- TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Tính chất nhạy khí NH3 của vật liệu tổ hợp polyaniline (PANi) với ZnO và CuO. - Các thiết bị điện tử đó gọi là bộ cảm biến. - Chính vì vậy bắt đầu từ những năm 1950, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã tìm ra thiết bị có khả năng phát hiện khí độc, khí cháy đó là cảm biến phân tích thành phần khí. - Cảm biến khí được ứng dụng rộng rãi trong 2 lĩnh vực chính là: kiểm tra, giám sát hàm lượng khí trong môi trường và phát hiện, cảnh báo rò rỉ khí. - Có rất nhiều loại cảm biến khí khác nhau nhưng cảm biến khí dựa trên cơ chế thay đổi điện trở được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm bởi giá thành rẻ, có khả năng ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. - Người ta thường sử dụng các loại ôxit bán dẫn để chế tạo cảm biến khí vì có nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, bền hóa, bền nhiệt và cho độ nhạy cao với nhiều chất khí. - Tuy nhiên các ôxit bán dẫn này đều làm việc ở nhiệt độ cao, đôi khi trong những tình huống nhất định không thể thực hiện tăng nhiệt độ để có thể cho cảm biến hoạt động được. - Chính vì thế, vật liệu polymer dẫn đã được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ bởi nó hoạt động ở nhiệt độ thấp, thậm chí ngay ở nhiệt độ phòng. - Vật liệu pha trộn giữa polymer dẫn và ôxit bán dẫn giúp tăng ưu điểm của cảm biến. - Với cách chế tạo đơn giản, vật liệu tổ hợp giữa oxit bán dẫn và polymer dẫn đang là một hướng mới để chúng ta sử dụng chế tạo cảm biến khí dùng để phát hiện, cảnh báo khí NH3. - Trên cơ sở những phân tích trên đây, tôi đã chọn đề tài luận văn là: “Tính chất nhạy khí NH3 của vật liệu tổ hợp polyaniline (PANi) với ZnO và CuO” được lựa chọn. - Mục đích của đồ án nhằm nghiên cứu tính chất nhạy khí vật liệu tổ hợp giữa polymer dẫn và oxit bán dẫn cấu trúc nano mà cụ thể trong luận văn này tôi nghiên cứu tính chất nhạy khí của vật liệu tổ hợp giữa oxit bán dẫn ZnO, CuO với tỷ lệ khối lượng khác nhau của polymer dẫn PANI cụ thể là. - Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnO, CuO đa hình thái bằng phương pháp nhiệt thủy phân. - Nghiên cứu chế tạo vật liệu polymer dẫn PANI cấu trúc nano - Nghiên cứu hình thái của vật liệu ZnO, CuO, PANI cấu trúc nano - Khảo sát tính chất nhạy khí của các vật liệu ZnO, CuO, PANI cấu trúc nano và vật liệu tổ hợp giữa ZnO, CuO với PANI theo các tỷ lệ về khối lượng khác nhau thông qua sự thay đổi điện trở của vật liệu khi có mặt của khí thử. - Sử dụng phương pháp nhiệt thủy phân để chế tạo vật liệu. - Để nghiên cứu các đặc tính cấu trúc của vật liệu, tiến hành phân tích các mẫu vật liệu bằng phương pháp thu ảnh phổ nhiễu xạ tia X (XRD). - Bên cạnh đó, các hình thái bề mặt và kích thước của vật liệu cũng được nghiên cứu khảo sát. - Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Danh mục tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương I: Tổng quan Tổng quan về vật liệu oxit bán dẫn gồm ZnO, CuO và polymer dẫn PANI. - Chương II: Thực nghiệm Chế tạo vật liệu ZnO, CuO cấu trúc nano đa hình thái bằng phương pháp nhiệt thủy phân, chế tạo polymer dẫn PANi cấu trúc nano. - Khảo sát tính chất nhạy khí NH3 của vật liệu PANI và vật liệu tổ hợp ZnO/PANI, CuO/PANI với các tỷ lệ khối lượng khác nhau. - Chương III: Kết quả và thảo luận Trình bày các kết quả liên quan đến hình thái, cấu trúc vật liệu nano ZnO, CuO, PANI và vật liệu tổ hợp ZnO/PANi, CuO/PANi thông qua các phép đo SEM, XRD và thảo luận về tính chất nhạy khí của các vật liệu trên. - Kết luận - Chế tạo thành công dây PANi cấu trúc nano nhạy với khí NH3 ở nhiệt độ gần với nhiệt độ phòng. - Chế tạo thành công tấm ZnO cấu trúc nano với kích thước đồng đều với bề dày vào khoảng từ 40 nm đến 60 nm. - Và tổ hợp với dây Pani với các tỷ lệ % khối lượng khác nhau. - Chế tạo thành công thanh CuO cấu trúc nano có độ đồng đều cao, độ dài khoảng 400 - 500 nm. - Khảo sát tính chất nhạy khí của vật liệu tổ hợp ZnO:PANi với tỷ lệ khối lượng 10% PANi, 20% PANi, 30% PANi với khí NH3. - Trong đó, vật liệu tổ hợp ZnO:PANi với tỷ lệ khối lượng 70:30 có tính chất nhạy khí cao với NH3 ở nhiệt độ gần với nhiệt độ phòng (40 oC). - Thời gian đáp ứng của các mẫu trên là rất nhanh tuy nhiên ở một vào nhiệt độ thì thời gian phục hồi lâu, thậm chí là không phục hồi được. - Khảo sát tính chất nhạy khí của vật liệu tổ hợp CuO:PANi với tỷ lệ khối lượng 10% PANi, 20% PANi với khí NH3. - Với vật liệu tổ hợp CuO: PANi tỷ lệ khối lượng 80:20, độ nhạy của vật liệu khá cao (đạt giá trị cao nhất là 3.0 ở 300ppm và 60oC. - Dựa vào các kết quả trên ta thấy độ nhạy của vật liệu tổ hợp ZnO/PANI và CuO/PANI với khí NH3 cao hơn so với vật liệu PANI thuần lần lượt là 6.58 lần và 2.36 lần ở 40 oC với nồng độ khí thử 300 ppm. - Thời gian đáp ứng, thời gian phục hồi của vật liệu PANI thuần chậm hơn lần lượt là 10s và 50s so với các vật liệu tổ hợp ZnO/PANI, CuO/PANI - Độ nhạy của vật liệu tổ hợp phụ thuộc vào lớp tiếp xúc p-n và độ xốp của vật liệu. - Lớp tiếp xúc p-n càng rộng thì độ nhạy càng cao, cấu trúc vật liệu càng xốp thì độ nhạy càng cao và ngược lại.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt