Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các tính chất của vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc và ôxit graphene nhằm ứng dụng trong cảm..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các tính chất của vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc và ôxit graphene nhằm ứng dụng trong cảm..

1. BẢN TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Vũ Văn Cát Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các tính chất của vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc và ôxit graphene nhằm ứng dụng trong cảm biến môi trường Ngành: Khoa học Vật liệu, mã số: 9440122 Tên cơ sở đào tạo: Viện Tiên Tiến Khoa học và Công nghệ (AIST), Đại học Bách Khoa Hà Nội Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án: Mục đích của luận án 1. Nghiên cứu quy trình thủy nhiệt chế tạo các vật liệu nano lai Ag/GO và nano Ag. 2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt đến cấu trúc và tính chất của vật liệu nano lai Ag/GO chế tạo được. 3. Nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu chế tạo được thông qua việc đánh giá các thông số của cảm biến QCM và cảm biến SERS chế tạo bằng cách phun phủ và nhỏ phủ vật liệu nano lai Ag/GO. Đối tượng của luận án: Các vật liệu plasmonic nano Ag và nano lai Ag/GO Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng: Phương pháp nghiên cứu chính của luận án là phương pháp thực nghiệm. Tất cả các hệ mẫu vật liệu nano Ag và nano lai Ag/GO được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt một bước. Cấu trúc tinh thể, hình thái bề mặt, kích thước hạt, thành phần hóa học và tính chất của mẫu được khảo sát sử dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại như giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), phổ tán xạ Raman, phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV-vis Ngoài ra, luận án còn sử dụng các kỹ thuật phun phủ tại viện ITIMS, Đại học Bách khoa Hà Nội. Các kết quả chính và kết luận: Các kết quả chính: 1. Chế tạo được hệ vật liệu nano Ag và nano lai Ag/GO bằng phương pháp thủy nhiệt một bước. Điều khiển được kích thước, hình dạng hạt nano Ag theo nhiệt độ thủy nhiệt. Vật liệu nano lai giữa Ag và GO đã được chế tạo với nhiệt độ thủy nhiệt là 160 °C. Hạt nano Ag có độ tinh khiết cao, có kích thước tương đối đều, phân tán đều trên bề mặt GO. 2. Kết quả nghiên cứu thu được là vật liệu nano lai Ag/GO có khả năng nhạy khí và có tính chọn lọc với SO2 với giới hạn phát hiện là một vài ppm và thời gian đáp ứng là 80 s. Thời gian sống của cảm biến QCM với khí SO2 120 ngày.
2. 3. Phát hiện được sự tăng cường tán xạ Raman của Tryciclazole trên bề mặt vật liệu nano lai Ag/GO. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở nhiệt độ thủy nhiệt 160 0C, vật liệu chế tạo được có tính chất tăng cường tán xạ Raman là lớn nhất, hệ số tăng cường của đỉnh 1620 cm-1 đặc trưng cho MB là 8,6 107. Vật liệu nano lai Ag/GO đã được thử nghiệm ứng dụng trên cảm biến quang SERS. Cảm biến SERS cho phép phát hiện dư vết thuốc trừ sâu tricyclazole với nồng độ trong khoảng 10 -3 M đến 10 -6 M, hệ số tuyến tính R2 = 0,99. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Ý nghĩa khoa học của luận án: i) Luận án đã giới thiệu một phương pháp hiệu quả chế tạo vật liệu nano Ag và nano lai Ag/GO đó là phương pháp thủy nhiệt một bước . ii) Luận án trình bày một cách hệ thống các kết quả nghiên cứu hai hệ cảm biến QCM và cảm biến SERS - một hướng nghiên cứu mới về vật liệu cảm biến, thân thiện với môi trường, do đó có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo tốt cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này . Ý nghĩa thực tiễn của luận án: i)Mục tiêu nghiên cứu của luận án nhằm giải quyết một bài toán thực tiễn cụ thể đó là chế tạo ra các loại vật liệu cảm biến mới thân thiện với môi trường trong cảm biến QCM với độ nhạy cao, thời gian đáp ứng và thời gian hồi phục nhỏ. Trong cảm biến SERS kết quả với độ nhậy thu được khi phát hiện tricyclazole trong nước để góp phần bảo vệ môi trường. ii)Hệ vật liệu nano lai Ag/GO sản phẩm luận án, ngoài việc được nghiên cứu cơ bản một cách hệ thống để đánh giá các tính chất cấu trúc, hình thái, kích thước, thành phần hóa học, còn được thử nghiệm ứng dụng trong chế tạo các mẫu cảm biến QCM và SERS dựa trên đây là một bước công nghệ quan trọng mà các kết quả nhận được có thể giúp đánh giá khả năng ứng dụng thực tiễn của hệ vật liệu này. Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh TS. Vũ Ngọc Phan Vũ Văn Cát PGS.TS. Nguyễn Văn Quy