Luận án tiến sĩ nghiên cứu tổng hợp vật liệu zno cấu trúc nano một chiều ứng dụng cho cảm biến khí NO2 (tt)

LI NểI U Tớnh cp thit ca ti Cu trỳc nano mt chiu (1D) ZnO ó cú s chỳ ý c bit bi vỡ t l din tớch b mt trờn mt n v lng l rt ln, Khi chỳng hp th khớ trờn b mt lm cho tớnh cht in ca nú rt nhy cm vi b mt c hp th Do ú ci thin c ỏp ng ca cm bin Vt liu mt chiu ZnO ó c tng hp bi mt lot cỏc phng phỏp Tỡnh hỡnh nghiờn cu cm bin khớ nhng nm qua trờn th gii núi chung v Vit Nam núi riờng din tng i mnh m c khớa cnh nghiờn cu c bn v ch to dõy nano v ng dng s dng vt liu nano cho cm bin khớ Vi mc tiờu ca chỳng tụi cn nghiờn cu v phỏt trin nhng phng phỏp cn tha mt s iu kin nh: n gin, giỏ thnh thp, hiu sut cao v phự hp vi iu kin phũng thớ nghim Vit Nam Hai phng phỏp ny ch to c dõy/thanh nano ZnO bng phng phỏp n gin nhng khụng s dng kim loi quý him, t tin nh Pt, Au lm xỳc tỏc Chớnh vỡ vy, chỳng tụi la chn phng phỏp ch to dõy/thanh nano ZnO bng phng phỏp thu nhit v phng phỏp bc bay nhit Nờn chỳng tụi xut lun ỏn cú tờn l: Nghiờn cu tng hp vt liu ZnO cu trỳc nano mt chiu ng dng cho cm bin khớ NO2 Mc tiờu ca lun ỏn - Ch to thnh cụng vt liu ZnO vi s lng ln mt ln, quy trỡnh n nh - a c quy trỡnh ch to cm bin khớ da trờn vt liu ZnO c ch to - Ch to cm bin s dng vt liu nano ZnO ỏp ng vi khớ NO2 t ú a c cỏc iu kin lm vic ti u - a c phng phỏp bin tớnh vt liu bng Nb2O5 nhm nõng cao ỏp ng ca cm bin s dng vt liu Ni dung nghiờn cu - Ch to vt liu ZnO mt chiu cú cu trỳc nano bng hai phng phỏp: (i) phng phỏp thy nhit v (ii) phng phỏp bc bay nhit khụng s dng cht xỳc tỏc - Kho sỏt nh hng ca iu kin ch to nờn hỡnh thỏi cu trỳc v tớnh cht ca vt liu - S dng in cc Pt trờn SiO2/Si ch to cỏc cm bin trờn c s vt liu nano ZnO ng thi kho sỏt c trng nhy khớ ca cm bin vi khớ NO2 - Bin tớnh vt liu nano ZnO bng Nb2O5 cho nghiờn cu c trng nhy khớ NO2 - Phõn tớch, ỏnh giỏ cỏc kt qu nghiờn cu i tng nghiờn cu - Vt liu dõy/thanh nano ZnO c ch to iu kin cụng ngh ca phũng thớ nghim - Cm bin dn in trờn c s lp mng nhy khớ ca cỏc ụ-xớt ch to c Phng phỏp nghiờn cu - Tỡm hiu cỏc phng phỏp ch to dõy nano ZnO t ú a quy trỡnh ch to vt liu ZnO phự hp vi iu kin cụng ngh ca phũng thớ nghim Vit Nam - Kho sỏt c trng cu trỳc ca vt liu da vo vic phõn tớch nh SEM, TEM, HR-TEM, XRD, PL, - Ch to cm bin v kho sỏt thụng qua s thay i in tr vi khớ NO2 v nhit hot ng Cỏc úng gúp ca lun ỏn - a phng phỏp ch to vt liu ZnO cú cu trỳc nano mt chiu (thanh nano, dõy nano, tetrapod) vi s lng ln, hiu sut cao mt ln ch to bng phng phỏp thy nhit v phng phỏp bc bay nhit - a c ch hỡnh thnh vt liu ZnO dng dõy nano, v tetrapod c ch to bng phng phỏp bc bay nhit - ỏnh giỏ v phõn tớch cỏc tớnh cht ca cm bin khớ s dng vt liu nano ZnO theo nhit ch to, theo nhit lm vic, theo nng khớ NO2 - a c c tớnh nhy khớ nhiu u vit vi khớ NO2 bin tớnh vt liu nano ZnO bng Nb2O5 Cỏc kt qu chớnh t c v ý ngha thc tin ca ti - a c 02 quy trỡnh ch to vt liu ZnO mt chiu cú cu trỳc nano, hiu sut cao, cú th ch to c s lng ln vt liu (c gram) mt ln ch to - Cú th ch to c vt liu ZnO bng phng phỏp bc bay iu kin ỏp sut khớ quyn (khụng cn ỏp sut thp) v khụng s dng mm kt tinh l cỏc xỳc tỏc kim loi quý - Kho sỏt c tớnh cht ca cm bin da trờn vt liu c to t ú cú th phỏt trin ch to cm bin - Bin tớnh thnh cụng bng Nb2O5 nhm nõng cao nhy khớ ca vt liu - S cụng trỡnh cụng b ca lun ỏn l 6, ú cú cụng trỡnh trờn quc t chuyờn ngnh thuc h thng SCI, bn cụng trỡnh trờn chuyờn ngnh nc v hi ngh quc t/trong nc chuyờn ngnh CHNG 1: TNG QUAN 1.1 Gii thiu tng quan v ZnO 1.1.1 Cu trỳc tinh th ca vt liu ZnO Vt liu ZnO cú dng cu trỳc tinh th c bn, ú l: (i) Cu trỳc lc giỏc Wurtzite, v (ii) cu trỳc lp phng (LP) gi km Zincblende 1.1.2 Mt s c tớnh ni bt ca vt liu ZnO cu trỳc mt chiu a) Tớnh cht phỏt quang b) Tớnh cht dn in 1.1.3 Mt s ng dng ca vt liu ZnO mt chiu + Transistor hiu ng trng + Cm bin hoỏ hc 1.2 Cỏc phng phỏp ch to s lng ln v dõy nano dng t 1.2.1 Ch to nano ZnO bng phng phỏp bc bay nhit 1.2.2 Ch to nano ZnO bng phng phỏp thy nhit 1.2.3 Ch to nano ZnO bng quỏ trỡnh nhit 1.3 Cm bin khớ dng dn 1.3.1 Khỏi nim v cm bin 1.3.2 Cỏc i lng c trng ca cm bin 1.3.3 Cu to ca cm bin khớ kiu thay i in tr Cu to cm bin khớ gm phn chớnh: SiO2 