Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO TỪ NGỌC HÂN KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHA TẠP LÊN TÍNH CHỌN LỌC KHÍ CỦA MÀNG MỎNG ZnO DÙNG ĐỂ CHẾ TẠO CẢM BIẾN KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh - 2010 z MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN MỞ ĐẦU Chương CẢM BIẾN KHÍ MÀNG MỎNG OXIT KIM LOẠI 1.1 Giới thiệu 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.3 Các đại lượng đặc trưng 1.3.1 Độ nhạy 1.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy 11 1.3.3 Vật liệu ZnO ứng dụng làm cảm biến khí 13 1.3.4 Độ chọn lọc khí 15 1.4 Vật liệu ZnO 21 1.4.1 Tính chất chung vật liệu ZnO 21 1.4.2 Sai hỏng hóa học tinh thể ZnO 24 1.4.3 Vật liệu ZnO ứng dụng làm cảm biến khí 25 1.4.4 Các kết nghiên cứu gần nhóm vật liệu ZnO pha tạp 26 Chương TẠO MÀNG VÀ CÁC THIẾT BỊ 29 2.1 Nội dung thực nghiệm 29 2.2 Hóa chất thiết bị 30 2.2.1 Hóa chất 30 2.2.2 Thiết bị 31 2.2.2.1 Máy siêu âm 31 2.2.2.2 Hệ phủ nhúng (dip coating) 31 2.2.2.3 Lò nung 32 2.2.2.4 Máy khuấy từ 32 2.3 Quy trình tạo màng 33 z 2.3.1 Quy trình chế tạo dung dịch sol 33 2.3.1.1 Quy trình chế tạo dung dịch sol ZnO 33 2.3.1.2 Quy trình chế tạo sol ZnO pha tạp 34 2.3.2 Tạo màng 36 2.3.2.1 Chuẩn bị đế 36 2.3.2.2 Phủ nhúng (dip - coating) 36 2.3.2.3 Nung mẫu 37 2.3.3 Phủ điện cực 37 2.4 Kỹ thuật phân tích mẫu 38 2.4.1 Xác định cấu trúc màng 38 2.4.2 Phân tích kích thước hạt TEM 38 2.4.3 Khảo sát hình thái bề mặt màng FE - SEM 39 2.4.4 Đo độ nhạy khí màng 39 2.4.4.1 Xác định điện trở bề mặt màng 39 2.4.4.2 Đo độ nhạy khí màng 39 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Khảo sát tính nhạy khí mẫu ZnO với loại tạp chất khác (Co, Ni, Cr, Sb, Sn) 41 3.1.1 ZnO pha tạp Co (ZnO : Co) 41 3.1.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt động nồng độ pha tạp lên tính nhạy khí mẫu 41 3.1.1.2 Giới hạn nồng độ khí đo màng 44 3.1.1.3 Thời gian đáp ứng hồi phục 46 3.1.1.4 So sánh hoạt động mẫu 48 3.1.2 ZnO pha tạp Ni (ZnO : Ni) 50 3.1.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt động nồng độ pha tạp lên tính nhạy khí mẫu 50 3.1.2.2 Giới hạn nồng độ khí đo màng 54 3.1.2.3 Thời gian đáp ứng hồi phục 57 3.1.2.4 So sánh hoạt động mẫu 59 ~ ii ~ z 3.1.3 ZnO pha tạp Cr (ZnO : Cr) 61 3.1.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt động nồng độ pha tạp lên tính nhạy khí mẫu 61 3.1.3.2 Giới hạn nồng độ khí đo màng 64 3.1.3.3 Thời gian đáp ứng hồi phục 66 3.1.2.4 So sánh hoạt động mẫu 67 3.1.4 ZnO pha tạp Sb (ZnO : Sb) 69 3.1.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt động nồng độ pha tạp lên tính nhạy khí mẫu 69 3.1.4.2 Giới hạn nồng độ khí đo màng 72 3.1.4.3 Thời gian đáp ứng hồi phục 73 3.1.4.4 So sánh hoạt động mẫu 75 3.1.5 Màng ZnO pha tạp Sn (ZnO : Sn) 76 3.1.5.1 Ảnh hưởng nhiệt độ hoạt động nồng độ pha tạp lên tính nhạy khí mẫu 76 3.1.5.2 Giới hạn nồng độ khí đo màng 79 3.1.5.3 Thời gian đáp ứng hồi phục 80 3.1.5.4 So sánh hoạt động mẫu 82 3.1.6 Khảo sát tính lọc lựa khí với mẫu pha tạp ZnO với kim loại khác 83 3.1.6.1 Đối với mẫu nhạy khí rượu ethanol 84 3.1.6.2 Đối với mẫu nhạy khí aceton 85 3.1.6.3 Đối với mẫu nhạy khí rượu 2-propanol 87 3.1.6.4 Kết luận 89 3.2 Khảo sát cấu trúc mẫu ZnO pha tạp 90 3.2.1 Màng ZnO pha tạp Ni 91 3.2.1.1 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên cấu trúc màng 91 3.2.1.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên bề mặt màng 93 3.2.1.3 Tìm hiểu chế nhạy khí aceton màng 94 ~ iii ~ z 3.2.2 Màng ZnO pha tạp Sn 95 3.2.2.1 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên cấu trúc màng 95 3.2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên bề mặt màng 96 3.2.2.3 Tìm hiểu chế nhạy khí rượu ethanol màng 99 3.2.3 Màng ZnO pha tạp Cr 100 3.2.3.1 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên cấu trúc màng 100 3.2.3.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp lên bề mặt màng 102 3.2.3.3 Tìm hiểu chế nhạy khí rượu 2-propanol màng ZnO:Cr 103 KẾT LUẬN 105 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC 117 TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÁC HẠI CUA CÁC LOẠI DUNG DỊCH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG BÀI 117 PHỤ LỤC 119 PHỔ XRD CỦA CÁC MẪU TRƯỚC KHI LỒNG GHÉP 119 ~ iv ~ z DANH MỤC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Ứng dụng số loại cảm biến phổ biến Bảng 1.2 Một số loại cảm biến khí rắn yếu tố vật lý thay đổi q trình nhận biết khí Bảng 1.3 Một số tính chất ZnO Bảng 1.4 Một số kết nghiên cứu vật liệu nhạy khí ZnO Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng luận văn Bảng 4.1 Kết tổng hợp ~v~ z DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1 Sự hình thành vùng nghèo điện tích hạt bán dẫn tiếp xúc với khơng khí Hình 1.2 Mơ tả thay đổi điện trở màng đặt môi trường khí cần dị Hình 1.3 Cấu tạo cảm biến khí Hình1.4 Mơ hình biểu diễn kích thước hạt màng nhạy khí lớn độ rộng vùng nghèo (D>>2LSC) Hình 1.5 Mơ hình biểu diễn kích thước hạt tương đương với độ rộng vùng nghèo (D ≥ 2LSC) Hình 1.6 Mơ hình biểu diễn kích thước hạt nhỏ độ rộng vùng nghèo (D
Ngày đăng: 15/03/2023, 09:07
Xem thêm:
