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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - VŨ VĂN CÁT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO LAI GIỮA HẠT NANO BẠC VÀ OXIT GRAPHENE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN MÔI TRƯỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU HÀ NỘI - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - VŨ VĂN CÁT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO LAI GIỮA HẠT NANO BẠC VÀ OXIT GRAPHENE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN MÔI TRƯỜNG Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ NGỌC PHAN PGS TS NGUYỄN VĂN QUY HÀ NỘI - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học TS Vũ Ngọc Phan PGS.TS Nguyễn Văn Quy Cơng trình thực Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu kết trình bày luận án công bố khoa học cộng trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội ngày tháng năm 2023 Tập thể hướng dẫn Người viết cam đoan TS Vũ Ngọc Phan Vũ Văn Cát PGS TS Nguyễn Văn Quy i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến tập thể hướng dẫn thầy TS Vũ Ngọc Phan PGS TS Nguyễn Văn Quy, người tận tình hướng dẫn tơi hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô, cán bộ, công nhân viên, học viên cao học tập thể NCS Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ, Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cám ơn cán bộ, nhân viên phịng thí nghiệm đo UVvis, TEM, Xray, FT-IR, Raman, Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, Viện Vệ sinh Dịch tễ TW giúp đỡ tơi khảo sát đo đạc số liệu xác, tin cậy phục vụ trình nghiên cứu Cuối xin dành biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp hệ học sinh dành cho tình cảm, thời gian ln động viên để yên tâm, vững vàng chuyên tâm nghiên cứu ii Mục lục Trang Mở đầu Chương 1: Tổng quan vật liệu nano lai Ag/GO, cảm biến khí QCM cảm biến SERS 1.1 Giới thiệu 1.2 Tổng quan GO 1.2.1 Cấu trúc GO 1.2.2 Tính chất hóa học GO 1.2.3 Tính chất vật lý GO 1.2.4 Các phương pháp tổng hợp GO 10 1.2.5 Ứng dụng vật liệu GO 10 1.3 Tổng quan hạt nano bạc 11 1.3.1 Cấu trúc tinh thể hạt nano bạc 11 1.3.2 Tính chất xúc tác hạt nano bạc 12 1.3.3 Tính chất kháng khuẩn hạt nano bạc 13 1.3.4 Hiệu ứng plasmon hạt nano bạc 16 1.3.5 Các phương pháp tổng hợp hạt nano bạc 18 1.3.6 Ứng dụng hạt nano bạc 20 1.4 Tổng quan vật liệu nano lai Ag/GO 21 1.4.1 Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO phương pháp hóa học 21 1.4.2 Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO phương pháp điện hóa 23 1.4.3 Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO phương pháp vật lý 24 1.4.4 Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO phương pháp quang hóa 25 1.4.5 Ứng dụng vật liệu nano lai Ag/GO 25 1.5 Cảm biến QCM 27 1.5.1 Cấu trúc cảm biến QCM 27 1.5.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến khí QCM 28 1.6 Cảm biến SERS 33 1.7 Kết luận chương 35 Chương 2: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano lai Ag/GO 36 2.1 Giới thiệu 36 iii 2.2 Quy trình tổng hợp hạt nano Ag nano lai Ag/GO 36 2.2.1 Hóa chất 36 2.2.2 Các thiết bị sử dụng 37 2.2.3 Quy trình tổng hợp vật liệu nano Ag 37 2.3 Đặc tính hạt nano Ag chế tạo phương pháp thủy nhiệt 39 2.3.1 Hình thái hạt nano bạc tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 39 2.3.2 Cấu trúc hạt nano bạc tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 40 2.4 Đặc tính hình thái, cấu trúc tính chất vật liệu nano lai Ag/GO 41 2.4.1 Hình thái vật liệu nano lai Ag/GO 41 2.4.2 Đặc tính cấu trúc vật liệu nano lai Ag/GO 43 2.4.2.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 43 2.4.2.2 Phổ UV-Vis 45 2.4.2.3 Phổ FT-IR 47 2.4.2.4 Phổ tán xạ Raman 49 2.5 Kết luận chương 51 Chương 3: Đặc trưng nhạy khí cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano 52 lai Ag/GO 3.1 Giới thiệu 52 3.2 Quy trình chế tạo cảm biến QCM 55 3.3 Đặc tính nhạy khí cảm biến QCM 59 3.3.1 Đặc tính nhạy khí NO2 cảm biến QCM 59 3.3.2 Đặc tính nhạy khí SO2 cảm biến QCM 67 3.3.3 Đặc tính nhạy khí CO cảm biến QCM 74 3.4 Khảo sát tính ổn định cảm biến QCM sử dụng vật liệu GO 84 3.5 Cơ chế nhạy khí cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO 86 3.6 Kết luận chương 87 Chương 4: Ứng dụng vật liệu nano lai Ag/GO cảm biến SERS 89 4.1 Giới thiệu 89 4.2 Quy trình chế tạo cảm biến SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO 91 cảm biến SERS 4.2.1 Quy trình khảo sát đặc trưng SERS vật liệu nano lai Ag/GO iv 91 4.2.2 Quy trình chế tạo cảm biến SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO phát 92 tricyclazole 4.3 Đặc tính cảm biến quang SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO 92 4.3.1 Kết khảo sát đặc trưng SERS vật liệu nano lai Ag/GO sử dụng 92 xanh metylen (MB) 4.3.2 Cảm biến quang