cụ thí nghiệm................................................................................. 34
2.1.3 Thiết bị phục vụ chế tạo và nghiên cứu .................................................. 34
2.2 Phương pháp nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 từ TTIP....................... 35
2.2.1 Phương pháp nghiên cứu chế tạo sol nano TiO2 theo phương pháp sol-gel
.......................................................................................................................... 35
2.2.3 Phương pháp nghiên cứu chế tạo màng nano TiO2 để thực hiện quy
hoạch thực nghiệm........................................................................................... 38
2.3. Phương pháp nghiên cứu chế tạo màng nano TiO2 .P25 trên ceramic.......... 38
2.3.1 Phương pháp chế tạo sol TiO2 -P25 từ P25 (Degussa) ........................... 38
2.3.2 Phương pháp chế tạo màng nano TiO2.P25 trên ceramic ....................... 39
2.4 Phương pháp thực nghiệm đánh giá hiệu suất diệt khuẩn và nấm................. 39
2.5 Quy hoạch thực nghiệm ................................................................................. 41
2.5.1 Xác định hệ ............................................................................................. 41
2.5.2 Xác định cấu trúc của hệ......................................................................... 42
2.5.3 Xác định hàm toán mô tả hệ ................................................................... 43
2.5.4 Xác định các tham số của mô hình thống kê .......................................... 43
2.5.5 Cơ sở chọn tâm thí nghiệm ..................................................................... 45
2.5.6 Kiểm tra tính có nghĩa của hệ số hồi quy ............................................... 46
2.5.7 Kiểm tra tính tương hợp của mô hình thống kê...................................... 47
2.6 Phương pháp quy hoạch hóa bậc 1 và bậc 2 [15,16] ..................................... 48
2.6.1 Quy hoạch tuyến tính bậc 1 .................................................................... 48
2.6.2 Quy hoạch thực nghiệm bậc 2 ................................................................ 50
2.6.3 Xác định các giá trị tối ưu của hàm mục tiêu ......................................... 53
2.7 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu ........................................... 54
2.7.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơn-ghen (XRD) ............................................... 54
2.7.2 Phương pháp quét hiển vi điện tử (SEM) ............................................... 55
2.7.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)..................................... 56
2.7.4 Phương pháp đường hấp phụ và khử hấp phụ ( BET)[14, 58] ............... 57
2.7.5 Phương pháp đo phổ hấp thụ UV-Vis..................................................... 59
2.7.6 Phương pháp AFM [130]........................................................................ 60
2.7.7 Phương pháp phổ tán xạ micro-Raman .................................................. 61
2.8 Kết luận chương 2 .......................................................................................... 62
CHƯƠNG 3. QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ TỐI ƯU HÓA CÔNG
NGHỆ CHẾ TẠO MÀNG NANO TiO2 TRÊN CERAMIC............................... 63
3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến cấu trúc, kích thước
tinh thể nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn và diệt nấm của màng nano TiO2 trên
ceramic ................................................................................................................. 63
3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ TTIP ban đầu đến cấu trúc, kích thước
tinh thể nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên
ceramic............................................................................................................. 63
3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cấu trúc, kích thước tinh thể
nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên ceramic ... 66
3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích axit HNO3 đến cấu trúc, kích thước tinh
thể nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên ceramic
.......................................................................................................................... 68
3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung đến cấu trúc, kích thước tinh thể
nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên ceramic ... 70
3.2 Tối ưu hóa công nghệ chế tạo tạo màng nano TiO2....................................... 73
3.2.1 Chọn các yếu tố ảnh hưởng..................................................................... 73
3.2.2 Thực hiện quy hoạch thực nghiệm bậc một hai mức tối ưu ................... 74
3.2.2.1 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt khuẩn lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc một . 75
3.2.2.2 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt nấm lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc 1......... 77
