Sunday, Jan 23rd

Luận văn - Luận án Luận án Tiến sĩ hế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu TiO2 có cấu trúc nano pha tạp ion đất hiếm

hế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu TiO2 có cấu trúc nano pha tạp ion đất hiếm

Họ và tên NCS: NGUYỄN TRÙNG DƯƠNG

Tên luận án: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu TiO2 có cấu trúc nano pha tạp ion đất hiếm

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn

Mã số: 9440104

Cơ sở đào tạo: Trƣờng Đại học Khoa học, Đại học Huế

Khóa học: 2013

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Mạnh Sơn

Những đóng góp mới của luận án

+ Chúng tôi đã xây dựng quy trình công nghệ và chế tạo thành công TiO2 có cấu trúc nano bằng phƣơng pháp thủy nhiệt và phƣơng pháp sử dụng axit Sulfuric. Vật liệu TiO2 nano tổng hợp đƣợc bằng phƣơng pháp siêu âm - thủy nhiệt có dạng thanh nano và có dạng hình cầu đối với phƣơng pháp sử dụng axit sulfuric với kích thƣớc từ vài nm đến vài chục nm.

+ Giải thích cơ chế phát quang của các tâm đất hiếm (Eu3+, Sm3+) khi pha tạp vào nền mạng TiO2 nano. Khẳng định sự phát quang của ion Eu3+ trong mẫu TiO2: Eu3+  đƣợc hình thành chủ yếu do các ion Eu3+ phân bố ở bề mặt của các hạt tinh thể TiO2. Cƣờng độ bức xạ tăng khi nồng độ ion Eu3+ tăng trong khoảng 1 – 15% mol. Ngƣợc lại, sự phát quang của ion Sm3+ trong mẫu TiO2: Sm3+ chủ yếu do bức xạ của ion Sm3+ khi chúng thay thế ion Ti4+ trong mạng tinh thể TiO2: Sm3+. Cƣờng độ bức xạ đạt cực đại ứng với nồng độ ion Sm3+ là 1% mol và giảm mạnh khi nồng độ tăng.

+ Sử dụng phần mềm Material Studio để mô phỏng cấu trúc vùng năng

lƣợng của TiO2 có cấu trúc anarase và rutile, TiO2 pha tạp các ion đất hiếm hóa trị 3 (Eu3+, Sm3+) với các thông số cấu trúc tinh thể xác định từ thực nghiệm. Kết quả cho thấy, khi pha tạp các ion đất hiếm, độ rộng vùng cấm

của mẫu TiO2 giảm và phù hợp với thực nghiệm. Khả năng quang xúc tác của TiO2 pha tạp Sm3+ tốt hơn của TiO2 pha tạp Eu3+ và tốt hơn mẫu TiO2 không pha tạp. Đây là những kết quả quan trọng nhằm định hƣớng triển khai các ứng

dụng của vật liệu TiO2 nano vào lĩnh vực môi trƣờng.

INFORMATION ON THE NEW CONTRIBUTIONS OF THE THESIS

General information

PhD student: NGUYEN TRUNG DUONG

Thesis  title:     Synthesis and investigation optical properties  of TiO2 nanostructure doped with earth rare ions

Major: Physic of Solid State

Code: 9440104

Institution: University of Science, Hue University Course: 2013

Superviser: Assoc. Prof. Dr. Nguyen Manh Son

Contributions of the reseach

+ We have successfully fabricated nano-structured TiO2 by hydrothermal method and using sulfuric acid method. Nano TiO2 materials synthesized by ultrasonic - hydrothermal method are nanorodic and spherical shaped for the method of using sulfuric acid with sizes from several nm to several dozen nm.

+ Explain the luminescent mechanism of rare earth ions (Eu3+, Sm3+) doped into nano TiO2 substrate. Confirming the luminescence of Eu3+ ions in TiO2 sample: Eu3+ is formed mainly because Eu3+ ions are distributed on the surface of TiO2 crystal particles. The emission intensity increases when the concentration of Eu3+ ions increases from 1% mol to 15% mol. In contrast, the luminescence of Sm3 + ions in TiO2: Sm3+ is mainly due to emission of Sm3+ ions when they replace Ti4+ ions. The maximum emission intensity with Sm3+

ion  concentration  is  1%  mol  and  sharply  decreases  as  the  concentration increases.

+ Using Material Studio software to simulate the energy band structure of TiO2 anatase and rutile structure. Rare earth ions (Eu3+, Sm3+) doped TiO2 with crystal structure parameters determined from experiment. The results showed that, when doped with rare earth ions, the band gap of TiO2 sample decreased and was suitable to the experiment. The photocatalytic ability of TiO2 doped Sm3+ is better than TiO2 doped Eu3+ and better than un doped TiO2. These are important results to guide the deployment of applications of nano TiO2 materials into the environment.

 

File đính kèm:
Download this file (DONGGOPMOI.pdf)DONGGOPMOI.pdf[ ]305 Kb
Download this file (NOIDUNGLA.pdf)NOIDUNGLA.pdf[ ]4785 Kb
Download this file (TOMTATLA.pdf)TOMTATLA.pdf[ ]5039 Kb