SERS sử dụng để phát thuốc trừ sâu tricyclazole 98 4.4 Cơ chế tăng cường tán xạ Raman vật liệu nano lai Ag/GO 101 4.5 Kết luận chương 103 Kết luận 104 Hướng nghiên cứu 105 Danh mục công trình cơng bố luận án 106 Tài liệu tham khảo 107 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Đ.v.t.y FTIR Tiếng Việt Đơn vị tùy ý Hồng ngoại biến đổi Fourier transform infrared Fourier GO Graphene oxide Oxit Graphen IR Infrared MB Methylene blue PVP polyvinylpyrrolidone polyvinylpyrrolidone QCM Quartz crystal microbalance Vi cân tinh thể thạch Hồng ngoại Xanh Metylene anh SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét SERS Surface enhanced Raman scattering Tán xạ Raman tăng cường bề mặt TEM Transmission electron microscopye Kính hiển vi điện tử truyền qua UV Ultraviolet Tử ngoại Vis Visible Khả kiến XRD X-ray diffraction MFC Mass Flow Controller Nhiễu xạ tia X Bộ điều khiển lưu lượng khí vi DANH MỤC HÌNH STT Hình Trang Hình 1.1 Các loại vật liệu nano bon điển hình Hình 1.2 Một số cấu trúc hóa học GO cơng bố Hình 1.3 A) Ảnh TEM GO, B) Cấu trúc GO theo quan niệm K Josepovits cộng Hình 1.4 Các mơ hình cấu trúc tinh thể bạc 11 Hình 1.5 Ảnh XRD chụp cấu trúc tinh thể Ag 12 Hình 1.6 Sự tương tác hạt nano Ag với tế bào vi khuẩn 15 Hình 1.7 Phổ hấp thụ hạt nano Ag 16 Hình 1.8 Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt hạt nano Ag 17 Hình 1.9 Cơ chế hình thành hạt nano Ag theo García-Barrasa 19 cộng (A) Srikar cộng (B) Hình 1.10 Các ứng dụng khác hạt nano Ag 20 Hình 1.11 Sơ đồ chế khử kim loại chế tạo vật liệu lai Ag/GO 21 Hình 1.12 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano lai Ag/rGO phương 22 pháp thuỷ nhiệt Hình 1.13 Ảnh TEM a) GO b) vật liệu nano lai Ag/rGO 23 Hình 1.14 Sơ đồ quy trình chế tạo ảnh SEM vật liệu nano lai Cu/rGO 24 phương pháp lắng đọng điện hố Hình 1.15 Sơ đồ quy trình chế tạo ảnh TEM vật liệu nano lai Ag/GO 24 phương pháp ăn mịn laze Hình 1.16 Một số loại linh kiện vi cân tinh thể thạch anh 28 Hình 1.17 Nguyên tắc cấu tạo cảm biến QCM 28 Hình 1.18 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo cảm biến QCM điển hình (a) nhìn 29 từ xuống (b) nhìn bên Hình 1.19 Mode dao động a) b) họa âm bậc tinh thể thạch 29 anh, có sóng dừng tinh thể Hình 1.20 Sự thay đổi tần số cộng hưởng QCM theo bề dày tinh thể 30 Hình 1.21 Nguyên lý hoạt động cảm biến QCM 32 Hình 1.22 Cấu trúc, nguyên tắc hoạt động cảm biến SERS 34 vii Hình 2.1 Máy đo độ pH dung dịch thí nghiệm tổng hợp vật liệu 37 lai nano Ag/GO Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo hạt nano Ag phương pháp thủy nhiệt 37 Hình 2.3 Mẫu dung dịch nano Ag tổng hợp phương pháp thủy nhiệt 39 điều kiện khác Hình 2.4 Ảnh TEM (a) phân bố kích thước hạt (b) 40 Hình 2.5 Phổ UV-vis (a) Giản đồ XRD (b) hạt nano Ag 40 Hình 2.6 Phổ UV-vis hạt nano Ag a) thời gian thủy nhiệt thay 41 đổi ; b) có độ pH thay đổi Hình 2.7 Ảnh TEM a) GO mẫu nhiệt độ thủy nhiệt, 41 có khối lượng GO khác b) AgGO1, c) AgGO2, d) AgGO3, e) AgGO4, f) AgGO5 Hình 2.8 (a) Phân bố kích thước hạt nano Ag GO (b) Ảnh TEM 42 mẫu vật liệu lai nano Ag/GO ( Mẫu Q3) Hình 2.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X Ag/GO thu nhiệt độ thủy 43 nhiệt 120 ºC (a), 140 ºC (b), 160 ºC (c), 180 ºC (d), 200 ºC €, GO (f), nano Ag Hình 2.10 Các mẫu vật liệu lai nano Ag/GO tổng hợp điều kiện khác 45 Hình 2.11 Phổ UV-vis mẫu vật liệu lai nano Ag/GO tổng hợp 46 nhiệt độ khác Hình 2.12 Phổ FTIR mẫu Ag/GO Q1 (a), Q2 (b), Q3 (c), Q4 (d), Q5 € 47 GO (f) Hình 2.13 Phổ Raman a) Q1, b) Q2, c) Q3, d) Q4, e) Q5, f) GO 49 Hình 3.1 Quy trình đưa chất nhạy khí nano lên điện cực QCM 55 Hình 3.2 Phương pháp đưa chất nhạy khí nano lên điện cực QCM 56 Hình 3.3 Các cảm biến QCM chế tạo khảo sát tính nhạy khí 56 Hình 3.4 Sơ đồ hệ đo dùng QCM khảo sát tính nhạy khí 57 Hình 3.5 Ảnh chụp hệ đo dùng QCM khảo sát tính nhạy khí 57 Hình 3.6 Cấu trúc khí thử NO2 60 viii Nanotechnol., 3, 4, p 045007 [72] Agnihotri, S., Mukherji, S., & Mukherji, S (2014) Size-controlled silver nanoparticles synthesized over the range 5–100 nm using the same protocol and their antibacterial efficacy RSC Adv., 4(8), 3974–3983 [73] Moores, A., & Goettmann, F (2006) The plasmon band in noble metal nanoparticles: an introduction to theory and applications New Journal of Chemistry, 30(8), 1121–1132 [74] Shrivas, K., Sahu, S., Patra, G K., Jaiswal, N K., & Shankar, R (2016) Localized surface plasmon resonance of silver nanoparticles for sensitive colorimetric detection of chromium in surface water, industrial waste water and vegetable samples Analytical Methods, 8(9), 2088–2096 [75] García-Barrasa, J., López-de-Luzuriaga, J., & Monge, M (2011) Silver nanoparticles: synthesis through chemical methods in solution and biomedical applications Open Chemistry, 9(1), 7–19 [76] Srikar, S , Giri, D , Pal, D , Mishra, P and Upadhyay, S (2016) Green Synthesis of Silver Nanoparticles: A Review Green and Sustainable Chemistry, 6, 34-56 [77] Siegel, J., Kvítek, O., Ulbrich, P., Kolská, Z., Slepička, P., & Švorčík, V (2012) Progressive approach for metal nanoparticle synthesis Materials Letters, 89, 47–50 [78] Tsuji, T., Iryo, K., Watanabe, N., & Tsuji, M (2002) Preparation of silver nanoparticles by laser ablation in solution: influence of laser wavelength on particle size Applied Surface Science, 202(1-2), 80–85 [79] Pyatenko, A., Shimokawa, K., Yamaguchi, M., Nishimura, O., & Suzuki, M (2004) Synthesis of silver nanoparticles by laser ablation in pure water Applied Physics A, 79(4-6), 803–806 [80] Dinh, N X., Quy, N V., Huy, T Q., & Le, A.-T (2015) Decoration of Silver Nanoparticles on Multiwalled Carbon Nanotubes: Antibacterial Mechanism and Ultrastructural Analysis Journal of Nanomaterials, 2015, 1–11 [81] Sintubin, L., Verstraete, W., & Boon, N (2012) Biologically produced nanosilver: Current state and future perspectives Biotechnology and 114 Bioengineering, 109(10), 2422–2436 [82] Zhang, X.-F., Liu, Z.-G., Shen, W., & Gurunathan, S (2016) Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Properties, Applications, and Therapeutic Approaches International Journal of Molecular Sciences, 17(9), 1534 [83] H Gil, Y Jung, S Yong, W Kang, M Sik, and J Hoon (2016) Processing Research Decoration of Ag nanoparticles on reduced graphene oxide and their application to gas sensors Journal of Ceramic Processing Research, 17, 6, 523–531 [84] Sun, L., Song, Y., Wang, L., Guo, C., Sun, Y., Liu, Z., & Li, Z (2008) EthanolInduced Formation of Silver Nanoparticle Aggregates for Highly Active SERS Substrates and Application in DNA Detection The Journal of Physical Chemistry C, 112(5), 1415–1422 [85] Thu, T V., Ko, P J., Phuc, N H H., & Sandhu, A (2013) Room-temperature synthesis and enhanced catalytic performance of silver-reduced graphene oxide nanohybrids Journal of Nanoparticle Research, 15(10) [86] Dutta, S., Ray, C., Sarkar, S., Pradhan, M., Negishi, Y., & Pal, T (2013) Silver Nanoparticle Decorated Reduced Graphene Oxide (rGO) Nanosheet: A Platform for SERS Based Low-Level Detection of Uranyl Ion ACS Applied Materials & Interfaces, 5(17), 8724–8732 [87] Shen, J., Shi, M., Yan, B., Ma, H., Li, N., & Ye, M (2011) One-pot hydrothermal synthesis of Ag-reduced graphene oxide composite with ionic liquid Journal of Materials Chemistry, 21(21), 7795–7801 [88] B I Kharisov, O V Kharissova, and U O Méndez (2012) Microwave Hydrothermal and Solvothermal Processing of Materials and Compounds The Development and Application of Microwave Heating [89] Q Li et al (2012) Electrochimica Acta One-pot synthesis of Ag nanoparticles / reduced graphene oxide nanocomposites and their application for nonenzymatic H2O2 detection, Electrochim Acta, 83, 283–287 [90] X Qin et al (2012) Electrochimica Acta One-step synthesis of Ag nanoparticles-decorated reduced graphene oxide and their application for H2O2 115 detection, Electrochim Acta, 79, 46–51 [91] Zeng, J., Ma, H., Tian, X., & Ma, Y (2016) In situ hydrothermal synthesis of silver nanoparticle based on graphene and their application for electrically conductive adhesive International Conference on Electronic Packaging Technology (ICEPT), 57–60 [92] Geetha Bai, R., Muthoosamy, K., Shipton, F N., Pandikumar, A., Rameshkumar, P., Huang, N M., & Manickam, S (2016) The biogenic synthesis of a reduced graphene oxide–silver (RGO–Ag) nanocomposite and its dual applications as an antibacterial agent and cancer biomarker sensor RSC Advances, 6(43), 36576–36587 [93] S Wu, Z Yin, Q He, G Lu, Q Yan, and H Zhang (2011) Nucleation Mechanism of Electrochemical Deposition of Cu on Reduced Graphene Oxide Electrodes, 15973–15979 [94] Liu, S., Wang, J., Zeng, J., Ou, J., Li, Z., Liu, X., & Yang, S (2010) “Green” electrochemical synthesis of Pt/graphene sheet nanocomposite film and its electrocatalytic property Journal of Power Sources, 195(15), 4628–4633 [95] Zhang, Y., Xiao, X., Sun, Y., Shi, Y., Dai, H., Ni, P., … Wang, L (2013) Electrochemical Deposition of Nickel Nanoparticles on Reduced Graphene Oxide Film for Nonenzymatic Glucose Sensing Electroanalysis, 25(4), 1–8 [96] J Yang, S Deng, J Lei, H Ju, and S Gunasekaran (2011) Biosensors and Bioelectronics Electrochemical synthesis of reduced graphene sheet – AuPd alloy nanoparticle composites for enzymatic biosensing, Biosens Bioelectron., 29, 1, 159–166 [97] He, H., Wang, H., Li, K., Zhu, J., Liu, J., Meng, X., … Cai, W (2016) Green and Tunable Decoration of Graphene with Spherical Nanoparticles Based on Laser Ablation in Water: A Case of Ag Nanoparticle/Graphene Oxide Sheet Composites Langmuir, 32(7), 1667–1673 [98] G Moon, Y Park, W Kim, and W Choi (2011) Photochemical loading of metal nanoparticles on reduced graphene oxide sheets using phosphotungstate, Carbon N Y., 49, 11, 3454–3462 116 [99] Moon, G., Kim, H., Shin, Y., & Choi, W (2012) Chemical-free growth of metal nanoparticles on graphene oxide sheets under visible light irradiation RSC Advances, 2(6), 2205 - 2207 [100] F R Baptista, S A Belhout, S Giordani, and S J Quinn (2015) Chem Soc Rev Recent developments in carbon nanomaterial sensors Chem Soc Rev., 44, 4433–4453 [101] H Beitollahi, M Safaei, S Tajik, and H (2019) Technology, Application of Graphene and Graphene Oxide for modification of electrochemical sensors and biosensors : A review, 10, 2, 125–140 [102] Liu, Y., She, P., Gong, J., Wu, W., Xu, S., Li, J., … Deng, A (2015) A novel sensor based on electrodeposited Au–Pt bimetallic nano-clusters decorated on graphene oxide (GO)–electrochemically reduced GO for sensitive detection of dopamine and uric acid Sensors and Actuators B: Chemical, 221, 1542–1553 [103] Kanchanapally, R., Sinha, S S., Fan, Z., Dubey, M., Zakar, E., & Ray, P C (2014) Graphene Oxide–Gold Nanocage Hybrid Platform for Trace Level Identification of Nitro Explosives Using a Raman Fingerprint The Journal of Physical Chemistry C, 118(13), 7070–7075 [104] Demeritte, T., Kanchanapally, R., Fan, Z., Singh, A K., Senapati, D., Dubey, M., … Ray, P C (2012) Highly efficient SERS substrate for direct detection of explosive TNT using popcorn-shaped gold nanoparticle-functionalized SWCNT hybrid The Analyst, 137(21), 5041–5045 [105] Ma, J., Zhang, J., Xiong, Z., Yong, Y., & Zhao, X S (2011) Preparation, characterization and antibacterial properties of silver-modified graphene oxide J Mater Chem., 21(10), 3350–3352 [106] Shao, W., Liu, X., Min, H., Dong, G., Feng, Q., & Zuo, S (2015) Preparation, Characterization, and Antibacterial Activity of Silver Nanoparticle-Decorated Graphene Oxide Nanocomposite ACS Applied Materials & Interfaces, 7(12), 6966–6973 [107] B Song, C Zhang, G Zeng, J Gong, and Y Chang, Antibacterial properties and mechanism of graphene oxide-silver nanocomposites as bactericidal agents for water disinfection *, Arch Biochem Biophys., 1–10, 2016 117 [108] L E T H I Tam, N G O X Dinh, N V A N Cuong, N V A N Quy, T Q Huy, and D Ngo, Graphene Oxide / Silver Nanohybrid as Multi-functional Material for Highly Efficient Bacterial Disinfection and Detection of Organic Dye, 2016 [109] Q Bao, D Zhang, and P Qi 2011 Journal of Colloid and Interface Science Synthesis and characterization of silver nanoparticle and graphene oxide nanosheet composites as a bactericidal agent for water disinfection, J Colloid Interface Sci., 360, 2, 463–470, [110] C He, Z Liu, Y Lu, L Huang, and Y Yang, Graphene - Supported Silver Nanoparticles with High Activities toward Chemical Catalytic Reduction of Methylene Blue and Electrocatalytic Oxidation of Hydrazine, 11, 9566–9574, 2016 [111] McNay, G., Eustace, D., Smith, W E., Faulds, K., & Graham, D (2011) Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) and Surface-Enhanced Resonance Raman Scattering (SERRS): A Review of Applications Applied Spectroscopy, 65(8), 825–837 [112] Saraoglu, H M., Selvi, A O., Ebeoglu, M A., & Tasaltin, C (2013) Electronic Nose System Based on Quartz Crystal Microbalance Sensor for Blood Glucose and HbA1c Levels From Exhaled Breath Odor IEEE Sensors Journal, 13(11), 4229–4235 [113] Kulha, P., Kroutil, J., Laposa, A., Procházka, V., & Husák, M (2016) Quartz Crystal Micro–Balance Gas Sensor with Ink–Jet Printed Nano–Diamond Sensitive Layer Journal of Electrical Engineering, 67(1), 61–64 [114] Hu, J., Huang, X., & Lin, H (2018) Study on QCM Mass Sensitivity for Different Electrode Structures 2018 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices (ASEMD), 3, 1–2 [115] Nazemi, H., Joseph, A., Park, J., & Emadi, A (2019) Advanced Micro- and Nano-Gas Sensor Technology: A Review Sensors, 19(6), 1285 [116] J Curie and P Curie (1880) Développement par compression de l’électricité polaire dans les cristaux hémièdres faces inclinées, Bull la Société minéralogique Fr., 3, 4, 90–93 118 [117] S J Martin, V E Granstaff, and G C Frye (1991) Quartz Crystal Microbalance with Simultaneous Mass and Liquid Loading, 2281, 26, 2272– 2281 [118] G Sauerbrey (1959) Verwendung von Schwingquarzen zur W ~ igung diinner Schichten und zur Mikrow ~ igung *, 222 [119] Wu, Mei; Xie, Guang Zhong; Zhou, Yong; Tai, Hui Ling (2014) A PVP-Based Quartz Crystal Microbalance Sensor for H2S Detection Applied Mechanics and Materials, 651-653(), 191–194 [120] Ma, XingFang; Xie, GuangZhong; Su, YuanJie; Du, HongFei; Xie, Tao; Jiang, YaDong (2016) Polyvinylpyrrolidone/graphene oxide thin films coated on quartz crystal microbalance electrode for NH3detection at room temperature Science China Technological Sciences, 59(9), 1377–1382 [121]Tian, Yuhong; Qu, Ke; Zeng, Xiangqun (2017) Investigation into the ringsubstituted polyanilines and their application for the detection and adsorption of sulfur dioxide Sensors and Actuators B: Chemical, 249(), 423–430 [122] Hwang, M.-J., Shim, W G., Choi, W.-S., & Moon, H (2013) Quartz Crystal Microbalance Sensor Coated with Nano-Sized Polystyrene Latex Spheres for SO2 Detection Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 13(6), 4168– 4171 [123]Truong Thi Ngoc Lien; Tran Dai Lam; Vu Thi Hong An; Tran Vinh Hoang; Duong Tuan Quang; Dinh Quang Khieu; Toshifumi Tsukahara; Young Hoon Lee; Jong Seung Kim (2010) Multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs)-doped polypyrrole DNA biosensor for label-free detection of genetically modified organisms by QCM and EIS , 80(3), 0–1169 [124] Quang, Vu Van; Hung, Vu Ngoc; Tuan, Le Anh; Phan, Vu Ngoc; Huy, Tran Quang; Quy, Nguyen Van (2014) Graphene-coated quartz crystal microbalance for detection of volatile organic compounds at room temperature Thin Solid Films, 568(), 6–12 [125] Jayawardena, S., Siriwardena, H D., Rajapakse, R M G., Kubono, A., & Shimomura, M (2019) Fabrication of a quartz crystal microbalance sensor based on graphene oxide/TiO2 composite for the detection of chemical vapors 119 at room temperature Applied Surface Science, 493, 250–260 [126] Vinh, N T., Tuan, L A., Vinh, L K., & Van Quy, N (2020) Synthesis, characterization, and gas sensing properties of Fe3O4/FeOOH nanocomposites for a mass-type gas sensor Materials Science in Semiconductor Processing, 118, 105211 [127] Minh, V A., Tuan, L A., Huy, T Q., Hung, V N., & Quy, N V (2013) Enhanced NH3 gas sensing properties of a QCM sensor by increasing the length of vertically orientated ZnO nanorods Applied Surface Science, 265, 458–464 [128] Van Quy, N., Minh, V A., Van Luan, N., Hung, V N., & Van Hieu, N (2011) Gas sensing properties at room temperature of a quartz crystal microbalance coated with ZnO nanorods Sensors and Actuators B: Chemical, 153(1), 188–193 [129] Van Quy, N., Hung, T M., Thong, T Q., Tuan, L A., Huy, T Q., & Hoa, N D (2013) Novel synthesis of highly ordered mesoporous Fe2O3/SiO2 nanocomposites for a room temperature VOC sensor Current Applied Physics, 13(8), 1581–1588 [130] Tang, X.-Z., Li, X., Cao, Z., Yang, J., Wang, H., Pu, X., & Yu, Z.-Z (2013) Synthesis of graphene decorated with silver nanoparticles by simultaneous reduction of graphene oxide and silver ions with glucose Carbon, 59, 93–99 [131] Sharma, B., Frontiera, R R., Henry, A.-I., Ringe, E., & Van Duyne, R P (2012) SERS: Materials, applications, and the future Materials Today, 15(12), 16–25 [132] Chen, G.-H., Chen, W.-Y., Yen, Y.-C., Wang, C.-W., Chang, H.-T., & Chen, C.-F (2014) Detection of Mercury(II) Ions Using Colorimetric Gold Nanoparticles on Paper-Based Analytical Devices Analytical Chemistry, 86(14), 6843–6849 [133] Shaban, M., & Galaly, A R (2016) Highly Sensitive and Selective In-Situ SERS Detection of Pb2+, Hg2+, and Cd2+ Using Nanoporous Membrane Functionalized with CNTs Scientific Reports, 6(1) 120 [134] Shanmukh, S., Jones, L., Driskell, J., Zhao, Y., Dluhy, R., & Tripp, R A (2006) Rapid and Sensitive Detection of Respiratory Virus Molecular Signatures Using a Silver Nanorod Array SERS Substrate Nano Letters, 6(11), 2630–2636 [135] Mosier-Boss, P (2017) Review of SERS Substrates for Chemical Sensing Nanomaterials, 7(6), 142 [136] Chen, Y., Zhang, Y., Pan, F., Liu, J., Wang, K., Zhang, C., … Cui, D (2016) Breath Analysis Based on Surface-Enhanced Raman Scattering Sensors Distinguishes Early and Advanced Gastric Cancer Patients from Healthy Persons ACS Nano, 10(9), 8169–8179 [137] Israelsen, N D., Hanson, C., & Vargis, E (2015) Nanoparticle Properties and Synthesis Effects on Surface-Enhanced Raman Scattering Enhancement Factor: An Introduction The Scientific World Journal, 2015, 1–12 [138] Jeon, T Y., Kim, D J., Park, S.-G., Kim, S.-H., & Kim, D.-H (2016) Nanostructured plasmonic substrates for use as SERS sensors Nano Convergence, 3(1), 2-20 [139] Boltasseva, A., & Atwater, H A (2011) Low-Loss Plasmonic Metamaterials Science, 331(6015), 290–291 [140] Raghavendra, G M., Jung, J., Kim, D., Varaprasad, K., & Seo, J (2016) Identification of silver cubic structures during ultrasonication of chitosan AgNO solution Carbohydrate Polymers, 152, 558–565 [141] López-Carballo, G., Higueras, L., Gavara, R., & Hernández-Muñoz, P (2012) Silver Ions Release from Antibacterial Chitosan Films Containing in Situ Generated Silver Nanoparticles Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(1), 260–267 [142] Das, M R., Sarma, R K., Saikia, R., Kale, V S., Shelke, M V., & Sengupta, P (2011) Synthesis of silver nanoparticles in an aqueous suspension of graphene oxide sheets and its antimicrobial activity Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 83(1), 16–22 [143] Zou, J., Xu, Y., Hou, B., Wu, D., & Sun, Y (2007) Controlled growth of silver nanoparticles in a hydrothermal process China Particuology, 5(3), 206–212 121 [144] Pastoriza-Santos, I., & Liz-Marzán, L M (2002) Formation of PVP-Protected Metal Nanoparticles in DMF Langmuir, 18(7), 2888–2894 [145] Aksomaityte, G., Poliakoff, M., & Lester, E (2013) The production and formulation of silver nanoparticles using continuous hydrothermal synthesis Chemical Engineering Science, 85, 2–10 [146] Haynes, C L., & Van Duyne, R P (2001) Nanosphere Lithography: A Versatile Nanofabrication Tool for Studies of Size-Dependent Nanoparticle Optics The Journal of Physical Chemistry B, 105(24), 5599–5611 [147] Stankovich, S., Dikin, D A., Piner, R D., Kohlhaas, K A., Kleinhammes, A., Jia, Y., … Ruoff, R S (2007) Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide Carbon, 45(7), 1558–1565 [148] Haynes, Christy L.; Van Duyne, Richard P (2001) Nanosphere Lithography: A Versatile Nanofabrication Tool for Studies of Size-Dependent Nanoparticle Optics , 105(24), 5599–5611 [149] Gotoh, K., Kinumoto, T., Fujii, E., Yamamoto, A., Hashimoto, H., Ohkubo, T., … Ishida, H (2011) Exfoliated graphene sheets decorated with metal/metal oxide nanoparticles: Simple preparation from cation exchanged graphite oxide Carbon, 49(4), 1118–1125 [150] Shen, J., Shi, M., Li, N., Yan, B., Ma, H., Hu, Y., & Ye, M (2010) Facile synthesis and application of Ag-chemically converted graphene nanocomposite Nano Research, 3(5), 339–349 [151] Andrijanto, E., Shoelarta, S., Subiyanto, G., & Rifki, S (2016) Facile synthesis of graphene from graphite using ascorbic acid as reducing agent 020003 [152] Ossonon, B D., & Bélanger, D (2017) Synthesis and characterization of sulfophenyl-functionalized reduced graphene oxide sheets RSC Advances, 7(44), 27224–27234 [153] Upadhyay, R K., Soin, N., & Roy, S S (2014) Role of graphene/metal oxide composites as photocatalysts, adsorbents and disinfectants in water treatment: a review RSC Adv., 4(8), 3823–3851 [154] Chien, C.-C., & Jeng, K.-T (2006) Effective preparation of carbon nanotube122 supported Pt–Ru electrocatalysts Materials Chemistry and Physics, 99(1), 80–87 [155] Lei, Y., Chen, F., Luo, Y., & Zhang, L (2014) Three-dimensional magnetic graphene oxide foam/Fe3O4 nanocomposite as an efficient absorbent for Cr(VI) removal Journal of Materials Science, 49(12), 4236–4245 [156] Murugan, A V., Muraliganth, T., & Manthiram, A (2009) Rapid, Facile Microwave-Solvothermal Synthesis of Graphene Nanosheets and Their Polyaniline Nanocomposites for Energy Strorage Chemistry of Materials, 21(21), 5004–5006 [157] Zu, S.-Z., & Han, B.-H (2009) Aqueous Dispersion of Graphene Sheets Stabilized by Pluronic Copolymers: Formation of Supramolecular Hydrogel The Journal of Physical Chemistry C, 113(31), 13651–13657 [158] Eigler, S., & Hirsch, A (2014) Chemistry with Graphene and Graphene Oxide-Challenges for Synthetic Chemists Angewandte Chemie International Edition, 53(30), 7720–7738 [159] Pimenta, M A., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M S., Canỗado, L G., Jorio, A., & Saito, R (2007) Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy Phys Chem Chem Phys., 9(11), 1276–1290 [160] Lin, X., Liu, X., Jia, J., Shen, X., & Kim, J.-K (2014) Electrical and mechanical properties of carbon nanofiber/graphene oxide hybrid papers Composites Science and Technology, 100, 166–173 [161] Wang, G., Yang, J., Park, J., Gou, X., Wang, B., Liu, H., & Yao, J (2008) Facile Synthesis and Characterization of Graphene Nanosheets The Journal of Physical Chemistry C, 112(22), 8192–8195 [162] Lopes, J., Estrada, A., Fateixa, S., Ferro, M., & Trindade, T (2017) A General Route for Growing Metal Sulfides onto Graphene Oxide and Exfoliated Graphite Oxide Nanomaterials, 7(9), 245 [163] H Yun, J D Kim, H C Choi, and C W Lee (2013) Antibacterial Activity of CNT-Ag and GO-Ag Nanocomposites Against Gram-negative and Grampositive Bacteria Korean Chemical Society, 34, 11, 3261–3264 [164] Claramunt, S., Varea, A., López-Díaz, D., Velázquez, M M., Cornet, A., & Cirera, A (2015) The Importance of Interbands on the Interpretation of the 123 Raman Spectrum of Graphene Oxide The Journal of Physical Chemistry C, 119(18), 10123–10129 [165] Yang, J., & Pan, J (2012) Hydrothermal synthesis of silver nanoparticles by sodium alginate and their applications in surface-enhanced Raman scattering and catalysis Acta Materialia, 60(12), 4753–4758 [166] Lu, Y., Li, J., Han, J., Ng, H.