Chế tạo nghiên cứu một số tính chất và khả năng ứng dụng của màng nano oxyt titan

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
2. 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 1
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 trong 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 2
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

1
4
8
8
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 do va khong che nhiet do 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 thanh 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 do dien tra
2.3.3.2 Thiet bi do pho quang tra
2.3.3.3 May do Hieu ung Hall
2.3.4 Cac thiet bi khao sat tinh chat quang
2.3.4.1 Thidt bi do ph6 h4p thu
2.3.4.2 Thiet bi do pho huynh quang
2.3.5 Thiet bi do do day mang
Chuang 3
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 thanh 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 do de tao mang
3.2.3.2 Anh huang cua nong do dung dich phun len cau true mang
3.2.3.3 Anh huang cua nhiet do de den dp day cua mang
3.2.3.4 Phan tich thanh 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 4
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 do 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 do hinh thanh 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 5
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 do muc cuang do UV cua Mat trai
116

5.4.1 Nguyen ly va mach do
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