Ứng dụng kỹ thuật đo thời gian sống positron và nhiễu xạ tia X nghiên cứu cấu trúc của zeolite 4A và ZSM-5 - NCS. Lưu Anh Tuyên

Tên đề tài luận án: Ứng dụng kỹ thuật đo thời gian sống positron và nhiễu xạ tia X nghiên cứu cấu trúc của zeolite 4A và ZSM-5
Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân.
Mã số: 62 44 05 01     
Họ tên nghiên cứu sinh: Lưu Anh Tuyên
Khóa đào tạo: 2011
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Chí Cương
Cơ sở đào tạo: Đại học KHTN – Đại học Quốc gia TP. HCM

1. TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN:
Luận án đã kết hợp đồng thời hai phương pháp phổ kế thời gian sống positron và nhiễu xạ tia X với các phương pháp bổ trợ như kính hiển vi điện tử và máy gia tốc Van de Graaff 5 MV trong nghiên cứu cấu trúc của zeolite 4A và ZSM-5. Mục tiêu của nghiên cứu là nhằm điều khiển các thông số trong quá trình tổng hợp và phát triển một số loại zeolite vừa chứa các sai hỏng cấu trúc, vừa chứa các cấu trúc rỗng có khả năng xử lý và lưu giữ hiệu quả đối với chất thải phóng xạ trong các cơ sở hạt nhân. Các kết quả đạt được của luận án chỉ ra rằng việc kết hợp các phương pháp kể trên thay vì tiếp cận độc lập từ các hướng khác nhau giúp chúng ta có thể nghiên cứu cấu trúc của vật liệu zeolite một cách toàn diện, từ phía trong cấu trúc rỗng vi mô ra phía ngoài bề mặt tinh thể và ngược lại.
2. NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:
Với các mẫu zeolite, nước hấp phụ và các môi trường khí là tác nhân dẫn đến quá trình hủy dập tắt, làm giảm thời gian sống của o-Ps. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỉ lệ Si/Al có ảnh hưởng lớn tới quá trình kết tinh và phân bố kích thước tinh thể của zeolite 4A và ZSM-5. Ngoài ra, tỉ lệ Si/Al thay đổi trong quá trình tổng hợp zeolite 4A không làm thay đổi khung cấu trúc dạng lồng của chúng, nhưng có ảnh hưởng đến sự đồng nhất và kích thước của các tinh thể. 
Đặc biệt, các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong zeolite ZSM-5 tổng hợp có sự hình thành và tồn tại đồng thời của các sai hỏng mạng và các lỗ rỗng trung bình có kích thước cỡ 9 nm nằm ngoài khung cấu trúc. Ngoài ra, các phân tử chất định khung sau tổng hợp cũng được chỉ ra là không chỉ tồn tại trong các kênh rỗng vi mô của zeolite ZSM-5 mà còn tồn tại ngay cả trong các lỗ rỗng trung bình của chúng. 
Đối với các mẫu zeolite 4A được chiếu xạ với chùm proton 2,5 MeV trên máy gia tốc Van de Graaff 5 MV, quá trình chuyển pha cấu trúc (sụp đổ cấu trúc) đã dẫn đến hiện tượng suy giảm kích thước hạt và hàm lượng tinh thể của chúng. Từ quá trình này, luận án đã xác định được giá trị thông lượng tổng dẫn tới sự phá hủy toàn bộ cấu trúc của zeolite 4A là 3,32×107 p/cm2, tương ứng với mức liều D ≈ 0,987 x 1010 Gy.
Luận án đã chỉ ra sự khác biệt trong quá trình sụp đổ cấu trúc của lồng β và lồng α do tương tác của bức xạ proton. 
3. CÁC ỨNG DỤNG/ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN HAY NHỮNG VẤN DỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU
Luận án bước đầu đặt cơ sở cho việc ứng dụng các phương pháp hạt nhân như PALS, XRD và thiết bị gia tốc Val de Graaff 5MV trong nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, nhằm tổng hợp một số zeolite từ nguồn nguyên liệu kao-lanh sẵn có của Việt Nam, có khả năng ứng dụng trong xử lý chất thải phóng xạ cho các lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu hoặc năng lượng trong tương lai.
Các kết quả nghiên cứu của luận án còn có những đóng góp về mặt phương pháp cũng như dữ liệu tham khảo cho các nghiên cứu tương tự về vật liệu zeolite, đồng thời góp phần phát triển nhóm nghiên cứu chuyên sâu về hướng này tại Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam.