Tính chất nhạy hơi cồn và aceton của vật liệu tổ hợp thành nano α fe2o3tấm zno

LUN VN CAO HC 2016 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI NGUYN DUY THANH TNH CHT NHY HI CN V ACETON CA VT LIU T HP THANH NANO -Fe2O3/TM ZnO Chuyờn ngnh : Vt lý k thut LUN VN THC S KHOA HC NGNH VT Lí K THUT NGI HNG DN KHOA HC : TS C TH H Ni - 2016 i LUN VN CAO HC 2016 LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi Cỏc kt qu nờu lun ỏn l trung thc v cha tng cụng b bt k mt cụng trỡnh no Tỏc gi Nguyn Duy Thanh ii LUN VN CAO HC 2016 LI CM N Trc ht tụi xin dnh li cm n sõu sc ti thy giỏo TS c Th, ngi thy tụi vụ cựng kớnh trng v bit n Tụi khụng bit dựng li no din t ht s bit n ca tụi i vi thy Thy ó truyn t nhng kin thc chuyờn mụn v kinh nghim quý bỏu quỏ trỡnh nghiờn cu khoa hc ng thi thy cng giỳp tụi rt nhiu cuc sng cng nh l tm gng v to nhit huyt cho tụi quỏ trỡnh nghiờn cu Tụi xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ Vin Vt Lý K Thut, trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó to iu kin giỳp tụi cng nh luụn ng viờn tụi hon thnh lun Cui cựng tụi xin dnh li cm n ti gia ỡnh tụi, nhng ngi luụn cho tụi cuc sng y nim tin v hnh phỳc Tụi thc khụng cú li no din t lũng bit n i vi h, nhng ngi tụi yờu thng nht H Ni, 18 thỏng nm 2016 Hc viờn Nguyn Duy Thanh iii LUN VN CAO HC 2016 DANH MC HèNH V V TH Hỡnh 1.1 ễ xớt kim loi ng dng lm cm bin khớ .3 Hỡnh 1.2 Mu sc ca -Fe2O3 v kớch thc ht: 400 nm (a) v 100 nm (b) [12] Hỡnh 1.3 Cu trỳc tinh th ca -Fe2O3 [9] Hỡnh 1.4 Cỏc dng hỡnh thỏi hc ca vt liu -Fe2O3 vi cu trỳc nano: (a) nano Fe2O3, (b) nano Fe2O3, (c) ng nano Fe2O3 Hỡnh 1.5 nh FE-SEM ca lp phng Fe2O3 Hỡnh 1.6 nh chp SEM v TEM ca dõy nano Fe2O3 Hỡnh 1.7 nh FE-SEM ca vt liu Fe2O3 cú dng lỏ thụng (a), nh chp hai mt (b), nh mt trc (c) v nh mt sau (d) ca lỏ thụng nanno Fe2O3 Hỡnh 1.8 Cu trỳc wurtzite ca ZnO 12 Hỡnh 1.9 Cu trỳc lp phng n gin ca ZnO 13 Hỡnh 1.10 nh AFM (a) v c trng I-V (b) ca cu trỳc FET ca dõy ZnO .14 Hỡnh 1.11 Mt s dng hỡnh hc ca ZnO cu trỳc nano: dõy nano ZnO (a), ZnO dng lũ xo (b), ZnO dng lỏ kim (c), ZnO nano tetrapods (d), si nano ZnO (e), ng nanoZnO(f) .15 Hỡnh 1.12 Hỡnh v mụ phng cu trỳc cm bin khớ 16 Hỡnh 1.13 C ch nhy khớ ca cm bin húa hc 17 Hỡnh 2.1 Quy trỡnh ch to vt liu nano Fe2O3 .22 Hỡnh 2.2 Quy trỡnh ch to tm nano ZnO .23 Hỡnh 2.3 Cỏc giai on ca phng phỏp quay ph .25 Hỡnh 2.4 S h o c trng nhy khớ ca cm bin 26 Hỡnh 2.5 S mch o 27 Hỡnh 2.6 Mỏy phõn tớch ph nhiu x tia X (Brucker D8 Advance)29 Hỡnh 2.7 S kớnh hin vi in t quột31 Hỡnh 2.8 S mt ct ca kớnh hin vi in t truyn qua 32 iv LUN VN CAO HC 2016 Hỡnh 3.1 nh SEM ca nano - Fe2O3 vi cỏc phúng i khỏc nhau: (a) ì 120000 ln v 5000ln 33 Hỡnh 3.2 Gin XRD ca nano -Fe2O3 34 Hỡnh 3.3 nh SEM ca tm nano ZnO vi cỏc phúng i khỏc nhau: (a) ì50.000 ln v (b) ì150.000 ln 35 Hỡnh 3.4 Gin XRD ca tm nano ZnO 35 Hỡnh 3.5 nh SEM ca vt liu t hp Fe2O3 /ZnO vi cỏc phúng i khỏc nhau: (a) ì50.000 ln v (b) ì150.000 36 Hỡnh 3.6 Kt qu o EDX ca mu M5 37 Hỡnh 3.7 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M1 38 Hỡnh 3.8 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3750C v (b) 4000C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M2 39 Hỡnh 3.9 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M3 40 Hỡnh 3.10 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca vt liu t hp M4 41 Hỡnh 3.11 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M5 42 Hỡnh 3.12 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3250C v (b) 3500C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M6 43 Hỡnh 3.13 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3750C v (b) 4000C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M6 .44 Hỡnh 3.14 ỏp ng ca cỏc vt liu vi 1500 ppm hi cn 4000C 45 Hỡnh 3.15 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M1 .46 v LUN VN CAO HC 2016 Hỡnh 3.16 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M2 .47 Hỡnh 3.17 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M3 48 Hỡnh 3.18 (a),(b) ỏp ng theo thi gian cỏc nhit (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca vt liu t hp M4 49 Hỡnh 3.19 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3250C v (b) 4000C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M5 .50 Hỡnh 3.20 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M6 51 Hỡnh 3.21 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 3500C v (b) 3750C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M7 52 Hỡnh 3.22 ỏp ng ca cỏc vt liu vi 1500 ppm hi aceton 3750C 53 vi LUN VN CAO HC 2016 DANH MC BNG BIU Bng Cỏc ch s c trng ca vt liu bỏn dn ZnO ti nhit phũng 10 Bng T l % lng cỏc mu 26 Bng 3: Thng kờ kho sỏt tớnh cht nhy khớ ca vt liu 28 vii LUN VN CAO HC 2016 MC LC M U CHNG 1: TNG QUAN .3 1.1 Vt liu -Fe2O3 1.1.1 Cu trỳc tinh th ca -Fe2O3 1.1.2 Tớnh cht in ca vt liu -Fe2O3 1.1.3 Hỡnh thỏi hc ca vt liu nano -Fe2O3 1.1.4 Phng phỏp tng hp -Fe2O3 1.2 Vt liu ZnO 10 1.2.1 Cu trỳc tinh th vt liu ZnO 11 1.2.1.1 Cu trỳc lp phng wurtzite 11 1.2.1.2 Cu trỳc lp phng gi bn v gi km 12 1.2.2 Tớnh cht in ca vt liu ZnO 13 1.2.3 Cỏc dng hỡnh thỏi ca ZnO cú cu trỳc nano 14 1.3 Vt liu t hp -Fe2O3/ZnO 15 1.4 Cm bin khớ 16 1.4.1 Cu to cm bin khớ 16 1.4.2 C ch nhy hi cn ca vt liu ZnO v Fe2O3 16 1.4.3 Cỏc thụng s c trng ca cm bin khớ 18 1.4.4 Cỏc yu t nh hng ti tớnh nhy khớ .19 CHNG 2: THC NGHI 20 2.1 ch to vt liu nano -Fe2O3 20 2.2 Ch to vt liu tm nano ZnO 22 2.3 Ch to vt liu t hp -Fe2O3/ZnO .23 2.4 Ch to mu o 24 2.5 Kho sỏt c trng nhy khớ ca cỏc vt liu .25 viii LUN VN CAO HC 2016 2.6 Phng phỏp nhiu x tia X 28 2.7 Phng phỏp phõn tớch hỡnh thỏi b mt vt liu 30 CHNG 3: KT QU V THO LUN 33 3.1 Hỡnh thỏi v cu trỳc vt liu 33 3.1.1 Vt liu -Fe2O3 33 3.1.2 Vt liu tm ZnO 34 3.1.3 Vt liu t hp t -Fe2O3 v tm ZnO 36 3.2 Tớnh cht nhy khớ ca vt liu t hp -Fe2O3/ZnO 37 3.2.1 nhy ca cỏc mu vi hi cn 37 3.2.2 nhy ca cỏc mu vi hi aceton 46 KT LUN.54 TI LIU THAM KHO CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B ix LUN VN CAO HC 2016 M U Ngy vi s phỏt trin ca cụng nghip húa, hin i húa cựng vi s nõng cao i sng thỡ nhu cu phỏt hin v cnh bỏo khớ c v d chỏy c quan tõm mnh m Vic phỏt hin cỏc khớ ny cú tm quan trng nhiu lnh vc nh kim soỏt khớ thi cụng nghip, an ton i sng v xó hi, kim soỏt khớ thi ng c v giỏm sỏt mụi trng ễ xớt kim loi l mt nhng vt liu cú nhiu tim nng vic ng dng phỏt hin cỏc loi khớ khỏc Mt nhng vt liu thu hỳt c rt nhiu s quan tõm hin l -Fe2O3 õy l mt bỏn dn ụ xớt kim loi thõn thin vi mụi trng [1], d ch to v bo qun [2] Cỏc nghiờn cu cũn cho thy l vt liu -Fe2O3 cú nhng tớnh cht ỏp ng yờu cu ca mt vt liu lm cm bin khớ nh: giỏ thnh thp, n nh cao, ớt b n mũn [3], bỏm dớnh b mt rt tt [4] Tuy nhiờn, vt liu ụ xớt kim loi núi chung v -Fe2O3 núi riờng cú nhng hn ch ng dng lm cm bin khớ nh: nhit lm vic cao, chn lc v nhy thp Nhiu phng phỏp ó c a nhm gii quyt nhng hn ch trờn nh l: pha kim loi chuyn tip, kim loi quý [5-8], chiu sỏng bng ỏnh sỏng kh kin hoc t ngoi Mt nhng phng phỏp c dựng ú l t hp -Fe2O3 vi cỏc ụ xớt kim loi khỏc cỏc cu trỳc d cht cú kh nng kt hp cỏc tớnh cht húa lý ca cỏc ụ xớt thnh phn Vi lý ny, ti: Tớnh cht nhy hi cn v aceton ca vt liu t hp nano -Fe2O3/tm ZnO c la chn Trong lun ny, vt liu nano -Fe2O3 c ch to bng phng phỏp thy nhit v t hp n gin bng cỏch trn vi tm nano ZnO theo t l lng khỏc nhm tỡm t hp cú ỏp ng cao nht vi hi cn v aceton c thc hin Lun gm chng: NGUYN DUY THANH LUN VN CAO HC 2016 MU M6 (20%wt -Fe2O3/80%wt tm ZnO) 10 Điện trở (M) 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm (a) 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm (b) 100 200 300 400 500 Thời gian (s) 600 700 100 200 300 400 500 600 Thời gian (s) 160 160 Đáp ứng (Ra/Rg) M6: 3500 C, Ethanol 125 ppm (c) 140 Đáp ứng (Ra/Rg) Điện trở (k) 10 M6: 3250 C, Ethanol 125ppm 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 120 100 80 60 40 20 300 325 350 375 Nhiệt độ ( C) 140 (d) 3000C 3250C 3500C 3750C 4000C 120 100 80 60 40 20 400 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Nồng độ (ppm) Hỡnh 3.12 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 325 C v (b) 350 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M6 Dng bc thang ca cỏc ng ỏp ng tiờu biu th hin s thay i ca in tr tip xỳc vi hi cn 325 C v 350 C khụng rừ rng Ging nh mu M6, nhit lm vic ti u ca mu khụng xỏc nh di nhit kho sỏt ỏp ng ca mu vi hi cn cao nht nhit 400 C Vi nng hi cn l 1500 ppm, mu cho ỏp ng rt cao khong 150 400 C NGUYN DUY THANH 43 LUN VN CAO HC 2016 MU M7 (10%wt -Fe2O3/90%wt tm ZnO) 125 ppm 0.8 0.6 250 ppm 0.4 1.5 M7: 3750C, Ethanol M7: 4000C, Ethanol Điện trở () Điện trở () 1.0 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 125 ppm 1.0 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 0.5 0.2 (b) (a) 0.0 100 200 300 400 500 Thời gian (s) 600 0.0 700 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 20 15 (c) Đáp ứng (Ra/Rg) Đáp ứng (Ra/Rg) 100 200 300 400 Thời gian (s) 500 600 700 25 25 10 0 300 320 340 360 380 20 15 Nhiệt độ ( C) (d) 10 400 300 0C 325 0C 350 0C 375 0C 400 0C 250 500 750 1000 1250 1500 Nồng độ (ppm) Hỡnh 3.13 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 375 C v (b) 400 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M6 Hỡnh 3.13c cho thy mu cú nhit lm vic ti u l 375 C, nhit ny ỏp ng ca mu vi 1500 ppm hi cn l 23 NGUYN DUY THANH 44 LUN VN CAO HC 2016 Trong di nhit v nng hi cn kho sỏt, ỏnh giỏ kh nng ci thin tớnh cht nhy khớ ca vt liu thun -Fe2O3 dng da trờn s ỏp ng vi hi cn ca cỏc mu vt liu t hp ca nano -Fe2O3 vi tm nano ZnO d dng thy mt s t hp vt liu cho ỏp ng cao hn hn so vi vt liu thanh nano -Fe2O3 thun Hỡnh 3.13 cho thy t hp M6 (20%wt -Fe2O3/80%wt tm ZnO) cú ỏp ng vi 1500 ppm hi cn l 150 vt tri nhiu so vi vt liu nano Fe2O3 thun, cú ỏp ng vi cựng lng hi cn cựng nhit l 30 180 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Fe2O3 Đáp ứng (Ra/Rg) 160 140 120 100 80 4000C, 1500 ppm 60 40 20 Hỡnh 3.14 ỏp ng ca cỏc vt liu vi 1500 ppm hi cn 400 C NGUYN DUY THANH 45 LUN VN CAO HC 2016 3.2.2 nhy ca cỏc mu vi hi aceton MU M1 ( 90%wt -Fe2O3/10%wt tm ZnO) 125ppm Điện trở () 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 125 ppm 250 ppm 500 ppm (a) 100 200 300 400 Thời gian (s) 500 300 320 340 360 380 600 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm (c) 1000 ppm 1500 ppm (b) Đáp ứng (Ra/Rg) M1: 3750C, Aceton M1: 3500C, Aceton Đáp ứng (Ra/Rg) Điện trở (k) 7 200 300 400 500 Thời gian (s) 600 300 C 3250C 3500C 3750C 4000C (d) 400 100 Nhiệt độ ( C) 125 250 500 1000 Nồng độ (ppm) 1500 Hỡnh 3.15 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 350 C v (b) 375 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M1 Hỡnh 3.15c cho thy nhit lm vic ti u ca mu l 3500 C ỏp ng cao nht ca mu vi 1500 ppm hi cn nhit ny l 7.5 Kt qu ny tng t vi kt qu nhn c trng hp khớ th l hi cn NGUYN DUY THANH 46 LUN VN CAO HC 2016 MU M2 ( 80%wt -Fe2O3/20%wt tm ZnO) M2: 3500C, Aceton 10 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm (b) 200 400 600 Thời gian (s) Đáp ứng (Ra/Rg) 32 (c) 16 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 300 320 340 360 100 200 300 400 500 600 700 