Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite trên cơ sở TiO2, SiO2, Al2O3 không pha tạp và pha tạp Ce3+ định hướng ứng dụng trong lĩnh vực màng phủ bảo vệ chống cào xước và tự làm sạch

Mục đích nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite trên cơ sở TiO2, SiO2, Al2O3 không pha tạp và pha tạp Ce3+ định hướng ứng dụng trong lĩnh vực màng phủ bảo vệ chống cào xước và tự làm sạch" là chế tạo được màng mỏng nanocomposite TiO2-Al2O3 và TiO2-SiO2-Al2O3 với độ truyền qua cao ở vùng ánh sáng nhìn thấy (T > 85%); độ cứng, độ bền cào xước cao phù hợp ứng dụng trong màng phủ bảo vệ chống cào xước;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite trên cơ sở TiO2, SiO2, Al2O3 không pha tạp và pha tạp Ce3+ định hướng ứng dụng trong lĩnh vực màng phủ bảo vệ chống cào xước và tự làm sạch BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Hà Thu HườngNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE TRÊN CƠ SỞ TiO2, SiO2, Al2O3 KHÔNG PHA TẠP VÀ PHA TẠP Ce3+ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰCMÀNG PHỦ BẢO VỆ CHỐNG CÀO XƯỚC VÀ TỰ LÀM SẠCH Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2023 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Phạm Thành Huy Phản biện 1: GS. TS. Nguyễn Việt Bắc Phản biện 2: GS.TS. Nguyễn Năng Định Phản biện 3: GS.TS. Lục Huy HoàngLuận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ….., ngày …... tháng .….. năm ………Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 A. GIỚI THIỆULý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, màng phủ nanocomposite được nhiều nhàkhoa học trong lĩnh vực vật liệu quan tâm nghiên cứu và phát triển với địnhhướng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như: màng phủ quang học, tếbào quang điện, lớp phủ bảo vệ chống mài mòn, cào xước và tự làm sạch chocác bề mặt như kính, gỗ, gốm hoặc trên các vật liệu có độ cứng thấp [1,2]. Vớimục đích ứng dụng làm màng phủ bảo vệ trên bề mặt các vật liệu khác nhau,lớp màng phủ phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật như: độ bám dính tốt với bềmặt vật liệu được phủ, độ truyền qua cao trong vùng nhìn thấy (85 – 90%), độcứng và độ bền cào xước tốt, khả năng tự làm sạch theo cơ chế siêu ưa hoặcsiêu kỵ nước [3,4]. Đối với yêu cầu này, màng phủ nanocomposite trên cơ sởnền polyme hữu cơ như: Al2O3-epoxy [5] hay Al2O3-polyuretan [6] đều khôngđáp ứng được do độ truyền qua và độ cứng thấp; dễ bị cào xước; độ bền nhiệtvà khả năng chịu bức xạ UV kém. Trong khi đó, màng phủ nano TiO2 đã đượcnghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực môi trường bởi khả năng tựlàm sạch và chống mù sương của chúng dựa trên cơ chế phân hủy quang xúctác các chất hữu cơ ô nhiễm và tính siêu ưa nước khi bề mặt được chiếu bứcxạ UV. Tuy nhiên, hạn chế của màng phủ nano TiO2 là độ truyền qua thấp dochiết suất của TiO2 cao đồng thời khả năng phân hủy quang xúc tác và tínhchất kỵ nước bị phục hồi trong bóng tối, điều này hạn chế ứng dụng của màngphủ TiO2 trong điều kiện thực tế [7,8]. Để khắc phục những nhược điểm này,màng phủ nanocomposite vô cơ chứa hai hoặc nhiều thành phần vật liệuceramic (TiO2, SiO2 và Al2O3) đã được quan tâm nghiên cứu bao gồm: i)Màng phủ chống ăn mòn và cảm biến khí Al2O3-TiO2 [9–11]; ii) Màng phủTiO2-SiO2 có tính chất ưa nước và khả năng tự làm sạch [12–15]; iii) Màngphủ TiO2-SiO2 có khả năng hấp thụ UV [16]; iv) Màng phủ bảo vệ chống ănmòn trên cơ sở TiO2-SiO2 [4,17] và v) màng phủ chống cào xước TiO2-Al2O3-SiO2 [18–20]. Trong đó, Al2O3 là một trong những vật liệu ceramic đã đượcchứng minh có khả năng cải thiện độ cứng và độ trong suốt cho màng phủnanocomposite trên cơ sở TiO2-SiO2 [21,22]. Gần đây, ion Ce3+ được nghiêncứu pha tạp vào vật liệu nanocomposite TiO2-SiO2 với mục đích giảm nănglượng vùng cấm của TiO2 qua đó cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng vùngnhìn thấy của vật liệu [23–25]. Ngoài ra, ion Ce3+ được chứng minh có thểtăng cường độ cứng [26] và khả năng tự làm sạch theo cơ chế siêu ưa nướccho màng phủ nanocomposite TiO2-SiO2 [23]. Trong khi đó, việc biến tínhTiO2 bằng phương pháp tổ hợp với SiO2, Al2O3 giúp nâng cao hiệu suất loại bỏchất màu hữu cơ nhờ việc tăng diện tích bề mặt riêng của vật liệu [21,22,27-29]. Như vậy, việc kết hợp giữa phương pháp biến tính TiO2 bằng tổ hợp vớicác vật liệu ceramic và pha tạp ion Ce3+ hứa hẹn tạo ra một loại vật liệu lưỡng 2chức hấp phụ-quang xúc tác. Đây là một loại vật liệu mới, đang được các nhàkhoa học quan tâm nghiên cứu bởi nó được coi là chìa khóa để nâng cao khảnăng xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải ở điều kiện ánh sáng nhìnthấy [30]. Như vậy, vật liệu nanocomposite TiO2-SiO2-Al2O3 pha tạp Ce3+ không chỉcho thấy tiềm năng lớn để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: màng phủ bảovệ chống cào xước và tự làm sạch, đồng thời còn thể hiện khả năng hoạt độngnhư một vật liệu lưỡng chức hấp phụ-quang xúc tác ở vùng ánh sáng khả kiến.Do đó, việc lựa chọn hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu nanocomposite trên cơsở TiO2, SiO2, Al2O3 pha tạp Ce3+ rất phù hợp và cần thiết để tạo ra vật liệuquang xúc tác mới và màng phủ bảo vệ với những ...