1.1: Cu to ca cm bin khớ [12] Mt s vt liu nhy khớ in hỡnh 1.3.4 Cỏc dng vt liu s dng ca cm bin khớ + Cu trỳc dng 1.2: Cu to cm bin dng [25] + Kt cu dng mng + Kt cu dng dõy 1.3.5 Cỏc yu t nh hng n c tớnh ca cm bin khớ 1.3.5.1 nh hng ca kớch thc dõy nano 1.3.5.2 nh hng ca nhit lm vic 1.3.5.3 nh hng ca b dy mng 1.3.5.4 nh hng ca pha lờn tớnh nhy khớ 1.3.6 Nguyờn lý hot ng ca cm bin khớ CHNG 2: THC NGHIM V PHNG PHP NGHIấN CU Trong lun ỏn ny, chỳng tụi s dng hai phng phỏp ch to vt liu nano ụ-xớt ZnO dng thanh, dõy v tetrapod cú ng u cao, c bit cú kh nng ch to lng ln Hai phng phỏp ny tng i n gin v phự hp iu kin thc hin ti Vit Nam C th l: + Phng phỏp thy nhit + Phng phỏp bc bay khụng dựng xỳc tỏc Ngoi nõng cao nhy khớ ca vt liu nano ZnO chỳng tụi ó tin hnh th nghim bin tớnh vt liu nano ZnO ch to c bng Nb2O5 2.1 Tng hp vt liu nano ZnO 2.1.1 Ch to nano ZnO bng phng phỏp thy nhit 2.1.1.1 Hoỏ cht 2.1: Hoỏ cht c s dng thớ nghim STT Tờn húa cht Ký hiu Hóng sn xut Km (II) clorua ZnCl2 Merck, c Pluronic P123 Merck, c Amoni hydroxit NH4OH (25%) Ethanol C2H5OH Trung quc Trung quc Axeton (CH3)2CO Trung quc Hydro florua HF Trung quc 2.1.1.2 Thit b thớ nghim Cỏc thit b c s dng thớ nghim: Chỳng tụi s dng cỏc thit b bao gm bỡnh phn ng, mỏy quay li tõm, mỏy khuy t v lũ nhit Hỡnh 2.1 l nh minh cỏc thit b dựng ch to nano ZnO bng phng phỏp thy nhit 2.1: Hỡnh nh mt s thit b s dng quỏ trỡnh ch to vt liu nano ZnO b ph phỏp thy nhit Cỏc bc thớ nghim c thc hin nh sau: Hũa tan 1,36 g P123 100 ml H2O khong thi gian h ti nhit 70 oC c dung dch Hũa tan 1,36 g ZnCl2 100 ml H2O c dung dch Sau thu c dung dch trờn, nh t t dung dch mui ZnCl2 vo dung dch P123 v tip tc khuy u 1-2 h c mt dung dch hn hp ng nht Nh t t NH4OH vo dung dch hn hp trờn, quỏ trỡnh nh thỡ tc khuy khụng i Ngoi ra, pH ca hn hp dung dch c o c sut quỏ trỡnh nh NH4OH Sau khuy u dung dch, cho hn hp dung dch vo bỡnh bng Teflon v t vo lũ Thit lp nhit lũ quỏ trỡnh thy nhit tng t nhit phũng lờn n 160 oC h, gi nhit ú 12 h tip theo v sau ú h ngui t nhiờn v nhit phũng Sn phm kt ta sau quỏ trỡnh thy nhit c bng nc ct, rung siờu õm v lc bng mỏy ly tõm Kt ta ZnO thu c cú th cũn d cỏc hp cht hu c (nh P123) nờn sn phm c nhit 500 oC vũng gi khụng khớ loi b cỏc hp cht hu c d tha ny 2.1.2 Ch to vt liu nano ZnO mt chiu bng phng phỏp bc bay nhit Phng phỏp bc bay nhit cú kh nng to dõy nano ZnO cú chiu di ln, ng kớnh nh v ng u cao Hn na, phng phỏp bc bay nhit cú th ch to c dõy nano ZnO cú tớnh tinh th tt, t ú chỳng c mong ch lm tng n nh hot ng nhy khớ Trong lun ỏn ny, chỳng tụi tin hnh ch to vt liu dõy nano ZnO bng h bc bay ti Vin o to quc t v khoa hc vt liu (ITIMS) Chi tit v thit b, húa cht v quy trỡnh ch to c trỡnh by di õy 2.1.2.1 Hoỏ cht Trong phng phỏp ny, chỳng tụi s dng bt Cỏc-bon (C), Km ụ-xớt (ZnO) lm ngun vt liu ban u Khớ Nit v khụng khớ sch c s dng nh l khớ mang v khớ phn ng Hoỏ cht c s dng thớ nghim c lit kờ ti Bng 2.2 2.2: Hoỏ cht c s dng thớ nghim bc bay nhit STT Tờn húa cht Ký hiu tinh khit Hóng sn xut Cỏc-bon C 99,99 % Merck, c Km ụ-xớt ZnO 99,99 % Merck, c Khụng khớ N2 + O2 99 % Vit Nam Khớ Nit N2 99,9 % Vit Nam 2.1.2.2 H ch to vt liu bng phng phỏp bc bay S nguyờn lý ca h bc bay phc v ch to dõy nano ZnO c th hin trờn Hỡnh 2.3 Cỏc thit b c s dng thớ nghim c th nh sau: Cc thu Vt liu MFC MFC N2 O2 2.2: S minh h ch to vt liu ZnO b ph nhit 2.1.2.3 Quy trỡnh ch to dõy nano ZnO Cỏc bc chun b thớ nghim: - Nõng nhit lũ n 1100 oC - iu khin lu lng khớ N2 v khụng khớ vo h lũ - Cho thuyn mu vo lũ phỏp bc bay - Gn cc thu mu sau ng thch anh (nh Hỡnh 2.3) Tin hnh thớ nghim: + Khi nhit ca lũ t 1100 oC thỡ ta m van khớ ca N2 v khụng khớ M van khớ cho lu lng khớ lũ n nh v nhit khụng thng giỏng Lu lng khụng khớ v lu lng N2 c iu khin khỏc nhau, chi tit dc trỡnh by theo Bng 3.2 (trong Chng 3) + Sau nhit v lu lng khớ lũ n nh Ta a thuyn mu vo tõm lũ t cc thu mu sau ng thch anh Thi gian thc hin phn ng bc bay ch to dõy nõno ZnO xy l 10-15 phỳt, sau ú tt h thng Trong nghiờn cu ny chỳng tụi thay i cỏc thụng s nh tc thi khớ N2 v khụng khớ v nghiờn cu nh hng ca iu kin ch to lờn tớnh cht ca mu thu c Chi tit c trỡnh by phn kt qu v tho lun (Chng 3) 2.2 Ch to cm bin trờn c s vt liu nano ZnO 2.2.1 in cc s dng cho cm bin ch to cm bin, chỳng tụi s dng in cc rng lc (Pt) trờn SiO2/Si, c ch to bng phng phỏp vi c in t ti Vin o to quc t v khoa hc vt liu (ITIMS) Cu trỳc in cc vi cỏc kớch thc c trỡnh by trờn Hỡnh 2.5 in cc Pt cú chiu dy tng ng khong 200 nm 10 àm mm mm 2.3: Minh cu trỳc in cc r lc ca cm bin 2.2.2 Ch to cm bin Quy trỡnh ch to cm bin nh hng rt ln n tớnh cht ca cm bin, nh kh nng tip xỳc, dy v xp ca vt liu nhy khớ Chớnh vỡ vy, ch to cm bin cn cú mt quy trỡnh thng nht, n nh gia cỏc mu th khỏc tin cho vic nghiờn cu ỏnh giỏ tớnh cht nhy khớ Trong lun ỏn ny cỏc cm bin c ch to theo quy trỡnh nh sau: + Bc 1: Cỏc in cc c ngõm bng aceton ty cỏc hp cht hu c d tha tn ti trờn b mt, sau ú sch bng nc ct + Bc 2: Vt liu nano ZnO ó c ch to phõn tỏn dung dch cn 70o, khuy u to thnh hn hp cho ch to cm bin + Bc 3: Pi-pet cha hn hp vt liu nano ZnO nh lờn in cc Pt Cu trỳc linh kin sau ú khụ t nhiờn khụng khớ + Bc 4: Cỏc linh kin sau ú c nhit ti 600 oC thi gian h vi tc tng nhit chm Thi gian tng nhit t nhit phũng n nhit l h, t nhit 600 oC thỡ c gi h v c gim v nhit phũng mt cỏch t nhiờn Hỡnh 2.6 minh quỏ trỡnh nhit ca cm bin nano ZnO lun ỏn Nhit (oC) 600 oC 12 Thi gian (h) 2.4: Chu trỡnh nhit ca linh kin cm bin nano ZnO 2.2.3 Ch to cm bin s dng dõy nano bin tớnh bng Nb2O5 Quỏ trỡnh bin tớnh vt liu dõy nano ZnO chỳng tụi tin hnh nh sau: Mui NbCl5 ( sch 99,95%) c pha vo cỏc l cú th tớch 100 ml, cho nng mol ca Nb5+ cú giỏ tr ln lt l: 0,1 M; 0,01 M; 0,001 M v 0,0001 M vi nc kh ion (cỏc mu c ỏnh s tng ng ln lt l M1, M2, M3, M4) Cỏc linh kin trờn c s dõy nano ZnO ó ch to nh trờn c dựng cho bin tớnh Nb2O5 Nh dung dch NbCl5 lờn cỏc linh kin cm bin nano ZnO khụ t nhiờn nhit cỏc linh kin cm bin nano ZnO c bin tớnh ny ti nhit 600 oC khong h 2.3 o cỏc c trng ca vt liu 2.3.1 Kho sỏt cỏc tớnh cht c bn Cu trỳc hỡnh thỏi ca vt liu nano ZnO ó ch to c chỳng tụi phõn tớch qua cỏc thit b kớnh hin vi in t quột (Scanning Electron Microscope SEM) v kớnh hin vi in t truyn qua (Transmission Electron Microscpe TEM) Tớnh cht quang cỏc mu nano ZnO c phõn tớch ph phỏt x hunh quang qua h hunh quang phõn gii cao s dng laze He-Cd bc súng 337.1 nm, v ph hp th UV-Vis c thc hin trờn h o Jasco V570 Cu trỳc tinh th c phõn tớch qua ph nhiu x tia X (XRD) v ph nhiu x in t trờn kớnh hin vi in t truyn qua HR-TEM xp ca mu nano-ZnO c phõn tớch bng phng phỏp BET Thnh phn cỏc nguyờn t mu nano ZnO c phõn tớch qua ph tỏn sc nng lng (EDS) 2.3.2 Kho sỏt cỏc c trng ca cm bin o c trng nhy khớ chỳng tụi s dng h cỏc khớ chun v cỏc b iu khin lu lng khớ pha trn khớ to nng khớ cn nghiờn cu ti Vin ITIMS S nguyờn lý h ny c minh trờn Hỡnh 2.7 X MFC1 MFC5 400sccm iu khin nhit Khớ o MFC2 Van chiu Khớ mang MFC4 MFC3 400sccm X X Van chiu 2.5: S nguyờn lý ca h trn khớ 2.3.3 Quy trỡnh o Cỏc nng khớ c phõn tớch di nng khớ cn o c chỳng tụi tớnh toỏn nh trờn Bng 2.3 thụng qua vic thit lp cỏc thụng s cho cỏc MFC t mu cm bin vo bung o, gn cỏc in cc kim vo cỏc in cc Pt ca cm bin Thit lp giỏ tr ca nhit hot ng cho cm bin 2.3: Cỏc lu lng ca MFC h to nng khớ nghiờn cu (bỡnh khớ chun NO2 c s dng cú n 0.1% N2) MFC1 MFC2 MFC3 MFC4 MFC5 Nng (sccm) (sccm) khụng khớ khụng khớ khớ chun NO2 (sccm) (sccm) NO2 (ppm) (sccm) 400 400 0.2 0.5 400 400 0.5 400 399 2.5 400 398 400 396 10 Cm bin c n nh nhit vi thi gian ch khong 15-30 phỳt t khi ng cho lũ nhit thỡ quỏ trỡnh ghi nhn in tr ỏp ng ca cm bin theo nng khớ c thc hin Khi ng phn mm, thit lp mt s thụng s c bn ca cỏc quỏ trỡnh o Kt qu ca phộp o c lu di dng tin (*.txt) v giỏ tr in tr ca cm bin thay i theo thi gian v cỏc nng khớ nghiờn cu 2.3.4 Cỏc tớnh toỏn cho cỏc c trng ca cm bin + ỏp ng ỏp ng ca cm bin c tớnh theo cụng thc: S = RG/RA vi: RA l in tr ca cm bin o mụi trng khụng khớ RG l in tr ca cm bin mụi trng cú khớ o (NO2) + Thi gian hi-ỏp (T90) Thi gian ỏp ng ca cm bin c tớnh bng hiu thi gian t lỳc bt u tng tỏc vi khớ NO2 cho n thi gian in tr ca cm bin t c 90 % giỏ tr bóo hũa Thi gian hi phc c tớnh bng hiu thi gian t lỳc bt u dng tng tỏc khớ NO2 cho n thi gian in tr ca cm bin hi phc 90 % giỏ tr giỏ tr in tr khụng khớ CHNG 3: KT QU V THO LUN 3.1 ỏnh giỏ quy trỡnh ch to v nghiờn cu cỏc tớnh cht c bn ca vt liu nano ZnO 3.1.1 Thanh nano ZnO ch to bng phng phỏp thy nhit Trong phng phỏp ny, mui ZnCl2 v dung dch NH4OH cho ch to cỏc nano ụ-xớt ZnO vi cỏc hỡnh thỏi khỏc Chỳng tụi nhn thy rng c 1,36 g ZnCl2 c s dng thỡ sau phn ng thỡ thu c khong 0,68 g sn phm nano ZnO Nu phn ng xy hon ton thỡ c 1,36 g ZnCl2 s to c 0,81 g bt ZnO, vỡ vy vi quy trỡnh tng hp vt liu lun ỏn ny cho thy hiu sut l khong 84 %, õy l hiu sut khỏ cao so sỏnh vi cỏc cụng trỡnh ó cụng b [60, 70] T kt qu nh SEM ny cho thy rng vi mi mu ZnO ti mt giỏ tr pH thỡ cho kớch thc ht ZnO tng i u v hỡnh dng khỏ ging Vi pH = thỡ chiu di cỏc ht khong 200 nm (Hỡnh 3.1b), ti pH = 10 thỡ chiu di ca cỏc ht cú th lờn n hn 500 nm (Hỡnh 3.1c) Kớch thc v hỡnh dng ca cỏc ht l ng nht pH = 10 Khi pH = 11 thỡ ta thy mu cú kớch ht thc tng mnh (Hỡnh 3.1d) v cú dng hỡnh tr lc giỏc (a) (b) 100 nm (c) 100 nm (d) 500 nm 100 nm 3.1: nh SEM ca vt liu ZnO ch to b ph phỏp thu nhit vi pH khỏc pH = (a), pH = (b), pH = 10 (c) v pH = 11 (d) 10 Hỡnh nh HR-TEM ch rng cỏc nano ZnO cú tớnh cht n tinh th cao v cú xut hin cỏc o nh (nanovoids) vi kớch thc khong nm trờn b mt nano ZnO (nh th hin trờn Hỡnh 3.2b-c) Hỡnh 3.2d-e l nh HR-TEM cú phõn gii cao v nh nhiu x in t chn vựng (SAED) cho thy mu nano ZnO cu trỳc dng n tinh th khỏ hon ho Cỏc nguyờn t Zn v O c sp xp cú trt t tt tinh th Khong cỏch gia cỏc lp nguyờn t l khong 0,52 nm (Hỡnh 3.2d) A) a) B) b) nanovoids 20 nm 500 nm D) d) C) c) E) e) (010) nanovoids (001) nm nm 0.52 nm 25 30 35 40 45 (103) (200) (112) (201) (110) (102) (002) C-ờng độ (đ.v.t.đ) (100) (101) 3.2: nh SEM (a), nh HR-TEM (b,c,d) v nh bi i Fourier hai chiu - FFT (e) ca tha h a o Z O c ch to vi pH = 10 Hỡnh 3.4 l gin nhiu x XRD ca mu nano ZnO tng hp vi pH = 10 cú cỏc nh nhiu x ti = 31,8o; 34,6o; 36,2o; 47,5o; 62,9o v 67,9o thuc v cu trỳc lc giỏc in hỡnh ụ-xớt ZnO tng ng vi ch s Miller (hkl) = (100), (002), (101) (102), (103), v (112) 50 55 60 65 70 Góc quét độ 3.3: Gi nhiu x XRD ca vt liu nano ZnO ch to bng ph phỏp thy nhit vi pH =10 11 Nh vy, bng phng phỏp thy nhit, chỳng tụi ó iu khin c cỏc thụng s ch to c vt liu nano ZnO cú ng kớnh c 50 nm v chiu di c 550 nm cú ng u khỏ cao phự hp cho ch to linh kin cm bin v nghiờn cu cỏc c trng nhy khớ 3.1.2 Nano ZnO ch to bng phng phỏp bc bay nhit 3.1.2.1 nh hng ca cỏc lu lng khớ iu khin cỏc lu lng khớ chỳng tụi s dng loi MFC khỏc Mt loi MFC cú khong lu lng - 500 sccm dựng iu khin lu lng khụng khớ (hay chớnh l iu khin lng O2 bung phn ng) v mt loi cú khong lu lng - 3000 sccm cho khớ N2 Chỳng tụi chn lu lng khớ N2 úng vai trũ l khớ mang nờn cn phi cú lu lng ln cú th chuyn c sn phm ca quỏ trỡnh ch to t tõm lũ n b phn thu mu Bng 3.1 th hin th hin t l trn cỏc khớ vi qua cỏc MFC cỏc quỏ trỡnh ch to dõy nano ZnO Khớ N2 c iu chnh mt khong rng t 840 - 1032 sccm, khụng khớ c iu chnh khong t 60 - 90 sccm Tng ng vi cỏc giỏ tr trờn ta thu c cỏc mu M11, M12, M13, M14 v M15 Khi lu lng khụng khớ s dng l 60 sccm hoc trờn 90 sccm thỡ chỳng tụi u khụng thu c sn phm 3.1: Bng th hin t l trn khớ cỏc quỏ trỡnh ch to dõy nano ZnO Khụng khớ 60 sccm 70 sccm 80 sccm 90 sccm N2 H mu I H mu II H mu III 840 sccm 960 sccm 1080 sccm Khụng thu c sn phm To sn phm nhng khúi en (cú th l sn phm cha nhiu bt Cỏc-bon) M11 M12 M13 1200 sccm M14 1032 sccm M15 To sn phm nhng ớt v cú khúi trng (trong ng thch anh v trờn thuyn mu xut hin lp bt trng vi s lng ln) a) Cht lng ca sn phm to ph thuc vo lu lng ca O2 (khụng khớ) - Vi lu lng khụng khớ l 80 sccm ti u cho phn ng to dõy nano ZnO v cú hiu sut cao (H mu II) nh c th hin Hỡnh 3.7 kho sỏt k hn, chỳng tụi ch to h mu ny theo cỏc lu lng N2 khỏc v t ú ỏnh giỏ vt liu dõy nano ZnO thu c b) Ph thuc vo lu lng N2 Hỡnh 3.7 l nh minh sn phm nano ZnO thu c sau quỏ trỡnh bc bay nhit vi cỏc iu kin khỏc nhau, tng ng vi cỏc H mu I, II, III Bng 3.1 12 a) b) c) 3.4: nh minh dõy a o Z O thu c trờn cc thy tinh v h mu I (a), h mu II (b) v h mu III (c) Nh vy, quy trỡnh ch to dõy nano ZnO bng phng phỏp bc bay nhit chỳng ta nhn thy lu lng khụng khớ l 80 sccm thỡ cho s lng sn phm nhiu nht, cũn vi lu lng khụng khớ khỏc s to ớt sn phm Trong lun ỏn ny, chỳng tụi la chn cỏc mu c ch to vi lu lng N2 t 840 sccm n 1032 sccm nghiờn cu, ỏnh giỏ cỏc tớnh cht c bn ca vt liu, t ú la chn nghiờn cu c trng nhy khớ 3.1.2.2 ỏnh giỏ hiu sut ca quỏ trỡnh ch to thay i lu lng N2 ỏnh giỏ c hiu sut ca quỏ trỡnh, chỳng tụi tin hnh cõn so sỏnh lng nguyờn liu ban u (ZnO) v lng sn phm thu c Kt qu ny c th hin nh Bng 3.2 T bng d liu ny, chỳng ta nhn thy rng hiu sut ca quỏ trỡnh l khỏ cao (t khong 8-10 %) so vi phng phỏp bc bay nhit t cỏc cụng trỡnh in hỡnh [11, 31, 55, 94] Vi phng phỏp ch to ny, chỳng tụi cú th ch to c mt lng sn phm ln thi gian ngn ch vi 15 phỳt ca quỏ trỡnh phn ng Vớ d, s dng phng phỏp ch to dõy nano ZnO bng CVD s dng xỳc tỏc thỡ chỳng ta ch cú th thu c mt lp sn phm rt mng trờn SiO2/Si i a s cỏc phng phỏp ch to dõy nano u cn cú mm kt tinh, ú sn phm to ph thuc vo s lng mm kt tinh trờn b mt v ph thuc vo din tớch b mt ca Chớnh vỡ vy phng phỏp ch to m chỳng tụi s dng l n gin, thi gian ch to ngn cho s lng sn phm ln 3.1.2.3 Hỡnh thỏi b mt, cu trỳc tinh th, tớnh cht quang ca dõy nano ZnO Phn (a) l phn gia cc, phn (b) l phn thnh cc Hỡnh thỏi b mt ca vt liu nano ZnO tng hp c nghiờn cu bng nh hin vi in t T hỡnh ta nhn thy rng kớch thc dõy khỏ ng u c khong 30nm chiu di khong 3-5m Nhng vt liu tng hp c chia lm hai phn khỏ rừ rt, mt phn cú dng nanowire mt phn cú dng tetrapod ng kớnh ca dõy nano v dng tetrapod khỏ ng u v ging 13 a b h 3-8 nh SEM mu a) nanoWires, b) Tetrapod Ngoi kho sỏt hỡnh thỏi b mt bng nh SEM chỳng tụi cũn tin hnh chp nh TEM v HR-TEM ỏnh giỏ c th v cu trỳc, hỡnh thỏi b mt ca vt liu i vi cu trỳc nanowires thỡ nh TEM, HR- TEM c ch nh hỡnh 3.15 l nh phõn gii cao ca mt dõy nano Ta nhn thy cu trỳc dõy rt ng nht, 100 nm chng t quỏ trỡnh phỏt trin dõy nano la quỏ trỡnh chuyn th t dng hi sang dng Hỡnh 3-9 nhTEM ca vt liu ZnO rn vi cu trỳc dõy nano Hỡnh 3.10 l nh HR-TEM ca vt liu dõy nano ZnO Ta nhn thy rng, hỡnh rnh ca cỏc nguyờn t r rng, cu trỳc ca vt liu rt ng nht, v trớ cỏc nguyờn t mng tinh th cú trt t, t tun hon cao Tng t chỳng tụi cng kho sỏt i vi cu trỳc tetrapod v nhn dng cu trỳc khụng cú gi khỏc bit 0.263 nm (a) < 0001 > 10 nm 10 1/nm Hỡnh 3-10 nh HRTEM Phõn tớch cu trỳc tng hp vt liu ZnO nanowires 10 b nm 3.2.4 Din tớch riờng mt ca vt liu Din tớch riờng b mt ca vt liu c tớnh theo phng phỏp BET theo c cong hp th v nh hp th N2 nhit 77K Ta nhn c kt qu nh sau: Vi dõy nano : 25.2975 1.9453 m/g 14 Vi dng Tetrapod: 23.9850 0.6691 m/g 3.2.5 Gii thớch c ch hỡnh thnh to dõy nano gii thớch c ch to dõy nano ZnO thỡ chỳng tụi k th gii thớch theo c ch VLS bi vỡ quỏ trỡnh ch to chỳng tụi khụng s dng n mn kt tinh S th hin c ch to thnh dõy c biu din nh sau: Tõm lũ Chiu ngang lũ Chiu dũng chy Chy dũng Chy xoỏy V ng thch anh Chiu dc lũ Hỡnh 3-5 C ch hỡnh thnh dõy nano ZnO Khụng nhng th, ti bung phn ng, cỏc phõn t ZnOx khụng nhng b ụ-xi húa thnh ZnO m cũn b xoỏy trũn theo dũng khớ, c bit vựng lõn cn thnh ng Do dú kh nng cú nhng va chm v kt dớnh cỏc mm li theo cỏc phng v iu kin thớch hp no ú, nh ú m dng tetrapod ca ZnO c hỡnh thnh Hỡnh 3.20 l s minh c ch hỡnh thnh dng dõy nano ZnO v dng nano tetrapod ZnO bng phng phỏp bc bay thc hin lun ỏn 3.2 c trng nhy khớ ca vt liu nano ZnO 3.2.1 La chn nhit ca cm bin Thụng thng, nhit lm vic ca cm bin l di 400 oC nờn cỏc mu cm bin c nhit ln hn nhit ny Trong lun ỏn ny, chỳng tụi kho sỏt cỏc mu cm bin c nhit t 400 n 700 oC gi, sau ú chỳng c phõn tớch c trng nhy khớ Mu cm bin c kho sỏt vi khớ NO2 cựng mt nhit l 250 oC v nng khớ l 10, 5, 2.5 v ppm Hỡnh 3.21 l ỏp ng (RG/RA) ca cỏc cm bin c nhit ti cỏc nhit khỏc c o theo cỏc nng khớ NO2 Ta thy rng ỏp ng ca cm bin tng nhit tng t 400 n 600 oC ỏp ng ca cm bin vi nhit 400 oC l khong 32 cho 10 ppm NO2 ỏp ng ca cm bin vi nhit 600 oC tng lờn n 53 cho 10 ppm ỏp ng cm bin ti nhit 700 oC thỡ gim mnh v t khong 16 ln (Hỡnh 3.21d) Chớnh vỡ vy lun ỏn chỳng tụi la chn nhit cỏc cm bin s dng vt liu nano, dõy nano v nano tetrapod u cựng mt nhit 600oC v khụng thay i quy trỡnh ch to 15 60 60 a) 40 10 ppm 30 ppm 20 2.5 ppm 10 10 ppm 50 Độ đáp ứng RG/RA Độ đáp ứng RG/RA 50 o Nhiệt độ ủ 400 C ppm c) 40 2.5 ppm 30 ppm 20 0.5 ppm 10 0 500 1000 1500 2000 2500 500 1000 Thời gian (s) 1500 2000 2500 Thời gian (s) 50 50 o Nhiệt độ ủ 500 C b) 40 30 20 10 o d) 40 Độ đáp ứng RG/RA Độ đáp ứng RG/RA o Nhiệt độ ủ 600 C ppm Nhiệt độ ủ 700 C 30 10 ppm 20 ppm 2.5 ppm ppm 0.5 ppm 10 0 500 1000 1500 2000 2500 500 1000 1500 2000 2500 Thời gian (s) Thời gian (s) 3.6: ỏp ng ca cm bin s dng dõy nano ZnO ti nhit hot ng l 250 oC vi n NO2 khớ t 0,5 n 10 ppm ng ti nhit mu khỏc l 400 oC (a), 500 oC (b), 600 oC (c) v 700 oC (d) 3.2.2 Tớnh cht nhy khớ ca cm bin s dng nano ZnO ch to bng phng phỏp thy nhit 3.2.2.1 nh hng ca nhit lm vic lờn ỏp ng khớ ca cm bin Ta nhn thy ỏp ng ca cm bin tng theo nng khớ cú kiu dỏng ging ti cỏc nhit hot ng khỏc Ti cỏc nhit lm vic khỏc thỡ giỏ tr ỏp ng ca cm bin ny cng thay i, t cc i ti nhit hot ng 250 oC Kt qu ny khỏ phự hp vi cỏc cụng trỡnh ó cụng b v cm bin s dng vt liu nano ZnO [60, 71] 300 oC 350 oC 40 Đáp ứng Hồi phục 300 250 Thời gian (s) Độ đáp ứng (RG/RA) 350 200 oC 250 oC 50 30 20 200 150 100 50 10 150 0 3.7: ỏp ng ca cm bin nano ZnO ph thuc vo nng khớ NO2 ti cỏc nhit t 200 n 350 oC 250 300 350 400 o 10 Nồng độ khí (ppm) 200 Nhiệt độ ( C) 3.8: S ph thuc thi gia ỏp v thi gian hi phc ca cm bin nano ZnO vi n khớ NO2 l ppm vo nhit lm vic t 200 n 350 oC 16 3.2.2.2 Thi gian hi ỏp v hi phc ca cm bin s dng nano Chỳng ta nhn thy rng nhit thp (200oC), thi gian hi ỏp v thi gian hi phc l ln, thm nh trờn Hỡnh 3.26 cho thy in tr ca cm bin cha hon ton t n giỏ tr bóo hũa cũn thi gian hi phc vo khong 243 s Khi tng nhit hot ng t 200 n 350 oC thỡ thi gian hi ỏp ca cm bin gim xung khỏ mnh Ti nhit hot ng 350 oC, thi gian ỏp ng v hi phc ca cm bin ln lt l 16 s v 32 s iu ny th hin rừ dc ca ng biu din thi gian theo nhit 3.2.2.3 lp li ca cm bin nano ZnO Trong lun ỏn ny, chỳng tụi kho sỏt tớnh lp li thụng qua ỏp ng ca cm bin tng tỏc nhiu chu k liờn tip khớ NO2/khụng khớ ỏnh giỏ Kt qu ny cho thy cm bin cú tớnh ỏp ng lp li thun nghch khỏ tt tng tỏc vi khớ NO2 Tuy nhiờn, chỳng tụi cú th quan sỏt thy tớn hiu ca cm bin khớ NO2 bin thiờn khỏ nhiu, iu ny l tớn hiu nhiu thc hin phộp o c tớnh ny ca cm bin cú u im tt ng dng thc t 70 o 250 C (RG/RA) ỏpĐộng đáp ứng 60 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Thời gian (s) 3.9: ỏp ng ca cm bin nano ZnO theo chu k o vi ppm NO2/khụng khớ ti nhit hot ng 250 oC 3.2.3 Tớnh cht nhy khớ ca cm bin s dng dõy nano ZnO ch to bng phng phỏp bc bay nhit Tng t nh trờn, cm bin dõy nano ch to bng phng phỏp bc bay c ch to v nhit 600 oC sau ú thc hin phõn tớch nhy khớ i vi phng phỏp bc bay vt liu nano ZnO c tng hp cú dng hỡnh thỏi dng dõy nano v dng nano tetrapod Nờn phn ny chỳng tụi s phõn tớnh cht nhy khớ ca cỏc cm bin s dng hai dng nano ZnO ch to t quỏ trỡnh bc bay nhit 3.2.3.1 Tớnh cht nhy khớ ca cm bin dõy nano ZnO theo nhit lm vic Hỡnh 3.30 th hin s ph thuc ca ỏp ng khớ vo nng khớ NO2 ti cỏc nhit hot ng khỏc Ging nh c trng ca cm bin nano ZnO ó trỡnh by trờn, cỏc ng th hin ỏp ng ca cm bin dõy 17 nano ZnO ph thuc vo nng khớ NO2 cú cựng hỡnh dỏng.T th trờn ta cũn nhn thy rng nhit cng cao thỡ ỏp ng ca vt liu cng gim tt c cỏc nng khớ NO2 ỏp ng ca cm bin cng thay i v gim t 47 ln xung cũn ln vi nng 10 ppm NO2 nhit tng t 200 n 350 o C mụ t c th hn Hỡnh 3.31 th hin ỏp ng cu cm bin dõy nano ZnO ph thuc vo nhit hot ng vi v 10 ppm NO2 30 o 200 C o 250 C o 300 C o 350 C ỏp ng /RA) đápGứng Độ (R 25 20 15 10 0 10 Nồng độ NO2 (ppm) 3.10: S ph thuc ỏp ng ỏp ng khớ vo n khớ NO2 ti cỏc nhit hot ng t 200 n 350 oC 3.2.3.2 Thi gian hi ỏp ca cm bin dõy nano ZnO Nhit hot ng cao thỡ thi gian ỏp ng v hi phc li ngn C th l i vi nhit 200 oC thỡ thi gian ỏp ng v hi phc ln lt khong 142 s v 145 s Khi nhit tng n 350 oC thỡ thi gian ỏp ng l 18 s cũn thi gian hi phc c 21 s Cỏc thi gian tng ng ny ca cm bin gim khỏ nhanh nhit tng v xp x bng th hin qua ng cong ny khỏ ging i vi cm bin khớ thỡ thi gian hi ỏp cng nhanh thỡ cng tt cho ng dng thc t 160 Đáp ứng Hồi phục 140 Thời gian (s) 120 100 80 60 40 20 200 250 300 350 o Nhiệt độ ( C) 3.11: Thi ia ỏp ng v thi gian hi phc ca cm bin dõy nano ZnO vi n ppm ph thuc vo nhit hot ng t 200 350 oC 18 3.2.3.3 Tớnh lp li ca cm bin dõy nano ZnO Hỡnh 3.34 th hin s thay i in tr ca cm bin vi chu kỡ lm vic ca ppm khớ NO2/khụng khớ 60 o 250 C ứngG/RA) đáp (R Động ỏp 50 40 30 20 10 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Thời