Thời gian (s) 64 Đáp ứng (Ra/Rg) 10 (a) M2: 3750C, Aceton 125 ppm Điện trở (M) Điện trở (M) 125 ppm 380 60 300 325 350 375 400 (d) 50 40 30 20 10 400 125 Nhiệt độ ( C) 250 500 1000 Nồng độ (ppm) 1500 Hỡnh 3.16 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 350 C v (b) 375 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M2 ỏp ng ca mu th hin s thay i in tr tng dn nng hi aceton cú dng bc thang rt rừ rng (Hỡnh 3.16a, 3.16b) Nhit lm vic ti u ca mu l 350 C nhit ny ỏp ng ca mu vi 1500ppm hi aceton l 61 So vi trng hp khớ th l hi cn thỡ ỏp ng ca mu M2 vi hi aceton cao hn NGUYN DUY THANH 47 LUN VN CAO HC 2016 MU M3 ( 70%wt -Fe2O3/30%wt tm ZnO) M3: 350 C, Aceton Điện trở () Điện trở (M) 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 0.1 250 ppm 100 1000 ppm 1500 ppm (b) 200 300 400 Thời gian (s) 500 600 100 200 300 400 Thời gian (s) 500 600 45 50 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm (c) 40 30 40 Đáp ứng (Ra/Rg) Đáp ứng (Ra/Rg) 500 ppm 0.1 (a) M3: 3750C, Aceton 125 ppm 20 10 (d) 35 30 25 20 2750C 3000C 3250C 3500C 3750C 4000C 15 10 260 280 300 320 340 360 380 400 Nhiệt độ ( C) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Nồng độ (ppm) Hỡnh 3.17 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 350 C v (b) 375 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M3 Hỡnh 3.17c cho thy l di nhit kho sỏt khụng xỏc nh c nhit lm vic ti u ca mu ỏp ng ca mu vi hi aceton cao nht 400 C iu ny c th hin rừ trờn hỡnh 3.17c v 3.17d ỏp ng ca mu vi 1500ppm hi aceton nhit ny l 42 Tng t nh trờn ỏp ng ca mu vi hi aceton cao hn trng hp khớ th l hi cn NGUYN DUY THANH 48 LUN VN CAO HC 2016 MU M4 ( 50%wt -Fe2O3/50%wt tm ZnO) 160 100 M4: 3750C, Aceton 125 ppm 125 ppm 500 ppm 140 Điện trở (k) Điện trở (k) 250 ppm 1000 ppm 1500 ppm 120 90 1000 ppm 1500 ppm 80 M4:4000C, Aceton 100 200 300 400 500 600 700 800 Thời gian (s) 100 200 300 400 500 600 Thời gian (s) 1.4 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 1.5 Độ nhạy (Ra/Rg) 2.0 Đáp ứng (Ra/Rg) 500 ppm 70 1.0 250 ppm 1.3 1.2 1.0 350 360 370 380 Nhiệt độ (0C) 390 400 3500C 3750C 4000C 1.1 250 500 750 1000 Nồng độ (ppm) 1250 1500 Hỡnh 3.18 (a),(b) ỏp ng theo thi gian cỏc nhit (a) 350 C v (b) 375 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca vt liu t hp M4 NGUYN DUY THANH 49 LUN VN CAO HC 2016 MU M5 ( 30%wt -Fe2O3/70%wt tm ZnO) 100 Điện trở (k) M5: 325 C, Aceton (a) 180 160 125 ppm 125 ppm 140 120 250 ppm 100 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 80 60 250 ppm 500 ppm 100 200 300 400 500 1500 ppm (b) 600 100 200 14 12 400 500 20 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 18 (c) Đáp ứng (Ra/Rg) Đáp ứng (Ra/Rg) 16 300 Thời gian (s) Thời gian (s) 18 1000 ppm 10 40 20 M5: 4000C, Aceton Điện trở (k) 200 10 16 14 3250C 3500C 3750C 4000C (d) 12 10 325 350 375 400 125 Nhiệt độ ( C) 250 500 1000 Nồng độ (ppm) 1500 Hỡnh 3.19 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 325 C v (b) 400 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M5 Hỡnh 3.19c cho thy mu cú nhit lm vic ti u l 3500 C ỏp ng cao nht vi 1500ppm hi aceton l 16 nhit ny Hỡnh 3.19d cho thy nhit lm vic ti ỏp ng ca mu t giỏ tr ti a nng aceton mi ch tng n 250ppm NGUYN DUY THANH 50 LUN VN CAO HC 2016 MU M6 (20%wt -Fe2O3/80%wt tm ZnO) M6: 3500C, Aceton 250 ppm 500 ppm (a) 1000 ppm 1500 ppm M6: 3750C, Aceton 125 ppm 140 Điện trở (k) Điện trở (M) 125 ppm 250 ppm 500 ppm 120 100 1000 ppm 1500 ppm 80 (b) 60 200 100 200 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm (c) 15 10 300 400 500 600 Thời gian (s) 21 Đáp ứng (Ra/Rg) Đáp ứng (Ra/Rg) 600 Thời gian (s) 25 20 400 3250C 3500C 3750C 4000C 14 (d) 325 350 375 Nhiệt độ (0C) 400 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Nồng độ (ppm) Hỡnh 3.20 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 350 C v (b) 375 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M6 Cỏc kt qu trờn hỡnh 3.20 th hin rừ rt l mu cú nhit lm vic ti 350 C ỏp ng ca mu vi hi aceton nhit ny cú giỏ tr cao nht l 24 ng vi 1500ppm hi aceton NGUYN DUY THANH 51 LUN VN CAO HC 2016 MU M7 (10%wt -Fe2O3/90%wt tm ZnO) M7: 3500C, Aceton 250 ppm 100 500ppm 1000 ppm 1500 ppm 100 Đáp ứng (Ra/Rg) 200 40 300 400 Thời gian (s) 125 ppm 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 50 (b) 10 500 600 (c) 100 50 Đáp ứng (Ra/Rg) (b) 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 100 (a) 10 30 20 10 M7: 3750C, Aceton 125 ppm Điện trở (k) Điện trở (k) 125 ppm 200 30 400 Thời gian (s) 3500C 3750C 4000C 40 300 500 600 (d) (d) 20 10 350 360 370 380 390 400 Nhiệt độ ( C) 400 800 1200 1600 Nồng độ (ppm) Hỡnh 3.21 ỏp ng theo thi gian cỏc nhit : (a) 350 C v (b) 375 C v s ph thuc ca ỏp ng vo nhit (c) v nng (d) ca mu vt liu t hp M7 Hỡnh 3.21c cho thy l di nhit kho sỏt khụng xỏc nh c nhit lm vic ti u ca mu ỏp ng cao nht ng vi nhit cao nht 4000 C ỏp ng t giỏ tr cc i ng vi 1500ppm hi aceton 4000 C l 50 NGUYN DUY THANH 52 LUN VN CAO HC 2016 70 3750C, 1500 ppm, aceton Đáp ứng (Ra/Rg) 60 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 50 40 30 20 10 Hỡnh 3.22 ỏp ng ca cỏc vt liu vi 1500 ppm hi aceton 375 C Hỡnh 3.22 cho thy l 3750 C, ỏp ng vi 1500ppm hi aceton ca mu M2 l cao nht so vi cỏc mu cũn li Khi trn hai vt liu thanh -Fe2O3 v tm ZnO vi nhau, xp ca vt liu tng lờn, din tớch b mt riờng cng tng lờn so vi vt liu thun Chớnh nhng iu ny lm cho vt liu t hp cú ỏp ng khớ cao hn Ngoi ra, mt nguyờn nhõn quan trng cng gúp phn lm tng ỏp ng vi cỏc khớ c kho sỏt l c hai loi ụ xớt kim loi ny u cú tớnh cht ba z NGUYN DUY THANH 53 LUN VN CAO HC 2016 KT LUN Sau thi gian lm lun tt nghip ti B mụn Vt liu in t ca Vin Vt lý K thut, tụi ó thu c mt s kt qu sau: ó ch to c vt liu ụxớt cú kớch thc nano nh: nano Fe2O3 cú ng kớnh khong 50 nm v tm nano ZnO vi kớch thc 200ì400ì20 nm bng phng phỏp húa t ó tin hnh kho sỏt nhy hi cn, aceton di nng 125- 1500ppm, di nhit 250-4000 C ca vt liu t hp -Fe2O3/tm ZnO vi cỏc t l phn trm v lng (khi lng -Fe2O3/khi lng tm ZnO): 10/90; 20/80; 30/70; 50/50; 70/30; 80/20; 90/10 Kt qu cho thy t hp 80%wt -Fe2O3/20%wt tm ZnO cho ỏp ng vi 1500ppm hi cn 4000 C khong 150 Ngc li, vi 1500 ppm hi aceton, ỏp ng ca t hp 20%wt -Fe2O3/80%wt tm ZnO li cho ỏp ng cao nht 3500 C khong 61 Kt qu so sỏnh nhy ca vt liu vt t hp -Fe2O3/tm ZnO i vt liu nano Fe2O3 thun cho thy vic t hp vt liu tm ZnO vi -Fe2O3 ó lm tng ỏp ng ca vt liu vi hi cn v aceton Trong lun ny, s ci thin tớnh cht nhy khớ ca vt liu -Fe2O3 da trờn s ỏnh giỏ ỏp ng ca cỏc t hp vt liu ny vi tm ZnO vi hi cn v aceton t ú tỡm vt liu t hp cú ỏp ng cao nht Vic vt liu t hp cú ỏp ng hi cn v aceton tt hn hn vt liu thun cho thy tim nng ng dng lm cm bin hi cn v aceton ca vt liu t hp Lun cng ch mt phng phỏp ch to vt liu t hp n gin v hiu qu NGUYN DUY THANH 54 LUN VN CAO HC 2016 TI LIU THAM KHO N.D Cuong, D.Q Khieu, T.T Hoa, D.T Quang, P.H Viet, T.D.Lam, N.D Hoa, N.V Hieu (2015), Facile synthesis of a-Fe2O3 nanoparticles for highperformance CO gas sensor Mater Res Bull 68, 302307 S Radhakrishnan, K Krishnamoorthy, C Sekar, J Wilson, S.J.Kim (2014), A highly sensitive electrochemical sensor for nitritedetection based on Fe2O3 nanoparticles decorated reduced graphene oxide nanosheets Appl Catal B 148 149, 2228 N Ozer, F Tepehan, (1999), Optical and electrochemical characteristicsof solgel deposited iron oxide films Sol Energy Mater Sol Cells 65, 141152 G Neri, A Bonavita, G Rizzo, S Galvagno, N Donato, L.S Caputi (2004), A study of water influence on CO response on gold-doped iron oxide sensors Sens Actuators B 101, 9096 G Neri, A Bonavita, G Micali, N Donato, F.A Deorsola, P Mossino, I Amato, B De Benedetti (2006)., Ethanol sensors based on Pt-doped tin oxide nanopowders synthesised by gel-combustion Sens Actuators B 117, 196204 G Neri, A Bonavita, S Ipsale, G Rizzo, C Baratto, G Faglia, G Sberveglieri (2007), Pd- and Ca-doped iron oxide for ethanol vapor sensing, Mater Sci Eng B 139, 4147 A S.M.I Uddin, D.-T Phan, G.-S Chung (2015), Low temperature acetylene gas sensor based on Ag nanoparticles-loaded ZnO reduced graphene oxide hybrid, Sens Actuators B 207, 362369 H.-J Kim, J.