Nghiên cứu tổng hợp những tấm nano graphene bằng phương pháp khử hóa học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THẾ HIẾU NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHỮNG TẤM NANO GRAPHENE BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỬ HÓA HỌC Chuyên ngành: VẬT LIỆU KIM LOẠI & HỢP KIM Mã số: 60.52.91 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Trần Văn Khải (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THẾ HIẾU MSHV: 11030688 22/09/1983 Nơi sinh: Đà Nẵng Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: Vật liệu Kim loại & Hợp kim Mã số: 60.52.91 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHỮNG TẤM NANO GRAPHENE BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỬ HÓA HỌC II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tổng hợp nano graphene phương pháp hóa học điều kiện khác  Khảo sát so sánh số tính chất đặc trưng nano graphene thu III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 6/2014 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN VĂN KHẢI CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Văn Khải Giảng viên khoa Công Nghệ Vật Liệu – Trường Đại hoc Bách Khoa – ĐHQG TP Hồ Chí Minh, dành nhiều thời gian hướng dẫn tận tình, chu đáo động viên tơi hồn thành luận văn Tài năng, lòng nhiệt huyết tận tụy thầy, động lực cho tơi đường phía trước Xin chân thành cảm ơn đến tất Quý Thầy, Cô giảng dạy, trang bị cho kiến thức bổ ích q báu chun mơn sống suốt trình học tập trường Xin cảm ơn Anh, Chị Bạn học viên cao học phịng thí nghiệm môn Vật Liệu Cơ Sở môn Vật Liệu Kim Loại tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ cho môi trường làm việc thân thiện, vui vẻ Xin cảm ơn phòng ban thuộc trường ĐH Bách Khoa, phịng thí nghiệm khu Cơng Nghệ Cao giúp đo đạc kết Xin cảm ơn tất bạn bè động viên hỗ trợ cho tơi nhiều q trình học tập, công tác suốt thời gian thực luận văn Lời cuối lời quan trọng nhất, xin cảm ơn Ba, Má bên ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi cho theo đuổi ước mơ Xin gởi đến gia đình tình cảm yêu thương Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2014 Học viên Nguyễn Thế Hiếu iii TÓM TẮT Luận văn tiến hành nghiên cứu tổng hợp nano graphene phương pháp khử hóa học graphene oxít Vì cấu trúc đặc biệt, tính chất vật lý hóa học vượt trội graphene nên thu hút nhiều ý to lớn nghiên cứu tiềm ứng dụng Do tính chất vật liệu thường liên quan tới cấu trúc, thay đổi cấu trúc ảnh hưởng nhiều đến tính chất điện độ rộng vùng cấm graphene Nghiên cứu luận văn tập trung chủ yếu vào cấu trúc, tính chất điện graphene oxít (GO) graphene oxít khử hố học-được ký hiệu RGO (Reduced-Graphene-Oxide) Trong chuỗi thực nghiệm, chúng tơi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nhóm chức có chứa ơxy lên tính chất điện màng graphene Ban đầu nano-GO tổng hợp phương pháp Hummers sữa đổi vật liệu cách điện Tiếp theo nano-GO khử hoá học nhiệt độ cố định (90 ± 50oC) với khoảng thời gian khác từ 20 Cuối màng graphene dẫn điện chế tạo từ nano-GO khử hố học (RGO) trước phương pháp phun phủ đế thach anh (Quartz) Để nâng cao độ dẫn điện màng graphene này, tiến hành sử lý nhiệt 1100oC môi trường chứa 20% H2 80% Ar Ảnh hưởng nhóm chức có chứa ơxy lên cấu trúc tính chất điện màng khảo sát bằng: Kính hiển vi điện tử quét (SEM), Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), Phổ tán xạ Raman, Phổ nhiễu xạ tia X (XRD), Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), Phổ tử ngoại-khả kiến (UV-Vis), Phổ quang điện tử tia X (XPS), hệ đo đặc tuyến Volt-Ampere Kết cho thấy RGO có gia tăng tính dẫn điện đáng kể (độ dẫn điện gia tăng từ 4,18x10-4 S.m-1 cho GO tới ~ 20÷80 S.m-1 cho RGO), có loại bỏ nhóm chức có chứa ôxy phục hồi mạng lưới liên kết carbon sp2 graphene Hơn nữa, sau xử lý nhiệt môi trường 20% H2 80% Ar tính dẫn điện RGO tăng lên mạnh mẽ đạt tới 2500 S.m-1, điều nhóm chức chứa ơxy tiếp tục bị loại bỏ mạng lưới liên kết carbon sp2 phục hồi tốt sau xử lý nhiệt Những đặc tính hứa hẹn iv ứng dụng rộng rãi lĩnh vực công nghệ chế tạo: cảm biến khí siêu nhạy, điện cực suốt, transistor hiệu ứng trường v ABSTRACT This thesis studies the synthesis of graphene-based sheets (GBS) via chemical reduction of graphite oxide (GO) Because of the special structure, outstanding physical and chemical properties of graphene-based sheets Graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide (RGO) have attracted tremendous attention in both fundamental science and potential applications As material properties are usually related to the structure, many effects have been made to modify the electrical properties and tune the band gap of graphene The work presented in this thesis focuses on the structure, electrical properties of GO and RGO In the set of experiments, we study the influence of oxygen functional groups on the structural and electrical properties of graphene films GO sheets were prepared by a modified Hummers method, which were an electrical insulator Highly conducting graphene films were synthesized on quartz substrates by spray deposition of a chemically reduced-GO (RGO)/GO dispersion, the followed by a thermal treatment under 20% H2 and 80% Ar The influence of oxygen functional groups on the structural and electrical properties of graphene films were investigated by Scanning electron microscopy (SEM), Transmission electron microscopy (TEM), Atomic force microscope (AFM), Raman, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Ultraviolet-visible (UV-vis), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), four point probe, and by I-V measurement equipment The results showed that chemically reduced GO (RGO) resulted in significant increase in electrical conductivity (the conductivity increased from 4.18x10-4 S.m-1 for GO to about 20~80 S.m-1 for RGO samples) because of the removal of oxygen functional groups and restoration of sp carbon network in the graphene sheets Furthermore, after thermal annealing in 20% H2 and 80% Ar, the conductivity of RGO film is further improved and can reach to 2500 S.m-1, indicating that the residual oxygen functional groups in the RGO are removed and the better restoration of sp2 carbon networks by thermal annealing These properties promise a wide range of applications in technology fields, such as ultra-sensitive gas sensor, transparent electrodes, solar cell, and field effect transistors vi MỤC LỤC CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 GỚI THIỆU CHUNG 1.2 SỰ CẦN THIẾT TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU .3 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5.1 