-T., Binder, C., Partridge, C., & Meyyappan, M (2004) Room temperature methane detection using palladium loaded singlewalled carbon nanotube sensors Chemical Physics Letters, 391(4-6), 344–348 [167] Yao, Yao; Chen, Xiangdong; Li, Xiaoyu; Chen, Xinpeng; Li, Ning (2014) Investigation of the stability of QCM humidity sensor using graphene oxide as sensing films Sensors and Actuators B: Chemical, 191(), 779–783 [168] Tyagi, P., Sharma, A., Tomar, M., & Gupta, V (2016) Metal oxide catalyst assisted SnO2 thin film based SO2 gas sensor Sensors and Actuators B: Chemical, 224, 282–289 [169] Xu, F., Xie, S., Cao, R., Feng, Y ’nan, Ren, C., & Wang, L (2017) Prepare poly-dopamine coated graphene@silver nanohybrid for improved surface enhanced Raman scattering detection of dyes Sensors and Actuators B: Chemical, 243, 609–616 [170] He, K., Zeng, Z., Chen, A., Zeng, G., Xiao, R., Xu, P., … Chen, G (2018) Advancement of Ag-Graphene Based Nanocomposites: An Overview of Synthesis and Its Applications Small, 14(32), 1800871 [171] Fleischmann, M., Hendra, P J., & McQuillan, A J (1974) Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode Chemical Physics Letters, 26(2), 163– 166 [172] Santos, E de B., Lima, E C N L., Oliveira, C S de, Sigoli, F A., & Mazali, I O (2014) Fast detection of paracetamol on a gold nanoparticle–chitosan substrate by SERS Anal Methods, 6(11), 3564–3568 [173] Ovsianytskyi, O., Nam, Y.-S., Tsymbalenko, O., Lan, P.-T., Moon, M.-W., & Lee, K.-B (2018) Highly sensitive chemiresistive H2S gas sensor based on graphene decorated with Ag nanoparticles and charged impurities Sensors and Actuators B: Chemical, 257, 278–285 124 [174] Grassi, M., Malcovati, P., & Baschirotto, A (2005) A high-precision widerange front-end for resistive gas sensors arrays Sensors and Actuators B: Chemical, 111-112, 281–285 [175] Jae, L S., Jun, H K., Jung, S Y., Lee, T J., Ryu, C K., & Kim, J C (2005) Regenerable MgO-Based SOxRemoval Sorbents Promoted with Cerium and Iron Oxide in RFCC Industrial & Engineering Chemistry Research, 44(26), 9973–9978 [176] Clarke, A ., & Radojevic, M (1987) Oxidation of SO2 in rainwater and its role in acid rain chemistry Atmospheric Environment, 21(5), 1115–11 [177] Das, S., Chakraborty, S., Parkash, O., Kumar, D., Bandyopadhyay, S., Samudrala, S K., … Maiti, H S (2008) Vanadium doped tin dioxide as a novel sulfur dioxide sensor Talanta, 75(2), 385–389 [178] Yang, Chang-Yel; Hwang, Min-Jin; Ryu, Dong-Wan; Park, Jong-Ho; Ryu, Min-Su; Moon, Hee (2011) A Quartz Crystal Microbalance-Based Sensor System Coated with Functional Polymers for SO2 and NO2 Detection Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 11(8), 7189–7192 [179]Chaudhary, Vishal; Kaur, Amarjeet (2015) Solitary surfactant assisted morphology dependent chemiresistive polyaniline sensors for room temperature monitoring of low parts per million sulfur dioxide Polymer International, 64(10), 1475–1481 [180] Chaudhary, Vishal; Kaur, Amarjeet (2015) Enhanced room temperature sulphur dioxide sensing behaviour of in-situ polymerized polyaniline-tungsten oxide nanocomposite possessing honeycomb morphology RSC Adv., 10.1039.C5RA08275G– [181] Kumar, Ramesh; Avasthi, D.K.; Kaur, Amarjeet (2016) Fabrication of chemiresistive gas sensors based on multistep reduced graphene oxide for low parts per million monitoring of Sulfur dioxide at room temperature Sensors and Actuators B: Chemical, S0925400516318020– [182] Zhang, Dongzhi; Liu, Jingjing; Jiang, Chuanxing; Li, Peng; Sun, Yan’e (2017) High-performance sulfur dioxide sensing properties of layer-by-layer self-assembled titania-modified graphene hybrid nanocomposite Sensors and 125 Actuators B: Chemical, 245, 560–567 [183] Takimoto, Yuki; Monkawa, Akira; Nagata, Kohki; Kobayashi, Masahiro; Kinoshita, Mariko; Gessei, Tomoko; Mori, Toshiya; Kagi, Hiroyuki (2019) Detection of SO2 at the ppm Level with Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) Sensing Plasmonics [184] Tchalala, M R.; Bhatt, P M.; Chappanda, K N.; Tavares, S R.; Adil, K.; Belmabkhout, Y.; Shkurenko, A.; Cadiau, A.; Heymans, N.; De Weireld, G.; Maurin, G.; Salama, K N.; Eddaoudi, M (2019) Fluorinated MOF platform for selective removal and sensing of SO2 from flue gas and air Nature Communications, 10(1), 1328 [185] Phong, T K., Nhung, D T T., Yamazaki, K., Takagi, K.5 & Watanabe, H (2008) Simulated Rainfall Removal of Tricyclazole Sprayed on Rice Foliage Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 80(5), 438–442 [186] He, Y., Su, S., Xu, T., Zhong, Y., Zapien, J A., Li, J., … Lee, S.