Cấu trúc nano của ZnO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt

Cấu trúc nano của ZnO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt Cấu trúc nano của ZnO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt Cấu trúc nano của ZnO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  NGUYỄN THỊ NGỌC CẤU TRÚC NANO CỦA ZnO CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP THỦY NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT Hà Nội – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  NGUYỄN THỊ NGỌC CẤU TRÚC NANO CỦA ZnO CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP THỦY NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRẦN TRỌNG AN Hà Nội – 2019 Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận văn Cấu trúc nano ZnO chế tạo phương pháp thủy nhiệt cơng trình nghiên cứu tác giả hướng dẫn TS Trần Trọng An Các số liệu kết luận văn trung thực chưa tác giả khác công bố cơng trình Hà Nội, tháng 09 năm 2019 Người cam đoan Nguyễn Thị Ngọc i Luận văn thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy, TS Trần Trọng An người định hướng trực tiếp hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới thầy, TS Nguyễn Đức Dũng người nhiệt tình, ân cần hướng dẫn góp ý cho tơi thời gian Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô Viện Tiên tiến Khoa học Công nghệ (AIST) - trường Đại học Bách khoa Hà Nội quan tâm tạo điều kiện tốt cho học viên thời gian học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn trao đổi, đóng góp ý kiến thẳng thắn bạn lớp cao học, anh chị nhóm nghiên cứu viện AIST giúp đỡ nhiều q trình hồn thành luận văn tốt nghiệp Lời cuối tơi xin dành cảm kích cho động viên, khích lệ bạn bè, người thân đặc biệt gia đình tạo niềm tin giúp tơi phấn đấu học tập hồn thành khóa luận Hà Nội, tháng 09 năm 2019 Nguyễn Thị Ngọc ii Luận văn thạc sĩ khoa học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu luận văn Nội dung nghiên cứu luận văn Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu ZnO 1.1.1 Cấu trúc tinh thể ZnO 1.1.2 Các phương pháp chế tạo vật liệu ZnO nano 1.2 Các ứng dụng vật liệu ZnO nano 17 1.2.1 Đi ốt phát quang (light-emitting diodes LED) 17 1.2.2 Pin mặt trời 18 1.2.3 Cảm biến 19 CHƢƠNG II THỰC NGHIỆM 21 2.1 Hóa chất thiết bị sử dụng 21 2.1.1 Thiết bị sử dụng 21 2.1.2 Hóa chất sử dụng 23 2.2 Thực nghiệm 23 2.2.1 Quy trình xử lí đế 23 2.2.2 Quy trình chế tạo lớp mầm ZnO 24 iii Luận văn thạc sĩ khoa học 2.2.3 Quy trình chế tạo ZnO nano phương pháp thủy nhiệt 25 2.3 Các phương pháp phân tích mẫu 26 2.3.1 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 26 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29 2.3.3 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 31 2.3.4 Phương pháp phổ huỳnh quang (PL) 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Ảnh hưởng điều kiện chế tạo lớp mầm 34 3.1.1 Ảnh hưởng số lớp mầm 34 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch quay phủ 35 3.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ ủ mầm 37 3.2 Ảnh hưởng điều kiện thủy nhiệt 40 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch thủy nhiệt 40 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian thủy nhiệt 44 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy nhiệt 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 iv Luận văn thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Từ viết Tên tiếng Anh tắt DSSC Dye-sensitized solar cell EDX Energy - Dispersive Dịch nghĩa Pin mặt trời nhạy sáng X - ray Phổ tán sắc lượng tia Spectroscopy X EL Emission luminescence Phổ quang điện FE-SEM Field Emission Scaning Electron Kính hiển vi điện tử quét Microscopy phát xạ trường LED Light Emitting Diode Đi ốt phát quang MOCVD Metalorganic Vapour Lắng động hóa học hợp Chemical Deposition chất kim NRs Nanorods Thanh nano PL Photoluminescence Phổ huỳnh quang XRD X-ray Diffaction Nhiễu xạ tia X CTAB Cetrimonium bromide Cetrimonium bromua DEA Diethanolamine Đietanol amin HMTA Hexamethylenetetramine Hexametylen tetramin IPA Isopropyl alcohol Iso propanol ZnAc Zinc acetate dihydrate Kẽm axetat v Luận văn thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể ZnO [12] Hình 1.2 Ảnh FE-SEM (a) phổ XRD (b) hạt nano ZnO chế tạo phương pháp thủy nhiệt [4] 12 Hình 1.3 Ảnh FE-SEM nano ZnO 3D chế tạo pH khác [16] 13 Hình 1.4 Ảnh TEM mẫu thay đổi nhiệt độ [6] 14 Hình 1.5 Ảnh SEM lớp mầm ZnO pha tạp Ga ảnh mặt cắt ZnO nano [5] .15 Hình 1.6 Ảnh SEM ZnO NRs ứng dụng cho cảm biến [10] 15 Hình 1.7 Sơ đồ mặt cắt ngang LED ZnO/ GZO/ GaN [34] 17 Hình 1.8 Sơ đồ mặt cắt ngang (a) phổ EL(b) LED dị thể ZnO NWs/pGaN/ZnO NWs [5] 18 Hình 1.9 Sơ đồ mặt cắt pin DSSC sử dụng nano ZnO [18] 19 Hình 1.10 Ảnh SEM ZnO ứng dụng cảm biến khí NH3 [27] .20 Hình 2.1 Các dụng cụ thiết bị sử dụng 22 Hình 2.2 Quy trình chế tạo lớp mầm ZnO 24 Hình 2.3 Quy trình chế tạo ZnO nano phương pháp thủy nhiệt .25 Hình 2.4 Sự tương tác chùm điện tử lượng cao mẫu .27 Hình 2.5 Thiết bị kính hiển vi điện tử quét JEOL – JSM 28 Hình 2.6 Sự nhiễu xạ tia X tinh thể 30 Hình 2.7 Ngun lí hoạt động phổ tán sắc lượng tia X .32 Hình 3.1 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO nano chế tạo với số lớp mầm khác nhau: a) lớp mầm, b) lớp mầm c) lớp mầm 34 Hình 3.2 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với nồng độ dung dịch quay phủ khác nhau: a) 0,25M; b) 0,5M; c) 0,75M d) 1M .36 Hình 3.3 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với nhiệt độ ủ mầm khác nhau: a) 500 oC, b) 600 oC, c) 700 oC, d) 800 oC, e)900 oC 37 Hình 3.4 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu ZnO có nhiệt độ ủ mầm 500 oC 39 vi Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.5 Phổ huỳnh quang ZnO NRs chế tạo với nhiệt độ ủ mầm 500oC 39 Hình 3.7 Phổ nhiễu xạ tia X ZnO có nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025M 42 Hình 3.8 Phổ EDX ZnO có nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M .43 Hình 3.9 Phổ huỳnh quang ZnO NRs chế tạo với nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025M 44 Hình 3.10 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với thời gian thủy nhiệt khác nhau: a) h, b) h, c) h, d) h, e) 12 h f) 15 h 45 Hình 3.11 Ảnh FE - SEM mặt cắt ZnO NRs chế tạo với thời gian thủy nhiệt khác nhau: a) h, b) h, c) h, d) 12 h e) 15 h 46 Hình 3.13 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với thời gian thủy nhiệt khác nhau: a) 90 oC, b) 120 oC, c) 150 oC d) 180 oC 48 Hình 3.14 Phổ EDX ZnO có nhiệt độ thủy nhiệt 150 oC 49 vii Luận văn thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Một số thơng số vật lí ZnO có cấu trúc wurtzite Bảng 1.2 Một số kết tổng hợp ZnO nano phương pháp thủy nhiệt công bố 16 Bảng 2.1 Các dụng cụ thiết bị sử dụng 21 Bảng 2.2 Các hóa chất sử dụng 23 Bảng 2.3 Cách tính dhkl theo số mạng số loại tinh thể 31 viii Luận văn thạc sĩ khoa học Quan sát vào phổ huỳnh quang cho thấy mẫu ZnO có hai vùng phát xạ phát xạ vùng cận tử ngoại xung quanh bước sóng 380 nm phát xạ dải rộng nằm vùng nhìn thấy bao gồm đỉnh phát xạ khác từ 520 650 nm Phát xạ UV có nguồn gốc từ tái hợp trực tiếp l trống vùng hóa trị với điện tử gần bờ vùng dẫn (NBE) [33] Trong phát xạ vùng nhìn thấy liên quan đến chuyển mức điện tử từ vùng dẫn đến trạng thái sai hỏng trạng thái sai hỏng khác mạng ZnO Sau nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế tạo lớp mầm số lớp mầm, nồng độ dung dịch quay phủ nhiệt độ ủ mầm chúng tối tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế tạo khác tới hình thái cấu trúc vật liệu chế tạo Dưới trình bày ảnh hưởng nồng độ dung dịch thủy nhiệt tới vật liệu chế tạo phương pháp thủy nhiệt 3.2 Ảnh hƣởng điều kiện thủy nhiệt 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ dung dịch thủy nhiệt Như trình bày mẫu khảo sát lựa chọn điều kiện tối ưu để tạo có lớp mầm với nồng độ dung dịch quay phủ 0,5 M ủ nhiệt 500 o C Nồng độ dung dịch thủy nhiệt thay đổi từ 0,005 M đến 0,075 M 90 oC h để nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch thủy nhiệt tới hình thái bề mặt vật liệu Hình 3.6 biểu diễn hình thái bề mặt chế tạo với nồng độ dung dịch thủy nhiệt khác nhau: 0,005 M (a); 0,01 M (b); 0,025 M (c); 0,05 M (d) 0,075 M (e) Kết cho thấy, ZnO có cấu trúc lục giác, đường kính tăng nồng độ dung dịch thủy nhiệt tăng từ khoảng 30 - 70 nm Cụ thể với nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,005 M bắt đầu hình thành, mật độ phân bố khơng đồng (hình 3.6a) Khi nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0.01 M, ZnO có đường kính trung bình từ 30 - 40 nm, mật độ phân bố định hướng trực giao so với đế chưa tốt (hình 3.6b) Hình 3.6c biểu diễn hình thái bề mặt ZnO tổng hợp từ dung dịch có nồng độ 0,025 M cho thấy có đường kính trung bình từ 40 - 60 nm, bề mặt không xuất 40 Luận văn thạc sĩ khoa học hạt có kích thước nhỏ hơn, mật độ đồng đều, bị vót nhọn lên đầu Hình 3.6 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với nồng độ dung dịch thủy nhiệt khác nhau: a) 0,005 M; b) 0,01 M; c) 0,025 M; d) 0,05 M e) 0,075 M Khi nồng độ tăng lên 0,05 M ZnO có đường kính từ 60 - 80 nm, phân bố đồng đều, bề mặt xuất hạt có đường kính nhỏ hơn, có xu hướng bị vót nhọn phía đầu (hình 3.6d) Hình 3.6e với nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,075 M, ZnO có đường kính từ 80-100 41 Luận văn thạc sĩ khoa học nm, phân bố đồng đều, bề mặt xuất mỏng chạy dọc theo bề mặt Như vậy, nhận thấy đường kính ZnO tăng lên nồng độ dung dịch thủy nhiệt tăng Kết phù hợp với nghiên cứu Wang cộng [32] Điều giải thích kích thước phân tử ZnO dung dịch thay đổi nồng độ thay đổi dẫn tới phân tử kết tinh tạo thành ZnO có đường kính khác Mối quan hệ xác định tạo thành mầm tinh thể tập trung nồng độ dung dịch tiền chất tăng Xu hướng hình thành vị trí mầm bổ sung cho cấu trúc ZnO nồng độ cao thuận lợi mặt nhiệt động Phổ nhiễu xạ tia X mẫu chế tạo điều kiện nhiệt độ ủ mầm 500 oC, có lớp mầm, nồng độ dung dịch quay phủ 0,5 M, nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M h 90 oC thể hình 3.7 Hình 3.7 Phổ nhiễu xạ tia X ZnO có nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025M Quan sát phổ nhiếu xạ tia X ta thấy vật liệu ZnO nano thu có cấu trúc lục giác, đơn tinh thể Phổ có hai cực đại nhiễu xạ ứng với số đặc trưng 42 Luận văn thạc sĩ khoa học mạng tinh thể mặt (002) góc 2 = 34,54o (101) góc 2= 36,67o với số mạng tinh thể a = b = 0,325 nm , c = 0,521 nm cường độ nhiễu xạ mặt (002) có cường độ lớn theo theo thẻ chu n JCPDS 36-1451 Như vật liệu chế tạo có tinh thể định hướng chủ yếu theo phương (002) Ở nghiên cứu tiếp theo, thực phép đo phổ tán sắc lượng tia X (EDX) để nghiên cứu thành phần vật liệu chế tạo Hình 3.8 Phổ EDX ZnO có nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M Hình 3.8 biểu diễn phổ EDX chế tạo với nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M Có thể thấy rằng, ZnO nano chế tạo có thành phần hóa học gồm ngun tố Zn O Phân tích thành phần vật liệu ZnO nano phổ EDX tỷ lệ khối lượng Zn/O 86,3/13,7 Từ kết cho mẫu chế tạo dư kẽm thiếu oxi Dựa vào kết phân tích trên, nồng độ dung dịch thủy nhiệt tối ưu lựa chọn 0,025 M sử dụng cho khảo sát Để nghiên cứu tính chất quang vật liệu, thực phép đo PL trình bày mẫu có nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M 43 Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.9 Phổ huỳnh quang ZnO NRs chế tạo với nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025M Phổ huỳnh quang mẫu ZnO nano có nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M trình bày hình Kết hình 3.9 cho thấy mẫu ZnO có hai đỉnh phát xạ chính, phát xạ vùng tử ngoại (UV) xung quanh bước sóng 380 nm dải phát xạ rộng nằm vùng nhìn thấy có bước sóng Phát xạ UV có nguồn gốc từ tái hợp trực tiếp l trống vùng hóa trị với điện tử gần bờ vùng dẫn (NBE) Cường độ đỉnh phát xạ nhiệt độ phòng xem số đánh giá chất lượng tinh thể ZnO [33] Trong phát xạ vùng nhìn thấy liên quan đến chuyển mức điện tử từ vùng dẫn đến trạng thái sai hỏng trạng thái sai hỏng khác Vo, Zni mạng ZnO Theo kết phân tích EDX mẫu khuyết tật thiếu O cấu trúc tinh thể nguyên nhân gây phát xạ vùng nhìn thấy ZnO 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian thủy nhiệt Chúng nghiên cứu ảnh hưởng thời gian thủy nhiệt đến hình thành cấu trúc ZnO Các mẫu chế tạo có lớp mầm, nồng độ 44 Luận văn thạc sĩ khoa học dung dịch quay phủ 0,5 M ủ nhiệt 500 oC, nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M thời gian h, h, h, h, 12 h 15 h Hình 3.10 trình bày bề mặt vật liệu tạo thành phương pháp thủy nhiệt thời gian thủy nhiệt khác Hình 3.10 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với thời gian thủy nhiệt khác nhau: a) h, b) h, c) h, d) h, e) 12 h f) 15 h 45 Luận văn thạc sĩ khoa học Hình 3.11 Ảnh FE - SEM mặt cắt ZnO NRs chế tạo với thời gian thủy nhiệt khác nhau: a) h, b) h, c) h, d) 12 h e) 15 h Quan sát ảnh hiển vi điện tử quét (hình 3.10) ta thấy, sản ph m tạo thành ZnO nano có cấu trúc lục giác wurtzite Hình 3.10a thời gian thủy nhiệt h, vật liệu chế tạo ZnO có chiều dài ngắn vài chục nm, phân bố không bề mặt đế Các hình 3.10b, c, d, 46 Luận văn thạc sĩ khoa học e, f cho thấy ZnO tạo thành có đường kính gần khơng thay đổi trung bình khoảng từ 40 - 50 nm, phân bố bề mặt đế Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian chế tạo đến chiều dài chế tạo thực phép đo chụp mặt cắt mẫu thay đổi thời gian thủy nhiệt (hình 3.11) Quan sát ảnh FE – SEM mặt cắt hình 3.11 thấy thời gian thủy nhiệt có ảnh hưởng đến chiều dài vật liệu Cụ thể ZnO tạo thành thời gian h có chiều dài khoảng 500 nm, định hướng trực giao tương đối tốt so với đế, nhiên có số định hướng chưa tốt có xu hướng bị nghiêng (hình 3.11a) Khi thời gian thủy nhiệt tăng lên h (hình 3.11b) h (hình 3.11c) ZnO có chiều dài tăng lên khoảng 570 nm – 600 nm định hướng trực giao chưa tốt so với đế Khi trình chế tạo diễn thời gian thủy nhiệt dài 12 h (hình 3.11d) 15 h (hình 3.11e) có chiều dài khoảng 1,6 – 1,7 µm Hình 3.12 biểu thị phụ thuộc chiều dài vào thời gian thủy nhiệt để chế tạo ZnO nano Hình 3.12 Đồ thị biểu thị phụ thuộc chiều dài vào thời gian thủy nhiệt Như vậy, thời gian trình thủy nhiệt ảnh hưởng đến hình thành ZnO nano đặc biệt chiều dài Chiều dài ZnO nano chế tạo tăng lên thời gian thủy nhiệt tăng Điều giải thích tăng thời gian thủy nhiệt, phân tử ZnO dung dịch kết tinh tối đa để tạo thành cấu trúc dạng 47 Luận văn thạc sĩ khoa học 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ thủy nhiệt Cuối cùng, nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thủy nhiệt đến vật liệu ZnO chế tạo Các mẫu chế tạo có lớp mầm, nồng độ dung dịch quay phủ 0,5 M ủ nhiệt 500 oC, nồng độ dung dịch thủy nhiệt 0,025 M thời gian h nhiệt độ thủy nhiệt 90 oC, 120 oC, 150 oC 180 oC Hình 3.13 minh họa bề mặt vật liệu tạo thành phương pháp thủy nhiệt nhiệt độ thủy nhiệt khác Hình 3.13 Ảnh FE - SEM bề mặt ZnO NRs chế tạo với thời gian thủy nhiệt khác nhau: a) 90 oC, b) 120 oC, c) 150 oC d) 180 oC Kết cho thấy, vật liệu ZnO tạo thành có cấu trúc lục giác, đồng nhất, phân bố đồng bề mặt mẫu (hình 3.13) Khi nhiệt độ thủy nhiệt 150 oC (hình 3.13c) nano tạo thành có đường kính từ 40-50 nm, tương đối đồng Với mẫu 90 oC (hình 3.13a), 120 oC (hình 3.13b) 180 oC (hình 3.13d), có kích thước khơng đồng đều, đường kính nhỏ từ 10 20 nm, lớn có đường kính từ 50 – 60 nm Điều giải thích nhiệt độ thủy nhiệt ảnh hưởng đến pha tinh thể tạo thành Nhiệt chuyển pha từ ZnO lập phương sang ZnO wurtzite từ 97 oC đến 157 oC [31] Ngồi chúng tơi 48 Luận văn thạc sĩ khoa học thực phép đo EDX để nghiên cứu thành phần vật liệu chế tạo nhiệt độ 150 oC trình bày Hình 3.14 Phổ EDX ZnO có nhiệt độ thủy nhiệt 150 oC Hình 3.14 biểu diễn phổ EDX chế tạo với nhiệt độ thủy nhiệt 150 oC Có thể thấy rằng, ZnO nano chế tạo có thành phần Phân tích thành phần hóa học vật liệu ZnO nano phổ EDX cho thấy gồm nguyên tố Zn O tỷ lệ khối lượng Zn/O 86,1/13,9 Từ kết cho mẫu chế tạo dư kẽm thiếu oxi 49 Luận văn thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu đề tài “Cấu trúc nano ZnO chế tạo phương pháp thủy nhiệt” trình bày nội dung luận văn, tự đánh giá kết đạt sau: - Các điều kiện chế tạo ảnh hưởng đến ZnO nano + Số lớp quay phủ lớp mầm tăng làm mật độ tăng + Nồng độ dung dịch nhiệt độ ủ lớp mầm ảnh hưởng tới hình dạng + Nồng độ dung dịch thủy nhiệt ảnh hưởng tới đường kính hình dạnh + Chiều dài tăng tăng thời gian phản ứng.*69 + Nhiệt độ thủy nhiệt ảnh hưởng tới cấu trúc - Điều kiện chế tạo ZnO đề xuất: + Lớp mầm lớp sol-gel quay phủ nồng độ dung dịch 0,5 M, ủ nhiệt 500 oC + Dung dịch thủy nhiệt có nồng độ 0,025 M - Vật liệu nano ZnO có cấu trúc tinh thể tốt phát xạ hai vùng vùng tử ngoại gần bước sóng 380 nm dải phát xạ rộng từ 500 - 600 nm KIẾN NGHỊ Vật liệu nano ZnO chế tạo có dạng thay đổi đường kính, chiều dài Việc khảo sát sâu cấu trúc tính chất tiến hành nghiên cứu Ngoài ra, kết mở hướng ứng dụng nano lĩnh vực như: cảm biến sinh học, pin mặt trời,… 50 Luận văn thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anand, V and V C Srivastava, “Zinc oxide nanoparticles synthesis by electrochemical method: Optimization of parameters for maximization of productivity and characterization,” J Alloys Compd., vol 636, pp 282–292, 2015 [2] Anh, V., L Anh, T Quang, V Ngoc, and N Van Quy, “Enhanced NH gas sensing properties of a QCM sensor by increasing the length of vertically orientated ZnO nanorods,” Appl Surf Sci., vol 265, pp 458–464, 2013 [3] Baruah, S., & Dutta, J., “Hydrothermal growth of ZnO nanostructures,” Sci Technol Adv Mater., vol 10, no 1, pp 013001, 2009 [4] Bharti, D B., & Bharati, A V., “Synthesis of ZnO nanoparticles using a hydrothermal method and a study its optical activity,” Luminescence, vol 32(3), no May, pp 317–320, 2016 [5] Chen, C H., S J Chang, S P Chang, M J Li, I C Chen, T J Hsueh, and C L Hsu, “Electroluminescence from n-ZnO nanowires/p-GaN heterostructure light-emitting diodes,” Appl Phys Lett., vol 95, no 22, pp 223101, 2009 [6] Chen, D., X Jiao, and G Cheng, “Hydrothermal synthesis of zinc oxide powders with different morphologies,” Solid State Commun., vol 113(6), pp 363–366, 2000 [7] Choo, T F., N U Saidin, and K Y Kok, “Hydrogen sensing enhancement of zinc oxide nanorods via voltage biasing,” R Soc Open Sci., vol 5, no 5, pp 172372, 2018 [8] Danks, A E., S R Hall, and Z Schnepp, “the evolution of „sol-gel‟ chemistry as a technique for materials synthesis,” Mater Horizons, vol 3, pp 91–112, 2016 [9] Dem‟yanets, L N., L E Li, and T G Uvarova, “Zinc oxide: Hydrothermal growth of nano- and bulk crystals and their luminescent properties,” J Mater Sci., vol 41, no 5, pp 1439–1444, 2006 51 Luận văn thạc sĩ khoa học [10] Duoc, V T., D Thi, T Le, N D Hoa, and N Van Duy, “New Design of ZnO Nanorod- and Nanowire-Based NO Room-Temperature Sensors Prepared by Hydrothermal Method,” pp 1–9, 2019 [11] Gupta, A K., V Kashyap, B K Gupta, S P Nandi, K Saxena, and N Khare, “Synthesis of ZnO Nanorods by Electrochemical,” vol 3, pp 348– 352, 2013 [12] Hadis Morkoỗ, ĩ ệ., Zinc Oxide: Fundamentals, Materials and Device Technology, WILEY-VCH, 2009 [13] Hasnidawani, J N., H N Azlina, H Norita, and N N Bonnia, “Synthesis of ZnO Nanostructures Using Sol-Gel Method,” Procedia Chem., vol 19, pp 211–216, 2016 [14] Hayashi, H and Y Hakuta, “Hydrothermal Synthesis of Metal Oxide Nanoparticles in Supercritical Water,” Materials (Basel)., vol 3(7), pp 3794– 3817, 2010 [15] Hong, H and G Chung, “Controllable growth of oriented ZnO nanorods using Ga-doped seed layers and surface acoustic wave humidity sensor,” Sensors Actuators B Chem., vol 195, pp 446–451, 2014 [16] Jang, J., S Kim, H Choi, J Kim, and W Jung, “Morphology change of selfassembled ZnO 3D nanostructures with different pH in the simple hydrothermal process,” Mater Chem Phys., vol 113(1), pp 389–394, 2009 [17] Jiang, J., J Pi, and J Cai, “The Advancing of Zinc Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications,” Bioinorg Chem Appl., vol 2018, pp 1–18, 2018 [18] Lee, M W., M H Lai, A Tubtimtae, and G J Wang, “ZnO-nanorod dyesensitized solar cells: New structure without a transparent conducting oxide layer,” Int J Photoenergy, vol 2010, pp 1–5, 2010 [19] Li, J., Wu, Z., Xu, Y., Pei, Y., & Wang, G., “Stability Analysis of Multi Process Parameters for Metal-Organic Chemical Vapor Deposition Reaction Cavity,” vol 24, pp 876, 2019 [20] Li, Z., R Yang, M Yu, F Bai, C Li, and Z L Wang, “Cellular Level 52 Luận văn thạc sĩ khoa học Biocompatibility and Biosafety of ZnO Nanowires,” J Phys Chem C, vol 112, no 51, pp 20114–20117, 2008 [21] Marimuthu, T., N Anandhan, and R Thangamuthu, “Electrochemical synthesis of one-dimensional ZnO nanostructures on ZnO seed layer for DSSC applications,” Appl Surf Sci., vol 428, pp 385–394, 2018 [22] Meenakshi, G and A Sivasamy, “Synthesis and characterization of zinc oxide nanorods and its photocatalytic activities towards degradation of 2,4D,” Ecotoxicol Environ Saf., vol 135, no October 2016, pp 243–251, 2017 [23] Mohamed, R., J Rouhi, M F Malek, A S Ismail, S A H Alrokayan, H A Khan, Z Khusaimi, M H Mamat, and M R Mahmood, “Sol gel synthesized zinc oxide nanorods on single and Co-doped ZnO seed