chế tạo và nghiên cứu tính chất của tổ hợp lai graphene với nano kim loại ứng dụng trong lĩnh vực sensor( bản đầy đủ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HUỲNH TRẦN MỸ HÒA CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TỔ HỢP LAI GRAPHENE VỚI NANO KIM LOẠI - ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC SENSOR LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Tp Hồ Chí Minh – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HUỲNH TRẦN MỸ HÒA CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TỔ HỢP LAI GRAPHENE VỚI NANO KIM LOẠI - ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC SENSOR Chuyên ngành: Vật Lý Chất Rắn Mã số chuyên ngành: 62 44 07 01 Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong Phản biện 2: PGS.TS Trần Hoàng Hải Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Nhị Trự Phản biện độc lập 1: PGS.TS Huỳnh Quang Linh Phản biện độc lập 2: PGS.TS Nguyễn Hữu Lâm NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN QUANG TRUNG GS.TS LÊ KHẮC BÌNH Tp Hồ Chí Minh - 2015 Luận án Tiến sĩ – 2015 Lời cảm ơn Lời cảm ơn xin chân thành gửi đến ba người Thầy kính mến tôi, Thầy Lê Khắc Bình, Thầy Trần Quang Trung Thầy Đặng Thành Công Niềm đam mê nghiên cứu khoa học tác phong làm việc không quản ngại khó khăn học trò Thầy gương nguồn lực tiếp sức cho hoàn thành công việc niềm phấn khởi Sự tận tình hướng dẫn giúp đỡ Thầy cho đạt kết học tập ngày hôm Đặc biệt xin tri ân Thầy Trần Quang Trung, người dẫn dắt bảo từ bước cho niềm yêu thích đến với nghiên cứu khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Trương Quang Nghĩa, Cô Vũ Thị Phát Minh, Thầy Trần Việt Cường, Thầy Nguyễn Hoàng Hưng, chị Hoàng Thị Thu, anh Phạm Hoài Phương, chị Lê Thụy Thanh Giang, bạn Trần Minh Đạo em Trần Hồng Nhân động viên, giúp đỡ vượt qua khó khăn trình nghiên cứu Cảm ơn em HVCH, SV đại gia đình Vật Lý Chất Rắn học tập làm việc nước (chị Trúc, em Nguyễn, Phong, Nguyên, Trung, Hạ, Luân, Sơn, Khánh, Khoa, Tiên, Tài, Cường, Tâm, Hoa, Thanh …) giúp đỡ trình thực đề tài, nhiệt tình niềm đam mê nghiên cứu em động lực cho hoàn thành công việc Cảm ơn thầy cô đồng nghiệp Khoa, Trường cho môi trường làm việc thân thiện động viên Trên hết, xin cảm ơn Ba Má, anh chị em cháu gia đình tin tưởng ủng hộ công việc Cảm ơn tất Luận án Tiến sĩ – 2015 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận án công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình mà không tham gia Tác giả i Luận án Tiến sĩ – 2015 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan i Mục lục ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình vẽ, đồ thị viii MỞ ĐẦU A TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GRAPHENE VÀ VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI 1.1 Graphene, Graphene Oxide (GO) reduced Graphene Oxide (rGO) 1.2 Cấu trúc vật liệu chiều graphene 1.3 Các tính chất đặc trưng ứng dụng vật liệu chiều graphene 10 1.3.1 Độ linh động hạt tải điện 11 1.3.2 Độ dẫn cực tiểu 12 1.3.3 Dạng viền mép cấu trúc graphene 12 1.3.4 Độ truyền qua 13 1.3.5 Độ bền học 14 1.3.6 Khả dẫn nhiệt 15 1.4 Một số ứng dụng điển hình graphene 15 1.5 Các phương pháp chế tạo graphene 17 1.5.1 Phương pháp lắng đọng hóa học (Chemical vapor deposition) 17 1.5.2 Phương pháp nuôi epitaxy (Epitaxy growth) 19 1.5.3 Phương pháp tách lớp vi học (Micromechanical Exfoliation) 19 1.5.4 Phương pháp hóa học (Chemical method) 21 1.6 Tổ hợp lai graphene/nano kim loại 24 ii Luận án Tiến sĩ – 2015 1.6.1 Giới thiệu vật liệu nano kim loại 24 1.6.2 Các dạng sai hỏng cấu trúc graphene 26 1.6.3 Các dạng cấu trúc tổ hợp lai graphene/nano kim loại 30 1.6.4 Một số ứng dụng tổ hợp lai graphene/nano kim loại 33 Chương SENSOR KHÍ TRÊN NỀN VẬT LIỆU GRAPHENE 36 2.1 Tổng quan sensor 36 2.1.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động chung sensor 36 2.1.2 Các đặc tính sensor 36 2.2 Sensor khí vật liệu graphene 38 2.2.1 Graphene - ứng cử viên sáng giá cho vật liệu nhạy khí 39 2.2.2 Cơ chế nhạy khí graphene 41 B THỰC NGHIỆM – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 57 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 57 3.1 Mục đích thực nghiệm 57 3.2 Danh sách hóa chất sử dụng trình thực nghiệm 59 3.3 Quy trình tổng hợp phương pháp khảo sát vật liệu rGO 60 3.3.1 Quy trình tổng hợp vật liệu rGO 60 3.3.2 Các phương pháp khảo sát GO rGO 66 3.4 Quy trình tổng hợp phương pháp khảo sát vật liệu nano kim loại 67 3.4.1 Quy trình tổng hợp dây nano Ag (silver nanowire – Agnw) 67 3.4.2 Quy trình tổng hợp hạt nano Au (gold nanoparticle – Aunp) 72 3.4.3 Tạo màng dây nano Ag màng hạt nano Au đế thạch anh 74 3.4.4 Các phương pháp khảo sát dây nano Ag hạt nano Au 74 3.5 Phương pháp khảo sát nhạy khí NH3 75 3.5.1 Tạo hệ thống điện cực 75 3.5.2 Xây dựng hệ khảo sát nhạy khí Bộ môn Vật lý Chất rắn 76 3.5.3 Các thông số trình khảo sát nhạy khí NH3 81 ết luận chương 81 iii Luận án Tiến sĩ – 2015 Chương VẬT LIỆU GRAPHENE (rGO): KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG NHẠY KHÍ NH3 82 4.1 Khảo át đặc tính vật liệu rGO cấu trúc 2D 82 4.1.1 Sự tạo thành vật liệu trung gian – GO (graphene oxide) 82 4.1.2 Tính chất quang màng rGO 84 4.1.3 Cấu trúc màng rGO 88 4.1.4 Hình thái bề mặt màng rGO 92 4.1.5 Tính chất điện màng rGO 92 4.2 Khảo sát nhạy khí NH3 vật liệu rGO 96 4.2.1 Cơ chế nhạy khí NH3 vật liệu rGO 96 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng tác nhân khử đến khả nhạy khí NH3 vật liệu rGO 100 4.3 Kết luận chương 105 Chương VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI: KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG NHẠY KHÍ NH3 108 5.1 Khảo sát tạo thành vật liệu dây nano Ag 108 5.1.1 Khảo sát hình thái cấu trúc dây nano Ag tạo thành 108 5.1.2 Khảo sát ảnh hưởng PVP NaCl trình tổng hợp vật liệu nano Ag phương pháp polyol 112 5.2 Khảo sát tạo thành vật liệu hạt nano Au 119 5.3 Khảo sát nhạy khí NH3 vật liệu nano kim loại 121 5.4 Kết luận chương 124 Chương TỔ HỢP LAI rGO/NANO KIM LOẠI: CHẾ TẠO, KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG NHẠY KHÍ NH3 125 6.1 Chế tạo khảo sát tính chất tổ hợp lai rGO/nano kim loại 125 6.1.1 Quy trình chế tạo tổ hợp lai rGO/nano kim loại 125 6.1.2 Khảo sát tính chất tổ hợp lai rGO/nano kim loại 125 6.2 Khảo sát khả nhạy khí NH3 tổ hợp lai rGO/nano kim loại 130 iv Luận án Tiến sĩ – 2015 6.2.1 Cấu trúc sensor chế tạo từ tổ hợp lai rGO/nano kim loại 130 6.2.2 Khảo sát khả nhạy khí NH3 tổ hợp lai rGO/nano kim loại 131 6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình khảo sát nhạy khí NH3 137 6.3.1 Khảo sát ảnh hưởng H2O 137 6.3.2 Ảnh hưởng thể tích Agnw sử dụng đến tín hiệu nhạy khí NH3 138 6.3.3 Khảo sát thời gian lưu trữ mẫu 139 6.3.4 Khảo sát nhạy khí theo nồng độ NH3 giảm dần 140 6.3.5 Khảo sát tính lọc lựa khí sensor 141 6.4 Kết luận chương 143 C KẾT LUẬN 145 HƯỚNG PHÁT TRIỀN CỦA ĐỀ TÀI 147 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 148 CÁC HỘI NGHỊ ĐÃ THAM DỰ (từ năm 2011 đến 2014) 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 v Luận án Tiến sĩ – 2015 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 0D 0-Dimensional 1D 1-Dimensional 2D 2-Ddimensional 3D 3-Dimensional AFM Atomic Force Microscopy Agnw Silver nanowire ARPES Angle Resolved Photoemission Spectroscopy Aunp Gold nanoparticle CNTs Carbon Nanotubes CVD Chemical Vapor Deposition EDS Energy-dispersive X-ray Spectroscopy FET Field Effect Transistor FTIR Fourier Transform Infrared GNRs Graphene Nanoribbons GO Graphene Oxide HOMO Highest Occupied Molecular Orbital LUMO Lowest Unoccupied Molecular Orbital MEMS MicroElectroMechanical Systems NEMS NanoElectroMechanical Systems OLED Organic Light Emitting Diode PVP PolyVinyl Pyrrolidone rGO reduced Graphene Oxide Sccm Standard cubic centimeters per minute SEM Scanning Electron Microscope UV-vis Ultraviolet – visible XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy XRD (2011) “ ff f P H D of Graphene-B ” Electrochemical and Solid-State Letters, 14 (7), pp K43K45 [16] Byung-Seon Kong, Jianxin Geng and Hee- J (2009) “L -by-layer assembly of graphene and gold nanoparticles by vacuum filtration and spontaneous reduction f ” Chem Commun , pp 2174-2176 [17] Castro Neto A H., Guinea F., Peres N M R., Novoselov K S and Geim A K (2009) “ f ” Rev Mod Phys , 81 (1), pp 109163 [18] Caterina Soldano, Ather Mahmood, Er D j (2010) “P f ” Carbon 48, pp 2127-2150 [19] W L Y Y W (2009) “ f ” Journal of Solid State Chemistry, 182 (9), pp 2486-2490 [20] Charlier J-C, Arnaud L, Avilov I V, Delgado M, Demoisson F, Espinosa E H, Ewels CP, Felten A, Guillot J, Ionescu R, Leghrib R, Llobet E, Mansour A, Migeon H-N, Pireaux J-J, Reniers F, Suarez-M z W G Z Z (2009) “ nanotubes randomly decorated with gold clusters: from nano hybrid atomic structures ” Nanotechnolog y, 20, pp (375501) 1-10 [21] JH J M W D M (2008) “ impurity scattering in graphene” Nat Phys, 4, pp 377-381 152 Luận án Tiến sĩ – 2015 [22] JH J D M M (2008) “ performance limits of graphene devices on SiO ” Nat Nanotechnol, (4), pp 206209 [23] Cun Zhu, Hsin-Chieh Peng, Jie Zeng, Jingyue Liu, Zhongze Gu, and Younan Xia (2012) “ f G W N w f G w M ” J Am Chem Soc., 134, pp 20234-20237 [24] Dan Li, Marc B Muller, Scott Gilje, Richard B Kaner and Gordon G Wallace (2008) “P f ” Nature nanotechnology, 3, pp 101-105 [25] Da-Wei Wang, Aijun Du, Elena Taran, Gao Qing (Max) Lu and Ian R Gentle (2012), “ w - f ” J Mater Chem , 22, pp 21085-21091 [26] D K ff (2010) “G f f ” Analyst, 135, pp 2790-2797 [27] D B Y (2008) “ istic transport in ” Nat Nanotechnol, 3, pp 491-495 [28] Dubois S.M.-M., Zanolli Z., Declerck X., and Charlier J.- (2009) “ properties and quantum transport in Graphene- ” Eur Phys J B (Colloquim), pp 1-24 [29] Eduardo H.L Falcao, Richard G Blair, Julia J Mack, Lisa M Viculis, Chai-Won Kwon, Michael Bendikov, Richard B Kaner, Bruce S Dunn, Fred Wudl (2007), “M w f f ” Letters to the Editor / Carbon, 45, pp 1364-1369 [30] Eric C Mattson, Kanupriya Pande, Miriam Unger, Shumao Cui, Ganhua Lu, M Gajdardziska-Josifovska, Michael Weinert, Junhong Chen, and Carol J Hirschmugl (2013) “ f NH3 on Reduced Graphen O ” J Phys Chem C, 117, pp 10698-10707 [31] W H V j K N (2011) “G ” IEEE Sensors Journal, 11 (12), pp 3162-3170 [32] G L L O J (2009) “ graphene oxide for room- ” Nanotechnology, 20, pp (445502) 1-9 153 Luận án Tiến sĩ – 2015 [33] G L L O J (2009) “G w” Appl Phys Lett., 94, pp 083111083114 [34] Ganhua Lu, Sungjin Park, Kehan Yu, Rodney S Ruoff, Leonidas E Ocola, Daniel J (2011) “ w P G w H Reduced Graphene Oxide: A New Signal Processing Method To Circumve nt Runto- Run and Device-to-D V ” ACS Nano, (2), pp 1154-116 [35] Gil Goncalves, Paula A A P Marques, Carlos M Granadeiro, Helena I S Nogueira, M K J G (2009) “ f M f f G N with Gold Nanoparticles: The Role of Oxygen Moieties at Graphene Surface on Gold N G w ” Chem Mater , 21, pp 4796-4802 [36] G Y L W L Z (2010) “ P Preparation of Silver Nanowires by Soft Solution Method, Preparation of Gold Nanotubes and Pt Nanotubes from Resultant Silver Nanowires and Their ” Rev.Adv.Mater.Sci , 24, pp 10-25 [37] Guoxiu Wang, Juan Yang, Jinsoo Park, Xinglong Gou, Bei Wang, Hao Liu, and Jane Y (2008) “ z f G N ” J Phys Chem C, 112, pp 8192-8195 [38] H M J M W j Z (2012) “O dimensional silver nanowires synthesized by self-seeding polyol ” J Nanopart Res, 14, pp 1-15 [39] H H D w P W Q Z H Z (2014) “ f graphene/methylene blue/gold nanoparticles composites based on simultaneous green reduction, in situ growth and self- ” J Mater Sci, 49, pp 4796-4806 [40] Hajati Y, Blom T, Jafri S H M, Haldar S, Bhandary S, Shoushtari M Z, Eriksson O, B L f K (2012) “ f ” Nanotechnology, 23, pp (505501) 1-6 [41] H j J (2011) “ P f G -Based Nanomaterials and B ” small, (17), pp 24132427 154 Luận án Tiến sĩ – 2015 [42] Hsi-Wen Tien, Yuan-Li Huang, Shin-Yi Yang, Jen-Yu Wang, Chen-Chi M Ma (2011), “ f w f f ” Carbon, 49, pp 1550-1560 [43] Hyo Won Kim, Hee Wook Yoon, Seon-Mi Yoon, Byung Min Yoo, Byung Kook Ahn, Young Hoon Cho, Hye Jin Shin, Hoichang Yang, Ungyu Paik, Soongeun Kwon, JaeY H B P (2013) “ G w-Layered G G O M ” Science, 342, pp 91-95 [44] Jacob Fraden (2010), Handbook of Modern Sensors - Physics, Designs, and Applications, Springer New York Heidelberg Dordrecht London [45] J L J B J P (2010) “H Sensing Using Pd-Functionalized Multi-L G N N w ” Adv Mater., 22, pp 4877-4880 [46] J G K B (2007) “N w : ” Bull Mater Sci , 30 (3), pp 271-290 [47] Jean-Noel FUCHS and Mark Oliver GOERBIG (2008), Introduction to the Physical Properties of Graphene, Lecture Notes [48] Jeremy T Robinson, F Keith Perkins, Eric S Snow, Zhongqing Wei, and Paul E (2008) “ G O M ” Nano Lett , (10), pp 3137-3140 [49] Jie - Jun Zhu, Cai-Xia Kan, Jian - Guo Wan, Min Han, and Guang -Hou Wang (2011), “H -Yield Synthesis of Uniform Ag Nanowires with High Aspect Ratios by Introducing the Long- PVP P P ” Journal of Nanomaterials, Article ID 982547, pp 1-7 [50] Jingjing Wang, Zhiqiang Fang, HongliZhu, Binyu Gao, Sean Garner, Pat Cimo, Z B w M L H (2014) “ f ” Thin Solid Films, 556, pp 13-17 [51] Jon S Wilson (2005), Sensor Technology Handbook, Elsevier, USA [52] J K W B K (2010) “G ” Materials Today, 13 (3), pp 52-60 155 Luận án Tiến sĩ – 2015 [53] Jun Yan, Zhuangjun Fan, Tong Wei, Weizhong Qian, Milin Zhang, Fei Wei (2009), “P f f w w ” 47 3371-3374 [54] Kai-Chih Hsu and Dong-Hw (2014) “M w -assisted green synthesis of Ag/reduced graphene oxide nanocomposite