ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT MOS2

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học và công nghệ, con người có thể kết nối với thế giới một cách nhanh chóng và dễ dàng. Chính vì vậy, ngành thông tin liên lạc đang phát triển với tốc độ chóng mặt để đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng từ người tiêu dùng. Đó cũng là nguyên nhân khiến các công ty cố gắng tạo ra nhiều hơn những sản phẩm tiên tiến nhất của họ. Và một trong những hướng nghiên cứu là rút ngắn thời gian sạc pin cho những chiếc điện thoại. Những loại pin trước đó hoạt động tạo ra dòng điện bằng cách chuyển đổi từ dạng năng lượng hóa sang điện năng tương tự như acquy trong các thiết bị thông thường hằng ngày. Tuy nhiên, chúng khác nhau ở các chất hóa học. Nếu như acquy sử dụng dung dịch điện phân là axit thì pin điện loại lại dùng một loại Gel ít rỉ hơn. Ngày nay, chúng ta đang sử dụng loại phổ biến nhất: pin Lithium – ion. Pin Lithium – ion gồm: dung dịch điện phân (chứa LiPF6, lượng nhỏ nước để tránh Li tác dụng với nước và dung môi hữu cơ), cực dương (Positive) còn gọi là Cathode (chứa LiCoO2 và các nguyên tử Lithium sẽ tách ra khi có dòng điện tạo ion Li+), cực âm (Negative) còn gọi là Anode (chứa grapheme (than chì) có nhiệm vụ giữ lại các ion Li+ trong tinh thể) và màng cách điện để ngăn cách cực dương và cực âm được làm bằng nhựa polyethylene (PE) hoặc polypropylene (PP). Pin Lithium – ion có nhiều ưu điểm như chu kỳ nạp/xả lớn, sạc lúc nào cũng được mà ít ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin trong thời gian ngắn. Nhưng nó cũng khá nhiều hạn chế như: Pin Lithium – ion suy giảm chất lượng theo thời gian dung dịch điện phân dễ gây nổ và một nhược điểm quan trọng nhất là thời gian sạc cũng khá dài so với nhu cầu ngày càng cao như ngày nay. Do đó, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, nhiều vật liệu để cụ thể hóa mong muốn đó. Chúng ta có thể kể đến Graphene – một sản phẩm của Carbon, chúng được kỳ vọng thay thế cho các loại pin cũ và cụ thể là một loại pin mới đã được tạo ra – pin Graphene với chu kỳ nạp xả 3500 lần, tức gần gấp 7 lần so với loại pin Lithium – ion thông thường và có thể sạc đầy trong thời gian từ 13 đến 15 phút. Nhưng khoa học và sự phát triển không bao giờ có điểm dừng, trong gần một thập kỉ gần đây, các siêu tụ điện lại nổi lên như một kiểu lưu trữ năng lượng tiên tiến. Một loại vật liệu đang được nghiên cứu để tạo ra các siêu tụ điện là các muối sulfur của các kim loại chuyển tiếp như: MoS2, SnS2, VS2, WS2, … Trong số đó, nano MoS2 được quan tâm nhiều, ví cấu trúc đặc biệt của chúng. Tinh thể MoS2 chứa các lớp Molypden được kẹp giữa bởi các giữa lưu huỳnh kép, sau đó lại xếp chồng lên nhau bằng lực liên kết phân tử Van der Waals để tạo thành một cấu trúc như Graphene. Cấu trúc đặc biệt và tính chất tuyệt vời về cơ và điện làm cho nó đang là một trong những vật liệu được quan tâm nhiều nhất. Như trên đã giới thiệu vật liệu nano Molypden Disulfur (MoS2) đang là đối tượng nghiên cứu hang đầu hiện nay. Việc tổng hợp ra chúng có khá nhiều phương pháp và trong phạm vi Luận văn này, xin giới thiệu về phương pháp thủy nhiệt.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa: Công Nghệ Vật Liệu CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -o0o - -o0o Ngày tháng NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP năm 2018 HỌ VÀ TÊN : TRẦN THANH XUÂN MSSV : 1414827 NGÀNH : Vật liệu Kim loại Hợp kim LỚP : VL14KL Đầu đề luận văn: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Molybdenum Disulfide khảo sát thay đổi cấu trúc tính chất theo nhiệt độ Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu): - Luận văn thực theo nhiệm vụ thời hạn đặt - Tìm hiểu lý thuyết công nghệ vật liệu nano, cấu trúc, tính chất, phương pháp chế tạo ứng dụng vật liệu nano MoS2 - Nghiên cứu thực lập quy trình cơng nghệ chế tạo vật liệu nano Molypdenum disulfide phương pháp thuỷ nhiệt - Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến cấu trúc tính chất vật liệu tổng hợp Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn: Ngày .tháng .năm 2017 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Khoa: Công Nghệ Vật Liệu -o0o - -o0o Ngày tháng năm 2017 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người hướng dẫn) Họ tên SV: Trần Thanh Xuân MSSV: 1414827 Ngành (chuyên ngành): Vật liệu Kim loại Hợp kim Đề tài: Ảnh hưởng nhiệt độ lên cấu trúc tính chất vật liệu nano Molypdenum disulfide tổng hợp phương pháp thuỷ nhiệt Họ tên người hướng dẫn: Tổng quát thuyết minh: Số trang : Số chương : Số bảng số liệu : Số hình vẽ : Số tài liệu tham khảo : Phần mềm tính tốn : Hiện vật (sản phẩm) : Tổng quát vẽ : - Số vẽ : A0 A1 khổ khác - Số vẽ vẽ tay : Số vẽ máy tính: Những ưu điểm LVTN: - Sinh viên chăm chỉ, chịu khó có khả làm nghiên cứu khoa học - Luận văn thực quy trình công nghệ chế tạo vật liệu nano MoS2 phương pháp thuỷ nhiệt yêu cầu đặt - Vật liệu chế tạo có thành phần tính chất rõ ràng Mo : S = : 2,07 với cấu trúc từ đến lớp bề rộng từ 300 – 500nm - Luận văn sử dụng phương pháp phân tích đại như: XRD, SEM, TEM, UVVis,…Kết luận văn có độ tin cậy cao khả ứng dụng số lĩnh vực như: điện – điện tử, vật liệu chuyển đổi lượng,… Những thiếu sót LVTN: - Vì lý thời gian trang thiết bị han chế nên luận văn chưa thể khảo sát điều kiện khác ảnh hưởng đến cấu trúc tính chất vật liệu như: nồng độ, áp suất, tốc độ khuấy,… - Sinh viên cần lưu ý kỹ xử lý kết liệu Đề nghị: Được bảo vệ x Bổ sung thêm để bảo vệ  Không bảo vệ  Câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Hội đồng (CBPB 02 câu): a Hãy so sánh kết chế tạo vật liệu tổng hợp với kết nghiên cứu giới? b Trình bày phương pháp xác định thành phần hố thơng qua phổ EDX? c Dựa vào đâu để xác định số lớp vật liệu nano tổng hợp được? Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB): Điểm /10 Ký tên (ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa: Công Nghệ Vật Liệu Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -o0o - -o0o Ngày tháng năm 2017 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người phản biện) Họ tên SV: Trần Thanh Xuân MSSV: 1414827 Ngành (chuyên ngành): Vật liệu Kim loại Hợp kim Đề tài: Ảnh hưởng nhiệt độ lên cấu trúc tính chất vật liệu nano Molypdenum disulfide tổng hợp phương pháp thuỷ nhiệt Họ tên người phản biện: Tổng quát thuyết minh: Số trang : Số chương : Số bảng số liệu : Số hình vẽ : Số tài liệu tham khảo : Phần mềm tính tốn : Hiện vật (sản phẩm) : Tổng quát vẽ: - Số vẽ : A0 A1 khổ khác - Số vẽ vẽ tay : Số vẽ máy tính: Những ưu điểm LVTN: Những thiếu sót LVTN: Đề nghị: Được bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không bảo vệ  Câu hỏi sinh viên phải trả lời trước Hội đồng (CBPB 02 câu): a b c Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB): Điểm /10 Ký tên (ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Được phân công quý thầy cô khoa Công nghệ vật liệu, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM sau bốn tháng tìm tịi nghiên cứu, chúng em hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Ảnh hưởng nhiệt độ lên cấu trúc tính chất vật liệu nano Molybdenum disulfide tổng hợp phương pháp thuỷ nhiệt” Để hoàn thành q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn này, lời chúng em xin chân thành cảm ơn TS Trần Văn Khải Thầy trực tiếp bảo hướng dẫn chúng em suốt trình thực đề tài Những lời khuyên thầy giúp cho chúng em nhận sai sót khắc phục cách sớm Ngồi ra, chúng em cịn có thêm nhiều kiến thức từ kinh nghiệm thầy truyền đạt lại Chúng em xin cảm ơn Phòng Thí nghiệm Bộ mơn Kim loại Hợp kim Cơ sở Đại học Bách Khoa TP.HCM, hỗ trợ tận tình trang thiết bị cần thiết để thực đề tài Bên cạnh đó, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến q thầy giáo Phịng Thí nghiệm Hóa Phân tích trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM cho phép chúng em sử dụng thiết bị phịng để hồn thành Luận văn Ngồi ra, chúng em cịn nhận giúp đỡ nhiệt tình từ bạn sinh viên Khoa Cơng nghệ Vật liệu gặp khó khăn q trình làm việc Cám ơn chúc bạn có năm học thành công Sau tất kết mà chúng em đạt thiếu ủng hộ trợ giúp gia đình Gia đình chỗ dựa vững cho bước đệm chúng em đến thành công đứng sau giúp đỡ chúng em lúc khó khăn Cảm ơn gia đình hỗ trợ chúng em hoàn thành tốt luận văn Mặc dù chúng em cố gắng để hoàn thành luận văn cách tốt khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận nhận xét ý kiến đóng góp để luận văn trở nên hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày 03 tháng 06 năm 2018 Trần Thanh Xuân LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ, người kết nối với giới cách nhanh chóng dễ dàng Chính vậy, ngành thơng tin liên lạc phát triển với tốc độ chóng mặt để đáp ứng nhu cầu ngày gia tăng từ người tiêu dùng Đó nguyên nhân khiến công ty cố gắng tạo nhiều sản phẩm tiên tiến họ Và hướng nghiên cứu rút ngắn thời gian sạc pin cho điện thoại Những loại pin trước hoạt động tạo dòng điện cách chuyển đổi từ dạng lượng hóa sang điện tương tự acquy thiết bị thông thường ngày Tuy nhiên, chúng khác chất hóa học Nếu acquy sử dụng dung dịch điện phân axit pin điện loại lại dùng loại Gel rỉ Ngày nay, sử dụng loại phổ biến nhất: pin Lithium – ion Pin Lithium – ion gồm: dung dịch điện phân (chứa LiPF6, lượng nhỏ nước để tránh Li tác dụng với nước dung mơi hữu cơ), cực dương (Positive) cịn gọi Cathode (chứa LiCoO2 nguyên tử Lithium tách có dịng điện tạo ion Li+), cực âm (Negative) cịn gọi Anode (chứa grapheme (than chì) có nhiệm vụ giữ lại ion Li+ tinh thể) màng cách điện để ngăn cách cực dương cực âm làm nhựa polyethylene (PE) polypropylene (PP) Pin Lithium – ion có nhiều ưu điểm chu kỳ nạp/xả lớn, sạc lúc mà ảnh hưởng đến tuổi thọ pin thời gian ngắn Nhưng nhiều hạn chế như: Pin Lithium – ion suy giảm chất lượng theo thời gian dung dịch điện phân dễ gây nổ nhược điểm quan trọng thời gian sạc dài so với nhu cầu ngày cao ngày Do đó, nhiều nghiên cứu thực hiện, nhiều vật liệu để cụ thể hóa mong muốn Chúng ta kể đến Graphene – sản phẩm Carbon, chúng kỳ vọng thay cho loại pin cũ cụ thể loại pin tạo – pin Graphene với chu kỳ nạp xả 3500 lần, tức gần gấp lần so với loại pin Lithium – ion thông thường sạc đầy thời gian từ 13 đến 15 phút Nhưng khoa học phát triển khơng có điểm dừng, gần thập kỉ gần đây, siêu tụ điện lại lên kiểu lưu trữ lượng tiên tiến Một loại vật liệu nghiên cứu để tạo siêu tụ điện muối sulfur kim loại chuyển tiếp như: MoS2, SnS2, VS2, WS2, … Trong số đó, nano MoS2 quan tâm nhiều, ví cấu trúc đặc biệt chúng Tinh thể MoS2 chứa lớp Molypden kẹp giữa lưu huỳnh kép, sau lại xếp chồng lên lực liên kết phân tử Van der Waals để tạo thành cấu trúc Graphene Cấu trúc đặc biệt tính chất tuyệt vời điện làm cho vật liệu quan tâm nhiều Như giới thiệu vật liệu nano Molypden Disulfur (MoS2) đối tượng nghiên cứu hang đầu Việc tổng hợp chúng có nhiều phương pháp phạm vi Luận văn này, xin giới thiệu phương pháp thủy nhiệt MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN: Nghiên cứu tổng hợp nano Molypdenum Disulfide (MoS2) phương pháp thủy nhiệt khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ (t) đến tính chất vật liệu q trình tổng hợp DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Một vài thơng số tính chất MoS2 Bảng Bảng khảo sát nhiệt độ tiến hành thí nghiệm thời gian khơng đổi Bảng Khảo sát mẫu nhiệt độ khác DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ TIẾNG ANH CVD Chemical Vapor Deposition: phương pháp phủ hoá học PVD Physical Vapor Deposition: phương pháp phủ vật lý HAp Hydroxyapatite: Ca10(PO4)6(OH)2 1T Tetragonal: cấu trúc tứ giác 2H Hexagonal: cấu trúc lục giác 3R Rhombohedral: cấu trúc mặt thoi XRD X-ray Diffraction: nhiễu xạ tia X SEM Scanning Electron Microscopy ESEM Environment Scanning Electron Microscope: kính hiển vi điện tử quét môi trường FEG Field Emission Gun: súng điện tử phát xạ trường EBSD Electron Backscattered Diffraction: nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược TEM Tranmission Electron Microscopy: kính hiển vi điện tử truyền qua FT-Raman Fourier Transform - Raman: phổ Raman phương pháp biến đổi Fourier RF Resonance Flurescence: huỳnh quang cộng hưởng EDX/EDS Energy Dispersive X-ray Spectrometry: phổ tán xạ lượng tia X STEM Scanning Transmission Electron Microscope: kính hiển vi điện tử quét truyền qua AES Auger Electron Spectroscopy: Phổ điện tử Auger TÀI LIỆU THAM KHẢO [100] A Metha, ""Principle"," PharmaXChange.info., 13 Dec 2011 Trang 129 PHỤ LỤC PHỤ LỤC - Phổ XRD: + Mẫu 1600C – 10h: + Mẫu 1800C – 10h: + Mẫu 2000C – 10h: Trang 130 PHỤ LỤC + Mẫu 2200C – 10h: - Hình ảnh SEM: + Mẫu 1600C – 10h: Trang 131 PHỤ LỤC Trang 132 PHỤ LỤC + Mẫu 1800C – 10h: Trang 133 PHỤ LỤC Trang 134 PHỤ LỤC Trang 135 PHỤ LỤC + Mẫu 2000C – 10h: Trang 136 PHỤ LỤC Trang 137 PHỤ LỤC - Hình ảnh TEM: Trang 138 PHỤ LỤC Trang 139 PHỤ LỤC - Phổ Raman: Trang 140 PHỤ LỤC + Mẫu 1600C – 10h: + Mẫu 1800C – 10h: + Mẫu 2000C – 10h: Trang 141 PHỤ LỤC + Mẫu 2200C – 10h: Trang 142 PHỤ LỤC Trang 143 ... số chất khác Hình 1.11 - Cấu trúc tinh thể MoS2 thơng số Hình 1.12 - Cơ chế phản ứng MoS2 với H+ Hình 1.13 - Tính chất dẫn điện MoS2 Hình 1.14 - Tính chất quang thơng số nano MoS2 Hình 1.15 - Tính. .. phương pháp thủy nhiệt MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN: Nghiên cứu tổng hợp nano Molypdenum Disulfide (MoS2) phương pháp thủy nhiệt khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ (t) đến tính chất vật liệu trình... liên quan đến cấu trúc tinh thể đặc biệt nhiệt độ cao Độ dẫn điện nhiệt độ phòng số tinh thể dao động từ 0,16 đến 5,12 Ω/cm Trang 23 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO, NANO MOLYBDENUM DISULFIDE VÀ CÁC