layer templates: Morphological, optical and electrical properties,” Int J Electrochem Sci., vol 11, no 3, pp 2197–2204, 2016 [24] Mohammed, A M., I J Ibraheem, A S Obaid, and M Bououdina, “Nanostructured ZnO-based biosensor: DNA immobilization and hybridization,” Sens Bio-Sensing Res., vol 15, pp 46–52, 2017 [25] Musić, S., D Dragčević, S Popović, and M Ivanda, “Precipitation of ZnO particles and their properties,” Mater Lett., vol 59, no 19–20, pp 2388– 2393, 2005 [26] Pham, V., P D Tam, and N H U U Dung, “Luminescence of Nanoporous Si and ALD-Deposited ZnO on Nanoporous Si Substrate,” J Electron Mater., vol 46, no 8, pp 4784–4790, 2017 [27] Quy, N Van, V A Minh, N Van Luan, V N Hung, and N Van Hieu, “Gas sensing properties at room temperature of a quartz crystal microbalance coated with ZnO nanorods,” Sensors Actuators B Chem., vol 153, no 1, pp 188–193, 2011 [28] Shimpi, N G., S Jain, N Karmakar, A Shah, D C Kothari, and S Mishra, “Synthesis of ZnO nanopencils using wet chemical method and its investigation as LPG sensor,” Appl Surf Sci., vol 390, pp 17–24, 2016 53 Luận văn thạc sĩ khoa học [29] Simmons, J G., “Electric Tunnel Effect between Dissimilar Electrodes Separated by a Thin Insulating Film,” J Appl Phys., vol 34, no 9, pp 2581– 2590, 1963 [30] Siswanto, Rochman, N T., & Akwalia, P R., “Fabrication and characterization of Zinc Oxide ( ZnO ) nanoparticle by sol-gel method Fabrication and characterization of Zinc Oxide ( ZnO ) nanoparticle by solgel method,” J Phys Conf Ser., pp 853, 012041, 2017 [31] Sokolov, P S., Baranov, A N., Dobrokhotov, Z V., & Solozhenko, V L., “Synthesis and thermal stability of cubic ZnO in the salt nanocomposites,” Russ Chem Bull., vol 59, no 2, pp 325–328, 2010 [32] Wang, S., T Tseng, Y Wang, C Wang, H Lu, and W Shih, “Effects of Preparation Conditions on the Growth of ZnO Nanorod Arrays Using Aqueous Solution Method,” Int J Appl Ceram Technol., vol 5, no 5, pp 419–429, 2008 [33] Xu, X., C Xu, J Dai, J Pan, and J Hu, “Evolutions of defects and blue – green emissions in ZnO microwhiskers fabricated by vapor-phase transport,” J Phys Chem Solids, vol 73, no 7, pp 858–862, 2012 [34] Zhong, J., H Chen, G Saraf, Y Lu, C K Choi, J J Song, D M MacKie, and H Shen, “Integrated ZnO nanotips on GaN light emitting diodes for enhanced emission efficiency,” Appl Phys Lett., vol 90, no 20, pp 203515, 2007 54 ... lí thuyết cấu trúc vật liệu ZnO, đặc điểm tính chất phương pháp chế tạo vật liệu ZnO nano Chƣơng 2: Thực nghiệm Chương trình bày quy trình chế tạo vật liệu ZnO nano phương pháp thủy nhiệt đồng... Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo vật liệu ZnO nano phương pháp thủy nhiệt - Khảo sát cấu trúc vật liệu chế tạo để tìm điều kiện tối ưu công nghệ chế tạo Cấu trúc luận văn chia thành bốn chương:... chế tạo tới đặc điểm cấu trúc nano ZnO chế tạo phương pháp thủy nhiệt số tính chất vật lí vật liệu chế tạo Trong q trình tối ưu hóa, thực tổng hợp vật liệu khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc,