Chúng tôi tiếp tục sử dụng phương pháp AFM để so sánh hình thái học bề mặt của hệ vật liệu 4-TYD/HOPG (Hình 3.16).
Hình3.16.Kết quả đo AFM bề mặt hệ vật liệu 4-TYD/HOPG.
Kết quả cho thấy, các phân tử 4-TYD/HOPG được cấy ghép thành công trên bề mặt điện cực HOPG. Vì các phân tử 4-TYD/HOPG chỉ có một nhóm chức NH2 được gắn kết tại vị trí 4 trên vòng benzene nên các gốc aryl tự do sau khi hình thành từ quá trình khử điện hóa không thể tương tác với các gốc aryl đã được cấy ghép trên bề mặt mà chỉ tham gia quá trình cấy ghép trực tiếp với bề mặt. Kết quả là bề mặt HOPG được biến tính bởi màng đa lớp 4- TYD/HOPG. Điều này được khẳng định bằng phép đo bề dày lớp cấy ghép khi sử dụng phương pháp AFM. 10.69 nm 0.00 nm 100nm 9.92 nm 0.00 nm 400nm a) b)
KẾT LUẬN
Đã chế tạo thành công các hệ vật liệu màng đơn lớp 3,4,5- TMD/HOPG; 3,5-TFD/HOPG và màng đa lớp 4-TYD/HOPG bằng phương pháp cấy ghép điện hóa từ dung dịch chứa các phân tử này.
Đã khảo sát tính chất điện hóa của các hệ vật liệu chế tạo bằng phương pháp CV. Toàn bộ các hệ vật liệu chế tạo được đều làm giảm quá trình trao đổi điện tử tại giao diện rắn/lỏng.
Đã khảo sát hình thái học và cấu trúc bề mặt ở cấp độ nguyên tử/phân tử các hệ vật liệu 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TFD/HOPG và 4-TYD/HOPG bằng phương pháp AFM và STM. Kết quả cho thấy, phân tử 3,4,5-TMD/HOPG cấy ghép và tạo thành màng đơn lớp trên bề mặt HOPG, trong đó, hai hệ vật liệu đầu hình thành màng đơn lớp còn hệ vật liệu cuối cùng hình thành màng đa lớp trên bề mặt HOPG. Kết quả này được giải thích do ảnh hưởng bởi sự khác nhau về vị trí của các nhóm chức liên kết với vòng benzene trong phân tử.
Đã bước đầu khảo sát khả năng xúc tác khử hydro và oxy hóa của nano 3,4,5-TMD/HOPG; 3,5-TFD/HOPG; 4-TYD/HOPG bằng phương pháp quét thế tuyến tính (LSV). Kết quả cho thấy, trong khi hai hệ vật liệu 3,4,5- TMD/HOPG và 4-TYD/HOPG làm giảm thì hệ vật liệu 3,5-TFD/HOPG lại tăng cường quá trình bay hơi hydro và oxy.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ STT
Năm công bố
Tên bài báo, các công trình khoa học đã nghiên cứu
Trách nhiệm tham gia ( tác giả/ đồng tác giả)
1 2021 Chế tạo màng phân tử
diazonium trên nền graphene bằng phương pháp cấy ghép điện hóa
Trần Thị Ngọc Lệ, Bùi Đức Ái, Huỳnh Dương Tuyết Lan, Hoàng Văn Tình, TS Phan Thanh Hải* và TS Huỳnh Thị Miền Trung
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Wang Y, et al. (2020), Progress in the functional modification of graphene/graphene oxide: a review; RSC Adv.,10, 15328-15345. [2] Lauffer, P.; Emtsev, K. V.; Graupner, R.; Seyller, T.; Ley, L. (2008),
Molecular and electronic structure of PTCDA on bilayer graphene on SiC(0001) studied with scanning tunneling microscopy. Physica status solidi (b), 245 (10), 2064-2067.
[3] Coletti, C.; Riedl, C.; Lee, D. S.; Krauss, B.; Patthey, L.; von Klitzing, K.; Smet, J. H.; Starke, U. (2010), Charge neutrality and band-gap tuning of epitaxial graphene on SiC by molecular doping, Physical Review B,81 (23), 235401.
[4] Deshpande, A.; Sham, C.-H.; Alaboson, J. M. P.; Mullin, J. M.; Schatz,
G. C.; Hersam, M. C. (2012), Self-Assembly and
Photopolymerization of Sub-2 nm One-Dimensional Organic Nanostructures on Graphene, Journal of the American Chemical Society, 134 (40), 16759-16764.
[5] Lu, J.; Yeo, P. S. E.; Zheng, Y.; Yang, Z.; Bao, Q.; Gan, C. K.; Loh, K. P. (2012), Using the Graphene Moiré Pattern for the Trapping of C60 and Homoepitaxy of Graphene, ACS Nano,6 (1), 944-950.
[6] Mao, J.; Zhang, H.; Jiang, Y.; Pan, Y.; Gao, M.; Xiao, W.; Gao, H. J. (2009),
Tunability of Supramolecular Kagome Lattices of Magnetic Phthalocyanines Using Graphene-Based Moiré Patterns as Templates, Journal of the American Chemical Society,131 (40), 14136-14137. [7] Phillipson, R.; Lockhart de la Rosa, C. J.; Teyssandier, J.; Walke, P.;
doping of graphene by using physisorbed self-assembled networks. Nanoscale, 8 (48), 20017-20026.
[8] Roos, M.; Künzel, D.; Uhl, B.; Huang, H.-H.; Brandao Alves, O.; Hoster, H. E.; Gross, A.; Behm, R. J. (2011), Hierarchical Interactions and Their Influence upon the Adsorption of Organic Molecules on a Graphene Film, Journal of the American Chemical Society,133 (24), 9208-9211. [9] Shayeganfar, F.; Rochefort, A. (2014),Electronic Properties of Self-Assembled
Trimesic Acid Monolayer on Graphene, Langmuir,30 (32), 9707-9716. [10] https://www.electronicsforu.com/resources/oled-displays-applications [11] Pinson, J (2012), Attachment of Organic Layers to Materials Surfaces by
Reduction of Diazonium Salts, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 1-35.
[12] Jiang, Y (2018), Chemical Modification of Graphene via A Potassium Graphite Intercalation Approach, Durham theses, Durham University. [13] Johns, J. E.; Hersam, M. C. (2013), Atomic Covalent Functionalization
of Graphene. Accounts of Chemical Research,46 (1), 77-86.
[14] Kim, S. M.; Jang, J. H.; Kim, K. K.; Park, H. K.; Bae, J. J.; Yu, W. J.; Lee, I. H.; Kim, G.; Loc, D. D.; Kim, U. J.; Lee, E.-H.; Shin, H.-J.; Choi, J.- Y.; Lee, Y. H. (2009), Reduction-Controlled Viologen in Bisolvent as an Environmentally Stable n-Type Dopant for Carbon Nanotubes. Journal of the American Chemical Society,131 (1), 327-331.
[15] Kosynkin, D. V.; Higginbotham, A. L.; Sinitskii, A.; Lomeda, J. R.; Dimiev, A.; Price, B. K.; Tour, J. M. (2009), Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons, Nature,458, 872.
[16] Chakrabarti, M.H. et al. (2013), Progress in the electrochemical modification of graphene-based materials and their applications, Electrochimica Acta, 107, 4254.
[17] https://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BA%ADp_tin:Graphite-unit-cell- 3D-balls.png.
[18] Balandin, A.A., et al. (2008), Superior thermal conductivity of single- layer graphene, Nano letters, 8(3), pp. 902-907.
[19] Hsiangpin Chang and Allen J. Bard (1991), Observation and characterization by scanning tunneling microscopy of structures generated by cleaving highly oriented pyrolytic graphite, ASC Publication, Langmuir 1991, 7, 6, 1143–1153.
[20] https://vi.wikipedia.org/wiki/Graphen.
[21] Machado, B.F., and Serp, P,… (2012), Graphene-based materials for catalysis, Catal. Sci. Technol., 2, 54-75.
[22] Ossonon, B. D.; Bélanger, D. (2017), Functionalization of graphene sheets by the diazonium chemistry during electrochemical exfoliation of graphite, Carbon,111, 83-93.
[23] Park, J.; Yan, M. (2013), Covalent Functionalization of Graphene with Reactive Intermediates, Accounts of Chemical Research, 46 (1), 181-189.
[24] Paulus, G. L. C.; Wang, Q. H.; Strano, M. S. (2013), Covalent Electron Transfer Chemistry of Graphene with Diazonium Salts. Accounts of Chemical Research,46 (1), 160-170.
[25] Mattevi, C., Kim, H., and Chhowalla, M. (2011), A review of chemical vapour deposition of graphene on copper, J. Mater. Chem, 21, 3324–
[26] http://www.biomedia.vn/review/quang-pho-raman-co-so-phuong- phap.html.
[27] https://vi.cleanpng.com/png-mq084n/.
[28] Smith , M.B. , and March , J. (2001), Advanced Organic Chemistry , 5th edn , John Wiley & Sons, Inc. , New York, 448 .
[29] Vogel , A.I. , Tatchell , A.R. , Furnis , B.S. ,Hannaford , A.J. , and Smith, P.W.G. (1989), Textbook of PracticalOrganic Chemistry , 5th ed, Pearson Education Limited , Harlow, England, 920.
[30] Greenwood J. and Phan, T.H et al, (2015) Covalent Modification of Graphene and Graphite Using Diazonium Chemistry: Tunable Grafting and Nanomanipulation, ACS Nano, 9 (5), 5520-5535. [31] Fanyang Mo. et al. (2013), Recent applications of arene diazonium salts
in organic synthesis, Org. Biomol. Chem.,11, 1582-1593.
[32] Georgakilas, V.; Otyepka, M.; Bourlinos, A. B.; Chandra, V.; Kim, N.; Kemp, K. C.; Hobza, P.; Zboril, R.; Kim, K. S., (2012),Functionalization of Graphene: Covalent and Non-Covalent Approaches, Derivatives and Applications, Chemical Reviews, 112 (11), 6156-6214.
[33] https://vi.wikipedia.org/wiki/Silic
[34] Pollard, A. J.; Perkins, E. W.; Smith, N. A.; Saywell, A.; Goretzki, G.; Phillips, A. G.; Argent, S. P.; Sachdev, H.; Müller, F.; Hüfner, S.; Gsell, S.; Fischer, M.; Schreck, M.; Osterwalder, J.; Greber, T.; Berner, S.; Champness, N. R.; Beton, P. H. (2010), Supramolecular Assemblies Formed on an Epitaxial Graphene Superstructure. Angewandte Chemie International Edition,49 (10), 1794-1799.
[35] Rao, C. N. R., Sood, A. K.,Subrahmanyam, K. S., and Govindaraj (2009), A. Graphene: The New Two Dimensional Nanomaterial, Angew. Chem., Int. Ed., 48, 7752–7777.
[36] Yuvaraja, S. et al. (2020), Organic field-effect transistor-based flexible sensors, Chem. Soc. Rev.,49, 3423-3460.
[37] Wang, A.; Yu, W.; Huang, Z.; Zhou, F.; Song, J.; Song, Y.; Long, L.; Cifuentes, M. P.; Humphrey, M. G.; Zhang, L.; Shao, J.; Zhang, C. (2016), Covalent functionalization of reduced graphene oxide with porphyrin by means of diazonium chemistry for nonlinear optical performance, Scientific Reports,6, 23325.
[38] Yu, W. J.; Liao, L.; Chae, S. H.; Lee, Y. H.; Duan, X. (2011), Toward Tunable Band Gap and Tunable Dirac Point in Bilayer Graphene with Molecular Doping. Nano Letters,11 (11), 4759-4763.
[39] Zhu, H.; Huang, P.; Jing, L.; Zuo, T.; Zhao, Y.; Gao, X. (2012),
Microstructure evolution of diazonium functionalized graphene: A potential approach to change graphene electronic structure, Journal of Materials Chemistry,22 (5), 2063-2068.
[40] Jiang, Y. (2018), Chemical Modification of Graphene via A Potassium Graphite Intercalation Approach, Masters thesis, Durham University.
[41] Phan, T.H. et al. (2019), Graphite and Graphene Fairy Circles: A Bottom-Up Approach for the Formation of Nanocorrals, ACS Nano, 13, 5559-5571.
[42] Huynh, T.M.T et al. (2017), Nanoconfined self-assembly on a grafted graphitic surface under electrochemical control, Nanoscale, 9, 362.