Photocatalyst

[doremon]

Sao ko ai trả lời doremon hết vậy?
Bản thân doremon suy nghĩ, 2 phương pháp implantation method và phương pháp chemical doping cho ra 2 kết quả khác nhau trên hoạt tính xúc tác của TiO2, chủ yếu là do sự khác biệt trong việc tạo thành dung dịch rắn của 2 dung dịch.
Bằng XRD, người ta thấy phương pháp chemical doping tạo ra dung dịch rắn có sự phân bố hạn chế của các tiểu phân ngoại lai vào cấu trúc mạng tinh thể ban đầu, cụ thể là người ta chỉ thấy những "ốc đảo" V2O5 hoặc Cr2O3 tập trung cục bộ bên cạnh cấu trúc mạng TiO2. Như vậy việc doping các ion kim loại chỉ tạo ra những impurities cục bộ, mạng TiO2 không bị thay đổi nhiều so với ban đầu. Vì vậy, band gap TiO2 không thay đổi, chỉ xuất hiện thêm một tín hiệu nhỏ hấp thu ở bước sóng dài hơn do các impurities.
Đối với phương pháp implantation, người ta nhận thấy các ion V5+ hoặc Cr3+ được phân bố đều trong mạng tinh thể của TiO2, mỗi ion V5+ hoặc Cr3+ thay thế một vị trí của Ti4+, tạo thành một dung dịch rắn thay thế. Khi đó tính chất của xúc tác TiO2 bị thay đổi mạnh, ko còn như ban đầu, xúc tác TiO2 cư xử như một chất bán dẫn mới có VB hoặc CB thay đổi, cụ thể theo cá nhân suy nghĩ, VB sẽ tăng trong trường hợp doping Cr3+, CB sẽ giảm trong trường hợp V4+. Lúc này band gap giảm, TiO2 có hoạt tính ngay cả trong vùng visible.
Đó là toàn bộ suy nghĩ của em, ko biết có đúng ko, còn vấn đề implantation làm giảm recombination của hole và e theo cơ chế nào, em vẫn chưa nghĩ ra.
Mọi người có ý kiến thì đóng góp vô, vì vấn đề này doremon nghĩ hoài chưa thông.

[bluemonster]

Nguyên văn bởi nguyencyberchem

Trở lại câu hỏi của em, band gap giảm có thể không phải do impurities mà do tương tác ion với Ti làm thay đổi CB trong khi VB vẫn không thay đổi. Và có một cơ chế làm giảm khả năng tái kết hợp e và hole ở đây nữa.

Em cũng có thắc mắc như thằng doremon, ko hiểu lắm cơ chế làm giảm khả năng recombination của e và hole khi có các ion thay thế Ti4+ trong mạng tinh thể ! Phải chăng ở phương pháp implantation, các ion như V5+ hay Cr3+ ngòai việc thay thế Ti4+, còn tạo ra những impurities bao quanh bên ngòai cấu trúc, và electron bị kích thích trong hệ thống sẽ transfered, do đó làm giảm khả năng recombination, tăng một phần họat tính !
Anyway, em vẫn nghĩ, phương pháp implantation mục đích chính chỉ để làm giảm band-gap, còn yếu tố giảm recombination ko đóng vai trò quyết định !

Em nghĩ anh Nguyên nên giúp đàn em bằng cách viết hẳn một bài review nếu anh có thời gian ! doremon hỉ !
hehehe, còn các sếp aqhl, golddawn, hay integchemie ... nữa, cũng đã từng nghiên cứu nhiều về mảng này, mong các anh tham gia thảo luận luôn !
thanks for your supports !

[nguyencyberchem]

To BM: Anh đã từng nghĩ viết 1 bài review về biến tính TiO2 rùi, nhưng bây giờ anh hết làm về cái này rồi nên không có nhiều thời gian đầu tư lắm.
Trở lại vấn đề band gap và khả năng giảm việc tái kết hợp e-hole. Đầu tiên anh muốn nói là lập luận anh nêu ra chỉ có thể hợp lý và mang tính gợi hướng suy nghĩ cho doremon và BM thôi.
Thứ nhất : Khi một kim loại được biến tính với TiO2 thì nếu kim loại ấy có mức Fermi thấp hơn mức Fermi của TiO2 thì các e kích thích sẽ chuyển từ CB của TiO2 sang kim loại biến tính trong khi lỗ trống tạo thành vẫn được giữ lại trên TiO2 và do đó khả năng tái kết hợp e-lỗ trống giảm xuống.
Thứ hai: xem lại link anh gừi ở trên của thread "tổng quan TiO2", ở đó anh có nói ion biến tình làm giảm band gap và giảm khả năng tái kết hợp e-hole thế nào.

Về vấn đề nêu ra đầu tiên của doremon thì anh cũng nói rồi: 2 pp điều chế khác nhau sẽ dẫn đến hình thái vật liệu, tính chất bề mặt khác nhau. Do đó, có thể pp thứ nhất đảm bảo được 2 đ kiện là giảm band gap và giảm khả năng tái kết hợp. CÒn pp thứ 2 thì không đảm bảo cả 2 yếu tố trên.

Doremon nếu ra thêm dữ liệu XDR cũng cho thấy vấn đề ở đây không phải hoàn toàn là về cấu trúc mà là hình thái của hệ xúc tác trong các pp điều chế khác nhau.

[golddawn]

Nguyên văn bởi nguyencyberchem

Anh đã từng nghĩ viết 1 bài review về biến tính TiO2 rùi, nhưng bây giờ anh hết làm về cái này rồi nên không có nhiều thời gian đầu tư lắm.

Chà, Bây giờ bản lĩnh em ghê thật (anh cũng đọc nhiều, nhưng review thì chưa dám, thậm chí là article còn chưa dám viết, nhưng sắp tới cũng ráng viết một cái. Anh quan niệm viết ra một cái gì thì đòi hỏi một tầm nhìn sâu và rộng, đọc thì biết vậy nhưng cái ý và toàn quang cảnh đằng sau vấn đề còn mông lung lắm).
Ủa, em hết làm về photocatalyst trên TiO2 rồi hả.
Mấy vấn đề các bạn suy nghĩ thế giới đã làm từ cách đây gần 11 năm rồi (chính xác là từ bài review của Choi) và trước đó là các nhà vật lý (1983). Đúng là phương pháp doping hóa học không cho kết quả tốt. Phương pháp ion implantation cho kết quả tốt hơn, thậm chí là có thể hấp thu trong vùng khả kiến nhưng bù lại khả năng tái kết hợp điện tử lỗ trống tăng và năng lượng lỗ trống quang sinh và electron quang sinh giảm. Cái này ông M. Anpo làm tốt lắm và ông ta cũng đưa lời giải thích gần như Doremon nói. Bây giờ, người ta thiên về xu hướng doping phi kim ( kết quả cho ra khá tốt đối với Nito) vì khả năng overlaping orbital của Nito với oxygen cho kết quả cao hon (khảo sát lý thuyết về DoS). Nhưng vấn đề này anh cũng làm rồi, kết quả cho ra tốt thật nhưng cũng chưa thể áp dụng thật tế được (lý do tương tự như trên).
Nói thật, mình cũng muốn tham gia tranh luận nhưng gõ máy tính mệt quá. Vả lại ai có khả năng đi sâu thì mới tranh luận (Cái này nói suôn không được, phải đọc nhiều, rồi làm mới hiểu vấn đề).
Photocatalyst mà cứ làm theo kiểu thế giới làm cách đây 11 năm thì không đi đến đâu đâu các bạn. Các bạn nên mở rộng tầm nhìn ra, vấn đề nằm ở đâu mà mãi đến giờ photocatalyst trên TiO2 mãi không ứng dụng được. Có 3 cách giải quyết
1. Thay đổi phạm vi ứng dụng khả năng quang xúc tác trên TiO2.
2. Trợ lực cho khả năng quang xúc tác TiO2 (electrophotocatalyst)
3. Phát triển khái niệm quang xúc tác trên TiO2 ( ví dụ mở ra hướng interbandgap, quantum catalyst,...)
Đó là hướng giải quyết, khảo sát trên TiO2 cạn ráo hết rồi. Tối hiện giờ đi trên hai hướng
1. Soler cell trên nền tảng photoelectrochemical system.
2. catalyst (nói riêng là photocatalyst trên nền oxid vô cơ (microporous, mesoporous hay là hybrid catalyst)
Hai hướng trên đều lấy oxide làm cơ sở chủ đạo mà hướng đi dựa trên nền SiO2, Al2O3, TiO2, V2O5...
Tôi thấy doremon đọc nhiều đó. Chúc bạn cố gắng phấn đấu tốt

