Nghiên cứu tổng hợp các hệ vật liệu màng bán dẫn hữu cơ trên nền graphite và graphene

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HUỲNH DƯƠNG TUYẾT LAN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỆ VẬT LIỆU MÀNG BÁN DẪN HỮU CƠ TRÊN NỀN GRAPHITE NHIỆT PHÂN ĐỊNH HƯỚNG CAO Chuyên ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN Mã số: 8440104 Người hướng dẫn: TS PHAN THANH HẢI LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu màng bán dẫn hữu graphite nhiệt phân định hướng cao” kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Học viên Huỳnh Dương Tuyết Lan LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Phan Thanh Hải tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, bảo động viên tơi hồn thành tốt luận văn Trong trình thực luận văn nhận nhiều quan tâm tạo điều kiện Thầy, Cô khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đại học Quy Nhơn Tôi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới q Thầy, Cơ Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tập thể lớp Cao học Vật lý chất rắn K22 ln động viên, khích lệ tinh thần suốt trình học tập nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng thời gian thực luận văn cịn hạn chế kiến thức thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp q báu từ q Thầy, Cơ để luận văn hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ GRAPHITE 1.1.1 Graphite 1.1.2 Graphite nhiệt phân (PG) graphite nhiệt phân định hướng cao (HOPG) 1.2 GIỚI THIỆU VỀ GRAPHENE 1.2.1 Khái niệm graphene 1.2.2 Tính chất graphene 10 1.3 PHÂN TỬ DIAZONIUM 12 1.4 SỰ SẮP XẾP CỦA CÁC PHÂN TỬ HỮU CƠ TRÊN BỀ MẶT VẬT RẮN 14 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 15 1.5.1 Phương pháp quét vòng tuần hoàn (CV) 15 1.5.2 Phương pháp hiển vi lực nguyên tử (AFM) 17 1.5.3 Phương pháp đo Raman 19 1.5.4 Phương pháp quét tuyến tính (LSV) 23 1.5.5 Phương pháp hiển vi quét xuyên hầm lượng tử (STM) 23 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 27 2.1 CHUẨN BỊ DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 27 2.2 QUY TRÌNH CHẾ TẠO HỆ VẬT LIỆU MÀNG 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5TFD/HOPG VÀ 4-TYD/HOPG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẤY GHÉP ĐIỆN HÓA 30 2.2.1 Chuẩn bị dung dịch làm việc 30 2.2.2 Chuẩn bị tế bào điện hóa điện cực làm việc 30 2.2.3 Quy trình tạo mẫu phương pháp cấy ghép điện hóa 31 2.2.4 Khảo sát trình bay hydro oxy 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 HỆ VẬT LIỆU MÀNG 3,4,5-TMD/HOPG CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẤY GHÉP ĐIỆN HÓA 33 3.1.1 Cấy ghép điện hóa phân tử 3,4,5-TMD bề mặt HOPG 33 3.1.2 Khảo sát tính chất điện hóa hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 34 3.1.3 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG nồng độ khác 36 3.1.4 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG môi trường điện hóa 37 3.1.5 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 38 3.1.6 Kết đo Raman 41 3.2 HỆ VẬT LIỆU MÀNG 3,5-TFD/HOPG CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẤY GHÉP ĐIỆN HÓA 42 3.2.1 Cấy ghép điện hóa phân tử 3,5-TFD bề mặt HOPG 42 3.2.2 Khảo sát tính chất điện hóa hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG 43 3.2.3 So sánh khả dẫn điện bề mặt HOPG bề mặt hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG khoảng thời gian khác 44 3.2.4 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG mơi trường điện hóa 45 3.2.5 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG 46 3.3 HỆ VẬT LIỆU MÀNG 4-TYD/HOPG CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẤY GHÉP ĐIỆN HÓA 47 3.3.1 Cấy ghép điện hóa phân tử 4-TYD bề mặt HOPG 47 3.3.2 Khảo sát tính chất điện hóa hệ vật liệu 4-TYD/HOPG 48 3.3.3 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 4-TYD/HOPG môi trường điện hóa 49 3.3.4 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 4-TYD/HOPG 51 KẾT LUẬN 52 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ 3,4,5-TMD 3,4,5-trimethoxyl diazonium 3,5-TFD 3,5-trifluoromethyl diazonium 4-TYD 1,2,4-Triazol-1-ylmethyl Nghĩa tiếng Việt diazonium AFM Atomic Force Microscopy Kính hiển vi lực nguyên tử STM Scanning Tunneling Microscope Kính hiển vi quét xuyên hầm lượng tử CV Cyclic Voltametry Qt vịng tuần hồn LSV Linear Sweep Voltammetry Phương pháp quét tuyến tính HOPG CE Highly Oriented Pyrolytic Graphite nhiệt phân có Graphite tính định hướng cao Counter Electrode Điện cực đối ( điện cực phụ trợ) RE Reference Electrode Điện cực so sánh WE Working Electrode Điện cực làm việc DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Cấu trúc graphite Hình 1.2 Hình ảnh SEM bề mặt graphite Hình 1.3 Các liên kết nguyên tử cacbon mạng graphene Hình 1.4 Cấu trúc graphene Hình 1.5 Các dạng thù hình cacbon: graphene, fullerene, ống nano carbon graphite Hình 1.6 Cấu trúc phân tử diazonium 13 Hình 1.7 Cấu trúc phân tử 3,4,5-TMD, phân tử 3,5-TFD phân tử 4-TYD 14 Hình 1.8 Nguyên tắc hoạt động hệ điện cực ( CE: điện cực phụ trợ, WE: điện cực làm việc, RE: điện cực so sánh) 16 Hình 1.9 Đường cong biểu diễn mối quan hệ i-E có peak đặc trưng, ip,a ứng với Ep,a ip,c ứng với Ep,c 17 Hình 1.10 Kính hiển vi lực ngun tử AFM 18 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý làm việc kính hiển lực nguyên tử 19 Hình 1.12 Sơ đồ biến đổi Raman 21 Hình 1.13 Sơ đồ máy quang phổ Raman 22 Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý hệ đo Raman 22 Hình 15 Nguyên tắc hoạt động kính hiển vi quét xuyên hầm (STM): Ub: điện bias; It: dòng điện xuyên hầm; Ux Uy: điện theo trục ngang - song song với bề mặt mẫu; Uz: điện theo trục dọc - vng góc với bề mặt mẫu 24 Hình 16 Chế độ làm việc STM; a) Dòng điện không đổi; b) Chiều cao không đổi 25 Hình 2.1 Điện cực HOPG 30 Hình 2.2 Hệ tế bào điện hóa phép đo CV 31 Hình 2.3 Thiết bị đo CV trường đại học Quy Nhơn 31 Hình 3.1 Thế qt vịng tuần hồn hệ vật liệu HOPG dung dịch 10 mM KCl + mM H2SO4 chứa phân tử 3,4,5-TMD với tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 33 Hình 3.2 So sánh khả trao đổi electron hệ vật liệu HOPG 3,4,5TMD/HOPG sử dụng dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2 M Na2SO4; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 35 Hình 3.3 So sánh khả trao đổi electron hệ vật liệu HOPG 3,4,5TMD/HOPG nồng độ khác sử dụng dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2M Na2SO4; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 36 Hình 3.4 Đường cong LSV so sánh khả bay hydro oxy bề mặt hệ vật liệu HOPG 3,4,5-TMD /HOPG 38 Hình 3.5 Kết đo AFM bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 39 Hình 3.6 Kết đo STM bề mặt hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG 40 Hình 3.7 Kết đo Raman phân tử 3,4,5-TMD 41 Hình 3.8 Thế qt vịng tuần hồn hệ vật liệu HOPG dung dịch 10 mM KCl + mM H2SO4 chứa phân tử 3,5-TFD; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 42 Hình 3.9 So sánh khả trao đổi electron hệ vật liệu HOPG 3,5TFD/HOPG sử dụng dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2 M Na2SO4; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 43 Hình 3.10 So sánh khả trao đổi electron hệ vật liệu HOPG 3,5TFD/HOPG thời gian khác sử dụng dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2M Na2SO4; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 44 Hình 3.11 Đường cong LSV so sánh khả bay hydro oxy bề mặt hệ vật liệu HOPG 3,5-TFD/HOPG khoảng thời gian khác 46 Hình 3.12 Kết đo AFM bề mặt hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG 47 Hình 3.13 Thế qt vịng tuần hồn hệ vật liệu HOPG dung dịch 10 mM KCl + mM H2SO4 chứa phân tử 4-TYD; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 48 Hình 3.14 So sánh khả trao đổi electron hệ vật liệu HOPG 4TYD/HOPG sử dụng dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2 M Na2SO4; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s 49 Hình 3.15 Đường cong LSV so sánh khả bay hydro oxy bề mặt hệ vật liệu HOPG 4-TYD/HOPG 50 Hình 3.16 Kết đo AFM bề mặt hệ vật liệu 4-TYD/HOPG 51 45 giảm, nghĩa khả trao đổi điện tử giảm, hay nói cách khác tính dẫn điện bề mặt giảm dần (Hình 3.10) Điều cho ta thấy khả phủ bề mặt HOPG phụ thuộc lớn vào thời gian điện hóa phân tử 3, 5-TFD Khi thời gian dài khả tạo lớp màng kín (nghĩa khả phủ tốt hơn) Đặc biệt, thấy khả trao đổi điện tích đối hệ vật liệu chế tạo với thời gian 60s gần không, nghĩa bề mặt điện cực HOPG gần bao phủ hoàn toàn gốc aryl 3,5-TFD tự 3.2.4 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG mơi trường điện hóa Để khảo sát độ bền hệ màng 3,5-TFD điều kiện điện hóa, chúng tơi sử dụng phương pháp LSV để khảo sát trình hydro bay vùng âm trình oxy bay vùng dương hai hệ vật liệu HOPG 3,5-TFD/HOPG Quá trình hydro bay vùng âm khảo sát phương pháp LSV (Hình 3.11a) Kết khảo sát cho thấy vùng E = -1,3 V vs Ag/AgCl cường độ dòng hydro bay hệ màng 3,5-TFD/HOPG cao 20 lần so với hệ màng HOPG (25 A/mm2 1,3 A/mm2) Tương tự, trình oxy bay vùng dương khảo sát phương pháp LSV (Hình 3.11b) Kết khảo sát cho thấy vùng E = +1,4 V vs Ag/AgCl cường độ dòng oxy bay hệ màng 3,5TFD/HOPG cao gấp gần 20 lần so với hệ màng HOPG (25 A/mm2 1,3 A/mm2) Điều cho thấy màng phân tử 3,5-TFD xúc tác tăng cường trình bay hydro oxy Từ kết đo cho thấy, so với điện cực HOPG, q trình khử hydro oxy hóa oxy tăng cường hệ vật liệu 3,5TFD/HOPG, đặc biệt hệ vật liệu lắng đọng thời gian 30s 46 