Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu Viện Vật lý Kỹ thuật Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội nhận đƣợc quan tâm sâu sắc giúp đỡ nhiệt tình thầy, giáo anh chị cán khoa học Viện Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới tất giúp đỡ quý báu Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS TS Đặng Đức Vƣợng, ngƣời thầy tận tình định hƣớng hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực nghiệm để hồn thành luận văn Tơi chân thành cảm ơn thành viên nhóm cảm biến khí ý kiến đóng góp quý báu trình thực luận văn tốt nghiệp Trong trình nghiên cứu, tơi cịn nhận đƣợc quan tâm giúp đỡ phịng chức năng, phịng thí nghiệm khác ngồi trƣờng nhƣ: phịng thí nghiệm phân tích cấu trúc, phịng thí nghiệm quang phổ viện AIST, phịng thí nghiệm Hiển vi điện tử - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ƣơng Một lần xin chân thành cảm ơn tất giúp đỡ Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè, ngƣời động viên, giúp đỡ tinh thần lẫn vật chất để tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 23 tháng 03 năm 2015 Học viên Phạm Tiến Hƣng I Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nêu luận văn trung thực chƣa cơng bố cơng trình Tác giả Phạm Tiến Hƣng II Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Vật liệu nano CuO I.1.1 Cấu trúc tinh thể CuO I.1.2 Tính chất quang, điện vật liệu CuO ứng dụng I.1.3 Các hình thái vật liệu nano CuO phƣơng pháp chế tạo .11 I.2 Vật liệu Fe2O3 .13 I.2.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu Fe2O3 14 I.2.2 Tính chất điện, quang vật liệu Fe2O3 16 I.2.3 Các dạng hình thái Fe2O3 phƣơng pháp chế tạo 18 I.3 Ứng dụng CuO Fe2O3 làm vật liệu nhạy khí 21 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 24 II.1 Chế tạo vật liệu nano CuO Fe2O3 24 II.1.1 Quy trình tổng hợp vật liệu CuO đa hình thái 25 II.1.2 Quy trình tổng hợp vật liệu nano Fe2O3 27 II.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cấu trúc hình thái vật liệu .28 II.3 Phƣơng pháp khảo sát tính chất điện vật liệu .32 II.3.1 Chế tạo mẫu đo 32 II.3.2 Khảo sát đặc trƣng nhạy khí vật liệu 33 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 III.1 Vật liệu CuO 35 III.1.1 Kết phân tích hình thái cấu trúc vật liệu CuO 35 III.1.2 Tính nhạy khí vật liệu nano CuO 39 III.2 Vật liệu Fe2O3 56 III.2.1 Kết phân tích hình thái cấu trúc vật liệu Fe2O3 56 III.2.2 Tính nhạy khí vật liệu Fe2O3 dạng cầu gai 58 III.3 Phổ huỳnh quang vật liệu CuO 60 KẾT LUẬN .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .63 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CÔNG BỐ 67 III Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình I.1 Cấu trúc vật liệu CuO nhiệt độ phòng Hình I.2 Phổ huỳnh quang mẫu CuO Hình I.3 Sơ đồ minh họa trình phóng nạp pin LIB Hình I.4 Mơ hình tụ điện Pseudo Hình I.5 Mơ hình cảm biến điện hóa ezim glucose dựa cấu trúc nano Hình I.6 Khảo sát độc tố với tế bào sống số ơxít kim loại bán dẫn 10 Hình I.7 Ảnh SEM dây nano CuO .11 Hình I.8 Hình thái nano CuO 12 Hình I.9 Sơ đồ ứng dụng sắt lĩnh vực sống 14 Hình I.10 (a) Sự xếp nguyên tử cấu trúc hematit (và corundum); (b) Mơ hình tế bào đơn vị hematit .15 Hình I.11 Cấu trúc tinh thể Fe2O3 dạng FeO6 cấu trúc bát diện .15 Hình I.12 Các đỉnh chuẩn phổ nhiễu xạ tia X α-Fe2O3 16 Hình I.13 Cấu trúc vùng cấm vật liệu Fe2O3 .17 Hình I.14 Ảnh chụp FESEM khối nano Fe2O3 19 Hình I.15 Ảnh FESEM chụp mẫu nanopines Fe2O3: (a) hình chụp rộng độ đồng mẫu; (b), (c) ảnh chụp cụ thể mặt trước sau pine Fe2O3, (d) tuyết dạng nanopines cánh .19 Hình I.16 Ảnh HRSEM (a) TEM (b) nano α-Fe2O3 20 Hình I.17 Quy trình chế tạo nano Fe2O3 phương pháp mixen ngược 21 Hình I.18 Sự thay đổi độ cao rào xuất khí thử (vật liệu Fe2O3) 21 Hình I.19 Mơ hình chế nhạy khí NH3 .22 Hình I.20 Sự thay đổi điện trở cảm biến có khí thử .23 Hình II.1 (a) Sơ đồ trình điển hình tổng hợp vật liệu cấu trúc nano CuO, (b) Sơ đồ điển hình trình chế tạo vật liệu cấu trúc nano CuO phương pháp nhiệt thủy phân………………………………………………………24 Hình II.2 Quy trình chế tạo vật liệu nano CuO 26 Hình II.3 Quy trình tổng hợp vật liệu hoa, nano CuO tương ứng từ muối Cu(NO3)2.3H2O với NaOH NH4OH 26 Hình II.4 Quy trình chế tạo nano Fe2O3 dạng cầu gai .28 Hình II.5 Máy phân tích phổ nhiễu xạ tia X (Brucker D8 Advance) .29 Hình II.6 Sơ đồ kính hiển vi điện tử qt 30 Hình II.7 Sơ đồ mặt cắt kính hiển vi điện tử truyền qua 31 Hình II.8 Phương pháp quay phủ 32 IV Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Hình II.9 Sơ đồ hệ đo đặc trưng nhạy khí cảm biến 33 Hình II.10 Sơ đồ mạch đo 33 Hình III.1 Giản đồ XRD mẫu vật liệu nano CuO xử lý nhiệt 600oC 35 Hình III.2 Ảnh SEM vật liệu nano CuO đa hình thái 36 Hình III.3 Ảnh SEM vật liệu lá, hoa nano CuO 37 Hình III.4 Mơ hình chế hình thành hoa nano CuO 37 Hình III.5 Ảnh FESEM hoa nano SnO2 thu