as a surface-enhanced Raman scattering w f ” Hsu and Chen Nanoscale Research Letters, 9, pp 19 [55] Kara Evanoff, Alexandre Magasinski, Junbing Yang, and Gleb Yushin (2011), “N nosilicon-Coated Graphene Granules as Anodes for Li- B ” Adv Energy Mater , 1, pp 495-498 [56] K W P V D (2006) “L z f P ” Annu Rev Phys Chem., 58, pp 267-297 [57] Krasheninnikov A V., Lehtinen P O., Foster A S., Pyykko P and Nieminen R M (2009) “ -Metal Atoms in Graphene: Structure, Bonding, and M ” Physical Review Letters, 102, pp (126807) 1-4 [58] Kumar B., Min K., Bashirzadeh M., Barati Farimani A., Bae M.-H., Estrada D., Kim Y D., Yasaei P., Park Y D., Pop E., Aluru N R., and Salehi-K j (2013) “ Role of External Defects in Chemical Sensing of Graphene Field- ff ” Nano Lett., 13, pp 1962-1968 [59] K W Y P B (2010) “ w GzPfG” Environ Sci Technol , 44, pp 1167-1176 [60] Lee C, Wei X, Kysar JW, Hone J (2008) “M f f ” Science, 321 (5887), pp 385-388 [61] Lin Y.-M., Dimitrakopoulos C., Jenkins K A., Farmer D B., Chiu H.-Y., Grill A., Avouris Ph (2010) “100-GHz transistors from wafer- ” Science, 327, page 662 [62] M G H J (2012) “ f f w ” journal of Applied Physics, 111, pp (094317) 1-10 156 Luận án Tiến sĩ – 2015 [63] M G H J (2012) “ f f w ” Solid-State Electronics, 78, pp 159-165 [64] Malard L.M., Pimenta M.A., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S (2009) “ ” Physics Reports, 473, pp 51-87 [65] M Z P M L (2012) “H ff -lightdriven plasmonic photocatalysts based on graphene oxide-hybridized onedimensional Ag/AgCl he ” J.Mater Chem , 22, pp 21487-21494 [66] M Y J (2011) “N f G : w” Japanese Journal of Applied Physics, 50, pp (070101) 1-16 [67] Myeong-Jin Kim, Young-Sik Cho, and Young-Duk Huh (2012) “ f Nanowires by Reduction of Silver-P ” B K 33 (5), pp 1762-1764 [68] Nair R R., Blake P., Grigorenko A N., Novoselov K S., Booth T J., Stauber T., P N M G K (2008) “ f f ” Science, 320, page 1308 [69] Nantao Hu, Zhi Yang, Yanyan Wang, Liling Zhang, Ying Wang, Xiaolu Huang, Hao W L W Y f Z (2014) “ f temperature NH3 ” Nanotechnology, 25, pp (025502) 1-9 [70] Nguyen Tri Khoa, Soon Wook Kim, Dae-Hwang Yoo, Eui Jung Kim, Sung Hong H (2014) “ z -dependent work function and catalytic performance of gold ” Applied Catalysis A: General, 469, pp 159-164 [71] Novoselov K S., Falko V.I., Colombo L., Gellert P R., Schwab M G & Kim K (2012) “ f ” 490 192-200 [72] Novoselov KS, Geim AK, Morozov SV, Jiang D, Katsnelson MI, Grigorieva IV (2005) “ w - f D f ” Nature, 438, pp 197-200 [73] Pavel Ripka and Alois Tipek (2007), Modern Sensors Handbook, ISTE Ltd, UK [74] P D (2012) “G : ” Materials Today, 15 (3), pp 86-97 157 Luận án Tiến sĩ – 2015 [75] Rajat Kanti Paul, Sushmee Badhulika, Nuvia M Saucedo and Ashok Mulchandani (2012) “G N H G ” Analytical Chemistry, 84, pp 8171-8178 [76] P B (2004) “P physicochemica z f f ” Journal of Colloid and Interface Science, 274, pp 95-102 [77] Robert Vajtai (2013), Springer Handbook of Nanomaterials, Springer Dordrecht Heidelberg London New York [78] Ruma Ghosh, Anupam Midya, Sumita Santra, Samit K Ray, and Prasanta K Guha (2013) “ G O f D ” ACS Appl Mater Interfaces, 5, pp 7599-7603 [79] Sahin Coskun, Burcu Aksoy, and Husnu Emrah Unalan (2011) “P f N w : P ” Cryst Growth Des., 11, pp 4963-4969 [80] Saito R., Dresselelaus D and Drbselmus M S., Rysical Properties of Carbon Nanotubes, Imperial College Press Tokyo [81] Sasha Stankovich, Dmitriy A Dikin, Richard D Piner, Kevin A Kohlhaas, Alfred Kleinhammes, Yuanyuan Jia, Yue Wu, SonBinh T Nguyen, Rodney S Ruoff (2007), “ f -based nanosheets via chemical reduction of exfoliated ” Carbon, 45, pp 1558-1565 [82] Schedin F., Geim A.K., Morozov S.V., Hill E.W., Blake P., Katsnelson M.I & N K (2007) “D f G M G ” Nature Materials, 6, pp 652-655 [83] Sergey Mikhailov (2011), Physics and Applications of Graphene – Theory, InTech, Croatia [84] Z (2012) “ D f Graphene Oxides: A First-P ” J Phys Chem C, 116, pp 8778-8791 [85] Shaojun Guo, Erkang W (2011) “N : f ” Nano Today, 6, pp 240-264 158 Luận án Tiến sĩ – 2015 [86] Shao-Sian Li, Kun-Hua Tu, Chih-Cheng Lin, Chun-Wei Chen and Manish Chhowalla (2010) “ -Processable Graphene Oxide as an Efficient Hole Transport Layer P ” ACS Nano, (6), pp 3169-3174 [87] M G L J (2013) “G with Nanocrystals: Opportunities and Challenges for Energy and Sensing ” J Phys Chem Lett., 4, pp 2441-2454 [88] Shumao Cui, Shun Mao, Zhenhai Wen, Jingbo Chang , Yang Zhang and Junhong (2013) “ f -decorated reduced graphene oxide hybrids for ammonia detectio ” Analyst, 138, pp 2877 -2882 [89] Smith L.M., Odedra R., Kingsley A.J., Coward K.M., Rushworth S.A., Williams G., L P J K j K (2004) “ : ff f ff ” Journal of Crystal Growth, 272, pp 37-41 [90] Stefano Prezioso, Francesco Perrozzi, Luca Giancaterini, Carlo Cantalini, Emanuele Treossi, Vincenzo Palermo, Michele Nardone, Sandro Santucci, and Luca Ottaviano (2013) “G O P H G ” J Phys Chem C, 117 10683− 10690 [91] Sun H B , Yang J., Zhou Y Z., Zhao N., Li D (2014) “P f f ” Materials Technology, 29, pp 14-20 [92] Sungjin Park and Rodney S Ruoff (2009) “ f f ” Nature nanotechnology Advance online Publication, pp 1-8 [93] Surajit Some, Yang Xu, Youngmin Kim, Yeoheung Yoon, Hongyi Qin, Atul K K & H L (2013) “H elective G H H G ” Scientific Reports, (1868), pp 1-8 [94] Susanne Köppl (2011), Seed-mediated Synthesis of High Aspect Ratio Nanorods and Nanowires of Gold and Silver, A dissertation submitted to ETH ZURICH for the degree of Dr sc ETH Zürich [95] Susie Eustis and Mostafa A El- (2005) “W precious than pretty gold: Noble metal surface plasmon resonance and its enhancement of the radiative and nonradiative properties of nanocrystals of different ” Chem Soc Rev , 35, pp 209-217 159 Luận án Tiến sĩ – 2015 [96] G & H (2011) “ emical sensors based on graphene ” Microchim Acta, 175, pp 1-19 [97] Titelman G.I., Gelman V., Bron S., Khalfin R.L., Cohen Y., Bianco-Peled H (2005), “ff ” Carbon, 43, pp 641–649 [98] Tong Wei, Zhuangjun Fan, Guilian Luo, Chao Zheng, D (2008) “ ff f w ” Carbon, 47, pp 313-347 [99] Viet Hung Pham, Tran Viet Cuong, Seung Hyun Hur, Eun Woo Shin, Jae Seong Kim, J J K (2010) “ t and simple fabrication of a large transparent chemically-converted graphene film by spray- ” Carbon, 48, pp 1945-1951 [100] Vincent C Tung, Li-Min Chen, Matthew J Allen, Jonathan K Wassei, Kurt Nelson, Richard B Kaner, and Yang Yang (2009), “L w-Temperature Solution Processing of Graphene -Carbon Nanotube Hybrid Materials for High-Performance Transparent ” Nano Lett , (5), pp 1949-1955 [101] Virendra Singh, Daeha Joung, Lei Zhai, Soumen Das, Saiful I Khondaker, Sudipta Seal (2011) “G : P f ” Progress in Materials Science, 56, pp 1178–1271 [102] Wang Wen-Shuo, He