Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa lí thuyết và Hóa lí: Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của các dẫn xuất graphene và rutile TiO2 trong mô hìnhcompositebằng phương pháp phiếm hàm mật độ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa lí thuyết và hóa Lí "Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của các dẫn xuất graphene và rutile TiO2 trong mô hìnhcompositebằng phương pháp phiếm hàm mật độ" có cấu trúc gồm 3 chương. Chương 1: Cơ sở lý thuyết; Chương 2: Tổng quan về hệ chất và phương pháp tính toán; Chương 3: Kết luận và thảo luận. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa lí thuyết và Hóa lí: Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của các dẫn xuất graphene và rutile TiO2 trong mô hìnhcompositebằng phương pháp phiếm hàm mật độ BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TRẦN THỊ THOA NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA CÁC DẪN  XUẤT GRAPHENE VÀ RUTILE TiO2 TRONG MÔ HÌNH  COMPOSITE BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ Chuyên ngành: Hóa lí thuyết và hóa lí Mã số: 9440119 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA LÍ THUYẾT VÀ HÓA LÍ Hà Nội ­ 2022 Công trình được hoàn thành tại: Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Người hướng dẫn khoa học:  1. PGS. TS. Nguyễn Thị Minh Huệ 2. PGS. TS. Hoàng Văn Hùng Phản biện 1: GS. TS. Trần Đại Lâm Phản biện 2: GS. TS. Nguyễn Thế Toàn Phản biện 3: PGS. TS. Ngô Tuấn Cường Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi …..giờ … ngày … tháng… năm… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:  Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Composite graphene/TiO2 là vật liệu có hoạt tính tốt, thu hút được nhiều sự quan  tâm của các nhà khoa học trong lĩnh vực quang xúc tác và quang điện. Hệ này là chất xúc   tác quang hóa của các phản  ứng phân hủy chất hữu cơđộc hại trong nguồn nước thải.   Ngoài ra, nó còn đóng vai trò quang xúc tác trongphản  ứng phân hủy nước chuyển hóa   năng lượng Mặt Trời thành hóa năng và là ứng cử viên sáng giá trong pin Mặt Trời chất   màu nhạy quang (DSSC). Không chỉ vậy, vật liệu này còn được sử dụng trong anode của  pin lithium, các cảm biến khí, vật liệu phủ ngoài… Trong nước hiện nay có một số nghiên cứu về hệ này. Tuy nhiên, các nghiên cứu   chủ yếu là thực nghiệm, còn nghiên cứu lí thuyết hầu như  chỉ thực hiện với hệ TiO 2 ở  dạng cluster đặt trên bề mặt graphene. Ở nước ngoài, cómột số nghiên cứulí thuyết khảo  sát hệ dưới dạng tổ  hợp của các vật liệu tuần hoàn hai chiều: bề  mặt TiO 2 và bề  mặt  graphene. Tuy nhiên, các công trình chủ yếu tập trung vào composite của bề mặt anatase   TiO2 (101). Điều này bắt nguồn một phần do ôđơn vị  lục giác của graphene vàôđơn vị  của bề mặt anatase (101) đều thuộc cùng một loại. Ngược lại, s ự khác nhau về ô đơn vị  của graphene và bề  mặt TiO2  rutile (110) là một trong những nguyên nhân dẫn đến sự  hạn chế nghiên cứu lí thuyết composite graphene/rutile (110). Bề mặt rutile (110) có ô đơn  vị hình chữ nhật (rectangular unit cell), còn graphene có ô đơn vị lục giác. Trong   thực   nghiệm   điều   chế   vật   liệu   này,   thay   vì   thu   được   composite  graphene/TiO2, sản phẩm chủ yếu là composite của các dạng khử graphene oxide (RGO),   hoặc graphene oxide (GO). Gần đây, một vài công trình nghiên cứu lí thuyết về composite  RGO/TiO2, GO/TiO2 bắt đầu xuất hiện. Tuy nhiên, trong những nghiên cứu này, mô hình  RGO, GO được xây dựng bằng việc gắn ngẫu nhiên các nhóm chức epoxy, hoặc cả hai  nhóm epoxy và hydroxyl trên bề mặt graphene. Điều này xuất phát từ một thực tế là cấu   trúc của RGO, GO vẫn là vấn đề  chưa được tường minh. Các nghiên cứu thực nghiệm   chỉ ra rằng các nhóm chức chủ  yếu trên bề  mặt graphene (basal plane) của RGO, GO là   epoxy và hydroxyl. Tuy nhiên, thực nghiệm không chỉ ra được cách sắp xếp cụ thể  của   các nhóm chức này. Có khá nhiều nghiên cứu lí thuyết về cách sắp xếp nhóm epoxy trên  bề  mặt graphene đãđược công bố. Trong khi đó, việc nghiên cứu lí thuyết dẫn xuất   hydroxyl graphene mới chỉ  dừng lại  ở  cách sắp xếp một, hai nhóm chức hydroxyl trên  cùng một phía của graphene. Ngoài ra, nhóm chức hóa graphene cũng là một giải pháp   hữu hiệu để làm tăng hoạt tính của composite. Các nhóm chức trên bề mặt graphene đóng  vai trò như những cầu nối tạo thuận lợi cho sự dịch chuyển điện tích giữa hai hợp phần.   Nhờ đó, sự tái tổ hợp electron và lỗ trống quang sinh bị hạn chế, hoạt tính của composite  tăng lên. Do đó, việc đa dạng hóa các nhóm chức trên bề  mặt graphene là thực sự  cần   thiết.  Trong những năm gần đây, sự  hỗ  trợ  đắc lực của hệ  thống máy tính lớn cùng   với sự  ra đời và cải tiến các phương pháp tính toán hóa học lượng tử, các phần mềm  tính toán như  Gaussian, Turbomole, Molcas, VASP, … cho phép nghiên cứu các hệ  đại   phân tử, các hệ tuần hoàn với độ tin cậy cao. Không chỉ dừng lại ở việc đưa ra các kết   quả  phù hợp với thực nghiệm, việc tính toán lí thuyết còn giúp dự  đoán, định hướng   cho thực nghiệm.Với các lí do trên, chúng em chọn đề  tài nghiên cứu là:  Nghiên cứu   cấu   trúc,   tính   chất   của   các   dẫn   xuất   graphene   và   rutile   TiO2  trong   mô   hìnhcompositebằng phương pháp phiếm hàm mật độ”. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN (1). Nghiên cứu đã chỉ ra được: Trong dẫn xuất GnOH, các nhóm hydroxyl có xu hướng tập hợp tại các vị trí para trên   cùng một phía của mặt phẳng graphene để  tạo ra các vòng hexa hydroxyl hoàn hảo.  Đây là kết quả của sự tạo thành các liên kết hydrogen chuyển dời đỏ O­H ∙∙∙ O và các  liên kết hydrogen chuyển dời xanh O­H ∙∙∙ π giữa các nhóm hydroxyl. Đối với các dẫn xuất G1F với F là–NH2, ­CH3, ­OCH3, ­CHO, ­COOH và epoxy, Gepo  bền nhất, sau đóđến GCH3, rồi GNH2. Dẫn xuất GCOOH kém bền hơn Gepo rất  nhiều, điều này phù hợp với thực nghiệm. Các trạng thái xung quanh mức Fermi của   G1F được cấu tạo chủ  yếu từ  các orbital 2pz của X với X là nguyên tử  thuộc nhóm  chức liên kết trực tiếp với C graphene. (2). Đã thực hiện được: Khảo sát cấu trúc và tính chất electron của bề mặt rutile (110) theo các mô hình slab  khác nhau gồm FR (full relax), FIL (fix inner layer) và F2B (fix two bottom). Kết quả  ...