nhiệt thuỷ phân muối SnCl2.2H2O 180oC 12h 39 Hình III.6 Đáp ứng cảm biến khí sở vật liệu nano CuO cấu trúc hoa với cánh hoa (M1)với LPG làm việc nhiệt độ khác .40 Hình III.7 Sự phụ thuộc độ đáp ứng cồn vào nhiệt độ mẫu (M1) chế tạo từ hoa nano CuO cấu trúc cánh hoa dạng nồng độ khác 41 Hình III.8 Sự phụ thuộc độ đáp khí vào nồng độ cảm biến chế tạo từ dạng hoa nano CuO (M1) 43 Hình III.9 Đáp ứng khí cảm biến với khí thử khác sở vật liệu CuO (M1) dạng hoa nano nồng độ khác 400 oC .44 Hình III.10 Đáp ứng khí cảm biến với khí khác nồng độ 1500 ppm 45 Hình III.11 Sự thay đổi điện trở cảm biến (M3) tiếp xúc với cồn 45 Hình III.12 Đáp ứng khí cảm biến với khí khác nồng độ 1500 ppm .46 Hình III.13 Ảnh hưởng nhiệt độ làm việc đến đáp ứng cồn cảm biến 46 Hình III.14 (a) Đáp ứng cồn cảm biến M5 nồng độ khác nhau); b) Đáp ứng cồn cảm biến M5 nhiệt độ 275oC với nồng độ 250 ppm .47 Hình III.15 Đáp ứng khí cảm biến M5 với khí thử khác nồng độ 250 ppm nhiệt độ 275oC 47 Hình III.16 Đáp ứng khí cảm biến M5 với cồn nồng độ khác nhiệt độ khác 47 Hình III.17 Sự thay đổi điện trở cảm biến M2 tiếp xúc với cồn 49 Hình III.18 a) Đáp ứng khí phụ thuộc vào nhiệt độ b) Tính ổn định cảm biến .50 Hình III.19 Đáp ứng khí cảm biến M2 với NH3 LPG 50 Hình III.20 a) Đáp ứng khí cảm biến M2 với khí thử khác 400oC b) Đặc trưng nhạy khí với cồn cảm biến M2 350oC 51 Hình III.21 Đặc trưng nhạy cồn cảm biến M4 nhiệt độ 150oC 175oC 52 Hình III.22 Đặc trưng nhạy khí cảm biến M4 52 Hình III.23 Đáp ứng cồn cảm biến M4 275oC với nồng độ 250 ppm .53 Hình III.24 a), b) Đáp ứng khí cảm biến với khí khác 275oC 53 V Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Hình III.25 a) Ảnh hưởng nhiệt độ đến đáp ứng khí M4,b) Ảnh hưởng nồng độ đến đáp ứng khí cảm biến M4………………………………………………… 54 Hình III.26 a) Đáp ứng cồn cảm biến nhiệt độ làm việc tối ưu ứng với nồng độ cồn 1500 ppm b) Đáp ứng cồn phụ thuộc vào nhiệt độ cảm biến khí………………………………………………………………………….…55 Hình III.27 Đáp ứng cồn cảm biến nhiệt độ tối ưu với nồng độ cồn 1500 ppm 56 Hình III.28 Ảnh SEM cầu gai Fe2O3 nung 600oC h 56 Hình III.29 Phổ XRD Fe2O3 nung 600oC h .57 Hình III.30 Đáp ứng cồn 275oC 59 Hình III.31 Độ nhạy khí C2H5OH vật liệu Fe2O3 theo nhiệt độ (a) nồng độ (b) 59 Hình III.32 Đáp ứng cồn 275oC 59 Hình III.33 Phổ huỳnh quang kích thích vật liệu nano hoa nano CuO xử lý nhiệt 600oC với phát xạ 517 nm…………… …………… 60 Hình III.34 Phổ huỳnh quang phát xạ vật liệu nano hoa nano CuO xử lý nhiệt 600oC với bước sóng kích thích 325 nm nhiệt độ phịng .61 VI Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều LỜI MỞ ĐẦU Thuật ngữ ―công nghệ nano‖ lần đƣợc đƣa nhà khoa học Nhật Norio Taniguchi vào năm 1974 để mơ tả xác trình kỹ thuật bán dẫn [1] Tuy nhiên ý tƣởng việc chế tạo kiểm sốt vật liệu nano quy mơ nhỏ đƣợc đề xuất Richard Feynman vào năm 1959 [2] Sau đó, thập niên 80 khái niệm công nghệ nano trở nên phổ biến nhờ vào việc phát minh thiết bị nhƣ kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)…cho phép thao tác vật liệu nano Việc phát fullerene (C60 ~ nm) vào năm 1985 [3] tái khám phá ống nano carbon Lijima năm 1991 [4] bƣớc ngoặt lớn nhiều nhà khoa học chuyên gia toàn giới Từ việc bổ sung lƣợng nhỏ vật liệu nano carbon nâng cao đáng kể cấu trúc tính chất điện vật liệu composite Do đó, việc nghiên cứu phát triển công nghệ nano lĩnh vực khác thu hút đƣợc nhiều quan tâm việc chế tạo vật liệu có kích thƣớc nano cải thiện đƣợc nhiều tính vật liệu dạng khối Chính thế, ngày công nghệ nano công nghệ phát triển nhanh chóng với tiềm lớn để tạo vật liệu có tính vƣợt trội cho ứng dụng khác Nhiều sản phẩm nano đƣợc thƣơng mại hóa nhiều lĩnh vực nhƣ: thiết bị điện tử, chăm sóc cá nhân, đồ thể thao phụ tùng ô tô Trong tƣơng lai gần, công nghệ nano cho phép sản phẩm đƣợc dự kiến thị trƣờng lớn với ngành công nghiệp hóa chất, y tế lĩnh vực cơng nghệ nano phát triển nhanh Tuy nhiên, có nhiều mối quan tâm tác động vật liệu nano đến sức khỏe ngƣời môi trƣờng [5] Chính vậy, hiểu biết rõ vật liệu nano xác định rủi ro tiềm tàng có với việc sử dụng vật liệu nano bƣớc quan trọng để thống trị ngành công nghiệp tƣơng lai Ứng dụng công nghệ nano, vật liệu nano đƣợc chế tạo ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhƣ tái tạo lƣợng sạch, chế tạo thuốc y học giúp trình hấp thụ thuốc tốt hơn, lĩnh vực điện tử tạo siêu máy tính với tốc độ cực nhanh Bằng nhiều phƣơng pháp khác vật liệu nano đƣợc chế tạo nghiên cứu Trong cấu trúc nano ơxít kim loại bán dẫn đƣợc biết đến nhƣ điều kiện tiên phủ nhận cho phát triển vật liệu thơng minh Với tính chất vật lý hóa học độc đáo, vật liệu nano ơxít kim loại bán dẫn thu hút nhiều quan tâm không sở nghiên cứu phịng thí nghiệm mà cịn ứng dụng thực tiễn khác [6,7] Các nghiên cứu cho Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều thấy tính chất vật lý hóa học chịu ảnh hƣởng nhiều vào kích thƣớc, hình dạng, thành phần cấu trúc tinh thể nano Hiện tƣợng thú vị diện tích bề mặt tăng đáng kể, thay đổi lƣợng bề mặt hiệu ứng lƣợng tử xảy lớp chuyển tiếp ơxít kim loại bán dẫn giảm đến kích thƣớc nano [8,9,10] Những tính chất xuất vật liệu kích thƣớc nano mà khơng có vật liệu khối Do đó, việc tổng hợp kiểm sốt vật liệu có kích thƣớc nano, đa hình thái đa cấu trúc có vai trị lớn phát triển khoa học nano cơng nghệ nano Chính vậy, vật liệu ơxít kim loại bán dẫn có kích thƣớc nano đƣợc tổng hợp nhiều phƣơng pháp hóa lý khác [8,10,11] Trong số ơxít kim loại bán dẫn, đồng (II) ơxít chủ đề đƣợc quan tâm tính chất thú vị tiềm nhiều ứng dụng Đồng ơxít đƣợc biết đến nhƣ ơxít kim loại bán dẫn loại p với bề rộng vùng cấm hẹp sở cho vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao vật liệu kháng từ Vật liệu CuO với cấu trúc nano có diện tích bề mặt lớn, có tính chất lý hóa tiềm mà vật liệu khối khơng có Những vật liệu cấu trúc nano đƣợc nghiên cứu rộng rãi cho thấy ứng dụng đầy tiềm nhiều lĩnh vực khác Cấu trúc nano CuO đƣợc coi vật liệu làm điện cực cho pin hệ với khả ứng dụng cao, an tồn thân thiện với mơi trƣờng [35] Đó vật liệu hứa hẹn cho chế tạo tế bào lƣợng mặt trời độ hấp thụ lƣợng mặt trời cao, phát nhiệt thấp, tính chất điện tƣơng đối tốt nồng độ hạt dẫn cao [12] Hơn nữa, cấu trúc nano CuO đƣợc sử dụng lĩnh vực khác nhƣ: cảm biến khí [13], cảm biến sinh học [31], tách sóng quang [14], vật liệu tích trữ lƣợng [15], siêu tụ điện [16], loại bỏ chất ô nhiễm vô [17,18], xúc tác quang hóa [19] phƣơng tiện lƣu trữ từ tính [20] Các nghiên cứu gần cho thấy vật liệu nano CuO tổ hợp với vật liệu hữu vô khác để tạo vật liệu có độ dẫn điện, dẫn nhiệt tốt; độ bền nhiệt, bền học cao [21,22,23] Hơn nữa, vật liệu nano CuO chất xúc tác hiệu cho q trình ơxy hóa CO NO nhƣ q trình ơxy hóa hợp chất hữu dễ bay nhƣ CH3OH [24,25] Bên cạnh vật liệu sắt III ơxít – ôxít kim loại bán dẫn loại n cho thấy tiềm ứng dụng nhiều lĩnh vực khác tự nhiên nhƣ đời sống Trong y học, Fe2O3 ơxít sắt nhƣ Fe3O4 chất hoạt động hóa học bề mặt, chất tƣơng thích sinh học khơng độc hại Ơxít sắt mà đặc biệt hạt nano ơxít sắt với tính chất từ nên đƣợc ứng dụng rộng rãi y học làm chất tƣơng phản chụp ảnh cộng hƣởng từ, đánh dấu mô tế bào ung thƣ, điều khiển dẫn thuốc vào thể, dùng liệu pháp nhiệt vùng - tế bào đánh dấu hạt nano ơxít sắt đƣợc đốt nóng từ trƣờng xoay chiều tác động đến tế bào đó, nhiệt sinh gây kích thích đến để giết chết tế bào gây hại Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Ngoài nguyên tố sắt đƣợc biết đến thành phần vi lƣợng tế bào hồng cầu máu Trong cơng nghiệp, ơxít sắt nguồn nguyên liệu để sản xuất gang, thép sản phẩm hợp kim khác sắt - sản phẩm công nghiệp nặng đặc biệt lĩnh vực cảm biến khí nhằm phát khí gây độc, gây cháy Trên sở phân tích đây, tơi chọn đề tài luận văn ―Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều‖ Mục đích luận văn nhằm: - Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano Fe2O3 vật liệu nano CuO đa hình thái phƣơng pháp nhiệt thuỷ phân - Nghiên cứu chế hình thành phát triển vật liệu - Khảo sát tính chất điện vật liệu CuO Fe2O3 cấu trúc nano thông qua thay đổi điện trở vật liệu có mặt chất khí - Đánh giá sơ tính chất quang vật liệu Để thực mục đích nói trên, sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm sau đây: Sử dụng phƣơng pháp nhiệt thuỷ phân để chế tạo vật liệu Để nghiên cứu đặc tính cấu trúc vật liệu, tiến hành phân tích mẫu vật liệu phƣơng pháp thu ảnh phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Bên cạnh đó, hình thái bề mặt kích thƣớc vật liệu đƣợc nghiên cứu khảo sát Các phƣơng pháp phân tích bề mặt kể đến nhƣ ảnh hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng FESEM ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM Ngoài phần Mở đầu, Kết luận Danh mục tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan Tổng quan vật liệu CuO, Fe2O3 cấu trúc nano ứng dụng Chƣơng 2: Thực nghiệm Chế tạo vật liệu nano CuO đa hình thái vật liệu nano Fe2O3 dạng cầu gai phƣơng pháp nhiệt thuỷ phân, phƣơng pháp kỹ thuật đo đạc sử dụng nghiên cứu Chƣơng 3: Kết thảo luận Trình bày kết liên quan đến hình thái cấu trúc vật liệu nano CuO Fe2O3 thông qua phép đo SEM, TEM XRD thảo luận chế hình thành vật liệu Bên cạnh tính chất điện vật liệu đƣợc thảo luận khả ứng dụng làm vật liệu nhạy khí Tính chất quang đƣợc thảo luận dựa kết đo phổ huỳnh quang vật liệu Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều CHƢƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Vật liệu nano CuO I.1.1 Cấu trúc tinh thể CuO Trong số hợp chất ơxít bán dẫn, ơxít đồng nhƣng chất đƣợc quan tâm nhiều lĩnh vực vật lý bán dẫn Ơxít đồng tồn hai dạng thù hình ổn định đồng II ơxít (CuO) đồng I ơxít (Cu2O) Hai ơxít có khác tính chất vật lý, màu sắc, cấu trúc tinh thể tính chất điện, hai ơxít đƣợc biết đến ôxít kim loại bán dẫn loại p, ôxít (Cu2O) với màu sắc đỏ ngƣợc lại CuO có màu sắc đen, báo cáo gần chứng minh CuO có tính dẫn cao Cu2O nhƣng với tính di động thấp CuO chất bán dẫn loại p có cấu trúc đơn tà, bán dẫn liên kết cộng hóa trị với độ rộng vùng cấm vào khoảng 1,21 1,85 eV Hình I.1 Cấu trúc vật liệu CuO nhiệt độ phòng Cấu trúc tinh thể CuO đƣợc xác định vào năm 1933 sau đƣợc khẳng định lại phƣơng pháp Xray vào năm 1970 [26] Trái ngƣợc với cấu trúc đá muối thơng thƣờng mơnơ ơxít kim loại chuyển tiếp lớp 3d khác, cấu trúc CuO đơn tà với kiểu đối xứng không gian C2/c Trông đơn vị CuO có ngun tử Cu nguyên tử O (hình I.1) Bourne et al [27] chứng minh CuO khơng có giai đoạn chuyển pha áp suất lên đến 700 kbar nhiệt độ lên tới 3000 K, trái ngƣợc với ơxít kim loại bán dẫn khác, q trình chuyển pha tinh thể xảy q trình ủ làm mát Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Kết đo đặc trƣng nhạy khí nhƣ hình III.21 cho thấy cảm biến M4 đáp ứng khí tốt với cồn nhiệt độ thấp nhƣ 150oC 175oC, nhiệt độ điện trở cảm biến không ổn định đƣợc nhƣ nhiệt độ cao Kết nhƣ hình III.22, đƣờng đặc trƣng nhạy khí cảm biến M4 với cồn nhiệt độ dải từ 200oC đến 325oC cho thấy đáp ứng khí tốt, điện trở ổn định 8000 74s 23s §iƯn trë () 7000 6000 Thời gian đáp ứng: 23 giây Thời gian phục hồi: 74 giây 250ppm-C2H5OH 275C 5000 4000 3000 2000 100 200 300 400 Thêi gian (s) Hình III.21 Đáp ứng cồn cảm biến M4 275oC với nồng độ 250 ppm 8000 8000 C2H5OH 7000 T=275C - 250ppm 6000 §iƯn trë () §iƯn trë () 7000 5000 NH3 4000 LPG 3000 T=275C-250ppm 6000 NH3 5000 C2H5OH EPG 4000 3000 2000 2000 500 a) 1000 1500 2000 2500 Thêi gian (gi©y) b) 100 300 400 Thêi gian (gi©y) 16000 T=275C 3,34365 14000 T=275C 250ppm 1,67636 1.29548 12000 §iƯn trë () §¸p øng khÝ (Rg/Ra) 200 10000 8000 6000 4000 2000 NH3 C2H5OH LPG 2000 4000 6000 8000 c) d) Thêi gian (gi©y) Hình III.22 a), b) Đáp ứng khí cảm biến với khí khác 275oC c) Tính chọn lọc cảm biến M4 với cồn d) Tính cổn định53 cảm biến M4 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Kết nhƣ hình III.23 thời gian đáp ứng thời gian phục hồi cồn nhiệt độ 275oC tƣơng ứng 23 giây 74 giây nhỏ Quá trình khảo sát đặc trƣng nhạy khí với khí khác nhƣ hình III.24a,b cho thấy đáp ứng khí cảm biến M4 tốt cồn giảm dần với khí NH3 khí LPG Ở nhiệt độ 275oC có xuất 250 ppm khí thử khác điện trở cảm biến tăng gần nhƣ tức thì; tƣơng ứng với cồn, khí NH3 khí LPG điện trở cảm biến tăng 3,34 lần, 1,68 lần 1,30 lần.Thời gian đáp ứng thời gian hồi phục khí khác đƣợc nhƣ hình III.24b, thời gian hồi đáp tăng dần đối cồn, khí NH3 khí LPG Ngồi việc khảo sát lặp lại cảm biến đƣợc tiến hành khảo sát 275oC với nồng độ khí khác dải từ 125 ppm đến 1500 ppm cho thấy nhƣ hình III.24d, có xuất nồng độ cồn đáp ứng khí tốt, thời gian hồi đáp nhỏ, điện trở ổn định có giá trị với lần đo lần độ Điện trở cảm biến ổn định khơng có xuất khí thử Các kết cho thấy cảm biến M4 đáp ứng cồn tốt, ổn định có độ lặp lại cao a) 125ppm 250ppm 500ppm 1000ppm 1500ppm 150 200 250 300 350 Đáp ứng khí (S = Rg/Ra) Đáp ứng khí (S=Rg/Ra) 400 NhiƯt ®é (C) b) 150(C) 175(C) 200(C) 225(C) 250(C) 275(C) 300(C) 325(C) 350(C) 375(C) 400(C) 500 1000 1500 2000 Nång ®é (ppm) Hình III.23 a) Ảnh hưởng nhiệt độ đến đáp ứng khí M4 b) Ảnh hưởng nồng độ đến đáp ứng khí cảm biến M4 Hình II.25 cho thấy đáp ứng khí phụ thuộc vào nồng độ nhiệt độ cảm biến khí M4 với cồn Kết khảo sát đặc trƣng nhạy cồn cảm biến M4 với nồng độ khác từ 125 ppm đến 1500 ppm dải nhiệt độ rộng từ 150oC đến 400oC cho thấy phụ thuộc đáp ứng khí cảm biến M4 với cồn theo nhiệt độ nồng độ nhƣ hình III.25 Nhiệt độ làm việc tối ƣu đƣợc tìm thấy 250oC nhƣ hình III.25a, với xuất 1500 ppm cồn đáp ứng khí tăng lần Bên cạnh đó, đƣờng đặc trƣng cho phụ thuộc đáp 54 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều ứng khí vào nồng độ cho thấy đƣờng đặc trƣng tuyến tính, độ dốc lớn nhiệt độ 250oC 275oC Nhƣ vậy, phƣơng pháp nhiệt thủy phân vật liệu nano CuO đa hình thái đƣợc chế tạo Các hình thái dạng thanh, hoa CuO đƣợc chứng minh ảnh SEM, TEM XRD Để khảo sát tính chất vật liệu, cơng nghệ vi điện tử linh kiện cảm biến sở vật liệu CuO đƣợc chế tạo, xử lý nhiệt đo đặc trƣng nhạy khí hệ khí tĩnh Từ kết nghiên cứu phân tích cho thấy vật liệu CuO cấu trúc nano đa hình thái tiềm ứng dụng chế tạo cảm biến phát cồn So sánh tính chất đáp ứng cồn linh kiện cảm biến M1, M2, M3, M4 M5 để thấy đƣợc phụ thuộc vào hình thái vật liệu đến đáp ứng khí nhƣ hình III.26 1500 ppm Đáp ứng khí (S=Rg/Ra) Đáp ứng khí (S=Rg/Ra) a) M1 M2 M3 M4 M1 M2 M3 M4 M5 b) 200 M5 250 300 350 400 Nhiệt độ (C) Linh kiện cảm biến Hỡnh III.24 a) Đáp ứng cồn cảm biến nhiệt độ làm việc tối ưu ứng với nồng độ cồn 1500 ppm b) Đáp ứng cồn phụ thuộc vào nhiệt độ cảm biến khí Hình III.26a