Khóa luận tốt nghiệp đại học NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÀNG QUANG XÚC TÁC TiO2:V BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG PHÚN XẠ MAGNETRON DC CBHD: TS Lê Vũ Tuấn Hùng CBPB: TS Lê Văn Ngọc SVTH: Lê Anh Duy NỘI DUNG TRÌNH BÀY Giới thiệu Tổng quan và lý thuyết Thực nghiệm, kết quả và bàn luận Kết luận và hướng phát triển Giớithiệu Giới thiệu Môi trường đang trở nên ô nhiễm rất nặng nề Các nhà khoa :học quan tâm đến vấn đề xử lý môi trường.Quang xúc được quan tâm, vì: Giới thiệu Giới thiệu  Trong rất nhiều loại vật liệu có tính năng quang xúc tác như ZnO, Ta2O5, ZrO2, TiO2, , vật liệu TiO2 cho thấy có triển vọng, ứng dụng hiệu quả nhất :  Khả năng ôxy hóa mạnh của cặp điện tử và lỗ trống được sản sinh bởi photon khi hấp thụ ánh sáng có bước sóng ngắn hơn 380nm (vùng ánh sáng tử ngoại, UV)  Tính trơ hóa học và tính thân thiện với môi trường Tổng quan và lý thuyết  Vật liệu TiO2 Anatase Rutile Brootkie Vật liệu TiO2 có độ rộng vùng cấm khoảng 3.2eV - 3.8eV Tổng quan và lý thuyết Tính Chất Quang Xúc Tác Của Màng TiO2 TiO2 + hν  h+ + e– H2O + h+  •OH + H+ O2 Các mức thế ôxy hóa – khử của TiO2 + e-  •O2- 1.2 quan và lý thuyết Tổng Tính Chất Quang Xúc Tác Của Màng TiO2  Bề mặt của các loại vật liệu Hình 1.8 Góc tiếp xúc nước trên bề mặt của màng rắn đều có tính kỵ nước ở một mức độ nào đó Mức độ kỵ nước được phản ánh qua góc tiếp xúc của giọt nước với bề mặt Tổng quan và lý thuyết  e- + Ti4+  Ti3+  4h+ + 2O2-  O2  OH-ads + h+  TiO2 OHads Tổng quan và lý thuyết Các yếu tố ảnh hưởng lên quang xúc tác  Diện tích hiệu dụng bề mặt  Độ kết tinh của tinh thể  Bước sóng chiếu sáng Tổng quan và lý thuyết Cải tiến hoạt tính quang xúc tác của vật liệu TiO2  Khả năng quang xúc tác của TiO2 nguyên chất vẫn còn bị hạn chế do:  Độ rộng vùng cấm của TiO2 khá lớn  Tốc độ tái kết hợp của các hạt tải trong TiO2 khá nhỏlớn Cần cải tiến khả năng quang xúc tác của TiO2  Cải tiến khả năng quang xúc tác của TiO2 thì có 2 hướng cơ bản:  Giảm độ rộng vùng cấm của vật liệu TiO2  Giảm tốc độ tái kết hợp của cặp điện tử, lỗ trống Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  Tỉ lệ khí O2:Ar 10%  Khoảng cách giữa bia - đế là 5cm  Công suất phún xạ bia của Ti: 100W  Thời gian phún xạ 60 phút Thực nghiệm, kết quả và bàn luận Khảo Sát Tính Chất Quang Xúc Tác Của TiO2:V Tạo màng TiO2:V bằng phương pháp đồng phún xạ magnetron DC tính năng quang xúc tác Góc nghiêng θo Tối ưu : 25o Tỷ lệ khí O2:Ar Tối ưu : 20% Công suất phún xạ bia V Tối ưu : 80W Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  Khoảng cách giữa bia - đế là 5cm  Công suất phún xạ của bia Ti: 100W  Công suất phún xạ của bia V: 80W  Tỉ lệ khí O2:Ar là 10%  Thời gian phún xạ 60 phút Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  