gian (s) 3.12: S thay i in tr ca cm bin dõy nano ZnO vi chu kỡ ca ppm khớ NO2/khụng khớ in tr ca cm bin khụng khớ (RA) v khớ NO2 (RG) sai khỏc khụng ỏng k sut chu kỡ Nh vy ỏp ng khớ (RG/RA) ca cm bin lp li tt theo cỏc chu k ỏp ng khớ NO2/khụng khớ Vỡ vy, khng nh rng cm bin dõy nano ZnO th hin tớnh ỏp ng khớ thun nghch tt c trng ny cú nh hng quan trng n tớnh n nh hot ng ca cm bin 3.2.4 Tớnh cht nhy khớ ca cm bin nano tetrapod ZnO ch to bng phng phỏp bc bay nhit Tng t nh i vi cm bin dõy nano ZnO chỳng tụi tin hnh kho sỏt c trng nhy khớ ca cm bin nano tetrapod ZnO Quy trỡnh ch to cm bin dõy nano ZnO cng c s dng ch to cm bin nano tetrapod ZnO Sau ú cm bin nano tetrapod ZnO c kho sỏt cỏc c trng nhy khớ NO2 vi nng khớ t 0,5 10 ppm ti nhit hot ng t 200 n 350 oC 3.2.4.1 ỏp ng khớ ca cm bin nano tetrapod ZnO ph thuc vo nhit hot ng Cỏc kt qu ny c trỡnh by trờn Hỡnh 3.39 Ta nhn thy thi gian ỏp ng v hi phc ca cm bin nano tetrapod ZnO nhit hot ng 200 oC ln lt l 93 s v 74 s v gim dn n 37 s, 21 s nhit hot ng tng n 350 oC 19 60 o 200 C o 250 C o 300 C o 350 C Độ đáp ứng RG/RA 50 40 30 20 10 0 10 Nồng độ (ppm) 3.13: ỏp ng ca cm bin nano tetrapod ZnO ph thuc vo nng khớ NO2 ti cỏc nhit hot ng khỏc 140 Thời gian đáp ứng Thời gian hồi phục Thời gian (s) 120 100 80 60 40 20 150 200 250 300 350 Nhiệt độ 3.14: Thi ia ỏp ng v thi gian hi phc ca cm bin nano tetrapod ZnO vi n ppm ph thuc vo nhit hot ng 3.3 c trng nhy khớ ca cm bin dõy nano ZnO bin tớnh Nb2O5 Nhm nõng cao nhy ca cm bin s dng vt liu nano ZnO chỳng tụi tin hnh th nghim bin tớnh dõy nano ZnO bng Nb2O5 nh phn thc nghim ó trỡnh by Bn nng ca mui NbCl5 khỏc ln lt l 0,1M; 0,01M; 0,001M, 0,0001M c s dng cho bin tớnh dõy nano ZnO cho ch to cm bin tng ng c ỏnh du l M1, M2, M3, M4, cũn mu cm bin cú khụng bin tớnh l M0 Sau quỏ trỡnh bin tớnh nung nhit cao mui NbCl5 s b phõn hy thnh cỏc ht Nb2O5 bỏm trờn b mt ca dõy nano ZnO 3.3.1 c trng c bn ca dõy nano ZnO bin tớnh Sau nh ph Nb2O5 lờn dõy nano ZnO chỳng tụi tin hnh kho sỏt cỏc c trng c bn ca vt liu thụng qua nh SEM v ph EDS Hỡnh 3.40 l nh SEM ca cỏc mu M1, M2, M3 v M4 Kt qu ny cho chỳng ta thy ó xut hin cỏc ht (Nb2O5) ó ph trờn b mt ca dõy nano ZnO 20 sau bin tớnh Vi nng NbCl5 thp thỡ s lng cỏc ht ph lờn ớt hn, nhng tng nng NbCl5 thỡ cỏc ht ph khỏ dy c, hu nh kớn ton b vt liu ZnO (Hỡnh 3.40d) b) a) 50nm c) d) 50nm 50nm 3.15: nh SEM ca cỏc mu dõy nano ZnO bin tớnh bng Nb2O5: M4 (a), M3 (b), M2 (c) v M1 (d) 3.3.2 Tớnh cht nhy khớ ca cm bin dõy nano ZnO bin tớnh theo nng Nb2O5 khỏc Hỡnh 3.42 (a, b) minh kt qu in hỡnh v ỏp ng ca mu cm bin nan ZnO pha v khụng pha Nb2O5 theo cỏc nng khớ NO2 khỏc ti nhit hot ng 200 oC Hỡnh 3.42c l cỏc ng ỏp ng ca cỏc mu cm bin M0, M1, M2, M3 v M4 ph thuc vo nng khớ NO2 ti nhit hot ng 200 oC Hỡnh 3.42d l biu minh ỏp ng ca cỏc cm bin vi 10 ppm NO2 ti nhit hot ng 200 oC Nh vy, vic bin tớnh Nb2O5 vo dõy nano ZnO ó lm tng mnh ỏp ng khớ ca cm bin v gim c thi gian hi ỏp vi khớ NO2 Nng bin tớnh c quan sỏt thy ti u cho nhy khớ s dng dung dch mui NbCl5 l 0,01M (tng ng vi mu cm bin M2) 21 300 ỏp ng (RG/RA) Độ đáp ứng ppm 200 2.5 ppm 150 100 ppm 40 50 500 ppm 40 30 2.5 ppm 2.5 ppm 30 20 20 ppm ppm 0.5 ppm 0.5 ppm 1000 1500 00 2000 500 1000 1000 Thi gian (s) Thời gian (s) 400 250 c) Độ đáp ỏp ngứng (RG/RA) 300 200 150 100 2000 2000 1500 Thi Thờigian gian (s) (s) Thời gian (s) 3000 2500 30004000 3500 M2 350 M0 M1 M2 M3 M4 350 Độ đáp ứng M0 00 ỏp ng (RG/RA) 10 ppm200oC b)b) ppm 10 10 0.5 ppm 50 10 số ppm Mẫu M0 60 RG/RA ứngứng đápđáp ĐộĐộ ỏp ng (R G/RA) M1 250 50 10 ppm a) Mẫu số M1 300 d) M1 M3 250 M4 200 150 100 M0 50 50 0 10 Nng Nồng độ khớ khí (ppm) 3.16: ỏp ng ca cm bin M1 (a), M0 (b) vi n khớ NO2; ỏp ng ca cỏc cm bin ph thuc vo n khớ NO2 (c); biu ỏp ng ca cỏc cm bin M0, M1, M2, M3 v M4 vi 10 ppm NO2 (d) hot ng ti 200 oC (c) v 350 oC (d) 400 400 o 300 b) 10 ppm ppm 320 Độ đáp ứng RG/RA 350 Độ đáp ứng RG/RA a) 200 C o 250 C o 300 C o 350 C 250 200 150 100 240 160 80 50 0 200 10 250 300 350 o Nhiệt độ ( C) Nồng độ 3.17: ỏp ng ca cm bin M2 ph thuc n khớ NO2 (a), ph thuc nhit hot ng vi ppm v 10 ppm khớ NO2 (b) 3.4 Phõn tớch, ỏnh giỏ v so sỏnh cỏc loi vt liu nano ZnO ch