Như vậy, kết luận sơ rằng, hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG có khả tăng cường xúc tác cho hai trình Đây kết thú vị ứng dụng làm vật liệu xúc tác Tuy nhiên, để có kết luận xác, cần có nghiên cứu sâu với việc kết hợp nhiều phương pháp khảo sát tiên tiến b) 30 25 -5 20 -10 -15 H2-HOPG -20 H2-3,5-TFD/HOPG_10s -25 H2-3,5-TFD/HOPG_60s -30 H2-3,5-TFD/HOPG_30s J(mA/mm2) J(A/mm2) a) 15 O2-HOPG 10 O2-3,5-TFD/HOPG-10s O2-3,5-TFD/HOPG-60s O2-3,5-TFD/HOPG-30s -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 E(V) vs Ag/AgCl 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 E(V) vs Ag/AgCl Hình 3.11 Đường cong LSV so sánh khả bay hydro oxy bề mặt hệ vật liệu HOPG 3,5-TFD/HOPG khoảng thời gian khác Để chứng minh tồn hệ màng 3,5-TFD, chúng tơi qt 60 vịng vùng khảo sát từ -1,6 V đến +1,6 V vs Ag/AgCl lặp lại trình khảo sát hai trình bay hydro oxy Kết thu cho thấy khơng có thay đổi đáng kể cường độ dịng điện q trình hydro oxy bay so với hệ vật liệu ban đầu Dựa vào kết thu kết luận sơ hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG có độ bền cao mơi trường điện hóa [42] 3.2.5 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG Chúng tiếp tục sử dụng phương pháp AFM để so sánh hình thái học bề mặt hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG (Hình 3.12) 47 2.53 nm a) 1.88 nm b) 100nm 200nm 0.00 nm 0.00 nm Hình 3.12 Kết đo AFM bề mặt hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG Kết cho thấy, phân tử 3,5-TFD/HOPG cấy ghép thành công bề mặt điện cực HOPG Vì phân tử 3,5-TFD/HOPG có hai nhóm chức CF3 gắn kết vị trí 3,5 vịng benzene nên gốc aryl tự sau hình thành từ q trình khử điện hóa khơng thể tương tác với gốc aryl cấy ghép bề mặt mà tham gia trình cấy ghép trực tiếp với bề mặt Kết bề mặt HOPG biến tính màng đơn lớp 3,5TFD/HOPG Do đó, mật độ gốc aryl tự liên kết với nguyên tử carbon bề mặt hệ vật liệu HOPG cao 3.3 HỆ VẬT LIỆU MÀNG 4-TYD/HOPG CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẤY GHÉP ĐIỆN HÓA 3.3.1 Cấy ghép điện hóa phân tử 4-TYD bề mặt HOPG Phương pháp qt vịng tuần hồn (CV) dung dịch điện phân phân tử 4-TYD sử dụng để cấy ghép điện hóa phân tử bề mặt điện cực HOPG 48 J(mA/mm ) 0.0 0.4 1st scan 2nd scan dE/dt = 50mV/s 0.8 1.2 -1.2 -0.8 -0.4 0.0 0.4 E(V) vs Ag/AgCl Hình 3.13 Thế qt vịng tuần hồn hệ vật liệu HOPG dung dịch 10 mM KCl + mM H2SO4 chứa phân tử 4-TYD; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s [30] Hình 3.13 mơ tả qt vịng tuần hoàn hệ vật liệu HOPG dung dịch mM 4-TYD + 10 mM KCl + mM H2SO4 + NaNO2 bão hòa Kết cho thấy, vịng qt thứ ghi nhận đỉnh khử vùng E = -0,54 V vs Ag/AgCl (đường màu đỏ) Đỉnh kết trình khử cation 4-TYD thành gốc aryl tương ứng [41] Tuy nhiên, đỉnh khử khơng cịn xuất vòng quét thứ hai (đường màu đen) Điều cho thấy, vịng qt thứ hai, q trình trao đổi electron bề mặt điện cực HOPG phân tử 4-TYD khơng cịn xảy Kết cho thấy toàn bề mặt điện cực HOPG cấy ghép gốc tự vòng quét Hệ vật liệu tính gốc 4-TYD đặt tên 4-TYD/HOPG 3.3.2 Khảo sát tính chất điện hóa hệ vật liệu 4-TYD/HOPG Để khảo sát tính chất điện hóa hệ vật liệu 4-TYD HOPG, tiếp tục sử