Quy trình thí nghiệm tổng hợp nano graphene oxít (GO) 1.5.2 Khử hóa học GO thành graphene 1.5.3 Phủ màng mỏng graphene lên đế Si 1.6 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6.1 Các phương pháp nghiên cứu chung 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật cụ thể .7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚ THIỆU VỀ GRAPHENE 2.2 GRAPHENE OXÍT (GO) 11 2.3 TÍNH CHẤT CỦA GRAPHENE 12 2.3.1Cấu trúc vùng lương graphene 12 2.3.2 Tính chất điện graphene 17 2.3.3 Tính chất nhiệt graphene 19 2.3.4 Tính chất graphene 19 vii 2.3.5 Tính chất quang graphene 20 2.3.6 Hiệu ứng lượng tử graphene 21 2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO GRAPHENE 27 2.4.1 Phương pháp tách lớp học (Mechanical exfoliation) 28 2.4.2 Phương pháp epitaxy (epitaxial growth) 29 2.4.3 Phương pháp chế tạo graphene từ dung dịch 32 2.4.4 Phương pháp bung từ ống nano cacbon (Un-zipping carbon nanotubes) 36 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM 37 3.1 ĐỊNH HƯỚNG TỔNG HỢP VẬT LIỆU GRAPHENE 38 3.2 TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP GRAPHENE OXÍT (GO) 39 3.2.1 Quy trình thí nghiệm tổng hợp graphene oxít (GO) 39 3.2.2 Tiến trình thực nghiệm tổng hợp graphene oxít (GO) 39 3.3 TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM KHỬ GO THÀNH RGO 42 3.3.1 Khử hóa học GO thành RGO 42 3.3.2 Phủ màng mỏng graphene lên đế Si 44 3.4 TIẾN TRÌNH NUNG MÀNG 49 CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH VẬT LIỆU 50 4.1 KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM) 51 4.2 KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM) 49 4.3 KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ (AFM) 50 4.4 HỆ ĐO PHỔ TỬ NGOẠI - KHẢ KIẾN (UV-Vis) 50 viii 4.5 HỆ ĐO PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI FOURIER (FTIR) 55 4.6 HỆ NHIỄU XẠ TIA X (XRD) 55 4.7 HỆ ĐO PHỔ TÁN XẠ RAMAN 56 4.8 HỆ ĐO PHỔ QUANG ĐIỆN TỬ TIA X (XPS) 57 4.9 HỆ ĐO ĐẶC TRƯNG VOLT-AMPERE 58 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 59 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 80 6.1 KẾT LUẬN 81 6.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 ix Luận văn thạc sĩ 2014 Hình 5.17 Phổ XPS GO khử hoá học thời điểm khác nhau: thời gian khử (RGO-5h), 10 (RGO-10h), 15 (RGO-10h), 20 (RGO-20h) Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian khử hóa học lên thành phần GO, tiến hành đo phổ XPS mẫu khử 5, 10, 15 20 giờ, kết thu hình 5.17 Thành phần hố mẫu tóm tắt bảng 5.3 Từ bảng 5.3 nhận thấy hàm lượng carbon tăng hàm lượng ôxy lại giảm với gia tăng thời gian khử từ tới 20 Từ kết qủa kết luận đựơc thành phần hoá GO phụ thuộc vào thời gian khử hố học Ngồi ảnh hưởng thời gian khử lên thành phần hố GO ảnh 78 Luận văn thạc sĩ 2014 hưởng nhiệt độ thơng số quan trọng, báo cáo tài liệu [44] Bảng 5.3: Thành phần hoá GO khử khoảng thời gian khác Nhiệt độ Thời gian khử (oC) khử (giờ) GO-xấy - RGO-5h Mẫu Thành phần hoá C (%) O (%) N (%) - 67,0 31,0 - 85 72,0 27,5 0,5 RGO-10h 85 10 74,0 25,0 1,0 RGO-15h 85 15 76,0 23,7 0,3 RGO-20h 85 20 78,5 20,0 1,5 79 Luận văn thạc sĩ 2014 Hình 5.18 Đường đặc trưng Volt-Ampere GO, RGO-20h, RGO-1100oC 80 Luận văn thạc sĩ 2014 Để nghiên cứu ảnh hưởng việc khử hoá học khử nhiệt lên tính chất dẫn điện GO, chúng tơi tiến hành đo đặc tính điện cường độ dịng (I-V) mẫu tổng hợp Hình 5.18 đặc tính I-V GO, RGO RGO1100oC đo nhiệt độ phịng Nó quan sát thấy tất mẫu xuất mối quan hệ tuyến tính I-V khoảng điều kiện thí nghiệm với điện áp từ -1V đến 1V Độ dốc I-V GO gần không Trước khử, GO gần vật liệu cách điện [28], hàm lượng ơxy cao chứa đựng nhóm chức Nó rộng rãi biết cấu trúc GO chủ yếu vô định hình biến dạng cấu trúc gây lên nhóm sp3-O Thêm vào nữa, phân bố ngẫu nhiên, vòng liên kết sp2 bị tách biệt bỡi vòng liên kế sp3, kết hướng GO trở thành vật liệu điện [45] Tuy nhiên độ dốc I-V RGO mạnh mẽ gia tăng sau khử hố học, độ dẫn điện RGO gia tăng đáng kể Nâng cao độ dẫn điện RGO việc cắt bỏ nhóm chức có chưa ơxy nhờ vào phản ứng khử hoá học đồng thời phục hồi mạng lưới carbon sp2 Tuy nhiên nhận thấy độ dẫn điện RGO thấp độ dẫn điện của graphite [46] Kết qủa cấu trúc GO khơng thể phục hồi hồn tồn trạng thái graphene thơng qua phản ứng khử hố học sử dụng hydrazine Để thích hợp cho ứng dụng thực tế, độ dẫn điện RGO cần phải cải thiện Như kết xếp có trật tự cấu trúc thêm vào giảm hàm lượng nhóm chức chứa ơxy kỹ thuật nhiệt luyện mơi trường có H2, độ dẫn điện RGO-1100oC tiếp tục gia tăng Nhiệt độ graphite hoá vật liệu carbon biết khoảng nhiệt độ 1100oC [47], nhóm chức có chứa ôxy lại RGO loại bỏ hồn tồn [48] tham gia vào việc cải tiến tính chất dẫn điện Từ đường đặc tính I-V độ dẫn điện GO, RGO RGO-1100oC tính tốn tương ứng vào khoảng 4,18x10-4 ; 80 2500 S/m, kết so sánh với báo cáo nhóm 81 Luận văn thạc sĩ 2014 Geng [49] Cải tiến tính chất dẫn điện GO phương pháp nhiệt luyện nghiên cứu rộng rãi nhiều báo cáo [50, 51] Bảng 5.4: Độ dẫn điện GO, RGO RGO-1100oC Độ dẫn (S.m-1) Mẫu Kiểu mẫu Tỷ số C:O Ghi GO Màng 2,16 4,18x10-4 Nghiên cứu RGO-5h Màng 2,61 20 Nghiên cứu RGO-10h Màng 2,96 38 Nghiên cứu RGO-15h Màng 3,20 57 Nghiên cứu RGO-20h Màng 3,92 80 Nghiên cứu RGO-1100oC Màng 34,35 2500 Nghiên cứu GO/Microwave Tấm-ở dạng giấy 5,46 200 [52] GO/Microwave Nén thành viên 2,75 274 [53] GO/NaBH4, RT Nén thành viên 4,8 82 [54] GO/N2H4, RT Nén thành viên 10,3 200 [1] Mở rộng nghiên cứu độ dẫn điện vật liệu GO, tiến hành đo thêm độ dẫn điện GO khử hoá học khoảng thời gian khử khác nhau, kết qủa sau tính tốn trình bày bảng 5.4 Từ bảng 5.4 nhận thấy độ dẫn điện GO gia tăng dần với gia tăng thới gian khử Kết 82 Luận văn thạc sĩ 2014 quy cho gia tăng hàm lượng carbon giảm hàm lượng ôxy GO thời gian khử gia tăng Tóm lại, thay đổi cấu trúc GO RGO dẫn đến thay đổi đặc tính màng, đặc biệt tính chất điện Sự phục hồi mạng lưới liên kết carbon sp2 yếu tố chủ chốt cho gia tăng tính dẫn điện RGO Q trình khử hóa học với diện hydrazine chứng tỏ hiệu khử thành phần ôxy GO Việc xử lý nhiệt nhiệt độ cao loại bỏ thêm phần ơxy cịn lại từ RGO Tiến trình khử hồn thành phân hủy nhóm chức có chứa ơxy đồng thời phục hồi liên kết sp2 C=C Vì thế, hai bước khử thật cần thiết để đảm bảo hiệu phục hồi mạng lưới liên kết carbon sp2 Hơn nữa, việc sử lý nhiệt cho RGO làm thu nhỏ khoảng cách lớp RGO-1100oC gần giá trị vật liệu khối graphite ban đầu Như làm tăng tuyền dẫn điện lớp, cải thiện đáng kể tính chất điện graphene Vì vậy, kết luận dẫn điện tốt màng sau nung đồng thời cải thiện mạng lưới carbon sp2 graphene làm giảm khoảng cách lớp graphene màng 83 Luận văn thạc sĩ 2014 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 