to c v c trng nhy khớ ca chỳng 3.4.1 Vt liu nano ZnO 3.4.2 Tớnh cht nhy khớ ca cỏc vt liu nano ZnO a) C c t tỏc k NO2 vi vt liu nano ZnO b) C c nhy khớ NO2 ca dõy nano ZnO bin tớnh bng Nb2O5 C ch nhy khớ ca mt cm bin bỏn dn ụ-xớt kim loi c da trờn s thay i in tr l quỏ trỡnh ụ-xi húa/kh cỏc cht khớ trờn b mt Trong 22 phn ng cỏc phõn t ụ-xy c hp ph vt lý trờn b mt v b ion húa bng cỏch ly mt in t t vựng dn iu ny lm gim dn in ca vt liu cm bin Phn ng ion húa ụ-xi trờn b mt oxit kim loi l [71, 81]: O2 + 2e 2O- (ads) (3.1) Trong dõy nano ZnO, in t cng c bt ngun t cỏc nguyờn t km in k Zni2 + hoc khuyt thiu oxy (VO) úng vai trũ l ngun cung cp in t Trong ú khớ NO2 b hp ph v tng tỏc vi b mt dõy ZnO nh ó trỡnh by trờn Nb2O5 O2 Vựng nghốo Nb2O5 Vựng dn Nano ZnO 3.18: Minh s m rng kờnh d in ca dõy nano ZnO cú bin tớnh cỏc ht Nb2O5 Khi cú cỏc vt liu nn oxit kim loi c bin tớnh cỏc cht xỳc tỏc trờn b mt (c th õy l dõy nano ZnO bin tớnh ht Nb2O5) Khi cha tng tỏc vi cỏc khớ, ZnO c bin tớnh trờn b mt bng Nb2O5 thỡ cú th to s thay i v dn in mnh Chi tit, s gia tng dn in ca ZnO bin tớnh Nb2O5 l c ch th hỡnh thnh cỏc ht ti in c mụ t nh l [81]: (3.2) NbZn NbZn 3e Nb2O5 (ZnO) 2Nb+Zn + 2O- + 3/2 O2 (g) (3.3) Kt lun chng 3: Thanh nano ZnO vi kớch thc 50 nm ì 500 nm ó c ch to thnh cụng bng phng phỏp thy nhit iu kin pH=10, nhit 160 oC, v khụng s dng mm kt tinh ban u Dõy nano ZnO v nano tetrapod ZnO vi kớch thc ng kớnh c 30 nm ó c ch to bng phng phỏp bc nhit iu kin ỏp sut khớ quyn, nhit phn ng 1100 oC, thi gian ngn (15 phỳt), v khụng s dng mm kt tớnh ban u Hai quy trỡnh dựng ch to vt liu nano ZnO, dõy nano ZnO v nano tetrapod ZnO u cho hiu sut cao tng ng c 80% v 10 % Cỏc cm bin trờn c s vt liu nano ZnO ch to c kho sỏt nhy khớ NO2 vi nng t 0,5 n 10 ppm ti vựng nhit hot ng t 150 n 350 oC Cỏc cm bin ny u cú ỏp ng khớ tt v khỏ ging 23 nhau, t giỏ cao nht khong 50 ln vi 10 ppm NO2 c trng nhy khớ ca cỏc cm bin nano ZnO ó c gii thớch liờn quan n nh hng ca cỏc tham s v nh hng tớnh th u tiờn, tớnh hon ho tinh th, v tớnh ng nht kớch thc Cm bin dõy nano ZnO bin tớnh Nb2O5 th hin ỏp ng tng vt bc (t giỏ tr i 371 ln) so vi khụng bin tớnh ln (giỏ tr ln nht l 53 ln), v thi gian hi ỏp gim khỏ mnh Lun ỏn a mụ hỡnh gii thớch v s bin tớnh Nb2O5 nh hng n c trng nhy khớ ca NO2 KT LUN CHUNG Trong quỏ trỡnh thc hiờn ti lun ỏn tin s, tỏc gi v th hng dn ó thu c nhng kt qu nht nh Cỏc kt qu nghiờn cu ca lun ỏn ó c tỏc gi v th hng dn cụng b trờn cỏc chuyờn ngnh nc v quc t Trong ú, cỏc kt qu cú nhiu ý ngha khoa hc v cú tớnh mi ó c cụng b hai bi bỏo quc t thuc h thng SCI Cỏc kt qu chớnh lun ỏn c kt lun nh sau: Cỏc vt liu nano ZnO dng thanh, dõy v tetrapod c ch to thnh cụng t cỏc phng phỏp thy nhit v bc bay nhit Cỏc quy trỡnh ch to ca hai phng phỏp ny u n gin, hiu qu v cho hiu sut cao Mi vt liu nano ZnO ch to c u cú ng nht cao v hỡnh thỏi hc, kớch thc v cú phm cht tinh th tt Vt liu nano ZnO dng dõy v tetrapod cú hon ho n tớnh th v ng u v hỡnh thỏi l tt hn nhiu so vi vt liu dng c trng nhy khớ ca cỏc cm bin s dng nano ZnO, dõy nano ZnO, v nano tetrapod ZnO u th hin tớnh cht nhy khớ tt vi NO2 v khỏ ging im khỏc bit gia cỏc cm bin l ỏp ng khớ NO2 l v vựng nhit hot ng ti u v thi gian hi ỏp, cm bin dõy nano ZnO v nano tetrapod ZnO cú vựng nhit hot ng ti u nh hn v hp hn so vi cm bin nano ZnO Mi liờn h mt thit gia cỏc c trng nhy khớ ca cỏc cm bin vi nh hng cu trỳc tinh th u tiờn, hon ho tinh th v tớnh cht ng nht ca cỏc dng nano ZnO ó c gii thớch chi tit lun ỏn Cm bin dõy nano ZnO bin tớnh bng cỏc ht Nb2O5 cho ỏp ng tng vt bc hng trm ln v thi gian hi ỏp gim khỏ nhiu 24 ... quy trỡnh dựng ch to vt liu nano ZnO, dõy nano ZnO v nano tetrapod ZnO u cho hiu sut cao tng ng c 80% v 10 % Cỏc cm bin trờn c s vt liu nano ZnO ch to c kho sỏt nhy khớ NO2 vi nng t 0,5 n 10 ppm... khớ NO2 (b) 3.4 Phõn tớch, ỏnh giỏ v so sỏnh cỏc loi vt liu nano ZnO ch to c v c trng nhy khớ ca chỳng 3.4.1 Vt liu nano ZnO 3.4.2 Tớnh cht nhy khớ ca cỏc vt liu nano ZnO a) C c t tỏc k NO2. .. Ngoi nõng cao nhy khớ ca vt liu nano ZnO chỳng tụi ó tin hnh th nghim bin tớnh vt liu nano ZnO ch to c bng Nb2O5 2.1 Tng hp vt liu nano ZnO 2.1.1 Ch to nano ZnO bng phng phỏp thy nhit 2.1.1.1