3.2.3 Thực hiện quy hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao.............................. 78
3.2.3.1 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt khuẩn lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc hai... 82
3.2.3.2 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt nấm lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc hai...... 86
3.2.4 Tối ưu hóa công nghệ tạo màng trên ceramic......................................... 89
3.3 Cơ chế diệt khuẩn và diệt nấm của màng nano TiO2..................................... 91
3.4 Kết luận chương 3 .......................................................................................... 92
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ HÓA VÀ KHẢ NĂNG
DIỆT KHUẨN, DIỆT NẤM CỦA MÀNG NANO TiO2..................................... 93
4.1 Nghiên cứu chế tạo sol nano TiO2 từ TTIP theo phương pháp sol-gel.......... 93
4.2 Đặc trưng vật liệu TiO2 tối ưu tổng hợp bằng phương pháp sol-gel.............. 95
4.2.1 Kết quả phân tích bằng phương pháp nhiễu xạ tia X.............................. 96
4.2.2 Kiểm tra phân tích mẫu qua hiển vi điện tử quét (SEM)........................ 97
4.2.3 Kết quả phân tích bằng phổ tán xạ Raman ............................................ 98
4.2.4 Kết quả phổ hấp thụ UV-Vis .................................................................. 99
4.2.6 Kết quả phân tích ảnh hiển vi điện tử (TEM) ....................................... 102
4.3 Đặc trưng màng nano TiO2 trên ceramic chế tạo bằng phương pháp phun phủ
............................................................................................................................ 103
4.3.1 Độ dày màng ......................................................................................... 103
4.3.2 Ảnh hiển vi lực nguyên tử AFM ....................................................... 104
4.4 Khảo sát một số tính chất hóa lý của màng nano TiO2 ................................ 106
4.4.1 Độ thấm ướt .......................................................................................... 106
4.4.2. Độ bền hóa học .................................................................................... 107
4.4.3 Độ bền mài mòn.................................................................................... 109
4.4.4 Xác định độ cứng theo thang Mohs ...................................................... 111
4.5 Nghiên cứu khả năng diệt khuẩn của màng nano TiO2 trong Phòng thí
nghiệm................................................................................................................ 112
4.5.1 Chuẩn bị mẫu ceramic phủ sol nano TiO2 ............................................ 112
4.5.2 Nghiên cứu khả năng diệt khuẩn của vật liệu đã chế tạo...................... 113
4.5.3 Đánh giá khả năng diệt nấm của vật liệu đã chế tạo............................. 117
4.6 Đánh giá khả năng diệt khuẩn, diệt nấm của vật liệu đã chế tạo tại điều kiện
thực tế................................................................................................................. 119
4.6.1 Đánh giá khả năng diệt khuẩn trong điều kiện thực tế ......................... 120
4.6.2 Đánh giá khả năng diệt nấm trong điều kiện thực tế ............................ 122
4.7 Kết luận chương 4 ........................................................................................ 124
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 126
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.............................................. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................
Công nghệ nano đang là một hướng công nghệ mũi nhọn của thế giới. Nhiều
vấn đề then chốt như: An toàn năng lượng, an ninh lương thực, môi trường sinh
thái, sức khoẻ…sẽ được giải quyết thuận lợi hơn dựa trên sự phát triển của công
nghệ nano. Trong số đó, có hai mối đe dọa hàng đầu đối với loài người mà giới
khoa học kỳ vọng vào khả năng giải quyết của công nghệ nano là vấn đề môi trường
và năng lượng.
Sự phát triển mạnh và thiếu kiểm soát của nhiều ngành kinh tế đã gây ra sự ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng: khí thải CO2 gây ra hiệu ứng nhà kính làm trái đất
nóng lên, mực nước biển dâng cao, bão lũ ngày càng mạnh với sức tàn phá khủng
khiếp đe dọa trực tiếp đến cuộc sống của cư dân ven biển và sự phát triển kinh tế ở
quy mô toàn cầu. Nhiều ngành công nghiệp hàng tiêu dùng, sản xuất và chế biến
thực phẩm… đã thải vào không khí, nguồn nước các chất độc huỷ hoại môi sinh và
gây bệnh hiểm cùng kiệt cho con người. Việc sử dụng tràn lan các chất bảo vệ thực vật
trong sản xuất nông nghiệp làm cho mức độ ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm
trọng, gây bệnh cho người và ảnh hưởng không nhỏ đến các ngành nghề khác. Mối
quan hệ trái ngược giữa phát triển kinh tế và ô nhiễm môi trường sống có thể giải
quyết được nếu dựa trên sự phát triển của công nghệ nano với loại vật liệu điển hình
là nano TiO2.