Da-Wei, Wang Ji-Hong, Duan Jia-Hua, Peng Hong-Shang, Wu Hong-Peng, Fu Ming, Wang Yong-Sheng, and Zhang Xi-Q (2014) “ optimized, sensitive and stable reduced graphene oxide-gold nanoparticle-luminolH ” 2O2 Chin Phys B, 23 (4), pp (048103) 1-7 [103] W j Y G (2013) “G -based g ” J Mater Chem A, 1, pp 10078-10091 [104] f G J J N (2010) “H z Reduction of Graphene Oxide: Reaction Mechanisms, Product Structures, and D ” J Phys Chem C, 114, pp 832-842 [105] M j (2010) “ f N w L P ” Nanowires Science and Technology, ISBN 978-953-7619-89-3, pp (402) 26-42 160 Luận án Tiến sĩ – 2015 [106] Y M W K (2009) “ f phene ” Appl Phys Lett, 95, pp (082109) 1-3 [107] Yan Geng, Shu Jun Wang, Jang-K K (2009) “P f ” Journal of Colloid and Interface Science, 336, pp 592-598 [108] Yanwu Zhu, Shanthi Murali, Weiwei Cai, Xuesong Li, Ji Won Suk, Jeffrey R Potts, and Rodney S Ruoff (2010), Adv Mater , 22, pp 3906-3924 [109] Yanyan Wang, Liling Zhang, Nantao Hu, Ying Wang, Yafei Zhang, Zhihua Zhou, Yanhua Liu, Su Shen and Cha P (2014) “ chemically reduced graphene oxide sheets self- ” Wanget al Nanoscale Research Letters, 9:251, pp 1-12 [110] Yaping Dan, Ye Lu, Nicholas J Kybert, Zhengtang Luo, and A T Charlie Johnson (2009) “ f G V ” Nano Lett , (4), pp 1472-1475 [111] Y Z L Z w Z (2013) “ w f V D f G ” Accounts of Chemical Research, 46 (10), pp 2329-2339 [112] Yong Shin Kim, Seung- H H Y Y K (2007) “G measurement system capable of sampling volatile organic compounds (VOCs) in w ” Sensors and Actuators B, 122, pp 211-218 [113] Y M P O L M N (2004) “M properties of vacancies in graphene and single-w ” New Journal of Physics, (68), pp 1-16 [114] Y P J L (2013) “ e and graphene oxide: a first- ” Front Environ Sci Eng , pp 1-9 [115] Y B G B M Y (2002) “ N w f P ” Nano Lett., (2), pp 165-168 161 Document Outline Bia Loi cam on Muc luc - danh muc Luan an [...]... Hình 6.1 Quy trình chế tạo các tổ hợp lai rGO /nano kim loại 125 Hình 6.2 a) và b) là ảnh SEM của các hạt nano Au (Aunp) phân bố trên bề mặt của màng rGO; c) và d) lần lượt là ảnh SEM và AFM của các dây nano Ag (Agnw) phân bố và kết nối các mảng rGO nhỏ 126 Hình 6.3 Phổ hấp thụ UV-Vis: a) Tổ hợp rGO/hạt nano Au (rGO/Aunp) và b) Tổ hợp rGO/dây nano Ag (rGO/Agnw) và tổ hợp rGO/hạt Ag ... của vật liệu nano Ag tăng dần lên; b) Đường đặc trưng I-V của rGO và các tổ hợp rGO/hạt Ag; rGO/Aunp; rGO/Agnw-PVP-300 130 Hình 6.6 Mô tả các cấu trúc sensor khảo sát nhạy khí NH3: sensor rGO thuần; sensor tổ hợp rGO/dây nano kim loại và sensor tổ hợp rGO/hạt nano kim loại 131 Hình 6.7 So sánh mức độ tương tác với khí NH3 của các tổ hợp rGO /nano kim loại với vật liệu rGO thuần: a) rGO và 2 tổ. .. kim lo ( ó chuyể i và dẫn truyền tín hiệ ) giữa các m ng graphene là rất cần thi t Chính vì v y, v t liệu nano kim lo i (d ng 0D và 1D) là chủ ề phụ trong phần ch t o v t liệu cấu trúc nano của lu n án Ý nghĩa khoa học của luận án Với việc lựa ch n ch t o các lo i v t liệu cấu trúc nano là graphene (d ng 2D), nano kim lo i (d ng 1D và 0D) ủ ú , lu n án Chế tạo và nghiên cứu tính chất của tổ hợp lai. .. liệu graphene và v t liệu nano kim lo i 2 ền v t liệu graphene 3 N thực nghiệm 4 V t liệu graphene (rGO): Kh o sát các c tính và kh ă y khí NH3 5 V t liệu nano kim lo i: Kh c tính và kh ă y khí NH3 6 h p lai rGO /nano kim lo i: Ch t o, kh c tính và kh ă y khí NH3 4 Luận án Tiến sĩ – 2015 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU GRAPHENE VÀ VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI 1.1 Graphene, Graphene Oxide (GO) và reduced Graphene. .. của tổ hợp lai Graphene với nano kim loại - Ứng dụng trong lĩnh vực sensor” ớ n hai mụ ứu cụ thể : ă ờng tín hiệu nh y khí và c i ti n b ph n chuyể i và truyền dẫn tín hiệu của m N ể hiện tính mới của lu n án vào thời ể ă ý ề tài Bố cục của luận án c chia làm 3 phần: T ng quan, thực nghiệm và k t lu n T ồ 2 ới thiệu về: Các d ng cấ ú c tính n i b t của v t liệu graphene và v t liệu nano kim lo i; Kh... thuần: a) rGO và 2 tổ hợp rGO/hạt kim loại; b) rGO và 2 tổ hợp rGO/vật liệu Ag (hạt Ag và dây nano Ag) 132 Hình 6.8 a) Sự thay đổi giá trị điện trở và tín hiệu nhạy khí NH3 của các tổ hợp rGO /nano Ag theo sự tăng dần kích thước của vật liệu nano Ag tương ứng b) Đồ thị nhạy khí của vật liệu thuần rGO, và các tổ hợp của rGO /nano Ag 134 Hình 6.9 Hình minh họa các mảng rGO với các nhóm chức... spectroscopy) của tổ hợp lai rGO/dây nano Ag (rGO/Agnw): a) vùng đỉnh Ag d, b) vùng đỉnh C1s; Phổ XPS của tổ hợp lai rGO/hạt nano Au (rGO/Aunp): d) vùng đỉnh Au4f, e) vùng đỉnh C1s; Phổ XPS của các mẫu rGO thuần được sử dụng đối chiếu tương ứng cho các lần khảo sát: c) mẫu rGO/Agnw và f) mẫu rGO/Aunp 128 xiv Luận án Tiến sĩ – 2015 Hình 6.5 a) Sự thay đổi điện trở của các tổ hợp rGO /nano Ag so với vật... khuyết đôi 28 Hình 1.16 Mô hình nano kim loại hấp phụ vào các chỗ khuyết đơn của màng graphene, khi: a) nhìn ngang với h = 2 Ao, b) nhìn từ trên xuống; Nano kim loại hấp thụ vào chỗ khuyết đôi, khi: c) nhìn ngang, d) nhìn từ trên xuống của graphene 30 Hình 1.17 Hình ảnh minh họa của các ion kim loại mang điện tích dương liên kết với các nhóm chức chứa oxi trên bề mặt của graphene oxide có điện tích... thông qua sự thay đổi của cường độ dòng điện trong khi điện thế giữa 2 điện cực vẫn được giữ không đổi 16 Hình 1.11 a) Mô hình chế tạo màng graphene bằng phương pháp CVD, ự hình thành màng graphene trên đế Ni với tiền chất sử dụng là khí methane; b) Cơ chế tạo thành màng graphene trên đế Ni và đế Cu; Ảnh quang học tương ứng của các màng graphene tạo thành trên đế Ni và đế Cu au khi được... pha loãng của dung dịch NH3 sử dụng 141 Hình 6.14 Ảnh chụp màn hình quá trình khảo sát nhạy khí của mẫu rGO/Agnw với lần lượt các khí: Acetylene (C2H2), Carbon Monoxide (CO), Hydro (H2) và Ammonia (NH3) ở nồng độ 10.000 ppm 142 Hình 6.15 Tổng hợp các kết quả nhạy khí NH3 của các sensor chế tạo từ vật liệu thuần và vật liệu tổ hợp lai được chế tạo từ quy trình thực nghiệm của luận ... TỔ HỢP LAI rGO /NANO KIM LOẠI: CHẾ TẠO, KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG NHẠY KHÍ NH3 125 6.1 Chế tạo khảo sát tính chất tổ hợp lai rGO /nano kim loại 125 6.1.1 Quy trình chế tạo tổ hợp lai. .. HỌC TỰ NHIÊN HUỲNH TRẦN MỸ HÒA CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TỔ HỢP LAI GRAPHENE VỚI NANO KIM LOẠI - ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC SENSOR Chuyên ngành: Vật Lý Chất Rắn Mã số chuyên ngành: 62... TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HUỲNH TRẦN MỸ HÒA CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA TỔ HỢP LAI GRAPHENE VỚI NANO KIM LOẠI - ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC SENSOR LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Tp Hồ Chí Minh