Khoảng cách giữa bia - đế :     5cm Công suất phún xạ của bia Ti: 100W Công suất phún xạ của bia V: 80W Góc nghiêng θo :25o Thời gian phún xạ 60 phút Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  Khoảng cách giữa bia - đế là 5cm  Công suất phún xạ của bia Ti: 100W  Góc nghiêng θo:25o  Tỉ lệ khí O2:Ar là 20%  Thời gian phún xạ 60 phút Thực nghiệm, kết quả và bàn luận Kết quả đo X-Rays Thực nghiệm, kết quả và bàn luận Kết quả đo góc thấm ướt Thực nghiệm, kết quả và bàn luận Kết quả đo phổ truyền qua UV-Vis Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  *So sánh kết quả đo MB:  Kết quả đo MB cho thấy rõ màng TiO2:V tốt nhất (M66) thể hiện tính phân hủy MB hơn hẳn màng TiO2 thuần tốt nhất (M48) Thực nghiệm, kết quả và bàn luận M48 So sánh kết quả đo AFM:  Kết quả đo AFM cho thấy độ ghồ ghề bề mặt Rms của màng TiO2:V tốt nhất (M66) lớn MB hơn hẳn màng TiO2 thuần tốt nhất (M48) M66 Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  *So sánh kết quả đo SEM M48 M66 Thực nghiệm, kết quả và bàn luận  Khoảng cách giữa bia - đế là 5cm  Công suất phún xạ của bia Ti: 100W  Công suất phún xạ của bia V: 80W  Góc nghiêng θo:25o  Tỉ lệ khí O2:Ar là 20% Thực nghiệm, kết quả và bàn luận Theo kết quả đo EDX của mẫu M66 cho thấy tỷ lệ V được pha tạp vào màng khoảng 10%, Element (keV) Mass% O 40.79 Ti K (Ref.) 4.508 48.61 VK 4.949 10.59 Total 100.00 Counts Error% 8536.07 1627.66 2.60 3.45 Mol% Compound Mass% Cation 90.71 9.29 100.00 TiO2 V2O5 81.09 9.55 18.91 1.96 100.00 11.51 Kết luận và hướng phát triển Kết luận  Thiết kế và thực nghiệm thành công hệ phún xạ magnetron dc đồng phún xạ  Chế tạo thành công các loại màng TiO2:V có những tính chất quang xúc tác mong muốn  Kết quả tốt nhất đạt được là ở mẫu M66 với khả năng phân hủy 99% lượng MB và đạt trạng thái siêu thấm ướt chỉ sau 150 phút chiếu UV Kết luận và hướng phát triển Hướng phát triển  Chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu nhằm cải thiện thêm tính chất quang xúc tác của màng theo các thông số chế tạo khác như:  Pha tạp khí N vào màng để cải tiến tính năng quang xúc tác trong vùng khả kiến  Chế tạo màng TiO2:V trên các loại đế khác nhau ... tính quang xúc tác màng Khảo sát tính quang xúc tác màng TiO2 TiO2 :V theo điều kiện chế tạo So sánh tính quang xúc tác màng TiO2 TiO2 :V tốt Kiểm nghiệm độ lặp lại quang xúc tác màng TiO2: V Thực... luận Tạo Màng TiO2 Pha Tạp Vanadium Bằng Phương Pháp Đồng Phún Xạ Phản Ứng Dùng phương pháp phún xạ để thu màng có độ bền cao đảm bảo yêu cầu quang xúc tác Thực nghiệm, kết bàn luận Tạo Màng TiO2. .. suất phún xạ bia Ti: 100W  Thời gian phún xạ 60 phút Thực nghiệm, kết bàn luận Khảo Sát Tính Chất Quang Xúc Tác Của TiO2: V Tạo màng TiO2: V phương pháp đồng phún xạ magnetron DC tính quang xúc tác