84 Luận văn thạc sĩ 2014 6.1 KẾT LUẬN Đề tài thực với mục đích tổng hợp nano graphene phương pháp hóa học Các kết mà chúng tơi đạt sau: Về tổng quan lý thuyết:  Tìm hiểu lý thuyết đặc trưng cấu trúc, tính chất quang, điện, cơ, nhiệt khả ứng dụng graphene nhiều lĩnh vực  Tìm hiểu phương pháp chế tạo graphene so sánh ưu nhươc điểm chúng để lựa chọn phương pháp thích hợp mặt đáp ứng cơng nghệ giá thành rẽ: chế tạo GO phương pháp hóa học khử chúng qua hai bước hydrazine nung nhiệt  Lựa chọn phương thức phân tích phù hợp với loại đặc tính cần khảo sát để đưa đánh giá nhận xét cụ thể Về thực nghiệm:  Đưa quy trình tổng hợp thành cơng nano-GO phương pháp hóa hoc: Bề dầy GO: ~ 1.2 nm bề rộng: ~ 3-7µm  Đưa quy trình khử GO mono-hydrazine thành RGO quy trình nung RGO để thu màng có đặc tính điện tốt  Chỉ mối liên hệ cấu trúc, thành phần hoá độ dẫn điện vật liệu GO  Xây dựng thành công hệ phun nhiệt phân ổn định khoảng cách, lưu lượng nhiệt độ nhằm tạo độ đồng cho màng thu  Các kết nghiên cứu luận văn giải số vấn đề nghiên cứu đại vật liệu có cấu trúc nano Trong đó, việc chế tạo 85 Luận văn thạc sĩ 2014 màng mỏng graphene, sở để phát triển linh kiện bán dẫn vấn đề quan tâm  Tất kết kiểm chứng nhiều phép đo khác như: SEM, TEM, AFM, Raman, FTIR, XPS… liệu thu minh chứng quán tính chất tạo thành GO, RGO RGO1100oC  Xác định thơng số nhiều tính chất khả ứng dụng nano graphene thiết bị điện tử 6.2 ĐỀ XUẤT HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI  Pha tạp tạo cầu nối liên kết mảng graphene để đạt độ dẫn điện cao tránh chồng chập cuộn lại nhiều lớp graphene Ví dụ đưa thêm nano Pt, nano Au, nano Ag…  Chế tạo màng graphene phương pháp lắng đọng hóa học (CVD) tạo màng đồng có kích thước lớn (yêu cầu công nghệ cao), so sánh với kết tạo từ phương pháp hóa học  Gắn vào graphene oxít kim loại nhóm chức đặc biệt tùy vào mục đích nghiên cứu ứng dụng để chế tạo cảm biến khí cảm biến sinh hoc 86 Luận văn thạc sĩ 2014 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Stankovich, D A Dikin, R D Piner, K A Kohlhaas, A Kleinhammes, Y Jia, Y Wu, S.Binh T Nguyen, R S Ruoff (2007), “Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide”, Carbon 45, 1558– 1565 [2] Sungjin Park and Rodney S Ruoff (2009), “Chemical methods for the production of graphemes”, Nature Nanotechnology 4, 217 – 224 [3] Alexander A Balandin, Suchismita Ghosh, Wenzhong Bao, Irene Calizo, Desalegne Teweldebrhan, Feng Miao, and Chun Ning Lau (2008), “Superior Thermal Conductivity of Single-Layer Graphene”, Nano Letters Vol 8, No 3, 902 – 907 [4] Xuan Wang, Linjie Zhi, and Klaus Mullen (2008), “Transparent, Conductive Graphene Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells”, Nano Letters, Vol.8, No.1, 323 – 327 [5] K Andre Mkhoyan, Alexander W Contryman, John Silcox, Derek A Stewart, Goki Eda, Cecilia Mattevi, Steve Miller, and Manish Chhowalla (2009), “Atomic and Electronic Structure of Graphene-Oxide”, Nano Letters Vol.9, No.3, 1058 – 1063 [6] R Saito, G Dresselhaus and M S Dresselhaus, “Physical Properties of Carbon Nanotubes” Published by Imperial College Press 203 Electrical Engineering Building Imprial College London SW7 2BT [7] A H Castro Neto, F Guinea, N M R Peres, K S Novoselov and A K Geim (2009), “The electronic properties of graphene”, Reviews of modern physics Vol.81 [8] J.N Fuchs, M O Goerbig (2008), “Introduction to the Physical Properties of Graphene” Lecture Notes 2008 87 Luận văn thạc sĩ 2014 [9] A.A Balandin, S Ghosh, W Bao, I Calizo, D Teweldebrhan, F Miao, C.N Lau, Nano Lett 8, 902, 2008 [10] S Ghosh, I Calizo, D Teweldebrhan, E.P Pokatilov, D.L Nika, A.A Balandin, W Bao, F Miao, C.N Lau, Appl Phys Lett 92, 151911, 2008 [11] J.H Seol, I Jo, A.L Moore, L Lindsay, Z.H Aitken, M.T Pettes, X Li, Z Yao, R Huang, D Broido, N Mingo, R.S Rouff, L Shi, Science 328, 213, 2010 [12] S Timo, B.R Burg, N.C Schirmer, D Poulikakos, Nanotechnology 20, 405704, 2009 [13] C Lee, X Wei, J.W Kysar, J Hone, Science 321, 385, 2008 [14] G Tsoukleri, J Parthenios, K Papagelis, R Jalil, A.C Ferrari, A.K Geim, K.S Novoselov, C Galiotis, Small 5, 2397, 2009 [15] C Lee, X.D Wei, Q.Y Li, R Carpick, J.W Kysar, J Hone, Phys Status Solidi B 246, 2562, 2009 [16] Z Li (2008), “Unconventional Quantum Hall Effect in Graphene”, Department of Physics, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana 61801 [17] Nikolas A Minder (2008), Master’s Thesis “Transport in graphene”, University of Basel Department of Physics [18] James G Puckett (2008), “Evidence and Consequence of Dirac Fermions in Graphene”, Department of Physics, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695-8202 [19] Caterina Soldano, Ather Mahmood, Erik Dujardin (2010), “Production, properties and potential of graphene”, Carbon Vol.48, Issue 8, 2127 – 2150 [20] J Hass, W.A de Heer, E.H Conrad, J Phys.: Condens Matter 20, 323202, 2008 [21] G.G Jernigan, B.L VanMil, J.L Tedesco, J.G Tischler, E.R Glaser, A Davidson, P.M Campbell, D.K Gaskill, Nano Lett 9, 2605, 2009 [22] D.D.L Chung, J Mater Sci 37, 1475, 2002 88 Luận văn thạc sĩ 2014 [23] A.A Green, M.C Hersam, Nano Lett 9, 4031, 2009 [24] D Li, M.B Muller, S Gilje, R.B Kaner, G.G Wallace, Nature Nanotechnol 3, 101, 2008 [25] D.V Kosynkin, A.L Higginbotham, A Sinitskii, J.R Lomeda, A Dimiev, B.K Price, J.M Tour, Nature 458, 872, 2009 [26] L.Y Jiao, L Zhang, X.R Wang, G Diankov, H.J Dai, Nature 458, 877, 2009 [27] G.I Titelman, V Gelman, S Bron, R.L Khalfin, Y Cohen, H Bianco-Peled (2005), “Characteristics and microstructure of aqueous colloidal dispersions of graphite oxide”, Carbon 43, 641–649 [28] H He, T Riedl, A Lerf and J Klinowski, J Phys Chem 100, 19954, 1996 [29] Handbook of Spectroscopy Edited by Günter Gauglitz and Tuan Vo-Dinh Copyright 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim ISBN 3527-29782-0 [30] Yan Geng, Shu Jun Wang, Jang-Kyo Kim (2009), “Preparation of graphite nanoplatelets and graphene sheets”, Journal of Colloid and Interface Science 336, 592–598 [31] C Hontorialucas, A.J Lopezpeinado, J.D.D Lopezgonzalez, M.L Rojascervantes, R.M Martinaranda, Carbon 33, 1585, 1995 [32] C Nethravathi and M Rajamathi Carbon 46, 1994, 2008 [33] Dan li, Marc B Muller, Scott Gilje, Richard B Kaner and Gordon G Wallace (2008), “Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets”, Nature Nanotechnology Vol.3, 101 – 105 [34] Viet Hung Pham, Tran Viet Cuong, Seung Hyun Hur, Eun Woo Shin, Jae Seong Kim, Jin Suk Chung, Eui Jung Kim (2010), “Fast and simple fabrication of a large transparent chemically-converted graphene film by spray-coating”, Carbon 