- Trang chủ >>
- Khoa học tự nhiên >>
- Vật lý
báo cáo môn quang phổ ứng dụng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (243.13 KB, 9 trang )
oại Ti+3
được coi như là các thành ph ần chính cho hấp thụ ánh sáng khả kiến của vật liệu composite
SnO2- TiO2. SnO2 pha tạp TiO2 có thể tăng cường đáng kể oxi hóa quang xúc tác của orange II
dưới chiếu xạ UV và ánh sáng khả kiến so sánh với TiO2. Thế áp là 1V đủ cao để tách biệt các
hạt tải điện sinh ra. Nhiệt độ nung và thành phần SnO2 ảnh hưởng đến điện trở khối, bề mặt của
màng composite, tác động đáng kể lên hiệu quả quang xúc tác.
Phần II
Vật liệu TiO2 có hiệu ứng quang xúc tác rất cao trong vùng tử ngoại (UV) nhằm ứng
dụng trong sử lý môi trường, Tuy nhiên để có hiệu ứng quang xúc tác mạnh trong vùng
ánh sáng khả kiến thì hiện nay có rất nhiều nghiên cứu pha tạp SnO2 với TiO2. Từ phổ hấp
thu cuả dung dịch, màng SnO 2 :TiO2 và phổ PL đo tại Bộ môn VLỨD. Anh (chị) hãy biện
luận các phổ trên.
Phổ UV-VIS của màng ứng với các nồng độ
Biện luận phổ UV-Vis của màng ứng với các nồng độ khác nhau
Từ đồ thị ta thấy:
- Màng TiO 2 không hấp thụ ở vùng ánh sáng khả kiến ,
chỉ hấp thụ ở vùng bước sóng tử n goại, bước sóng từ
360nm đến 380nm
- Màng SnO 2 hầu như trong suốt với bước sóng tử ngoại
và khả kiến.
- Khi pha tạp SnO 2 vào TiO 2 thì phổ hấp thụ thay đổi
mạnh, và đỉnh phổ dịch về vùng ánh sáng màu đ ỏ. Khi pha
tạp SnO 2 với các nồng độ khác nhau thì ta thấy rằng nồng
độ pha tạp càng tăng thì đỉnh phổ càng dịch chuyển nhiều
về vùng đỏ
- Dựa vào đồ thị trên, khi tạp SnO2 vào TiO2, phổ hấp
thụ của màng sẽ di chuyển dần về phía vùng ánh
sáng khả kiến (Bảng thống kê bên dưới).
Nồng độ (%)
Bước sóng λ
(nm)
0
360
5
375
10
390
20
395
30
405
Biện luận:
Qua những gì thu được ở phổ hấp thụ ta có thể thấy rằng độ rộng vùng cấm của TiO2 khá lớn
vì nó chỉ hấp thụ ánh sáng vùng tử ngoại, đều này khó khăn để ứng dụng quang xúc tác vì vùng
ánh sáng này chiếm phần năng lượng bé, chính vì thế để tăng hiệu ứng quang xúc tác người ta
pha tạp thêm SnO 2 vào TiO2. Từ kết quả cũng cho thấy rằng khi ta pha tạp SnO2 vào thì độ rộng
vùng cấm giảm xuống thể hiện bằng bờ hấp thụ dịch chuyển về đỏ. Kết quả này có được là do sự
khác nhau về các mức dẫn và hóa trị của SnO2 và TiO2 cụ thể là 2.7 và -0.5eV cho TiO 2, 3.7 và
0.0 eV cho SnO 2. Việc các chất có các mực năng lượng khác nhau tiếp xúc với nhau như trên
làm tăng hiệu ứng quang xúc tác bằng cách tăng khả năng tách các hạt tải điện, thời gian sống
của các điện tích. Khi có chiếu sáng vào vật liệu composite TiO 2/SnO2, quang điện tử sinh ra trên
TiO2 phun vào vùng dẫn của SnO2 trong khi đó lỗ trống vẫn giử lại ở TiO2. Nếu cường độ chiếu
sáng cao thì có thể kích thích các lỗ trống ở SnO2 dịch chuyển vào vùng hóa trị của TiO2, các
quá trình này giúp tách biệt điện tử và lỗ trống nhằm tăng cường khả năng quang xúc tác của vật
liệu.
Khi ta pha tạp SnO 2 vào TiO2 càng nhiều thì cặp điện tử - lỗ trống sinh ra càng nhiều chính
vì điều này đã mở rộng vùng dẫn và vùng hóa trị làm cho độ rộng vùng cấm giảm xuống chính vì
điều này đã cho ta bờ hấp thụ khi nồng độ pha tạp tăng lên dịch dần về phía đỏ.
Phổ hấp thu của các màng TiO 2-SnO2 pha tạp với các nồng độ khác nhạu tại 5000C
Từ phổ hấp thụ của màng TiO 2-SnO2 ở nhiệt độ 500oC ta thấy rằng cường độ hấp thu giảm
đi đáng kể khi nhiệt độ tăng so với phổ hấp thụ đo ở nhiệt độ phòng. Điều này được giải
thích như sau: nghiên cứu cho thấy các yếu tố ảnh hưởng đến độ hấp thụ của màng như
tính tinh thể, khi nhiệt độ tăng cao có sự chuyển pha từ anatase sang rutile tuy nhiên s ự ảnh
hưởng này không đáng kể, những liên kết như Ti-O-C hoặc Ti+3 đóng vai trò hết sức quan
trọng trong hệ số hấp thụ. Khi nhiệt độ tăng thì lượng carbon, Ti-O-C và Ti +3 cũng giảm
theo (theo tài liệu tham khảo) dẫn tới hệ số hấp thụ cũng giảm trong vùng ánh sáng kh ả
kiến.
Phổ PL của các dung dịch TiO2-SnO2 pha tạp với các nồng độ khác nhạu
Nhận xét về phổ PL
Phổ PL đo quang phát quang c ủa dung dịch TiO2 pha tạp ZnO2 dưới những nồng độ khác nhau.
Qua phổ ta nhận thấy rằng khi nồng độ thay đổi thì đỉnh của phổ hầu như không thay đổi nhiều
điều này cho thấy độ rộng vùng cấm quang hầu như không thay đổi khi thay đổi nồng độ pha tạp.
Ta cũng nhận thấy có 2 đỉnh phát quang ở khoảng 520nm và 720nm, những đỉnh này không
trùng với đỉnh của phổ hấp thụ điều này chứng tỏ cấu trúc vùng năng lượng của hợp chất
TiO2/ZnO2 không đồng nhất điều này cũng dễ hiểu khi cả 2 chất này có các mức năng lượng
khác nhau, chính điều này làm cho phát quang ở vùng cấm gián tiếp và có độ rộng vùng cấm nhỏ
hơn so với độ rộng vùng cấm hấp thụ. Chứng tỏ electron và lỗ trống sau khi được kích thích
bằng quang phải truyền năng lượng qua các dao động mạng hay một cách nào đó mất đi một
phần năng lượng trước khi phát.