Về an ninh năng lượng, theo dự báo của các nhà khoa học, trong vòng 50 năm
tới, nhu cầu năng lượng cho loài người sẽ tăng gấp đôi. Trong khi đó, các nguồn
nhiên liệu hoá thạch chủ yếu ngày càng cạn kiệt. Thêm vào đó, việc sử dụng nhiên
liệu hoá thạch làm trái đất nóng lên bởi hiệu ứng nhà kính và do chính nhiệt lượng
của các nhà máy điện thải ra (ô nhiễm nhiệt). Ngay cả sự phát triển của điện hạt
nhân cũng chỉ giải quyết được vấn đề khí nhà kính chứ không tránh được gây ô
nhiễm nhiệt. Trong khi trái đất luôn nhận được nguồn năng lượng từ mặt trời
khoảng 3.1024J/năm, nhiều hơn khoảng 10.000 lần nhu cầu năng lượng của con
người hiện nay. Theo ước tính của các nhà khoa học, chỉ cần sử dụng 0,1% diện tích
bề mặt trái đất với các pin mặt trời hiệu suất chuyển đổi 10% đã có thể đáp ứng đủ
nhu cầu năng lượng của loài người. Đây là nguồn năng lượng siêu sạch, không gây
Một trong những yếu tố ảnh hưởng lên tính quang xúc tác là độ dày màng,
màng phải đủ dày để khả năng sinh cặp điện tử - lỗ trống cao, đồng thời phải đủ
mỏng để các cặp điện tử và lỗ trống có thể di chuyển được ra bên ngoài và thực hiện
quang xúc tác. Trong luận án này, nghiên cứu sinh đã tạo được màng phủ có độ dày
thích hợp khoảng từ 350 ÷ 360 nm.
Bằng phương pháp đo FE-SEM, ta có thể đo được độ dày của màng phủ đã
chế tạo bằng phương pháp phun phủ. Đã chế tạo được màng phủ có độ dày có
nm trong đó độ dày màng của mẫu TiO2.P25 là khoảng 351 355 nm và độ dày
màng của mẫu TiO2.TƯ là 359 nm. Cấu trúc màng khá xít chặt, bề mặt màng có
độ xốp nhất định.
4.3.2 Ảnh hiển vi lực nguyên tử AFM
Hiện tượng quang xúc tác trên bề mặt màng TiO2 không phụ thuộc vào cường
độ ánh sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích hay
năng lượng photon. Như vậy những chùm sáng kích thích có cường độ sáng yếu
nhưng năng lượng photon đủ lớn cũng có khả năng gây ra hiện tượng quang xúc
tác (ánh sáng đèn huỳnh quang chỉ chứa khoảng 4% bức xạ UV). Diện tích bề mặt
hiệu dụng là yếu tố quyết định chức năng quang xúc tác của màng TiO2.
Bề mặt màng là nơi cấu trúc tinh thể không hoàn chỉnh (có sai hỏng mạng),
chức năng quang xúc tác của màng TiO2 mạnh hay yếu phụ thuộc vào hai diễn tiến
xảy ra đồng thời trên bề mặt màng liên quan đến hoạt động của các cặp điện tử -
lỗ trống: quá trình oxy hóa – khử (diễn tiến tích cực) và quá trình tái hợp (diễn
tiến tiêu cực). Do đó màng TiO2 có chức năng quang xúc tác mạnh đáng kể khi
diện tích bề mặt hiệu dụng lớn.
Để đánh giá chất lượng của màng TiO2 chúng tui thực hiện chụp ảnh hiển
vi lực nguyên tử AFM.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 4
1.1 Vật liệu TiO2 và ứng dụng ............................................................................... 4
1.1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của TiO2........................................................... 4
1.1.2 Cấu trúc của vật liệu TiO2......................................................................... 5
1.1.3 Cơ chế của phản ứng quang xúc tác với TiO2 kích thước nano mét ........ 8
1.1.4 Vật liệu nano TiO2 .................................................................................. 12
1.1.4.1 Hiện tượng thấm ướt........................................................................ 14
1.1.4.2 Hiện tượng siêu thấm ướt của TiO2................................................. 15
1.1.4.3 Cơ chế siêu thấm ướt của màng TiO2 ở dạng anatase..................... 16
1.2 Ứng dụng của TiO2 ........................................................................................ 18
1.2.1 Ứng dụng của TiO2 trên thế giới............................................................. 19
1.2.2 Ứng dụng của TiO2 tại Việt Nam ........................................................... 21
1.2.3 Ứng dụng của màng nano TiO2 .............................................................. 22
1.3 Các phương pháp chế tạo vật liệu quang xúc tác TiO2 .................................. 26
1.3.1 Phương pháp sol-gel ............................................................................... 26
1.3.1.1 Quá trình sol-gel .............................................................................. 26
1.3.1.2 Nghiên cứu chế tạo nano TiO2 bằng phương pháp sol-gel.............. 30
1.3.2 Phương pháp micell thuận và micelle đảo [Hóa học nano].................... 31
1.3.2.1 Micell thuận..................................................................................... 31
1.3.2.2 Micell đảo ........................................................................................ 32
1.3.4 Phương pháp thủy nhiệt .......................................................................... 33
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................. 34
2.1 Hóa chất, công cụ và thiết bị sử dụng............................................................ 34
2.1.1 Hóa chất .................................................................................................. 34
2.1.2 công cụ thí nghiệm................................................................................. 34
2.1.3 Thiết bị phục vụ chế tạo và nghiên cứu .................................................. 34
2.2 Phương pháp nghiên cứu chế tạo vật liệu nano TiO2 từ TTIP....................... 35
2.2.1 Phương pháp nghiên cứu chế tạo sol nano TiO2 theo phương pháp sol-gel
.......................................................................................................................... 35
2.2.3 Phương pháp nghiên cứu chế tạo màng nano TiO2 để thực hiện quy
hoạch thực nghiệm........................................................................................... 38
2.3. Phương pháp nghiên cứu chế tạo màng nano TiO2 .P25 trên ceramic.......... 38
2.3.1 Phương pháp chế tạo sol TiO2 -P25 từ P25 (Degussa) ........................... 38
2.3.2 Phương pháp chế tạo màng nano TiO2.P25 trên ceramic ....................... 39
2.4 Phương pháp thực nghiệm đánh giá hiệu suất diệt khuẩn và nấm................. 39
2.5 Quy hoạch thực nghiệm ................................................................................. 41
2.5.1 Xác định hệ ............................................................................................. 41
2.5.2 Xác định cấu trúc của hệ......................................................................... 42
2.5.3 Xác định hàm toán mô tả hệ ................................................................... 43
2.5.4 Xác định các tham số của mô hình thống kê .......................................... 43
2.5.5 Cơ sở chọn tâm thí nghiệm ..................................................................... 45
2.5.6 Kiểm tra tính có nghĩa của hệ số hồi quy ............................................... 46
2.5.7 Kiểm tra tính tương hợp của mô hình thống kê...................................... 47
2.6 Phương pháp quy hoạch hóa bậc 1 và bậc 2 [15,16] ..................................... 48
2.6.1 Quy hoạch tuyến tính bậc 1 .................................................................... 48
2.6.2 Quy hoạch thực nghiệm bậc 2 ................................................................ 50
2.6.3 Xác định các giá trị tối ưu của hàm mục tiêu ......................................... 53
2.7 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu ........................................... 54
2.7.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơn-ghen (XRD) ............................................... 54
2.7.2 Phương pháp quét hiển vi điện tử (SEM) ............................................... 55
2.7.3 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)..................................... 56
2.7.4 Phương pháp đường hấp phụ và khử hấp phụ ( BET)[14, 58] ............... 57
2.7.5 Phương pháp đo phổ hấp thụ UV-Vis..................................................... 59
2.7.6 Phương pháp AFM [130]........................................................................ 60
2.7.7 Phương pháp phổ tán xạ micro-Raman .................................................. 61
2.8 Kết luận chương 2 .......................................................................................... 62
CHƯƠNG 3. QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM VÀ TỐI ƯU HÓA CÔNG
NGHỆ CHẾ TẠO MÀNG NANO TiO2 TRÊN CERAMIC............................... 63
3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến cấu trúc, kích thước
tinh thể nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn và diệt nấm của màng nano TiO2 trên
ceramic ................................................................................................................. 63
3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ TTIP ban đầu đến cấu trúc, kích thước
tinh thể nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên
ceramic............................................................................................................. 63
3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến cấu trúc, kích thước tinh thể
nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên ceramic ... 66
3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích axit HNO3 đến cấu trúc, kích thước tinh
thể nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên ceramic
.......................................................................................................................... 68
3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung đến cấu trúc, kích thước tinh thể
nano TiO2 và hiệu suất diệt khuẩn, nấm của màng nano TiO2 trên ceramic ... 70
3.2 Tối ưu hóa công nghệ chế tạo tạo màng nano TiO2....................................... 73
3.2.1 Chọn các yếu tố ảnh hưởng..................................................................... 73
3.2.2 Thực hiện quy hoạch thực nghiệm bậc một hai mức tối ưu ................... 74
3.2.2.1 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt khuẩn lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc một . 75
3.2.2.2 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt nấm lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc 1......... 77
3.2.3 Thực hiện quy hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao.............................. 78
3.2.3.1 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt khuẩn lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc hai... 82
3.2.3.2 Xây dựng mô tả thống kê công nghệ chế tạo màng nano TiO2 để thu
được hiệu suất diệt nấm lớn nhất theo quy hoạch thực nghiệm bậc hai...... 86
3.2.4 Tối ưu hóa công nghệ tạo màng trên ceramic......................................... 89
3.3 Cơ chế diệt khuẩn và diệt nấm của màng nano TiO2..................................... 91
3.4 Kết luận chương 3 .......................................................................................... 92
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ HÓA VÀ KHẢ NĂNG
DIỆT KHUẨN, DIỆT NẤM CỦA MÀNG NANO TiO2..................................... 93
4.1 Nghiên cứu chế tạo sol nano TiO2 từ TTIP theo phương pháp sol-gel.......... 93
4.2 Đặc trưng vật liệu TiO2 tối ưu tổng hợp bằng phương pháp sol-gel.............. 95
4.2.1 Kết quả phân tích bằng phương pháp nhiễu xạ tia X.............................. 96
4.2.2 Kiểm tra phân tích mẫu qua hiển vi điện tử quét (SEM)........................ 97
4.2.3 Kết quả phân tích bằng phổ tán xạ Raman ............................................ 98
4.2.4 Kết quả phổ hấp thụ UV-Vis .................................................................. 99
4.2.6 Kết quả phân tích ảnh hiển vi điện tử (TEM) ....................................... 102
4.3 Đặc trưng màng nano TiO2 trên ceramic chế tạo bằng phương pháp phun phủ
............................................................................................................................ 103
4.3.1 Độ dày màng ......................................................................................... 103
4.3.2 Ảnh hiển vi lực nguyên tử AFM ....................................................... 104
4.4 Khảo sát một số tính chất hóa lý của màng nano TiO2 ................................ 106
4.4.1 Độ thấm ướt .......................................................................................... 106
4.4.2. Độ bền hóa học .................................................................................... 107
4.4.3 Độ bền mài mòn.................................................................................... 109
4.4.4 Xác định độ cứng theo thang Mohs ...................................................... 111
4.5 Nghiên cứu khả năng diệt khuẩn của màng nano TiO2 trong Phòng thí
nghiệm................................................................................................................ 112
4.5.1 Chuẩn bị mẫu ceramic phủ sol nano TiO2 ............................................ 112
4.5.2 Nghiên cứu khả năng diệt khuẩn của vật liệu đã chế tạo...................... 113
4.5.3 Đánh giá khả năng diệt nấm của vật liệu đã chế tạo............................. 117
4.6 Đánh giá khả năng diệt khuẩn, diệt nấm của vật liệu đã chế tạo tại điều kiện
thực tế................................................................................................................. 119
4.6.1 Đánh giá khả năng diệt khuẩn trong điều kiện thực tế ......................... 120
4.6.2 Đánh giá khả năng diệt nấm trong điều kiện thực tế ............................ 122
4.7 Kết luận chương 4 ........................................................................................ 124
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 126
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.............................................. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................
Công nghệ nano đang là một hướng công nghệ mũi nhọn của thế giới. Nhiều
vấn đề then chốt như: An toàn năng lượng, an ninh lương thực, môi trường sinh
thái, sức khoẻ…sẽ được giải quyết thuận lợi hơn dựa trên sự phát triển của công
nghệ nano. Trong số đó, có hai mối đe dọa hàng đầu đối với loài người mà giới
khoa học kỳ vọng vào khả năng giải quyết của công nghệ nano là vấn đề môi trường
và năng lượng.
