CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU
Chương 1, Luận án sẽ trình bày khái quát các vấn đề:
+ Tình hình nghiên cứu hiện nay về vật liệu TiO2 và nanocomposite dựa trên nền polyme dẫn điện trên thế giới và trong nước.
+ Vật liệu TiO2: tính chất vật lý, tính chất hóa học và các ứng dụng của nó trong cuộc sống có liên quan đến tính chất quang, điện hóa đặc trưng.
+ Vật liệu nanocomposite nền polyme dẫn điện: đặc trưng của polyme dẫn điện, vật liệu nanocomposite nền polyme dẫn diện và các ứng dụng của vật liệu này trong thực tế.
1.1. TiO2 và ứng dụng
TiO2 là một trong những vật liệu có chiết suất cao và tính chất quang, điện hóa đặc thù, titanium dioxide (TiO2) được sử dụng phổ biến trong đời sống: có trong chất nhuộm màu [142], kem chống nắng [149, 195], sơn [21], thuốc mỡ, kem đánh răng [193]… Năm 1972, Fujishima và Honda phát hiện ra hiện tượng tia tử ngoại tác dụng lên điện cực TiO2 sẽ phân tách oxy và hidro của nước, có thể coi đó là phát kiến đầu tiên cho thấy khả năng ứng dụng quang hóa mạnh của vật liệu TiO2 [62]. Các phát hiện về tính chất quang điện hóa của vật liệu TiO2 đã mở đường cho rất nhiều nghiên cứu mới liên quan đến lĩnh vực quang xúc tác, quang điện, năng lượng sạch [71, 76, 119, 184]. Nhằm khai thác triển khai ứng dụng, TiO2 đang trở thành một trong những vật liệu được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất hiện nay.
1.1.1. Cấu trúc của vật liệu TiO2
TiO2 thuộc họ các oxit kim loại chuyển tiếp [75]. Vật liệu TiO2 có nhiều dạng cấu trúc tinh thể trong đó có 4 cấu trúc thường được biết đến của TiO2 được tìm thấy trong tự nhiên là: pha anatase (bốn phương), pha brookite (trực thoi), pha rutile (bốn phương) và TiO2 (B) (đơn tà) [29]. Hai cấu trúc phổ biến được quan tâm nghiên cứu và đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng của TiO2 là pha anatase và pha rutile (Hình 1.1).
Cấu trúc của pha anatase và rutile thuộc hệ tinh thể tetragonal (bốn phương). Cả 2 pha trên đều được tạo nên từ các đa diện TiO, cấu trúc theo kiểu bát diện (Hình 1.2), sắp xếp khác nhau trong không gian tạo thành các pha anatase, rutile và các pha khác của TiO2. Tuy nhiên trong tinh thể anatase các đa diện phối trí bát diện bị biến dạng mạnh hơn so với rutile. Điều này ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử của hai dạng thù hình, kéo theo sự khác nhau về các tính chất vật lý và hóa học [151].
Ngay trong cùng hệ tetragonal, do sự gắn kết khác nhau của các đa diện mà tính chất của pha anatase và rutile cũng có sự khác nhau. Bảng 1.1 cho thấy các thông số vật lý của hai dạng thù hình này.