cho thấy đáp ứng cồn tốt nhiệt độ làm việc tối ƣu với mẫu cảm biến M1 M4 đáp ứng cồn giảm dần tƣơng ứng với mẫu cảm biến M5, M3 M2 Nhƣ hình 27 thấy đáp ứng khí với mẫu cảm biến M1 M4 đạt lần Điều đƣợc giải thích cách định tính diện tích bề mặt vật liệu hay kích thƣớc lỗ xốp hình thái vật liệu nano CuO nhƣ hình III.2 Hình 26.b cho thấy nhiệt độ làm việc tối ƣu cảm biến sở hình thái khác vật liệu nano CuO Trong linh kiện cảm biến sở vật liệu nano CuO đa hình thái, linh kiện cảm biến M4 sở hình thái la nano CuO hình thái nano CuO cho thấy ƣu việt với đáp ứng khí tốt, độ ổn định cao nhiệt độ làm việc tối ƣu thấp 250ºC 55 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thp chiu 7,5 7,3 Đáp ứng khí 4,5 4,1 3,4 M1 M2 M3 M4 M5 Linh kiƯn c¶m biÕn Hình III.25 Đáp ứng cồn cảm biến nhiệt độ tối ưu với nồng độ cồn 1500 ppm III.2 Vật liệu Fe2O3 III.2.1 Kết phân tích hình thái cấu trúc vật liệu Fe2O3 Từ bƣớc thực nghiệm nhƣ trình bày chƣơng II, mẫu vật liệu thu đƣợc có màu đỏ gạch đƣợc xử lý nhiệt 600o giờ, sau đƣợc phân tích hình thái cấu trúc ảnh SEM XRD Hình III.26 Ảnh SEM cầu gai Fe2O3 nung 600oC h 56 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Kết phân tích hình thái vật liệu nhƣ hình III.28 cho thấy vật liệu chế tạo đƣợc có dạng cầu gai với đƣờng kính khoảng 2-3 μm với cánh nano có đƣờng kính từ 20 – 30 nm chiều dài khoảng 200 – 300 nm Vật liệu chế tạo có độ đồng cao Bên cạnh đó, phân tích cấu trúc vật liệu ảnh nhiễu xạ tia X nhƣ hình III.29 cho thấy xuất góc nhiễu xạ phù hợp với kết nghiên cứu trƣớc vât liệu Fe2O3 (JCPDS 01-089-0596), ứng với số mạng a = 5,04Å; b = 5,04Å; c = 13,77Å góc α = 90°; β = 90°; γ = 120° Ngoài ảnh nhiễu xạ tia X cho thấy khơng thấy có đỉnh lạ cho thấy kết chế tạo vật liệu Fe2O3 có độ tinh khiết cao Hình III.27 Phổ XRD Fe2O3 nung 600oC 2h Cơ chế hình thành nano Fe2O3 Cơ chế hình thành vật liệu nano α-Fe2O3 đƣợc đƣa thảo luận nhƣ hình III.30 : Các tiền chất dung dịch pha trộn Fe(NO3)3 Na2SO4 không tác dụng trực tiếp với để tạo muối hay kết tủa Quá trình tạo vật liệu Fe2O3 bao gồm trình thủy phân xảy Đầu tiên ion thủy phân mơi trƣờng nƣớc tạo nhóm Các nhóm kết hợp với ion Fe3+ theo nhiều bƣớc để tạo hydroxit sắt Các trình xảy ra: (3.6) (3.7) (3.8) (3.9) Do Fe(NO3)3 Na2SO4 đƣợc pha trộn với tỉ lệ mol 1:1 nên sau dung dịch đạt trạng thái cân tạo gốc Fe(OH)2+ Trong dung dịch 57 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều cịn gốc nên khơng thể hình thành Fe(OH)3, Fe(OH)2+ tiền chất để trình hình thành cấu trúc vật liệu nano Fe2O3 Quá trình nhiệt thủy phân làm gốc Fe(OH)2+ kết hợp với tạo khối mầm ban đầu có dạng có cấu trúc FeOOH Sau kết tụ lại thành mầm cầu gai ban đầu Các mầm kết tụ cầu gai để đạt trạng thái lƣợng bền vững Kết thúc trình nhiệt thủy phân ta có đƣợc FeOOH dạng α có cấu trúc dạng cầu gai α- FeOOH thu đƣợc sau nung lên nhiệt độ 600oC ta thu đƣợc -Fe2O3 với cấu trúc giữ nguyên -Fe2O3 thu đƣợc có độ xốp cao dạng α- FeOOH Hình III.30 Sơ đồ chế hình thành nano Fe2O3 III.2.2 Tính nhạy khí vật liệu Fe2O3 dạng cầu gai Màng mỏng chứa vật liệu nano Fe2O3 dạng cầu gai có cánh Fe2O3 sau đƣợc chế tạo thành công đƣợc phủ lên bề mặt điện cực lƣợc Pt tiến hành đo nhạy khí với khí C2H5OH dải nhiệt độ từ 250oC – 400oC dải nồng độ 250 ppm – 2000 ppm Hình III.30 đƣờng đặc trƣng nhạy khí vật liệu α – Fe2O3 với cồn đo hệ khí động nhiệt độ tối ƣu 275oC Qua đồ thị ta thấy độ lặp lại mẫu tốt, thời gian đáp ứng thời gian hồi phục hầu nhƣ khơng thay đổi sau lần bơm khí vào hút khí Đáp ứng khí tăng từ ứng với 250 ppm đến 18 lần ứng với 2000 ppm Thời gian đáp ứng mẫu nhỏ ~ 41giây, nhƣng ngƣợc lại thời gian phục hồi lớn (hình III.31) 58 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều 6000 T=275 C 6000 500 ppm 4000 5000 1000 ppm 1500 ppm §iƯn trë (k) §iƯn trë (k) 5000 2000 ppm 3000 T=275oC 250 ppm 41s 250 ppm 2000 4000 3000 2000 1000 1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 200 400 Thêi gian (s) 600 800 1000 1200 Thêi gian (s) Hình III.31 Đáp ứng cồn 275oC 20 18 400 C 375 C 350 C 325 C 300 C 275 C 250 C 225 C 14 12 10 18 a) Đáp ứng khí (S=Rg/Ra) Đáp ứng khí (S=Rg/Ra) 16 250 ppm 500 ppm 1000 ppm 1500 ppm 2000 ppm b) 16 14 12 10 2 500 1000 1500 2000 225 250 275 300 325 350 375 400 NhiƯt ®é (C) Nång ®é (ppm) Hình III.32 Độ nhạy khí C2H5OH vật liệu Fe2O3 theo nhiệt độ (a) nồng độ (b) Để khảo sát đáp ứng cồn theo nồng độ nhiệt độ tiến hành đo đặc trƣng nhạy khí cở nhiệt độ khác với nồng độ khí đƣa vào khoảng 250 ppm đến 2000 ppm Kết nhƣ hình III.32 thấy thấy nhiệt độ làm việc ảnh hƣởng nhiều đến độ nhạy cảm biến Độ nhạy cảm biến tăng mạnh dải nhiệt độ từ 225oC đến 275oC đạt cực đại nhiệt độ 275oC Nhiệt độ 275oC nhiệt độ tối ƣu cảm biến, đậy độ nhạy cảm biến đạt đến 18 lần tăng nồng độ từ 250 ppm đến 2000 ppm tiếp xúc với khí thử Từ khoảng nhiệt độ 275oC đến 400oC, độ nhạy có xu hƣớng giảm dần 59 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều III.3 Phổ huỳnh quang vật liệu Phổ phát xạ huỳnh quang phƣơng pháp phân tích hóa học phân tử mẫu bị kích thích nguồn sáng bƣớc sóng phát xạ tần số khác Phổ phát xạ huỳnh quang cung cấp thông tin chuyển mức lƣợng cƣờng độ phổ phát xạ huỳnh quang cho ta biết định lƣợng mối liên hệ tỉ lệ tái hợp xạ tái hợp không xạ Sự phụ thuộc cƣờng độ phát xạ huỳnh quang vào thay đổi yếu tố bên ngồi nhƣ nhiệt độ, lƣợng kích thích, cơng suất kích thích…có thể sử dụng để phân tích sâu trạng thái điện tử vùng lƣợng Nghiên cứu phổ phát xạ huỳnh quang cho biết thông tin đặc trƣng khác vật liệu nhƣ là: - Độ rộng vùng cấm: chuyển tiếp thƣờng xảy mức lƣợng vùng dẫn vùng hóa trị - bề rộng vùng cấm chất bán dẫn - Xác định tạp chất: mức chuyển tiếp xạ bao gồm mức gây khuyết tật, tạp chất Năng lƣợng phổ phát xạ huỳnh quang mức dùng để nhận biết tạp chất, cƣờng độ phổ phát xạ huỳnh quang dùng để xác định nồng độ chúng Trong nghiên cứu tiến hành đo phổ huỳnh quang mẫu CuO Fe2O3 Tuy nhiên đo đạc tín hiệu huỳnh quang thấp khó đo Hình III.33 phổ huỳnh quang mẫu CuO (mẫu M3) ứng với phát xạ đỉnh 517 nm 325.93 700 517.46 650 250 495.45 600 Intensity (a.u.) Cƣờng độ (a.u) Intensity (a.u.) 300 550 500 450 200 400 300 310 320 330 Wavelength (nm) Bƣớc sóng (nm) 340 350 460 480 500 520 Wavelength (nm) Hình III.33 Phổ huỳnh quang kích thích vật liệu nano hoa nano CuO xử lý nhiệt 600oC với phát xạ 517 nm 60 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Kết nghiên cứu phổ phát xạ kích thích bƣớc sóng 325 nm đƣợc hình III.34 325.93 700 320 330 Wavelength (nm) 517.46 650 495.45 Intensity (a.u.) 600 550 500 450 400 340 350 460 480 500 520 Wavelength (nm) 540 Hình III.34 Phổ huỳnh quang phát xạ vật liệu nano hoa nano CuO xử lý nhiệt 600oC với bước sóng kích thích 325 nm nhiệt độ phịng Kết phân tích phổ phát xạ huỳnh quang phát xạ nhƣ hình III.34 cho thấy: sử dụng bƣớc sóng kích thích 325 nm nhiệt độ phịng thấy xuất có hai vùng phát xạ bƣớc sóng xanh trải dài từ 490-505 nm từ 505-532 nm với đỉnh trung tâm tƣơng ứng 495 nm 517 nm Lựa chọn đỉnh phát xạ 517 nm để tìm bƣớc sóng kích thích thấy xuất đỉnh 325 nm Giá trị thu đƣợc ứng với bƣớc sóng xanh phù hợp với kết công bố [30] Với mẫu Fe2O3 tiến hành đo đạc nhƣng kết tín hiệu yếu Để nghiên cứu sâu tính chất quang hai loại vật liệu cần có nghiên cứu liên quan đến phổ hấp thụ khả quang xúc tác vật liệu 61 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều KẾT LUẬN Dựa kết thực nghiệm thu đƣợc rút số kết luận văn nhƣ sau: Bằng phƣơng pháp nhiệt thủy phân từ tiền chất Cu(NO3)2.3H2O, NH4HCO3, NH4OH NaOH với có mặt chất hoạt động bề mặt PEG dạng vật liệu nano CuO đa hình thái nhƣ thanh, hoa đƣợc chế tạo Các hình trụ với đáy hình chữ nhật, chiều dài cỡ μm, kích thƣớc mặt cắt cỡ 80 nm x 100 nm Các CuO đƣợc chế tạo với kích thƣớc bề mặt cỡ 100 nm, bề dày khoảng 20 nm Hoa nano CuO với cánh xếp lại với có đƣờng kính vài μm, bề dày khoảng 15 nm Bên cạnh đó, cấu trúc hoa nano CuO với cánh nano có đƣờng kính khoảng 100 nm chiều dài vài trăm nm đƣợc chế tạo Đã chế tạo vật liệu nao Fe2O3 dạng cầu gai từ tiền chất Fe(NO3)3.3H2O NH4OH Các cầu gai nano Fe2O3 có kích thƣớc từ – μm với cánh có chiều dài 200 – 300 nm rộng 50 nm Đã tiến hành đo tính chất điện vật liệu nano CuO đa hình thái vật liệu nano α-Fe2O3 dạng cầu gai thơng qua đo đặc trƣng nhạy khí vật liệu Kết cho thấy vật liệu nano CuO với hình thái khác chọn lọc với cồn Lá nano CuO cho đặc tính nhạy khí tốt với nhiệt độ làm việc tối ƣu 250ºC Thời gian đáp ứng hồi phục màng vật liệu tƣơng ứng 23 giây 74 giây Khảo sát lặp lại màng vật liệu cho thấy, vật liệu có tính ổn định cao Vật liệu nano CuO có tiềm ứng dụng chế tạo cảm biến phát cồn Bên cạnh đó, kết khảo sát tính chất điện vật liệu nano α-Fe2O3 dạng cầu gai với cồn cho thấy độ nhạy tăng mạnh so với vật liệu CuO (16 lần có xuất 1500 ppm), nhiên tính ổn định thời gian phục hồi Đã khảo khảo sát đánh giá sơ tính chất quang vật liệu thơng qua kết đo phổ huỳnh quang với hoa nano CuO (M3) 62 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều TÀI LIỆU THAM KHẢO R.W Whatmore (2006), ―Nanotechnology—what is it? Should we be worried?‖, Occupational Medicine, 56, pp 295-299 F Richard (2002), ―There is Plenty of Room at the Bottom, Handbook of Nanoscience‖, Engineering and Technology, CRC Press H.W Kroto, J.R Heath, S.C O'Brien, R.F Curl, R.E Smalley (1985), ―C60:Buckminsterfullerene‖, Nature, 318, pp 162-163 S Iijima (1991), ―Helical microtubules of graphitic carbon‖, Nature, 354, pp 56-58 C Buzea, I Pacheco, K Robbie (2007), ―Nanomaterials and nanoparticles: Sources and toxicity‖, Biointerphases, 2, MR17-MR71 Tiwari JN, Tiwari RN, Kim KS (2012), ―Zero-dimensional, one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional nanostructured materials for advanced electrochemical energy devices‖, Prog Mater Sci, 57, pp 724–803 Spencer MJS (2012), ―Gas sensing applications of 1D-nanostructured zinc oxide: insights from density functional theory calculations‖, Prog Mater Sci, 57,pp 437–86 Chen X, Mao S (2007), ―Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and applications‖, Chem Rev, 107, pp 2891–959 Park J, Joo J, Kwon SG, Jang Y, Hyeon T (2007), ―Synthesis of monodisperse spherical nanocrystals‖, Angew Chem Int Ed, 46, pp 4630–60 10 Zheng H, Ou JZ, Strano MS, Kaner RB,Mitchell A, Kalantar-zadeh K (2011), ―Nanostructured tungsten oxide – properties, synthesis, and applications‖, Adv Funct Mater, 21, pp 2175–96 11 Singh DP, Ali N (2010), ―Synthesis of TiO2 and CuO nanotubes and nanowires‖, Sci Adv Mater, 2, pp 295–335 12 Kislyuk VV, Dimitriev OP (2008), ―Nanorods and nanotubes for solar cells‖, J Nanosci Nanotechnol, pp 131–48 13 Choi KJ, Jang HW (2010), ―One-dimensional oxide nanostructures as gassensing materials: review and issues‖, Sensors, 10, pp 4083–99 14 Wang SBB, Hsiao CHH, Chang SJJ, Lam KTT, Wen KHH, Hung SCC, et al (2011), ―A CuO nanowire infrared photodetector‖, Sensor Actuat A: Phys, 171, pp.207–11 15 Rossi C, Zhang K, Esteve D, Alphonse P, Tailhades P, Vahlas C (2007), ―Nanoenergetic materials for MEMS: a review‖, J Microelectromech Syst, 16, pp 919–31 16 Zhang X, Shi W, Zhu J, Kharistal D, Zhao W, Lalia B, et al (2011), ―Highpower and high-energy-density flexible pseudocapacitor electrodes made from 63 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều porous CuO nanobelts and single-walled carbon nanotubes‖, ACS Nano, 5, 2013–9 17 Ali I (2012), ―New generation adsorbents for water treatment‖, Chem Rev, 112, 5073–91 18 Yu X-Y, Xu R-X, Gao C, Luo T, Jia Y, Liu J-H, et al (2012), ―Novel 3D hierarchical cotton-candy-like CuO: surfactant-free solvothermal synthesis and application in As(III) removal‖, ACS Appl Mater Interfaces, 4, 1954–62 19 Liu J, Jin J, Deng Z, Huang S-Z, Hu Z-Y, Wang L, et al (2012), ―Tailoring CuO nanostructures for enhanced photocatalytic property‖, J Colloid Interface Sci, 384, pp 1–9 20 Kumar R, Diamant Y, Gedanken A (2000), ―Sonochemical synthesis and characterization of nanometer-size transition metal oxides from metal acetates‖, Chem Mater, 12, 2301–5 21 Liu Y, Chu Y, Zhuo Y, Li M, Li L, Dong L (2007), ―Anion-controlled construction of CuO honeycombs and flowerlike assemblies on copper foils‖, Cryst Growth Des, 7, 467–70 22 Vaseem M, Umar A, Kim SH, Hahn Y-B (2008), Low-temperature synthesis of flower-shaped CuO nanostructures by solution process: formation mechanism and structural properties‖, J Phys Chem C, 112, 5729–35 23 Zhang X,Wang G, Liu X,Wu J, Li M, Gu J, et al (2008), ―Different CuO nanostructures: synthesis, characterization, and applications for glucose sensors‖ J Phys Chem C; 112, 16845–9 24 Xu L, Sithambaram S, Zhang Y, Chen C-h, Jin L, Joesten R, et al (2009), ―Novel urchin-like CuO synthesized by a facile refluxmethod with efficient olefin epoxidation catalytic performance‖, Chem Mater, 21, 1253–9 25 Zhou K, Li Y (2012), ―Catalysis based on nanocrystals with well-defined facets‖, Angew Chem Int Ed, 51, 602–13 26 Asbrink S, Norrby LJ ―A refinement of the crystal structure of copper (II) oxide with a discussion of some exceptional e.s.d.’s‖ (1970), Acta Crystallogr Sect A: Found Crystallogr, 26, pp 8-15 27 Bourne L, Yu P, Zettl A, Cohen M (1989), ―High-pressure electrical conductivity measurements in the copper oxides‖, Phys Rev B, 40, 10973–6 28 Meyer B, Polity A, Reppin D, Becker M, Hering P, Klar P, et al (2012), ―Binary copper oxide semiconductors: frommaterials towards devices‖, Phys Status Solidi (b);249, pp 1487–509 29 Borgohain K, Mahamuni S (2002), ―Formation of single-phase CuO quantum particles‖ J Mater Res, 17, 1220–3 64 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều 30 Al-Gaashani R, Radiman S, Tabet N, Razak Daud a (2011), ―Synthesis and optical properties of CuO nanostructures obtained via a novel thermal decomposition method‖, J Alloys Compd, 509, 8761–9 31 Toboonsung B, Singjai P (2011), ―Formation of CuO nanorods and their bundles by an electrochemical dissolution and deposition process‖, J Alloys Compd, 509, 4132–7 32 Li X, Wang C (2013), ―Engineering nanostructured anodes via electrostatic spray deposition for high performance lithium ionbattery application‖, J Mater Chem A, 1, 165–82 33 Song M-K, Park S, Alamgir FM, Cho J, Liu M (2011), ―Nanostructured electrodes for lithium-ion and lithium-air batteries: the latest developments, challenges, and perspectives‖, Mater Sci Eng R Rep, 72, 203–52 34 Tiwari JN, Tiwari RN, Kim KS (2012), ―Zero-dimensional, one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional nanostructured