-T (2011) Silicon nanowires-based highly-efficient SERS-active platform for ultrasensitive DNA detection Nano Today, 6(2), 122–130 [187] Zhang, Y., Liu, S., Wang, L., Qin, X., Tian, J., Lu, W., … Sun, X (2012) Onepot green synthesis of Ag nanoparticles-graphene nanocomposites and their applications in SERS, H2O2, and glucose sensing RSC Adv., 2(2), 538–545 [188] Gupta, V K., Atar, N., Yola, M L., Eryılmaz, M., Torul, H., Tamer, U., … Üstündağ, Z (2013) A novel glucose biosensor platform based on Ag@AuNPs modified graphene oxide nanocomposite and SERS application Journal of Colloid and Interface Science, 406, 231–237 [189] Huang, Q., Wang, J., Wei, W., Yan, Q., Wu, C., & Zhu, X (2015) A facile and green method for synthesis of reduced graphene oxide/Ag hybrids as efficient surface enhanced Raman scattering platforms Journal of Hazardous Materials, 283, 123–130 [190] Padovani, L., Capri, E., Padovani, C., Puglisi, E., & Trevisan, M (2006) Monitoring tricyclazole residues in rice paddy watersheds Chemosphere, 62(2), 303–314 [191] Li, C., Huang, Y., Lai, K., Rasco, B A., & Fan, Y (2016) Analysis of trace 126 methylene blue in fish muscles using ultra-sensitive surface-enhanced Raman spectroscopy Food Control, 65, 99–105 [192]Rodrigues, D C., de Souza, M L., Souza, K S., dos Santos, D P., Andrade, G F S., & Temperini, M L A (2015) Critical assessment of enhancement factor measurements in surface-enhanced Raman scattering on different substrates Physical Chemistry Chemical Physics, 17(33), 21294–21301 [193]Chou, S.-Y., Yu, C.-C., Yen, Y.-T., Lin, K.-T., Chen, H.-L., & Su, W.-F (2015) Romantic Story or Raman Scattering? Rose Petals as Ecofriendly, Low-Cost Substrates for Ultrasensitive Surface-Enhanced Raman Scattering Analytical Chemistry, 87(12), 6017–6024 [194] Ducamp-Sanguesa, C., Herrera-Urbina, R., & Figlarz, M (1992) Synthesis and characterization of fine and monodisperse silver particles of uniform shape Journal of Solid State Chemistry, 100(2), 272–280 [195] Qian, Z., Cheng, Y., Zhou, X., Wu, J., & Xu, G (2013) Fabrication of graphene oxide/Ag hybrids and their surface-enhanced Raman scattering characteristics Journal of Colloid and Interface Science, 397, 103–107 [196] Yang, B., Liu, Z., Guo, Z., Zhang, W., Wan, M., Qin, X., & Zhong, H (2014) In situ green synthesis of silver–graphene oxide nanocomposites by using tryptophan as a reducing and stabilizing agent and their application in SERS Applied Surface Science, 316, 22–27 [197] Fan, W., Lee, Y H., Pedireddy, S., Zhang, Q., Liu, T., & Ling, X Y (2014) Graphene oxide and shape-controlled silver nanoparticle hybrids for ultrasensitive single-particle surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensing Nanoscale, 6(9), 4843–4851 [198] Xiao, G., Li, Y., Shi, W., Shen, L., Chen, Q., & Huang, L (2017) Highly sensitive, reproducible and stable SERS substrate based on reduced graphene oxide/silver nanoparticles coated weighing paper Applied Surface Science, 404, 334–341 [199] Chettri, Prajwal; Vendamani, V.S.; Tripathi, Ajay; Singh, Manish Kumar; Pathak, Anand P.; Tiwari, Archana (2017) Green synthesis of silver nanoparticle-reduced graphene oxide using Psidium guajava and its application 127 in SERS for the detection of methylene blue Applied Surface Science, 406(), 312–318 [200] Zhou, Y., Huang, J., Shi, W., Li, Y., Wu, Y., Liu, Q., … Cheng, X (2018) Ecofriendly and environment-friendly synthesis of size-controlled silver nanoparticles/graphene composites for antimicrobial and SERS actions Applied Surface Science, 457, 1000–1008 [201] Lu, Zhengyi; Liu, Yanjun; Wang, Minghong; Zhang, Chao; Li, Zhen; Huo, Yanyan; Li, Zhe; Xu, Shicai; Man, Baoyuan; Jiang, Shouzhen (2018) A novel natural surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrate based on graphene oxide-Ag nanoparticles-Mytilus coruscus hybrid system Sensors and Actuators B: Chemical, (9), S0925400518301199 [202] Shi, Zengliang; Hao, Xiaolong; Xu, Chunxiang (2018) In-situ Synthesis of Ag Nanoparticles-Graphene Oxide Nanocomposites with Strong SERS Activity Materials Research Express, (9), 015034 [203] Naqvi, T K., Srivastava, A K., Kulkarni, M M., Siddiqui, A M., & Dwivedi, P K (2019) Silver nanoparticles decorated reduced graphene oxide (rGO) SERS sensor for multiple analytes Applied Surface Science, 478, 887–895 [204] Chen, K., Shen, Z., Luo, J., Wang, X., & Sun, R (2015) Quaternized chitosan/silver nanoparticles composite as a SERS substrate for detecting tricyclazole and Sudan I Applied Surface Science, 351, 466–473 [205] Zhang, H., Cui, Q., Xu, L., Jiao, A., Tian, Y., Liu, X., … Chen, F (2020) Blue laser-induced photochemical synthesis of CuAg nanoalloys on h-BN supports with enhanced SERS activity for trace-detection of residual pesticides on tomatoes Journal of Alloys and Compounds, 825, 153996 [206] Nisar Hussain, Hongbin Pu, Da-Wen Sun (2021) Core size optimized silver coated gold nanoparticles for rapid screening of tricyclazole and thiram residues in pear extracts using SERS Food Chemistry, 350, 129025 128