-H Lee (2014), Highly sensitive and selective gas sensors using ptype oxide semiconductors: Overview, Sens Actuators B 192, 607627 NGUYN DUY THANH 55 LUN VN CAO HC 2016 L Machala, J Tucek, R Zboril (2011)., Polymorphous transformations of nanometric iron (III) oxide: a review, Chem Mater 23, 32553272 10 S Radhakrishnan, K Krishnamoorthy, C Sekar, J Wilson, S.J Kim (2014), A highly sensitive electrochemical sensor for nitrite detection based on Fe2O3 nanoparticles decorated reduced graphene oxide nanosheets, Appl Catal B 148 149, 2228 11 A.S Teja, P.-Y Koh (2009), Synthesis, properties, and applications ofmagnetic iron oxide nanoparticles, Prog Cryst Growth Charact Mater 55, 2245 12 U Schwertmann, R.M Corne, 2000, Iron oxides in the laboratory, preparation and characterization, 2nd edn (Wiley, New York,) 13 Cornell R M, Schwertmann U (2003), The Iron Oxides: structure, properties, reaction, occurences and uses, ISBN 3-527-3027-3 14 Zhang F., Yang H., Xie X., Li L., Zhang L., Yu J., Zhao H., Liu B (2009), Controlled synthesis and gas-sensing properties of hollow sea urchin like Fe2O3 nanostructures and -Fe2O3 nanocubes, Sens Actuator B 141, 381389 15 A.G Nasibulin, S Rackauskas, H Jiang, Y Tian, P R Mudimela, S D Shandakov, L I Nasibulina, J Sainio, and E I Kauppinen (2009), Simple and rapid synthesis of -Fe2O3 nanowires under ambient conditions, Nano Res 2, 373379 16 J Gu, S Li, E Wang, Q Li, G Sun, R Xu, H Zhang (2009), Single-crystalline Fe2O3 with hierarchical structures: Controllable synthesis, formation mechanism and photocatalytic properties, Journal of Solid State Chemistry 182, 12651272 17 Z L Wang (2004), Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications, J Phys.: Condens Matter 16, R829R858 NGUYN DUY THANH 56 LUN VN CAO HC 2016 18 Nguyn Nng nh (2010), Vt lý v k thut mng mng, Trng i hc Cụng ngh - HQGHN 19 Phm Hng Thiờn (2012), Nghiờn cu pha cỏc cu trỳc nano mt chiu ZnO, ZnS, Lun tt nghip, i hc Bỏch Khoa H Ni 20 Bựi Anh Tun (2015), Nghiờn cu, ch to v kho sỏt tớnh nhy khớ ca vt liu composite ZnO/CuO, Lun tt nghip, i hc Bỏch Khoa H Ni 21 Nguyn Phan Thng (2012), Ci thin tinh cht nhy khớ ca vt liu nano -Fe2O3 Lun tt nghip, i hc Bỏch Khoa H Ni 22 Dang Duc Vuong, Khuc Quang Trung, Nguyen Hoang Hung, Nguyen Van Hieu, Nguyen Duc Chien, Facile preparation of large-scale a-Fe2O3 nanorod/SnO2 nanorod composites and their LPG-sensing properties NGUYN DUY THANH 57 ... trúc vật liệu 33 3.1.1 Vật liệu α-Fe2O3 33 3.1.2 Vật liệu ZnO 34 3.1.3 Vật liệu tổ hợp từ α-Fe2O3 ZnO 36 3.2 Tính chất nhạy khí vật liệu tổ hợp α-Fe2O3 /ZnO ... nano ZnO (e), ống nano ZnO (f) 1.3 Vật liệu tổ hợp α-Fe2O3/ ZnO Hiện giới α-Fe2O3 vật liệu quan tâm nghiên cứu ứng dụng làm cảm biến Vật liệu tổ hợp thể tính chất ưu việt vật liệu khả kết hợp tính. .. dùng tổ hợp α-Fe2O3 với ô xít kim loại khác cấu trúc dị chất có khả kết hợp tính chất hóa lý ô xít thành phần Với lý này, đề tài: Tính chất nhạy cồn aceton vật liệu tổ hợp nano α-Fe2O3/tấm ZnO