materials for advanced electrochemical energy devices‖, Prog Mater Sci, 57, 724–803 35 Sun G, Li K, Sun C, Liu Y, He H (2010), ―Physical and electrochemical characterization of CuO-doped activated carbon in ionic liquid‖, Electrochim Acta, 55, 2667–72 36 Hansen BJ, Kouklin N, Lu G, Lin I-K, Chen J, Zhang X (2010), ―Transport, analyte detection, and opto-electronic response of p-type CuO nanowires‖, J Phys Chem C, 114, 2440–7 37 Rahman MM, Saleh Ahammad aJ, Jin J-H, Ahn SJ, Lee J-J (2010), ―A comprehensive review of glucose biosensors based on nanostructured metaloxides‖, Sensors (Basel, Switzerland), 10, 4855–86 38 Zhu Z, Garcia-Gancedo L, Flewitt AJ, Xie H, Moussy F, Milne WI (2012), ―A critical review of glucose biosensors based on carbon nanomaterials: carbon nanotubes and graphene‖, Sensors (Basel, Switzerland); 12, 5996–6022 39 Karlsson HL, Cronholm P, Gustafsson J, Möller L (2008), ―Copper oxide nanoparticles are highly toxic: a comparison between metal oxide nanoparticles and carbon nanotubes‖, Chem Res Toxicol, 21, 1726–32 40 A.S.Ethiraj, D.J.Kang (2012), ―Synthesis and characterization of CuO nanowires by a simple wet chemical method‖, Nanoscale Research Letters, 7(1), 70 41 K.M.Shrestha, C.M.Sorensen, K.J.Klabunde (2010), ―Synthesis of CuO Nanorods, Reduction of CuO into Cu Nanorods, and Diffuse Reflectance 65 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều Measurements of CuO and Cu Nanomaterials in the Near Infrared Region‖, J Phys Chem C, 114 (34),14368 42 R.M Cornell, U Schwertmann, ―The Iron Oxides‖, ISBN 3, 527, 3027-3 43 Nguyễn Phan Thắng, luận văn thạc sỹ (2012), ―cải thiện đặc tính nhạy khí vật liệu nano alpha Fe2O3‖, Đại học Bách khoa Hà Nội 44 Arturo I Martinez, M A Garcia-Lobato, and Dale L Perry (2009), ―Study of the properties of iron oxide nanostructures‖, Nova Science Publishers, Inc 45 S Mandal, A.H.E Muller (2008), ―Facile route to the synthesis of porous αFe2O3 nanorods‖, Materials Chemistry and Physics, 111, pp 438–443 46 Wu Wei, Hao Rui, Liu Fei, Su Xintai, Hou Yanglong (2013), ―Singlecrystalline α-Fe2O3 nanostructures: controlled synthesis and high-index planes - enhanced photodegradation by visible light‖, J Mater Chem A, 1, 68886894 47 M Mohapatra and S Anand (2010), ―Synthesis and applications of nanostructured iron oxides/hydroxides‖, International Journal of Engineering, Science and Technology, Vol 2, pp 127-146 48 Cao.M.Liu, T.Cao, S.Sun, G.Wu, X Hu, C Wang (2005), ―SingleCrystal Dendrtic Micro-Pines of Magnetic α-Fe2O3: Large-Scale Synthesis, Formation Mechanism, and Properties‖, Angewandte Chemie, 44, pp 4197-4201 49 R.Ramesh, K.Ashok, G.M.Bhalero, S.Ponnusamy, C.Muthamizhchelvan (2010), ―Synthesis and properties of α-Fe2O3 nanorods‖, Cryst Res Technol., 45, No 9, pp 965 – 968 50 Phạm Ngọc Nguyên (2004), “Kỹ thuật phân tích vật lý”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 51 J Morales, L Sanchez, F Martın, J.R Ramos-Barrado, M Sanchez (2005), ―Thin Solid Films‖, 474, pp 133-140 52 V Saravanakannan, T Radhakrishnan, Int.J (2014), ―Electrical and Optical Characterization of CuO thin films prepared by spray pyrolysis technique‖, International Journal Chem Tech Res, 6, pp 306-310 53 Yang R., Gu Y., Li Y., Zheng J., Li X.(2009), ― Self- assembled 3- D flowershaped SnO2 nanostructures with improved electrochemical performance for lithium storage‖, Acta Materialia 58, pp 866-847 54 Sakai G., Matsunaga N., Shimanoe K., Yamazoe N (2001), ―Theory of gasdiffusion controlled sensitivity for thin film semiconductor gas sensor‖, Sensors and Actuators B 80, pp 125-131 66 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CÔNG BỐ Pham Tien Hung, Luong Huu Phuoc, Nguyen Dac Dien, Dang Duc Vuong, Nguyen Duc Chien (2014), ―Cupric oxide nanoflowers with plate-like petals: facile synthesis and ethanol sensing properties‖, Internation Conference on Advanced materials and Nanotechnology (ICAMN), 498-502 Luong Huu Phuoc, Do Duc Tho, Pham Tien Hung, Tran Quoc Bien, Dang Duc Vuong, Nguyen Duc Chien (2014), ―Alcohol sensing properties of spherical flower like a-Fe2O3‖, Internation Conference on Advanced materials and Nanotechnology (ICAMN), 506-510 67 ... nghiên cứu tập trung nhiều vào việc chế tạo dạng cấu trúc nano vật liệu nghiên cứu tính chất nhƣ ứng dụng 13 Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều I.2.1 Cấu trúc. .. quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều II.3 Phƣơng pháp khảo sát tính chất điện vật liệu Để nghiên cứu tính chất điện vật liệu, vật liệu đƣợc phủ tạo màng vi điện cực nghiên cứu thay... chất quang đƣợc thảo luận dựa kết đo phổ huỳnh quang vật liệu Nghiên cứu tính chất quang, điện vật liệu CuO Fe2O3 có cấu trúc thấp chiều CHƢƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Vật liệu nano CuO I.1.1 Cấu trúc