[nguyencyberchem]

hihi, review trên quy mô của diễn đàn thôi anh ạ. Em hồi trước có làm về điều chế photocatalysts TiO2 bằng pp sol-gel dipcoating thôi. Bây giờ thì hết rồi. Em nghĩ doremon đang tìm hiểu để làm seminar, mức độ thảo luận cũng vừa phải.

[golddawn]

Em có thể tư vấn cho anh cái mảng sol-gel dipping giùm cho học trò anh và cả bản thân anh nữa. Anh có cho học trò làm rồi, một số mẫu tốt, một số mẫu không (crack, precipitate...) Thành phần dipping: TTIP, iPrOH, glacial acetic, Methanol. Kết quả không lặp lại làm anh đau đầu. Thí nghiệm anh cần làm đòi hỏi màng TiO2 tạo ra không được crack (ít ra cũng tốt cỡ màng tạo ra theo phương pháp vật lý). Anh tính dùng một chelate là Acac. Em có rảnh thì tư vấn giúp anh cái mảng này, chứ làm thăm dò tốn hóa chất lắm.
Thank you

[nguyencyberchem]

Dạ đúng rồi, hồi em làm dipcoating trên thủy tinh và thép không rỉ thì trên thép luôn luôn bị crack, còn trên bề mặt thủy tinh thì đỡ hơn. Nếu anh dùng acac thì chắc chắn sẽ không bị kết tủa mà chỉ bị crack thôi, dùng thêm "template" thường là chất hoạt động bề mặt hoặc polymer nữa thì có thể giảm được crack và tăng độ xốp. Em làm với template là chất hoạt động bề mặt thì cho kết quả khả quan hơn. Nếu được, em sẽ gửi lại một số kết quả cụ thể hơn cho anh.
Khi làm sol-gel thì cẩn thận hơi nước, khi em điều chế, luôn sục Ar vào để đuổi sạch không khí trong ống nghiệm. Em nghĩ hơi nước sót lại là nguyên nhân khiến học trò anh cho ra nhiều kết quả không lặp lại, nhất là đối với precursor titane.
À, acid em dùng là HNO3 và HCl.

[golddawn]

Thứ năm (ngày 10/5/2007) tại phòng I38 của bộ môn hóa vô cơ có thuyết trình về photocatalyst. Tôi cũng chưa biết tổ chức vào lúc mấy giờ. Đây là cơ hội cho các bạn được đặt câu hỏi và giải đáp thắc mắc.
Thân chào

[bluemonster]

Nguyên văn bởi golddawn

Thứ năm (ngày 10/5/2007) tại phòng I38 của bộ môn hóa vô cơ có thuyết trình về photocatalyst. Tôi cũng chưa biết tổ chức vào lúc mấy giờ. Đây là cơ hội cho các bạn được đặt câu hỏi và giải đáp thắc mắc.
Thân chào

Ai thuyết trình vậy thầy !
photocatalyst nhưng thuộc mảng nào ạ ! Thầy có thể gửi cái content buổi đó lên đây luôn được ko ạ !

[golddawn]

Giáo sư người Pháp, Golddawn chưa biết tên. Nội dung thì tới thứ hai tuần sau giáo sư mới đưa nên giờ cũng chỉ biết chung chung là phôtcatalyst (có lẽ trên TiO2). Chắc ong giáo sư sẽ phát slice khi báo cáo.