dụng phương pháp qt vịng tuần hồn (CV) với dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2 M Na2SO4 49 15 4-TYD/HOPG HOPG J(mm2) 10 -5 -10 -15 -20 -0.2 0.0 0.2 0.4 E(V) vs Ag/AgCl 0.6 Hình 3.14 So sánh khả trao đổi electron hệ vật liệu HOPG 4TYD/HOPG sử dụng dung dịch thử 1mM K4Fe(CN)6 + 0,2 M Na2SO4; tốc độ quét dE/dt = 50mV/s Để kiểm tra khả trao đổi điện tích hệ vật liệu 4-TYD/HOPG sử dụng phép đo CV dung dịch điện phân mM K4Fe(CN)6 + 0,2 M Na2SO4 (Hình 3.14) Kết cho thấy, điện cực HOPG cặp đỉnh oxy hóa khử ghi nhận ER = +0,11 V EO = +0,35 V vs Ag/AgCl (CV màu đen), nghĩa q trình trao đổi điện tích xảy bình thường điện cực HOPG chưa biến tính Tuy nhiên, điện cực HOPG biến tính màng hữu 4-TYD cặp đỉnh oxy hóa khử không xuất (đường CV màu đỏ) Điều cho thấy bề mặt điện cực HOPG phủ hoàn toàn phân tử 4-TYD, dẫn đến cản trở trình trao đổi electron bề mặt tiếp xúc chất điện phân/HOPG 3.3.3 Nghiên cứu tính bền vững hệ vật liệu 4-TYD/HOPG mơi trường điện hóa Để khảo sát độ bền hệ màng 4-TYD điều kiện điện hóa, 50 chúng tơi sử dụng phương pháp LSV để khảo sát trình hydro bay vùng âm trình oxy bay vùng dương hai hệ vật liệu HOPG 4-TYD/HOPG Quá trình hydro bay vùng âm khảo sát phương pháp LSV (Hình 3.15a) Kết khảo sát cho thấy vùng E = -1,5 V vs Ag/AgCl cường độ dòng hydro bay hệ màng 4-TYD/HOPG lần hệ màng HOPG (6,21 A/mm2 14,8 A/mm2) 2,38 Quá trình oxy bay vùng dương khảo sát phương pháp LSV (Hình 3.15b) Kết khảo sát cho thấy vùng E = + 1,5 V vs Ag/AgCl, cường độ dòng oxy bay hệ màng 4-TYD/HOPG lần hệ màng HOPG (4,68 A/mm2 13,71 A/mm2) Từ kết 2,93 trên, chúng tơi nhận định hệ vật liệu 4-TYD/HOPG có khả cản trở q trình khử hydro oxy hóa oxy b) a) J(mA/mm2) J(A/mm2) -4 H2-HOPG -8 H2-4-TYD/HOPG -12 -16 -1.6 -1.2 -0.8 -0.4 E(V) vs Ag/AgCl 0.0 14 12 10 O2-HOPG O2-4-TYD/HOPG 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 E(V) vs Ag/AgCl Hình 3.15 Đường cong LSV so sánh khả bay hydro oxy bề mặt hệ vật liệu HOPG 4-TYD/HOPG Để chứng minh tồn hệ màng 4-TYD, chúng tơi qt 40 vịng vùng khảo sát từ -1,6 V đến +1,6 V vs Ag/AgCl lặp lại trình khảo 51 sát hai trình bay hydro oxy Kết thu cho thấy khơng có thay đổi đáng kể cường độ dịng điện q trình hydro oxy bay so với hệ vật liệu ban đầu Dựa vào kết thu kết luận sơ hệ vật liệu 4-TYD /HOPG có độ bền cao mơi trường điện hóa [42] 3.3.4 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu 4-TYD/HOPG Chúng tiếp tục sử dụng phương pháp AFM để so sánh hình thái học bề mặt hệ vật liệu 4-TYD/HOPG (Hình 3.16) 10.69 nm 9.92 nm b) a) 100nm 400nm 0.00 nm 0.00 nm Hình 3.16 Kết đo AFM bề mặt hệ vật liệu 4-TYD/HOPG Kết cho thấy, phân tử 4-TYD/HOPG cấy ghép thành cơng bề mặt điện cực HOPG Vì phân tử 4-TYD/HOPG có nhóm chức NH2 gắn kết vị trí vịng benzene nên gốc aryl tự sau hình thành từ trình khử điện hóa khơng thể tương tác với gốc aryl cấy ghép bề mặt mà tham gia trình cấy ghép trực tiếp với bề mặt Kết bề mặt HOPG biến tính màng đa lớp 4TYD/HOPG Điều khẳng định phép đo bề dày lớp cấy ghép sử dụng phương pháp AFM 52 KẾT LUẬN Đã chế tạo thành công hệ vật liệu màng đơn lớp 3,4,5TMD/HOPG; 3,5-TFD/HOPG màng đa lớp 4-TYD/HOPG phương pháp cấy ghép điện hóa từ dung dịch chứa phân tử Đã khảo sát tính chất điện hóa hệ vật liệu chế tạo phương pháp CV Toàn hệ vật liệu chế tạo làm giảm trình trao đổi điện tử giao diện rắn/lỏng Đã khảo sát hình thái học cấu trúc bề mặt cấp độ nguyên tử/phân tử hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TFD/HOPG 4-TYD/HOPG phương pháp AFM STM Kết cho thấy, phân tử 3,4,5-TMD/HOPG cấy ghép tạo thành màng đơn lớp bề mặt HOPG, đó, hai hệ vật liệu đầu hình thành màng đơn lớp cịn hệ vật liệu cuối hình thành màng đa lớp bề mặt HOPG Kết giải thích ảnh hưởng khác vị trí nhóm chức liên kết với vòng benzene phân tử Đã bước đầu khảo sát khả xúc tác khử hydro oxy hóa nano 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TFD/HOPG; 4-TYD/HOPG phương pháp quét tuyến tính (LSV) Kết cho thấy, hai hệ vật liệu 3,4,5TMD/HOPG 4-TYD/HOPG làm giảm hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG lại tăng cường trình bay hydro oxy 53 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Năm STT cơng bố 2021 Tên báo, cơng trình Trách nhiệm tham gia khoa học nghiên cứu Chế tạo màng phân ( tác giả/ đồng tác giả) tử Trần Thị Ngọc Lệ, Bùi diazonium graphene Đức Ái, Huỳnh Dương phương pháp cấy ghép Tuyết Lan, Hoàng Văn điện hóa Tình, TS Phan Thanh Hải* TS Huỳnh Thị Miền Trung 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wang Y, et al (2020), Progress in the functional modification of graphene/graphene oxide: a review; RSC Adv.,10, 15328-15345 [2] Lauffer, P.; Emtsev, K V.; Graupner, R.; Seyller, T.; Ley, L (2008), Molecular and electronic structure of PTCDA on bilayer graphene on SiC(0001) studied with scanning tunneling microscopy Physica status solidi (b), 245 (10), 2064-2067 [3] Coletti, C.; Riedl, C.; Lee, D S.; Krauss, B.; Patthey, L.; von Klitzing, K.; Smet, J H.; Starke, U (2010), Charge neutrality and band-gap tuning of epitaxial graphene on SiC by molecular doping, Physical Review B,81 (23), 235401 [4] Deshpande, A.; Sham, C.-H.; Alaboson, J M P.; Mullin, J M.; Schatz, G C.; Hersam, M C (2012), Self-Assembly and Photopolymerization of Sub-2 nm One-Dimensional Organic Nanostructures on Graphene, Journal of the American Chemical Society, 134 (40), 16759-16764 [5] Lu, J.; Yeo, P S E.; Zheng, Y.; Yang, Z.; Bao, Q.; Gan, C K.; Loh, K P (2012), Using the Graphene Moiré Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene, ACS Nano,6 (1), 944-950 [6] Mao, J.; Zhang, H.; Jiang, Y.; Pan, Y.; Gao, M.; Xiao, W.; Gao, H J (2009), Tunability of Supramolecular Kagome Lattices of Magnetic Phthalocyanines Using Graphene-Based Moiré Patterns as Templates, Journal of the American Chemical Society,131 (40), 14136-14137 [7] Phillipson, R.; Lockhart de la Rosa, C J.; Teyssandier, J.; Walke, P.; Waghray, D.; Fujita, Y.; Adisoejoso, J.; Mali, K S.; Asselberghs, I.; Huyghebaert, C.; Uji-i, H.; De Gendt, S.; De Feyter, S (2016), Tunable 55 doping of graphene by using physisorbed self-assembled networks Nanoscale, (48), 20017-20026 [8] Roos, M.; Künzel, D.; Uhl, B.; Huang, H.-H.; Brandao Alves, O.; Hoster, H E.; Gross, A.; Behm, R J (2011), Hierarchical Interactions and Their Influence upon the Adsorption of Organic Molecules on a Graphene Film, Journal of the American Chemical Society,133 (24), 9208-9211 [9] Shayeganfar, F.; Rochefort, A (2014), Electronic Properties of Self-Assembled Trimesic Acid Monolayer on Graphene, Langmuir,30 (32), 9707-9716 [10] https://www.electronicsforu.com/resources/oled-displays-applications [11] Pinson, J (2012), Attachment of Organic Layers to Materials Surfaces by Reduction of Diazonium Salts, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, 1-35 [12] Jiang, Y (2018), Chemical Modification of Graphene via A Potassium Graphite Intercalation Approach, Durham theses, Durham University [13] Johns, J E.; Hersam, M C (2013), Atomic Covalent Functionalization of Graphene Accounts of Chemical Research,46 (1), 77-86 [14] Kim, S M.; Jang, J H.; Kim, K K.; Park, H K.; Bae, J J.; Yu, W J.; Lee, I H.; Kim, G.; Loc, D D.; Kim, U J.; Lee, E.-H.; Shin, H.-J.; Choi, J.Y.; Lee, Y H (2009), Reduction-Controlled Viologen in Bisolvent as an Environmentally Stable n-Type Dopant for Carbon Nanotubes Journal of the American Chemical Society,131 (1), 327-331 [15] Kosynkin, D V.; Higginbotham, A L.; Sinitskii, A.; Lomeda, J R.; Dimiev, A.; Price, B K.; Tour, J M (2009), Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons, Nature,458, 872 56 [16] Chakrabarti, M.H et al (2013), Progress in the electrochemical modification of graphene-based materials and their applications, Electrochimica Acta, 107, 4254 [17] https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Graphite-unit-cell3D-balls.png [18] Balandin, A.A., et al (2008), Superior thermal conductivity of singlelayer graphene, Nano letters, 8(3), pp 902-907 [19] Hsiangpin Chang and Allen J Bard (1991), Observation and characterization by scanning tunneling microscopy of structures generated by cleaving highly oriented pyrolytic graphite, ASC Publication, Langmuir 1991, 7, 6, 1143–1153 [20] https://vi.wikipedia.org/wiki/Graphen [21] Machado, B.F., and Serp, P,… (2012), Graphene-based materials for catalysis, Catal Sci Technol., 2, 54-75 [22] Ossonon, B D.; Bélanger, D (2017), Functionalization of graphene sheets by the diazonium chemistry during electrochemical exfoliation of graphite, Carbon,111, 83-93 [23] Park, J.; Yan, M (2013), Covalent Functionalization of Graphene with Reactive Intermediates, Accounts of Chemical Research, 46 (1), 181-189 [24] Paulus, G L C.; Wang, Q H.; Strano, M S (2013), Covalent Electron Transfer Chemistry of Graphene with Diazonium Salts Accounts of Chemical Research,46 (1), 160-170 [25] Mattevi, C., Kim, H., and Chhowalla, M (2011), A review of chemical vapour deposition of graphene on copper, J Mater Chem, 21, 3324– 3334 57 [26] http://www.biomedia.vn/review/quang-pho-raman-co-so-phuongphap.html [27] https://vi.cleanpng.com/png-mq084n/ [28] Smith , M.B , and March , J (2001), Advanced Organic Chemistry , 5th edn , John Wiley & Sons, Inc , New York, 448 [29] Vogel , A.I , Tatchell , A.R , Furnis , B.S ,Hannaford , A.J , and Smith, P.W.G (1989), Textbook of PracticalOrganic Chemistry , 5th ed, Pearson Education Limited , Harlow, England, 920 [30] Greenwood J and Phan, T.H et al, (2015) Covalent Modification of Graphene and Graphite Using Diazonium Chemistry: Tunable Grafting and Nanomanipulation, ACS Nano, (5), 5520-5535 [31] Fanyang Mo et al (2013), Recent applications of arene diazonium salts in organic synthesis, Org Biomol Chem.,11, 1582-1593 [32] Georgakilas, V.; Otyepka, M.; Bourlinos, A B.; Chandra, V.; Kim, N.; Kemp, K C.; Hobza, P.; Zboril, R.; Kim, K S., (2012), Functionalization of Graphene: Covalent and Non-Covalent Approaches, Derivatives and Applications, Chemical Reviews, 112 (11), 6156-6214 [33] https://vi.wikipedia.org/wiki/Silic [34] Pollard, A J.; Perkins, E W.; Smith, N A.; Saywell, A.; Goretzki, G.; Phillips, A G.; Argent, S P.; Sachdev, H.; Müller, F.; Hüfner, S.; Gsell, S.; Fischer, M.; Schreck, M.; Osterwalder, J.; Greber, T.; Berner, S.; Champness, N R.; Beton, P H (2010), Supramolecular Assemblies Formed on an Epitaxial Graphene Superstructure Angewandte Chemie International Edition,49 (10), 1794-1799 58 [35] Rao, C N R., Sood, A K.,Subrahmanyam, K S., and Govindaraj (2009), A Graphene: The New Two Dimensional Nanomaterial, Angew Chem., Int Ed., 48, 7752–7777 [36] Yuvaraja, S et al (2020), Organic field-effect transistor-based flexible sensors, Chem Soc Rev., 49, 3423-3460 [37] Wang, A.; Yu, W.; Huang, Z.; Zhou, F.; Song, J.; Song, Y.; Long, L.; Cifuentes, M P.; Humphrey, M G.; Zhang, L.; Shao, J.; Zhang, C (2016), Covalent functionalization of reduced graphene oxide with porphyrin by means of diazonium chemistry for nonlinear optical performance, Scientific Reports,6, 23325 [38] Yu, W J.; Liao, L.; Chae, S H.; Lee, Y H.; Duan, X (2011), Toward Tunable Band Gap and Tunable Dirac Point in Bilayer Graphene with Molecular Doping Nano Letters,11 (11), 4759-4763 [39] Zhu, H.; Huang, P.; Jing, L.; Zuo, T.; Zhao, Y.; Gao, X (2012), Microstructure evolution of diazonium functionalized graphene: A potential approach to change graphene electronic structure, Journal of Materials Chemistry,22 (5), 2063-2068 [40] Jiang, Y (2018), Chemical Modification of Graphene via A Potassium Graphite Intercalation Approach, Masters thesis, Durham University [41] Phan, T.H et al (2019), Graphite and Graphene Fairy Circles: A Bottom-Up Approach for the Formation of Nanocorrals, ACS Nano, 13, 5559-5571 [42] Huynh, T.M.T et al (2017), Nanoconfined self-assembly on a grafted graphitic surface under electrochemical control, Nanoscale, 9, 362 59 ... hệ vật liệu màng bán dẫn hữu graphite nhiệt phân định hướng cao” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu màng bán dẫn hữu graphite cách biến tính hóa học bề mặt HOPG phân tử hữu phương... đề tài ? ?Nghiên cứu tổng hợp hệ vật liệu màng bán dẫn hữu graphite nhiệt phân định hướng cao” kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu Học... TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu Hệ vật liệu màng phân tử diazonium 3,4,5-TMD; 3,5-TFD; 4-TYD HOPG 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thực quy mô phịng thí nghiệm tổng hợp hệ vật