Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.pdf

Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Nguyễn Thủy Chung

Nghiên cứu chế tạo phụ gia giảm mài mòn cho dầu bôi trơn trên cơ sở vật liệu graphen biến tính

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Nguyễn Hữu Vân PGS.TS Lê Minh Thắng

Hà Nội - 2017

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.Dầu bôi trơn 3

1.2 Phụ gia cho dầu nhờn 4

1.3 Một số loại phụ gia điển hình 6

1.4 Phụ gia chống mài mòn bao gồm một loại nhóm hóa chất 10

1.5 Tổng hợp phụ gia chống mài mòn 14

2 Phụ gia chống mài mòn trên cơ sở graphen oxit biến tính 15

2.1 Giới thiệu graphen 15

2.2 Tổng hợp graphen oxit (GO) 18

2.3 Tổng hợp graphen 25

2.4 Một số ứng dụng của vật liệu graphen 31

2.5 Ứng dụng graphen làm phụ gia giảm ma sát cho dầu bôi trơn 35

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 40

2.1 Thiết bị dụng cụ , và hóa chất thí nghiệm 40

2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 40

2.1.2 Hóa chất 40

2.2 Thực nghiệm 40

2.2.1 Chế tạo graphen oxit 41

2.2.2 Quá trình biến tính amin 42

2.2.3 Chuẩn bị mẫu phân tán 44

2.3 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 44

2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD-X-Rays Difraction) 44

2.3.2 Phổ hồng ngoại IR 45

2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc hình thái học bằng kính hiển vi điện tử quyét trường phát xạ (SEM) 46

2.3.4 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 46

2.3.5 Phương pháp chụp ảnh vi điện tử truyền qua (TEM) 47

2.3.6 Phương pháp phổ quang điện tử tia X 49

2.4 Phương pháp đánh giá hiệu quả giảm mài mòn của dầu bôi trơn 49

2.4.1 Chống mài mòn theo AS™ D 2783-09 49

2.4.2 Phương pháp xác định độ nhớt động học 50

2.4.3 Phương pháp xác định trị số axit ASTM 974 -06(TAN) 51

2.4.4 Độ bền oxi hóa theo tiêu chuẩn GOST 981 51

2.4.5 Phương pháp xác định hàm lượng cặn 51

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 Nghiên cứu chế tạo graphen oxit 51

3.2 Nghiên cứu biến tính graphen oxit bằng amin 57

3.3 Khả năng phân tán của phụ gia trong dầu gốc khoáng 65

3.4 Đánh giá tính năng phụ gia trên dầu bôi tr 68 ơn KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

FT- IR : Phương pháp phân tích ph h p th h ng ngo i ổ ấ ụ ồ ạ

ASTM : American Society for Testing and Materials

(Hi p h i V t li u và Th nghi m Hoa K ) ệ ộ ậ ệ ử ệ ỳTCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

GO : Graphen oxit

CVD : Chemical vapour deposition

MOFET : Metal – Oxide Semiconductor Field-Effect Trasnistor FET : Field - Effect Trasnistor

OLED : Organic Light – Emitting Diode

GO-Amin - : Graphen oxit bi n tính amin ế

XRD : Phương pháp phân tích nhiễu x ạtia X

TGA : Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng

TEM : Chụ ảp nh hiển vi điệ ửn t truy n qua ề

SEM : Chụ ảp nh hiển vi điệ ửn t quét

XPS : Phân tích ph ổ quang điệ ửn t tia X

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cơ chế tác động tổng quát của phụ gia chống mài mòn 13

Hình 1 2 Cơ chế tổng quát của kẽm điankylđithiophotphat 13

Hình 1 3 Sơ đồ tổng quát về cơ chế tác động mài mòn và cơ chế tác động cực áp sunfua 16

Hình 1.4 Các vật liệu cacbon và số công trình nghiên cứu về graphen đã công bố 16

Hình 1 5 Cấu trúc graphen 17

Hình 1 6 Các hình thái của graphen 17

Hình 1 7 Sơ đồ được sử dụng để tổng hợp GO bằng phương pháp Hummer 21

Hình 1 8 So sánh sản phẩm và hiệu suất của các mẫu GO 22

Hình 1 9 Cơ chế được đề xuất cho ảnh hưởng của axit H3PO4 ngăn chặn quá trình oxy hóa của nguyên tử cacbon sp2 24

Hình 1 10 Phương pháp bóc tách cơ học và kết quả màng graphen thu được 26

Hình 1 11 Sự hình thành graphen trên SiC 27

Hình 1.12 Quá trinh phân tách graphit thành những tấm mỏng graphen thực hiện trong dung môi N-methylpyrrolidon 28

Hình 1.13 Mô hình mô tả quá trình lắng đọng pha hơi hóa học 29

Hình 1.14 Mô tả sự hình thành màng graphen trên bề mặt kim loại với tốc độ hạ nhiệt CDV khác nhau 30

Hình 1.15 Mô tả ự s hình thành màng graphen trên m t đ ặ ếNi với ngu n khí CHồ 4 31

Hình 1.16Giảm đồ pha hệ cấu tử a-Ni-C, b Cu C - - 30

Hình 1.17 Cấu trúc graphen FET 32

Hình 1.18 Cấu tạo của OLED sử dụng graphen lam lớp điện cực trong suốt 32

Hình 1.19 Minh h a c a thi t b tinh th l ng v i các lọ ủ ế ị ể ỏ ớ ớp cơ bản: 1- Thủy tinh; 2- Graphen; 3-Cr/Au; 4-L p hi u ch nh (povinyl alcohol); 5-L p th y tinh l ng; 6- ớ ệ ỉ ớ ủ ỏ L p hi u ch nh; 7- ITO; 8- ớ ệ ỉ Thủy tinh……… 33

Hình 1.20 Phân tử NO2 bám trên bề mặt của màng graphen 34

Hình 1.21 Cơ chế chống mài mòn của dầu có pha phụ ra graphen 37

Hình 1.22 Hoạt hóa GO trên nhóm COOH trong SOCl2hoặc cacbodiimit 38

Hình 1.23 Phân bổ nhóm chức trên graphen oxit và alkyl graphen: 38

Hình 2.1 Thiết bị chế tạo graphen oxit 41

Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp GO: 42

Hình 2.3 Cấu tạo bình phản ứng thủy nhiệt: 43

Hình 2.3.1 Bình phản ứng thủy nhiệt tại Viện Hóa học - Vật liệu: 43

Hình 2.4Sơ đồ tổng hợp Alkyl - Graphen: 44

Hình 2.5 Sự phản xạ trên bề mặt tinh thể: 45

Hình 2.6 Máy bốn bi 49

Hình 3 1: Phổ hồng ngoại của 2 mẫu graphit (1) và sau khi oxy hóa GO-9 (2) 54

Hình 3 2 Thành phần hóa học trên phổ quan điện tử XPS của mẫu GO-9 55

Hình 3 3: Các nhóm chức hóa học phổ Cls và XPS của mấu GO-9 55

Hình 3 4: Giản đồ TGA của mẫu GO-9 56

Hình 3 5: Ảnh chụp SEM và TEM của mẫu graphen oxit GO-9 56

Hình 3 6: Phổ hồng ngoại của mẫu GO và GO - Amin 58

Hình 3 7: Phổ hồng ngoại của mẫu GO và GO- Amin (M4) 58

Hình 3 8: Phổ phân tích nguyên tố XPS và Nls của mẫu Go biến tính amin 59

Hình 3 9: Phân tích nhiệt TGA của GO-amin: a- Phân tích nhiệt TGA của GO-9, M2, M3, M4; b- Phân tích nhiệt GO-9, M7, M8, M9 63

Hình 3 10: Phổ phân giải XRD của mẫu graphit, GO-9 và GO-Amin (M7) 64

Hình 3 11: Ảnh chụp SEM và TEM của mẫu GO sau khi biến tính amin M7 65

Hình 3 12: Phân bố nhóm chức trên GO -Amin 66

Hình 3 13 : Ảnh chụp mẫu dầu SN500, 20W50 phân tán GO, GO-Amin (M7, M8, M9 67

Hình 3 14 : Ảnh chụp mẫu phân tán GO-C8H17NH2 trong dầu 20W50 và SN500 với hàm lượng 0,3 g/l và 0,4 g/l 70

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tỏng hợp các phương pháp chế tạo GO 21

Bảng 1 2 Tính chất vật lý của dầu khi bổ sun thêm phụ gia graphen 39

Bảng 3 1 Kết quả quá trình oxy hóa graphit 57

Bảng 3 2 Mẫu GO khi thay đổi nhiệt độ, thời gian 59

Bảng 3 3: Hàm lương % Nitơ từ kết quả phân tích XPS 59

Bảng 3 4: Khả năng phân tán của mẫu GO Amin trong dầu SN500- 67

Bảng 3 5 Tải trọng hàn dính dầu SN500 có phụ gia GO-Amin 69

Bảng 3 6 Tải trọng hàn dính của mẫu dầu 20W50 có pha phụ gia GO-Amin C8H17NH2 71

Bảng 3 7 Tải trọng hàn dính của mẫu dầu HD50 có pha phụ gia GO-Amin C8H17NH2 71

Bảng 3 8 Tải trọng hàn dính của mẫu dầu 20W50 có pha phụ gia GO-Amin C8H17NH2 71

MỞ ĐẦU Ngày nay các s n ph m d u m c s d ng r ng rãi và không ththi i v i m i qu c gia Ngoài các s n ph m nhiên li u và s n ph m hóa h c c a

ph m d u m là ph i tìm ra các ph gia phù h ng, b sung hoàn t

ch ng g , ch ch ng oxy hóa, gi m ma sát, làm gi

mài mòn, ch ng vi sinh v t

gi m thi ng cphát tri n các gi i pháp công ngh m i, ch ng h n s d ng các lo i v t li u nh , các nhiên li c h u ch nh quá trình cháy c a nhiên l

th i hi u qu Vi c gi ng th

nh ng v then ch t c gi m m

qu s d i th c a trang b máy móc

h c c a các b ph n máy ti p xúc c sát vào nhau S mài mòn là s m t v t li u

m t cách không mong mu n do m t hay c hai b m c bong c a các

ti t máy t o nên khi chúng c u ki n ch y máy kh

v t li u khác nhau, hình dáng b m u t

mài mòn

Vi c nghiên c u, t ng h p ph gia ch

móc, thi t b ho ng nh, gi m chi phí s a ch a, nâng cao tu i th s d

V i n tài là u ch t o ph gia gi m mài mòn

- Nghiên c u ch t o v t li u graphen oxit t graphit và bi n tính b ng amin

ng d ng làm ph gia gi m mài mòn cho d

- m mài mòn và các tính ch t c a d

ph m khi pha thêm ph gia

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1 1 Dầu bôi trơn

D t li u quan tr ng trong n n kinh t c a m i qu c các máy móc, thi t b các d ng và các kích c khác nhau s không th th c hi n

c ch a mình hi u qu n u không có các lo i d u

t nhi u ch ng lo i t d p ch ng thdùng nh ng các nhu c u s d c bi n các lo i d

r ng rài trong nhi c

Hi u qu s d ng các trang thi t b ph thu c r t nhi u vào ch ng d

ph thu nh b ng vai trò giá tr ctrong vi c nâng cao hi u qu s d ng nhiên li u, tu i th o v

