Tìm kiếm
Đang tải khung tìm kiếm
Kết quả 1 đến 1 của 1

    THẠC SĨ Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SnO2, có cấu trúc nano đa cấp và ứng dụng trong cảm biến khí, xúc tác

    D
    dream dream Đang Ngoại tuyến (18495 tài liệu)
    .:: Cộng Tác Viên ::.
  1. Gửi tài liệu
  2. Bình luận
  3. Chia sẻ
  4. Thông tin
  5. Công cụ
  6. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SnO2, có cấu trúc nano đa cấp và ứng dụng trong cảm biến khí, xúc tác

    MỞ ĐẦU

    Oxit thiếc (SnO2) với cấu trúc cassiterite là một loại chất bán dẫn loại n điển
    hình (Eg = 3,6 eV) [6, 106] và là một trong những chất bán dẫn được sử dụng
    rộng rãi nhất do hoạt tính cảm biến khí, độ bền hoá và độ bền cơ cao. Nhiều nhà
    khoa học đã và đang quan tâm nghiên cứu oxit thiếc để ứng dụng làm vật liệu cảm
    biến [64], vật dẫn thấu quang [99] và làm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ
    [6, 15, 162]. Vật liệu nano SnO2 được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau
    như thuỷ nhiệt [52, 76, 93], dung môi nhiệt [162], sol-gel [9, 118], bốc bay chân không
    [11], v.v. nhằm tạo ra vật liệu SnO2 có đặc trưng bề mặt tốt hơn bao gồm diện tích
    bề mặt riêng lớn, độ tinh thể cao, hình thái xác định. Về phương diện này, vật liệu
    cấu trúc nano với diện tích bề mặt riêng lớn và lớp bề mặt kiệt điện tử cao (full
    electron depletion) có nhiều ưu thế [64]. Nhiều loại oxit thiếc có cấu trúc nano đã
    được nghiên cứu bao gồm: sợi nano (1 chiều hay 1D) [10, 56], nano ống (1D) [24],
    nano tấm (2D), v.v
    Kết quả nghiên cứu cho thấy độ nhạy khí tăng nhanh khi kích thước hạt nhỏ
    hơn độ dài Debye (thường vài nm) [150]. Các hạt có thể phân tán đồng nhất trong
    môi trường lỏng bằng sự ổn định tĩnh điện và không gian. Tuy nhiên, khi các hạt
    nano được tạo thành thì sự kết tụ (agglomerates) giữa các hạt nano trở nên rất mạnh
    [51, 118] do lực hút Van der Waals tỉ lệ nghịch với kích thước hạt. Khi đó, các hạt
    sẽ kết tụ và hình thành cấu trúc đặc khít. Hoạt tính của vật liệu hầu như chỉ do các
    hạt sơ cấp gần khu vực bề mặt đóng góp, còn phần bên trong các hạt thì gần như
    không hoạt động.
    Gần đây, một xu hướng chế tạo định hướng vật liệu SnO2 có kích thước nano
    mới ra đời đó là thiết kế dạng vật liệu cấu trúc nano đa cấp (hierarchical
    nanostructures) [52, 162] nhằm cải thiện vấn đề kết tụ của vật liệu nano (0D). Vật
    liệu cấu trúc nano đa cấp là vật liệu được xây dựng từ các khối nano cơ sở ít chiều
    hơn như hạt nano (0D), sợi nano (1D), tấm nano (2D) v.v Cấu trúc nano đa cấp có
    cấu trúc trật tự không bị giảm diện tích bề mặt, trong khi đó dạng cấu trúc của các
    hạt nano dễ dàng bị kết tụ. Người ta cho rằng vật liệu cấu trúc nano đa cấp (VLĐC)
    có thể đạt được các yêu cầu về làm vật liệu cảm biến vì độ chảy (flowable) và độ
    cảm biến cao; đạt được yêu cầu làm xúc tác vì hoạt tính cao [64]. Mặc khác, có thể 2
    thiết kế chế tạo vật liệu đa cấp bằng cách phân tán các nano oxit hoạt tính lên các
    vật liệu mao quản trung bình như MCM-41 [15], SBA-15 [114] v.v Vật liệu mao
    quản trung bình với đường kính mao quản từ 2 † 50 nm, được sắp xếp trật tự là chất
    mang tốt cho các phản ứng xúc tác. Chất xúc tác SnO2 trên nền vật liệu mao quản
    trung bình là có hoạt tính xúc tác cao đối với một số phản ứng oxy hoá trong tổng hợp
    hữu cơ như phản ứng tổng hợp nopol [2, 3] và phản ứng oxy hoá phenol [15, 113]. Hoạt
    tính và độ chọn lọc cao của chất xúc tác là do sự đóng góp của diện tích bề mặt riêng lớn
    và cấu trúc trật tự của chất nền vật liệu mao quản.
    Mặc dù, VLĐC SnO2 đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học nước
    ngoài nhưng ở Việt Nam chỉ có công bố về tổng hợp vật liệu hạt nano SnO2 [76],
    sợi nano SnO2 [10] và chưa có một công trình công bố nào nghiên cứu một cách có
    hệ thống về VLĐC SnO2. Với yêu cầu phát triển và công nghiệp hoá đất nước, xu
    hướng nghiên cứu vật liệu nano đa cấp SnO2 ứng dụng vào lĩnh vực gốm điện tử,
    bán dẫn và xúc tác hữu cơ là cần thiết. Vì vậy, việc nghiên cứu tổng hợp nano SnO2
    đa cấp sẽ có ý nghĩa về mặt lý thuyết cũng như thực tiễn. Do đó, chúng tôi chọn đề
    tài luận án “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SnO2 có cấu trúc nano đa cấp và ứng
    dụng trong cảm biến khí, xúc tác”.
    Luận án được sắp xếp theo các chương như sau:
    Mở đầu
    Chương 1. Tổng quan các tài liệu tham khảo cập nhật trong và ngoài nước
    liên quan đến đề tài luận án, từ đó đặt ra những vấn đề cần giải quyết trong luận án .
    Chương 2. Trình bày mục tiêu và nội dung nghiên cứu, các phương pháp
    phân tích hoá lý sử dụng và phương pháp thực nghiệm để thực hiện luận án.
    Chương 3. Trình bày các kết quả tổng hợp VLĐC SnO2 kiểu quả cầu xốp 0-3
    (porous sphere 0-3), kiểu 1-3 lông nhím (hay1-3 urchin) và kiểu SnO2 0-1 MCM-41.
    Hoạt tính cảm biến khí LPG, ethanol, hydro và hoạt tính xúc tác trong phản ứng oxy hoá
    tổng hợp dihydroxyl benzene sẽ được nghiên cứu và thảo luận.
    Kết luận các kết quả đạt được
    Danh sách các bài báo đã và đang công bố liên quan đến luận án
    Tài liệu tham khảo
    Phụ lục. 3
    Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

    Vật liệu nano SnO2 (kể cả SnO2 pha tạp các oxit khác) thường ứng dụng
    trong ba lĩnh vực chính, đó là: (i) oxit dẫn thấu quang (transparent conducting
    oxit)(TOC), (ii) cảm biến khí và (iii) xúc tác phản ứng oxy hoá. Ứng dụng thứ nhất
    không thuộc vào phạm vi của luận án nên chúng tôi không thảo luận ở đây. Trong
    chương này của luận án, tổng quan về vật liệu nano SnO2 đa cấp, các ứng dụng về
    hoạt tính cảm biến khí và xúc tác của các vật liệu tổng hợp.
    1.1. TỔNG HỢP SnO2 CẤU TRÖC NANO ĐA CẤP
    1.1.1. Cấu trúc tinh thể SnO2
    Oxit thiếc có hai dạng chủ yếu: stanic oxit (SnO2) và oxit thiếc (SnO),
    trong đó SnO2 tồn tại phổ biến hơn dạng SnO. Năng lượng vùng cấm của SnO2
    xấp xỉ 3,6 † 3,8 eV [6, 36, 139].

    Hình 1.1. a. Mô hình tinh thể của SnO2 với các bề mặt có chỉ số Miller thấp. Tế bào
    đơn vị rutile được trình bày ở hình b, c, d tương ứng với các mặt (110),
    (100),(101)[6] 4
    Stanic oxit (SnO2) cũng tồn tại ở dạng khoáng được gọi là Cassiterite. Nó cũng
    có cấu trúc rutile như nhiều oxit khác như TiO2, RuO2, GeO2, MnO2, VO2, IrO2 và
    CrO2. Cấu trúc rutile có đơn vị tinh thể kiểu tetragonal với nhóm đối xứng P42/mm.
    Các hằng số mạng lưới là a = b = 4,7374
    0
    A và c = 3,1864
    0
    A (theo JCPDS: 041-1445).
    Hình 1.1 trình bày cấu trúc một đơn vị tinh thể của SnO2 và các mặt có chỉ số
    Miller thấp. Năng lượng tương ứng của các mặt (110), mặt (100) hoặc mặt (010),
    mặt (101) hoặc mặt (011), mặt (001) là 1,20, 1,27, 1,43, 1,84 J/m2
    . Như vậy, mặt
    (110) có năng lượng bé nhất tiếp theo là mặt (100), (101) và (001).
    1.1.2. Định nghĩa và cách gọi tên vật liệu SnO2 cấu trúc nano đa cấp
    Vật liệu nano có cấu trúc nano đa cấp là vật liệu có nhiều chiều hơn được xây
    dựng từ các khối nano cơ sở ít chiều (nano-building block) như nano hạt 0D, nano
    sợi 1D, nano tấm (2D), v.v Vật liệu nano đa cấp có cấu trúc xốp, sắp xếp trật tự,
    diện tích bề mặt riêng giảm ít hơn so với trường hợp vật liệu đó ở trạng thái kích
    thước nano. Người ta nhận thấy VLĐC có thể đáp ứng được các yêu cầu về cảm
    biến khí và xúc tác là do: (a) độ nhạy khí lớn và tốc độ cảm biến nhanh; (b) tính
    chất xúc tác được cải thiện về phương diện hoạt tính cũng như độ chọn lọc. Mặt
    khác, lực hút Van der Waals giữa các hạt cấu trúc đa cấp tương đối yếu vì kích
    thước các hạt cấu trúc đa cấp thường lớn hơn kích thước các hạt cấu trúc nano cơ sở
    tương ứng. Ngoài ra, các hạt cấu trúc đa cấp (kích thước micro) dễ chảy (flowable)
    hơn các dạng bất đẳng hướng có cấu trúc nano như dạng sợi hay dạng ống. Do đó,
    VLĐC thuận lợi hơn khi phân tán tạo thành huyền phù và màng mỏng. Do những
    ưu điểm như vậy nên VLĐC được quan tâm và nghiên cứu nhiều.
    Hiện nay, vẫn chưa có cách phân loại thống nhất về nhóm vật liệu này. Cách
    gọi phổ biến nhất để gọi VLĐC thường dựa vào hình dạng tự nhiên của nó hay vật
    liệu đa cấp kèm theo hình dạng của nó. Ví dụ, vật liệu đa cấp kiểu lá lô hội (3D aloi
    like SnO2) [88], hay vật liệu SnO2 kiểu san hô (coral like SnO2) [143]. Trong số các
    công bố thì Lee và cộng sự [64] đã đưa ra cách phân loại chi tiết hơn, dựa vào chiều
    đơn vị xây dựng nên nó và dạng cấu trúc đa cấp hình thành (hình 1.2). Ví dụ cấu
    trúc kiểu 1-3 cụm lông nhím (để đơn giản gọi là cấu trúc kiểu lông nhím hay 1-3
    urchin) có nghĩa là các đơn vị 1D dạng sợi/dạng que kết hợp tạo thành dạng 3D như
    con nhím xù lông; cấu trúc dạng 2-3 hoa ( 2-3 like flower) cho thấy dạng hoa ba chiều
    3D được tạo thành từ các tấm 2D

    Xem Thêm: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SnO2, có cấu trúc nano đa cấp và ứng dụng trong cảm biến khí, xúc tác
    Nội dung trên chỉ thể hiện một phần hoặc nhiều phần trích dẫn. Để có thể xem đầy đủ, chi tiết và đúng định dạng tài liệu, bạn vui lòng tải tài liệu. Hy vọng tài liệu Nghiên cứu tổng hợp vật liệu SnO2, có cấu trúc nano đa cấp và ứng dụng trong cảm biến khí, xúc tác sẽ giúp ích cho bạn.
    #1
  7. Đang tải dữ liệu...

    Chia sẻ link hay nhận ngay tiền thưởng
    Vui lòng Tải xuống để xem tài liệu đầy đủ.

    Gửi bình luận

    ♥ Tải tài liệu

social Thư Viện Tài Liệu

Từ khóa được tìm kiếm

mô hình cấu trúc ô đơn vị vật liệu SnO2

Quyền viết bài

  • Bạn Không thể gửi Chủ đề mới
  • Bạn Không thể Gửi trả lời
  • Bạn Không thể Gửi file đính kèm
  • Bạn Không thể Sửa bài viết của mình
  •  
DMCA.com Protection Status