d002
GO
RGOE-23,5 kGy
RGOE-50 kGy
So sánh giản đồ XRD của GO với RGOE- 23,5 kGy và RGOE-50 kGy
nhận thấy rằng các mẫu RGOE có cường độ đỉnh nhiễu xạ ở 2θ = 12,0 o giảm
rất nhiều so với GO, chứng tỏ các lớp graphite trong cấu trúc RGOE đã tách bóc rất nhiều sau khi các nhóm chức phân cực gắn trên đó bị khử bằng bức xạ, các kết quả này cho thấy GO sau khử bức xạ tồn tại ở trạng thái tinh thể không đồng nhất và có cấu trúc lớp mỏng hơn graphite.
3.6 Kết quả ảnh TEM
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3. 18 Ảnh TEM của RGOE tại liều xạ 0 kGy (a, b) và 50 kGy (c,d)
Hình thái học của mẫu RGOE được nghiên cứu bằng ảnh TEM cho thấy, GO sau khi khử bằng bức xạ gamma (Hình 3.18c và d) có cấu trúc nhăn nheo điển hình và vẫn duy trì cấu trúc lớp nano.
3.7 Độ ổn định trong nƣớc cất
Mẫu GO, RGOE (50kGy) được nghiền mịn rồi phân tán trong nước cất ở nồng độ 0,1 mg/ml và đánh siêu âm trong 2 giờ sau đó để yên ở nhiệt độ phòng rồi theo dõi độ ổn định theo thời gian.
Sau khi siêu âm
Sau 1 tuần
GO RGOE
Hình 3. 19 Ảnh chụp của dung dịch GO, RGOE (50 kGy) để ổn định sau 1 tuần,
nồng độ mẫu 0,1 mg/ml.
Quan sát ảnh dung dịch GO và RGOE trong nước cất để ổn định (Hình 3.19) sau 1 tuần cho thấy, dung dịch GO vẫn giữ màu vàng nhạt như ban đầu là do chứa nhiều nhóm chứa phân cực nên GO phân tán tốt trong nước. Ngược lại, phần lớn mẫu RGOE lắng xuống dưới đấy lọ sau 1 tuần và phần dung dịch ở trên trở nên sáng bóng hơn chứng tỏ mẫu RGOE khó phân tán trong nước hơn GO. Bởi vì, sau chiếu xạ các nhóm chức phân cực trên RGOE đã bị khử nhiều làm độ phân cực RGOE giảm dẫn đến khả năng solvat hóa trong nước của RGOE giảm cho nên RGOE có xu hướng kết tụ lại và lắng xuống dưới đấy lọ.
3.8 Độ dẫn điệnĐ Đ ộ dẫ n đi ện ( S /m ) 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 dẫn điện
Hình 3. 20 Độ dẫn điện của RGOE theo liều xạ 0; 23,5; 38,8 và 50 kGy
Kết quả độ dẫn điện của RGOE tăng theo sự tăng liều xạ được thể hiện trên Hình 3.20, độ dẫn điện của các mẫu được đo bằng thiết bị bốn mũi dò lần lượt là 14,5 S/m đối với mẫu RGOE -23,5 kGy; 60,5 S/m với mẫu RGOE -38 kGy và 70,8 S/m đối với mẫu RGOE -50 kGy. Mặc dù các mẫu RGOE có độ dẫn còn thấp hơn RGO chế tạo bằng phương pháp khử hóa chất [1,10] hay sốc nhiệt [45] nhưng các mẫu khử RGOE bằng phương pháp chiếu xạ đều có độ tinh khiết cao và tương đối kỵ nước như đã trình bày ở Hình 3.19.
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài rút ra một số kết luận:
- Hỗn hợp Oxít graphene/nước cất không bị khử bởi bức xạ gamma ở liều
xạ 57,8 kGy.
- Monolyceride thể hiện chưa rõ vai trò hỗ trợ giảm liều xạ khử Oxít
graphene, mặc dù nhờ Monolyceride mà Oxít graphene phân tán tốt trong dung dịch. Để khẳng định vai trò hỗ trợ của Monolyceride trong quá trình khử Oxít graphene bằng gamma thì cần có thêm các nghiên cứu.
- Khử bức xạ Oxít graphene trong dung dịch ethanol đã tạo sản phẩm
RGOE có cấu trúc nano, mang độ dẫn điện và bền nhiệt hơn GO rất nhiều. Tuy RGOE có độ dẫn điện còn thấp nhưng RGOE có độ tinh khiết cao với qui trình tổng hợp đơn giản, sạch, sản phẩm có thể sản xuất lượng lớn.
Mặc dù, các kết quả nghiên cứu của đề tài đạt được còn khiêm tốn nhưng lĩnh vực mà đề tài nghiên cứu có ý nghĩa về khoa học và thực tiễn. Đề tài cũng đã mở ra các hướng nghiên cứu mới trong việc áp dụng công nghệ bức xạ chế tạo vật liệu graphene từ GO:
▪ Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite có khả năng dẫn điện từ quá trình
khử Oxít graphene với các polymer bằng bức xạ gamma hay chùm tia điện tử.
▪ Dùng một số chất ổn định khác ngoài Monoglyceride trong quá trình khử
Oxít graphene bằng bức xạ hay kết hợp khử bằng bức xạ và ủ nhiệt, từ đó tổng hợp Graphene có độ dẫn điện như mong muốn.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
Bài báo tham gia Hội nghị KH và CN Hạt nhân Toàn quốc lần thứ XI,
Đà Nẵng 05-07/8/2015
PHẠM THỊ THU HỒNG, NGUYỄN THÀNH ĐƯỢC, ĐOÀN BÌNH, LƯU ANH TUYÊN, NGUYỄN NGỌC MINH THẢO, HÀ THÚC HUY, Ảnh hưởng
của bức xạ gamma lên quá trình khử oxít graphene trong dung dịch monoglyceride, (2015)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. Nguyễn Phương Tố Linh, Khảo sát quá trình tổng hợp graphene từ
graphite oxide thông qua hai giai đoạn biến tính và khử. 2014, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
2. Mai Thanh Tâm, Biến tính đất sét bằng hợp chất nonion mới và ứng
dụng tổng hợp nanocomposite trên nền thermoplastic urethan (TPU). 2009,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Bách khoa toàn thư mở Wikipedia. Than chì. Available from:
http://vi.wikipedia.org/wiki/Than_ch%C3%AC
Tài liệu tiếng Anh
4. A. Esaeili, M.H.Entezari (2014), “Facile and fast synthesis of
graphene oxide nanosheets via bath ultrasonic irradiation”, Journal of
Colloid and Interface Science 432, pp. 19-25.
5. Ansón-Casaos, A., et al. (2014), “The effect of gamma-irradiation on
few-layered graphene materials”, Applied Surface Science 301, pp. 264- 272.
6. An, S.J. (2010), “Thin film fabrication and simultaneous anodic
reduction of deposited graphene oxide platelets by electrophoretic deposition”, J. Phys. Chem. Lett. ,1, pp. 1259-1263.
7. Arco, L.G.D. (2010), “Continuous, highly flexible, and transparent
graphene films by chemical vapor deposition for organic photovoltaics”,
ACS Nanomaterials and their Applications 4, pp. 2865.
8. Attila Ve´ rtes, Sa´ndor Nagy, Zolta´n Klencsa´r, Rezso˝ G. Lovas,
Frank Ro¨ sch (2011), Handbook of Nuclear Chemistry, Springer, USA.
9. Bowu Zhang, Linfan Li., et al. (2012), “Radiation induced reduction:
an effective and clean route to synthesize funtionalized graphene”, Journal
of Materials Chemictry 22, pp. 7775-7781.
10. Chao Xu, Ru-sheng Yuan, Xin Wang (2014), “Selective reduction of
graphene oxide”, New Carbon Materials 29(1), pp. 61–66.
11. Daniela C. Marcano, D.V.K., Jacob M. Berlin (2010), “Improved
12. Daniel R. Dreyer (2010), “The chemistry of graphene oxide”,
Chemical Society Reviews 39(1), pp. 228.
13. Dumée, L.F., et al. (2014), “Tuning the grade of graphene: Gamma
ray irradiation of free-standing graphene oxide films in gaseous phase”,
Applied Surface Science 322, pp. 126-135.
14. Fan, Z. (2010), “An environmentally friendly and efficient route for
the reduction of graphene oxide by aluminum powder”, Carbon 48, pp. 1686-1689.
15. Han Mai-Xing, Ji Zhuo-Yu, et al. (2011), “γ radiation caused
graphene defects and increased carrier density”, Chin. Phys. B 20 (8) 086102.
16. Hassan A. AbdEl-Rehim, E.-S.A.H., and Ahmed Raafat (2011),
“Radiation processing of active biodegradable green nanocomposite materials for packaging purposes”. Report of the 1st RCM on Radiation
Curing of Composites for Enhancing the Features and Utility in Health Care and Industry, Vienna, pp. 62-77.
17. Il Tae Kim, A.M., Karl Jacob (2013), “Synthesis and electrochemical
performance of reduced graphene oxide/maghemite composite anode for lithium ion batteries”, Carbon 52, pp. 56-64.
18. Jung, J.-M., et al. (2014), “Rapid, facile, and eco-friendly reduction of
graphene oxide by electron beam irradiation in an alcohol–water solution”,
Materials Letters 126, pp. 151-153.
19. Kwon, Y.J., et al. (2014), “Improvement of gas sensing behavior in
reduced graphene oxides by electron-beam irradiation”, Sensors and
Actuators B: Chemical 203, pp. 143-149.
20. Kaner, D.L.A.R.B., Graphene-based meterials. Materials Science,
2008.
21. Lert, A. (1998), “Structure of graphite oxide revisited”, J. Phys.
Chem. B, p. 102.
22. Li, J., et al. (2014), “γ-ray irradiation effects on graphene oxide in an
ethylenediamine aqueous solution”, Radiation Physics and Chemistry 94, pp. 80-83.
23. Lin, Y.-M. (2010), “100 GHz Transistors from Wafer Scale Epitaxial
Graphene”, Science 327, pp. 662.
24. Liu, J., L. Cui, and D. Losic (2013), “Graphene and graphene oxide as
new nanocarriers for drug delivery applications”, Acta Biomaterialia 9 (12), pp. 9243-9257.
25. Liu, L.F.A.Z. (2011), “Graphene in biomedicine: opportunities and challenges”, Nanomedicine 6 (2), pp. 317-324.
26. Martín, A. and A. Escarpa (2014), “Graphene: The cutting–edge
interaction between chemistry and electrochemistry”, TrAC Trends in
Analytical Chemistry 56, pp. 13-26.
27. Mermin, N.D. (1968), “Crystalline order in two dimensions”,
Physical Review 176, pp. 250-254.
28. Noh, Y.-J., et al. (2014), “High-performance polymer solar cells with
radiation-induced and reduction-controllable reduced graphene oxide as an advanced hole transporting material”, Carbon 79, pp. 321-329.
29. Novoselov, K.S. (2004), “Electric field effect in atomically thin
carbon films”, Science 306, pp. 666.
30. Novoselov, K.S. (2005), “Two-Dimensional Gas of Massless
Dirac
Fermions in Graphene”, Nature Communications 438, pp. 197-200.
31. Park, M., et al. (2013), “Facile preparation of graphene induced from
electron-beam irradiated graphite”, Materials Letters 105, pp. 236-238.
32. Pierson, H.O. (1993), Handbook of carbon, graphite, diamond and
fullerenes - Properties, processing and applications, Noyes 43-67, p. 226-
242.
33. Pierson, H.O. (1993), Handbook of carbon, graphite, diamond and
fullerenes -Properties, processing and applications, Noyes 43-67: p. 226-
242.
34. R. Muszynski, B.S., and P. V. Kamat (2008), “Decorating graphene
sheets with gold nanoparticles”, J. Phys. Chem. C 112, pp. 5263-5266.
35. Royal Swedish Academy of Sciences (2010), Scientific Background
on the Nobel Prize in Physics 2010 GRAPHENE,
36. Stankovich, S. (2006), “Graphene-based composite materials”,
Nature Communications 442, pp. 282–286.
37. S. Ruoff, S.P.A.R. (2009), “Chemical methods for the production of
graphenes”, Nat. Nanotech 4, pp. 217-224.
38. Virendra Singh (2011), “Graphene based materials: Past, present and
39. Wang, Z.-g., et al. (2014), “The green synthesis of reduced graphene oxide by the ethanol-thermal reaction and its electrical properties”,
Materials Letters 116, pp. 416-419.
40. William S. Haummers, J., Richard E. Offeman (1958), “Preparation
of graphitic oxide”, J Am Chem Soc 80 (6), pp. 1339.
41. Wu, J.Q., et al. (2013), “Effects of X-ray irradiation on the structure
and field electron emission properties of vertically aligned few-layer graphene”,
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 304, pp. 49-56.
42. Wang, G.X. (2008), “Facile synthesis and characterization of
graphene nanosheets”. J. Phys. Chem. C 112, pp. 8192-8195.
43. Sampath, G.K.R.A.S. (2009), “Electrochemical reduction of oriented
graphene oxide films: An in situ Raman spectroelectrochemical study”, J.
Phys. Chem. C 113, pp. 7985-7989.
44. Stobinski, L.(2014), “ Graphene oxide and reduced graphene oxide
studied by the XRD, TEM and electron spectroscopy methods”, Journal of
Electron Spectroscopy and Related Phenomena 195, pp. 145-154.
45. Shichoon Lee, Sung Hun Eom, et al. (2013), “Large-scale production
of high-quality reduced graphene oxide”, Chemical Engineering Journal 233, pp. 297-304.
46. Vorrada Loryuenyong, Krit Totepvimarn, et al. (2013), “Preparation
and
Characterization of Reduced Graphene Oxide Sheets via Water-Based Exfoliation and Reduction Methods”, Advances in Materials Science and
Engineering, pp. 1-5
47. Yang, N. (2010), “Two-dimensional graphene bridges enhanced
photoinduced charge transport in dye-sensitized solar cells”, ACS
Nanomaterials and their Applications 4, pp. 887.
48. Zhu, Y. (2010), “Graphene and Graphene Oxide: Synthesis,
Properties, and Applications”, Advanced Materials 22(35), pp. 3906-3924.
49. Zhu, Y. (2010), “Graphene and graphene oxide: Synthesis, properties,
and application”, Advanced Materials xx, pp. 1-19.
50. Tam T. Mai, Chi Nhan Ha Thuc and Huy Ha Thuc (2014),
“Preparation of
PHỤ LỤC 1. Phổ Raman
Graphite
Oxít Graphite
RGOE25-23,5 kGy
RGOE25-50 kGy
2. XRD Graphite
Oxít Graphite
RGOE-50 kGy
3. Giản đồ
TGA Graphite
Oxít Graphite