M t trong nh ng bi n pháp làm gi m su t tiêu hao nhiên li u, gi

t qua l c ma sát là s d ng dthi t Ch i và s d ng lo i d t s làm gi

ng các c m ma sát t i 10-20%

n pháp làm gicách t o ra gi a b m t ma sát m t l p ch c g

t l ng Do v y các ch ng (d

nh t trong ng d ng k thu ó là do chúng t o ra s m t nhanh chóng khi s d ng h p lý Công d ng chính c a nó là: làm gi m ma sát, làm

mát, làm s ch, làm kín và b o v kim lo i

- Công d ng là gi m ma sát gi a các chi ti t làm vi c và ti p xúc v i nhau,

do ó làm t n hao n ng l ng do ma sát b ng cách thay th ma sát khô b ng ma sát

t ho c chuy n t d ng ma sát này sang d ng ma sát khác có h s ma sát nh h n

nh ma sát tr t sang ma sát l n

- Công d ng làm mát b ng cách nh n nhi t l ng to ra t các b m t ma sát

ho c do ti p xúc v i môi tr ng có nhi t cao và trao i nhi t qua h th ng làm mát trong quá trình luân chuy n c a h th ng bôi tr n

- Gi m mài mòn do có s ng n cách các chi ti t ti p xúc tr c ti p v i nhau

- Công d ng làm s ch các b m t bôi tr n nh r a trôi các c n r n, các ch t

b n, các m t kim lo i, b bào mòn trong quá trình làm vi c c a các chi ti t và lo i chúng ra kh i d u t i áy các te ho c b u l c d u

- Công d ng làm kín khe h các chi ti t l p ghép, ng n c n khí và ch t l ng

i qua

- B o v kim lo i nh d u làm màng m ng ph kín lên b m t kim lo i nên tránh s oxy hoá

- Công d ng làm ch t l ng công tác trong các b truy n ng thu l c

- Công d ng làm môi tr ng cách i n tr ng m t s thi t b , linh ki n

th c hi n c ch c n ng bôi tr n t t, d u ph i có nh t khá cao duy trì c màng d u liên t c, m t khác ch s nh t cao khi máy móc làm

vi c nhi t th nhi t cao nh t ó ít b thay

là d u ph i có ch s nh t cao) t c m c ích trên, nguyên li u t t nh

nâng cao các tính ch t riêng bi t cho s n ph m cu i cùng ng m i lo i ph gia

c dùng n t n 5% Tuy nhiên, trong nhi ng h

ng n ng t vài ph n tri n trên

ph c và vi c t h p các ph gia ph

c a ph gia trong d n nh r ng m ng nh ch t xúc trong quá trình s n xu t ph ng gây ra s i l n trong tác d

h c a ph gia Nh gia c a ph c các nhà s n xu

cao

D u g c n ph gia qua hai

p Ch ng h n hydrocacbon t ng h p ít hòa tan ph c v

Tính hòa tan có th gi hình thành các ch t ph gia ho

m t ph thu c nhi u vào kh a chúng h p ph trên b m t ph thu c nhvào kh a chúng h p ph trên b m t máy th i gian và v trí nh t

D u g c có tính hòa tan cao có gi ph gia d ng hòa tan mà không cho phép

chúng h p ph M t khác d u g c có tính hòa tan kém có th ph gia b tách

1.3 Một số loạ i ph ụ gia điển hình

lo i, khi n ch t c n b n không th tích t l i Ph gia khu

ph m oxy hóa, các c c k t dính l i v i nhau, khi n cho nh ng ph n t nà

t n t i tr ng trong d u Nh ng ph

kim lo i v i các ch t h ch cacbon dài và có các nhóm phân c

nhóm -OH, -C6H4OH, -COOH, NH- 2, SO3 th là các mu i sulfonat,

1.3.5

Các ph gia này c i thi a d u nh n, ch ng hi

Chúng thu c nhóm các ch t h u - nh, h - halogen, h

* S mài mòn và nguyên nhân gây mài mòn

Mài mòn là s t n th t kim lo i gi a các b m t chuy

cháy nhiên li nh cao gây nên Các axit m

có th t n công vào b m t kim lo i t o ra các h p ch t mà chúng d b b c ra khi

ng mài mòn này có thcách s d ng ch t t y r a ki m cao có tác d ng trung hòa các s n ph m mang tính

1.4.3 H p ch t c a Photpho - nh

- V i kim lo i (Me) là: Zn, Mo

R: có th là các ankyl b c 1 ho c 2

N u khi, kim lo i là K m (Zn) thì ta có h p ch t: K m diankyldithiophotphat

gia ch ng mài mòn quan tr ng và hi u qu nh t tronkhông ch ho c lo i tr mài mòn tr ng h th ng khu u

bamat kim lo i Công th c d ng t ng quát

M: có th là b t c kim lo i nào bao g m Zn và Mo

ho ng c a ph gia mài mòn c mô t

- n 1: Ph gia h p ph v t lý trên b m t kim lo i

- n 2: Quá trình phân h y hóa h c t o thành các h p ch t m i

- n 3: H p ph hóa h c các s n ph y t o thàn

v trên b m t (màng ch c mô t i hình 1.1 :

Hình 1.1 ng t ng quát c a ph gia ch ng mài

Các ph gia ch ng mài mòn có nhi m v t o ra các h p ch t trung gian d ng

ph c bi t t các h p ch t ch nh, oxy và photpho

1.2 cho th y phZnDDP t o ra c hai s n ph m hình thành l p ph trên b m t và các h p ch t m i

Các thành ph n này ti i tr i qua các ph n

th t o ra l p ph ch ng mài mòn và ch ng m

trên b m t kim lo i v i nhi u h p ch

ng ch ng mài mòn là do s ph p ph hóa h c t o ra

Hình 1 ng t ng quát c a k

Ph gia ch ng mài mòn cho d u bôi t c nhóm ph gia tribology, là nhóm các ch t c c k quan tr c b sung vào r t nhi u lo i d u bôi t

bi t là pha vào d

gia này ph thu c vào c u trúc hóa h c c a ph gia và thành ph n c a d u g c

ho ng t ng quát c a các lo i ph gia này là các lo i ph gia, s

c hòa tan trong d u h p ph v t lý trên b m t kim lo i ttrình phân h y hóa h c t o thành các ch t m i Các ch t m i h p ph hóa h c các

s n ph y t o thành l p b o v trên b m t (màng ch ng mài mòn)Các nghiên c y r ng, các ph gia ch

d ng ch ng oxy hóa, c ch

c bi t là phu gia K

áp d pha ch vào d

2 Ph gia chụ ống mài mòn trên cơ sở graphen oxit bi n tính amin ế

2.1 Giới thi v graphen ệu ề

i h c Manchester (Anh) và vi n công ngh n t

thành công trong vi c t c m t t

l

Noben v t lý và m ra m ng nghiên c t phá v v t li u graphen [37 ]

c quan tâm nghiên c u r t nhi m c

và tính ch t tr a, chi phí s n xu t graphen th

nano cacbon khác Vì th c quan tâm nghiên c u

n t , v t li u c m ngquang h c, t ng m t tr i,

- Thân dầu - k ỵ nước

Graphen có c p nguyên t , có d ng t m bao g m các nguycacbon sp² liên k t v i nhau t o thành m i t u này quynên tính ch t c a graphen là v t li u k c thân d- u

t ng h p GO bao g m:

i cTour

B.C Brodie, m t nhà hóa h i Anh trong th k th i chín, l

tiên t ng h p GO khi ông nghiên c c tính ch t hóa h c c

1859 [9] Khi thêm KClO3 vào h n h p graphit trong HNO3

m t h p ch t m i m nh có ch a carbon, oxy và hhành r a, s y khô nó 100 °C, và m t l n n n

xu t hi n c a s n ph

cùng d n m t ch t có m t "màu vàng sáng" và s i v i btrình x lý oxi hóa Ông nh n m nh r ng s n ph m không th c s n xu t b i

m t quá trình kéo dài, và ta ph y quá trình oxy hóa v i s ph c h i c a c

n hóa quá trình tt ng h p này

b b tránh gây n nguy hi m Vì v y, các quá trình nghiên c u t

c i ti n và phát tri n

2.2.2

G c gi i thi u b i Staudenmaier, các nhà Hummer và Offeman Vi n Nghiên c u Công nghi

ch t o GO [24] M t h n h

trình oxy hóa graphit Theo mô t , quá trình oxy hóa toàn b hoàn thành trong vòng

2 gi , d n m t s n ph m cu i cùng v i m oxy hóa a

i s n ph m c a Staudenmaier (B ng 1.1)

Tuy nhiên, các s n ph m t ng không ho

có m t ph c bao ph b i l p v GO, và m t quá trình x

c gi i thi u bgraphit 80 °C b ng h n h 2SO4, Kc H2S2O8, và P2O5 trong vài gi

m ng c a GO v i chi u dày 1 nm s n ph ng v i m t l p duy nh t

c trung bình trong kho

nh là C: O: H = 4: 2,95: 2,5 [29] Các m

c c i thi n r ng rãi khi so v i các s n ph u tiên c a Brodie Tnhiên, các quy trình tách và tinh ch b i chi c Humkhá ph c t p và m t th i gian

B ng 1.1: B ng t ng h t o GO [14Tác nhân

NaNO3 ng KMnO4 và thêm m t axit m i vào h n h p ph n ng: axit

photphoric [9 M t s n ph m GO v i m] oxy hóa a quá trình

c th c hi n b i ph n ng: t l kh ng graphit/KMnO4 =1/6 và t l thtích H2SO4/H3PO4=9/1 M t trong nh ng l i th l n nh t c

s v ng m t c a NaNO3 2, N2O4, ho c ClO2 trong

tác d ng làm nh c d ng l p graphitic c a graphen, và c

u so vcác giao th c hi n th trong hình 1.8

ng cho quá trình oxy hóa K t qu là, m khi m khuy t trong c u trtinh th m kh u cho quá trình oxy hóa hóa h c,nhau r t nhi u trong nh ng m u graphit khác nhau Ngoài ra, do khuy t t t v n có

và s ph c t p c a c u trú chính xác c a quá trình oxy hóa trong nh

c Các m nh graphen x p ch ng lên nhau d c theo chi u dài c a s

[28 ]:

Hình 1.9 xu t cho 3PO4 ng c a axit H n quá trình

oxy hóa c a nguyên t cacbon sp2 Làm s ch là m c quan tr ng trong quá trình ch t o GO, vì t t c các giao th i ph i r a lâu, l c, ly tâm, và các c l c Các báo cáo c

r ng GO b ô nhi m v i các mu i kali r t d t ra m

ho n Vi c m r ng th tích và t c quan sát th y trong quá trình r

c a GO làm ch quá trình l c r a, và vi c s d ng dung d ch axit HCl v

c gi i thi u b i Kim và c ng s [27 ]

2004 №voselov và Geim ti n hành th nghi m tách graphen t

nh ng t m graphit nhi ng cao (Highly Oriented Pyrolytic Graph

Hình 1.10 c và k t qu

i ta ph i s d ng m t v t li u ngu n, m t c u trúc m

gi a Si và cacbon là silicon carbit (SiC) th c hi n m t nhi cao 1250 oC và

u ki n chân không siêu cao (UHV) ho ng knhi cao Silicon b i b m t kéo theo s phá v c u trúc SiC h

k t qu còn l p graphen bên trong (c u trúc l c giác còn l i c a nhnguyên t cacbon m u trúc c a graphen )

c th c hi u tiên b i Hernandez khi nghiê

ng c a dung môi lên graphen, ông cho m t ph n nh graphit vào dung môi thích h p N-methylpyrrolidon, do s ng gi a b m

l th c l c liêgraphit thành các t m m ng graphen và t o ra m t dung d ch, cácgraphen s phân tán trong dung ch s

ng nh ng m ng l n graphitic mà không b phân tán s c lo i b

dung d ch có ch a nh ng t m graphen [18,21 ]

Các thí nghi c ti n hành b i Colerman khi ông ti n

(DMA), Butyrolaceton (GBL), 1,3-dimethyl-2- imidazolidinon (DMEU), dimetyl

sulfoxit (DMSO), Benzyl Benzonat, 1-Vinyl-2-pyrrolidinon (NVP), 1-

-2-pyrrolidin

Hình 1.12: Quá trình phân tách graphit thành nh ng t m m ng graphen th c hi n

trong dung môi N-methylpyrrolidon [37 ]

Vi c t ng h p v t li c th c hi n trên m

các v t li u khác và quá trình l ng cacbon trên b m t kim lo hình thàn

c quan sát trên b m t c t lo t các kim lo i chuy

c s d

h p v t li u graphen L p màng graphen c t ng h p s l ng lên trên b

m t c a các kim lo i thông qua s phân ly hydrocacbon và s l ng cacbon trên

b m t c a kim lo i G t nhi u nhóm nghiên c u trên th gi i t p trung t

h p v t li u graphen v i v t li u xúc tác là i v i Ni, nghydrocacbon sau khi b phân hu ng cacbon thâm nh

m t n l i Tuy nhiên, gi i h n c

nhau và di n tích l p màng graphen không l ng ng t n và

tác Ni là r c ki m soát quá trình hình thành và s l p graphen

b m Ni ph thu c r t nhi u vào t h nhi nhanh hay ch m trình CVD nhi t

Hình 1.13: Mô hình mô t quá trình l c [37Hình 1.13 là hình nh mô t s hình thành l p màng graphen trên b m t

kim lo i v i t h nhi sau quá trình CVD khác nhau Trong su t qtrình CVD, các nguyên t cacbon có th thâm nh p vào trong m ng n n Ni và quá

trình hình thành c u trúc graphen trên b m t Ni khi k t thúc quá trình CVD và h

nhi t Tu thu c vào t h nhi t sau khi k t thúc quá trình CVD mà chúng ta

có th t ng h c màng graphen v i s l p khác nhau N u t h nhi t

i v i kim lo i Cu, n u so sánh v i Ni và các kim lo i

ng các nguyên t cacbon thâm nh p vào trong m ng n n Cu là

t nhi u nhi oC, ch có 0.001-0.008 wt.% nguyên t ~1084 cacbon

thâm nh p vào trong m ng n o nhi ng ~13nguyen t C thâm nh p vào trong m ng n n Ni là 0.6 wt.%

Hình 1.14: Mô t s thình thành màng graphen trên b m t kim lo i v i t h

ph thu c vào th i gian m c, t nâng và h nhi t M t khác n u xét v khía

c nh kinh t thì kim lo i Cu d ki m và r so v i Ni

- Graphen- Transistor hi u ệ ứng trường

Khi mà công ngh m ch tích h p trên n n t

nh lu t Moore Vì v nâng cao t x lý c a các thi t b nhà khoa h c và các nhà phát tri n công ngh ph c m t lo i v t li

Hình 1.17: C u trúc c a graphen FET [ ].51

- Màng dẫn điệ n trong su t ố

Nh vào c n t ng nên graphen có kh

v i m truy n qua cao, và v t li c s d

thay th cho ITO, m t b ph n thi t y u trong các thi t b màn hình c m ngmàn hình tinh th l ng, t n, pin m t tr i h 46]

Hình 1.18: C u t o c a OLED s d ng graphen làm l n c c trong su t [ ].59 Ngoài nh ng yêu c u v tính d truy

kim lo i trong màn hình tinh th l ng và các thi t b quang h c còn c n ph

b n hóa h c cao, nh h n ch s khu ch tán c a oxi và các ion kim lo i vào trong các l p v t li u khác B i vì s khu ch tán c a oxi vào trong các l n môi

v n th th p, ho c trong màn hình tinh th l ng khi các ion kim lo i khu ch tán

vào trong các l p hi u ch nh s t o nên các b n tích t

màn hình ( u này s d n hi n nh (hay con g i là hi

ma) trên màn hình Các v này s c kh c ph c khi s d ng graphen làm

n c c vì graphen c t o thành t các nguyên t cacbon nên là v t li

Trong vi c ch t o sensor nh y khí thì graphen c xem là lo i v t li u t t

t, b i vì graphen là v t li u có c u trúc ph ng 2 chi u nên nó có di n tích b

m t r t l 2/g [37]) k t h p v i kh n 2600 m n

th p Khi các phân t khí bám vào b m t graphen s n tr

t i v này mà các phân t khí s sensor nh c ch t o v

phát hi n các ch t khí v i n r t th p