48, 1945 –1951 89 Luận văn thạc sĩ 2014 [35] J.I Paredes, S Villar-Rodil, P Solís-Fernández, A Martínez-Alonso and J.M.D Tascón, Langmuir 30, 5957, 2009 [36] Yan Geng, Shu Jun Wang, Jang-Kyo Kim (2009), “Preparation of graphite nanoplatelets and graphene sheets”, Journal of Colloid and Interface Science 336, 592–598 [37] L.M Malard, M.A Pimenta, G Dresselhaus, M.S Dresselhaus (2009), “Raman spectroscopy in graphene”, Physics Reports 473, 51_87 [38] Guoxiu Wang, Juan Yang, Jinsoo Park, Xinglong Gou, Bei Wang, Hao Liu, and Jane Yao (2008), “Facile Synthesis and Characterization of Graphene Nanosheets”, J Phys Chem C 2008, 112, 8192–8195 [39] F Xia, T Mueller, Y.M Lin, A Valdes-Garcia, P Avouris, Nat Nanotechnol 4, 839, 2009 [40] O Akhavan and E Ghader J Phys Chem C 113, 20214,2009 [41] O Akhavan Carbon, 48, 509, 2010 [42] D Yang, A Velamakanni, G Bozoklu, S Park, M Stoller, R.D Piner, S Stankovich, I Jung, A FieldD, C.A Ventrice Jr and R.S Ruoff, Carbon 47, 145, 2009 [43] J.M Skowroński and P Krawczyk J Solid State Electrochem 11, 223, 2007 [44] Peng-Gang Ren, Ding-Xiang Yan, Xu Ji, Tao Chen and Zhong-Minh Li, Nanotechnology 22 (2011) 055705 (8pp) [45] G.M Rutter, J.N Crain, N.P Guisinger, T Li, P.N First, J A Stroscio, Science 317, 219, 2007 [46] Ferrari A C and J Robertson, Phys Rev B 61, 14095, 2000 [47] S.J Wang, Y Geng, Q Zheng and J.K Kim, Carbon 48, 1815, 2010 [48] C Gómez-Navarro, R.T Weitz, A.M Bittner, M Scolari, A Mews, M Burghard, K Kern, Nano Lett 11 (2007) 3499 90 Luận văn thạc sĩ 2014 [49] P.G Ren, D.X Yan, X Ji, T Chen, Z.M Li, Nanotechnology 22 (2011) 055705 [50] S Stankovich, D A Dikin, R D Piner, K A Kohlhaas, A Kleinhammes, Y Jia, Y Wu, S B T Nguyen and R S Ruoff, Carbon 45 (2007) 1558 [51] H.A Becerri, J Mao, Z F Liu, R M Stoltenberg, Z N Bao and Y S Chen, ACS Nano (2008) 463 [52] W F Chen, L F Yan and P R Bangal, Carbon, 2010, 48, 1146–1152 [53] Y W Zhu, S Murali, M D Stoller, A Velamakanni, R D Piner and R S Ruoff, Carbon, 2010, 48, 2118–2122 [54] W Gao, L B Alemany, L J Ci and P M Ajayan, Nat Chem., 2009, 1, 403–408 91 Luận văn thạc sĩ 2014 Lý lịch trích ngang: Họ tên: NGUYỄN THẾ HIẾU Ngày, tháng, năm sinh: 22/09/1983 Nơi sinh: Đà Nẵng Địa liên lạc: 958/86/29 Lạc Long Qn, P8, Q Tân Bình, TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO  2001-2005: Sinh viên chuyên ngành Vật lý chất rắn– Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Tp.HCM  2011-nay: Học viên cao học ngành Vật liệu Kim loại Hợp kim – Khoa Công nghệ Vật liệu – Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia Tp.HCM 92 ... loại & Hợp kim Mã số: 60.52.91 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHỮNG TẤM NANO GRAPHENE BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỬ HÓA HỌC II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tổng hợp nano graphene phương pháp hóa học điều... 1.6.2 Các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật cụ thể  Phương pháp Hummor chỉnh sửa ứng dụng để tổng hợp nano graphene oxít  Phương pháp khử hóa học để chuyển đổi GO thành graphene  Phương pháp phun... 2014 Học viên Nguyễn Thế Hiếu iii TÓM TẮT Luận văn tiến hành nghiên cứu tổng hợp nano graphene phương pháp khử hóa học graphene oxít Vì cấu trúc đặc biệt, tính chất vật lý hóa học vượt trội graphene