Sự phát triển mạnh và thiếu kiểm soát của nhiều ngành kinh tế đã gây ra sự ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng: khí thải CO2 gây ra hiệu ứng nhà kính làm trái đất
nóng lên, mực nước biển dâng cao, bão lũ ngày càng mạnh với sức tàn phá khủng
khiếp đe dọa trực tiếp đến cuộc sống của cư dân ven biển và sự phát triển kinh tế ở
quy mô toàn cầu. Nhiều ngành công nghiệp hàng tiêu dùng, sản xuất và chế biến
thực phẩm… đã thải vào không khí, nguồn nước các chất độc huỷ hoại môi sinh và
gây bệnh hiểm cùng kiệt cho con người. Việc sử dụng tràn lan các chất bảo vệ thực vật
trong sản xuất nông nghiệp làm cho mức độ ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm
trọng, gây bệnh cho người và ảnh hưởng không nhỏ đến các ngành nghề khác. Mối
quan hệ trái ngược giữa phát triển kinh tế và ô nhiễm môi trường sống có thể giải
quyết được nếu dựa trên sự phát triển của công nghệ nano với loại vật liệu điển hình
là nano TiO2.
Về an ninh năng lượng, theo dự báo của các nhà khoa học, trong vòng 50 năm
tới, nhu cầu năng lượng cho loài người sẽ tăng gấp đôi. Trong khi đó, các nguồn
nhiên liệu hoá thạch chủ yếu ngày càng cạn kiệt. Thêm vào đó, việc sử dụng nhiên
liệu hoá thạch làm trái đất nóng lên bởi hiệu ứng nhà kính và do chính nhiệt lượng
của các nhà máy điện thải ra (ô nhiễm nhiệt). Ngay cả sự phát triển của điện hạt
nhân cũng chỉ giải quyết được vấn đề khí nhà kính chứ không tránh được gây ô
nhiễm nhiệt. Trong khi trái đất luôn nhận được nguồn năng lượng từ mặt trời
khoảng 3.1024J/năm, nhiều hơn khoảng 10.000 lần nhu cầu năng lượng của con
người hiện nay. Theo ước tính của các nhà khoa học, chỉ cần sử dụng 0,1% diện tích
bề mặt trái đất với các pin mặt trời hiệu suất chuyển đổi 10% đã có thể đáp ứng đủ
nhu cầu năng lượng của loài người. Đây là nguồn năng lượng siêu sạch, không gây
Một trong những yếu tố ảnh hưởng lên tính quang xúc tác là độ dày màng,
màng phải đủ dày để khả năng sinh cặp điện tử - lỗ trống cao, đồng thời phải đủ
mỏng để các cặp điện tử và lỗ trống có thể di chuyển được ra bên ngoài và thực hiện
quang xúc tác. Trong luận án này, nghiên cứu sinh đã tạo được màng phủ có độ dày
thích hợp khoảng từ 350 ÷ 360 nm.
Bằng phương pháp đo FE-SEM, ta có thể đo được độ dày của màng phủ đã
chế tạo bằng phương pháp phun phủ. Đã chế tạo được màng phủ có độ dày có
nm trong đó độ dày màng của mẫu TiO2.P25 là khoảng 351 355 nm và độ dày
màng của mẫu TiO2.TƯ là 359 nm. Cấu trúc màng khá xít chặt, bề mặt màng có
độ xốp nhất định.
4.3.2 Ảnh hiển vi lực nguyên tử AFM
Hiện tượng quang xúc tác trên bề mặt màng TiO2 không phụ thuộc vào cường
độ ánh sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích hay
năng lượng photon. Như vậy những chùm sáng kích thích có cường độ sáng yếu
nhưng năng lượng photon đủ lớn cũng có khả năng gây ra hiện tượng quang xúc
tác (ánh sáng đèn huỳnh quang chỉ chứa khoảng 4% bức xạ UV). Diện tích bề mặt
hiệu dụng là yếu tố quyết định chức năng quang xúc tác của màng TiO2.
Bề mặt màng là nơi cấu trúc tinh thể không hoàn chỉnh (có sai hỏng mạng),
chức năng quang xúc tác của màng TiO2 mạnh hay yếu phụ thuộc vào hai diễn tiến
xảy ra đồng thời trên bề mặt màng liên quan đến hoạt động của các cặp điện tử -
lỗ trống: quá trình oxy hóa – khử (diễn tiến tích cực) và quá trình tái hợp (diễn
tiến tiêu cực). Do đó màng TiO2 có chức năng quang xúc tác mạnh đáng kể khi
diện tích bề mặt hiệu dụng lớn.
Để đánh giá chất lượng của màng TiO2 chúng tui thực hiện chụp ảnh hiển
vi lực nguyên tử AFM.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links