1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẶNG DUY TRUNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT
VẬT LIỆU POLYME NANOCOMPOZIT TRÊN CƠ SỞ
POLYANILINE VÀ GRAPHIT
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2011
2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẶNG DUY TRUNG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT
VẬT LIỆU POLYME NANOCOMPOZIT TRÊN CƠ SỞ
POLYANILINE VÀ GRAPHIT
Chuyên ngành : Vật liệu và linh kiện nano
Mã số : Chuyên ngành đào tạo thí điểm
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. NGÔ TRỊNH TÙNG
HÀ NỘI - 2011
1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT:
APS Ammonium persulfate
ARPES Angle Resolved Phoyoemission Spectrocopy
ATR-FTIR Attenuated total reflectance - Fourier Transform Infrared Apectroscopy
GNS Graphit nanosheet
GO Graphit oxide
FET Field Effect Transistor
FTIR Fourier Transform Infrared Apectroscopy
MEG Multilayer Epitaxial Graphene
MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor
PANi Polyaniline
PSS Poly (sodium 4-styrensulfonate (PSS)
SEM Scanning Electric Microscopy
TGA Thermal Gravimetric Analysis
TEM Transmission Electron Microscopy
UV-Vis Ultraviolet- Visible
XRD X-Ray Diffraction
2
PHỤ LỤC HÌNH VẼ
ng và graphit
c
Hình 3: S l l
n
n
trong
Hì
3
Hình 24: S
o
C)
Hình 31: S
V/s
Hình 33: C
ng I-
Hình 36 : Transistor tr
Hình 37. S
Hình 38. S
Hình 42:
Hình 43: S
Hình 44: S
Hình 47
Hình 48
--GNS
-GNS và GNS phân tán trong nc sau 1 tháng
4
-GNS(1%)
-GNS (b), PANi (c) và nano compozit
PANi/PSS-GNS (5%)
-GNS(1%)
compozit PANi/PSS--GNS
-GNS, PANi/PSS-GNS(0.5%),
PANi/PSS-GNS(1%), PANi/PSS-GNS(3%) và PANi/PSS-GNS(5%)
5
MỞ ĐẦU
graphen, y nanomet)
graphit
-
-
nanocompozit.
c UV-vis ,
6
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN POLYANILINE ,GRAPHIT VÀ
GRAPHENE
1.1 Giới thiệu về graphit
1.1.1 Cấu trúc graphit
Graphit
[5]
Còn than
2
tan
graphit.
-cacbon
3
o
C. Không
làm các .
7
Hình 1: Tinh thể kim cương và graphit
1.1.2 Tính chất graphit
-
4
3
là 3,35A
o
-16 A
o
phonon
la các
-
8
RCC) vì tính
và xám
1.1.3. Phân loại graphit
Graphit
o
graphit và p
ãi
o
công ng-
cô
ô
9
ô
khoa
cô
1.2 Tổng quan về graphene
1.2.1 Tính chất của graphene
1.2.1.1 Graphene là vật liệu mỏng nhất trong tất cả các vật liệu
-
1.2.1.2 Graphene có tính dẫn điện và nhiệt tốt
1.2.1.3 Độ bền của Graphene
Hình 2: Ảnh minh họa vết lõm
của một tấm graphene đơn
nguyên tử chụp qua đầu mút
kim cương của kính hiển vi
lực nguyên tử.
10
trong
tinh.
1.2.1.4 Graphene cứng hơn cả kim cƣơng
-
1.2.1.5 Graphene hoàn toàn không để cho không khí lọt qua
11
[16].
-li.
1.2.1.6 Graphene dễ chế tạo và dễ thay đổi hình dạng
cu
[6]
1.2.1.7 Hiệu ứng Hall lƣợng tử trong Graphene
[6]
nà
sóng.
-
Hình 3
2
4
xy
e
h
[1]
2
4
xy
e
h
29.
0
xy
V
g
Hình 3: Sơ đồ hiệu ứng
Hall lượng tử
Hình 4: Hiệu ứng Hall
lượng tử đối với trường
hợp pha tạp và không pha
tạp
12
0
xy
g
g
0
xy
).
1.2.1.8 Chuyển động của điện tử trong Graphene
sáng.
nó.
[2].
ng 1.0 microOhm-
2
2
antimonide là 77.000 cm
2
Hình 5 Hiệu ứng Hall
lượng tử phụ thuộc vào
nhiệt độ
13
Các nhà khoa h
2
2
trong graphene.
1.2.2 Phân loại graphene
1.2.2.1 Graphene đơn
Nó
vùng hóa
8.
Hình 8: Cấu trúc vùng năng lượng của Graphene đơn
Hình 7: Hình ảnh
hiển vi quang học
của lớp Graphene
đơn
Hình 6: Cấu trúc
tinh thể của
Graphene
14
elec
có
1.2.2.2 Graphene kép
Cấu tạo
có chi
-
9.
-
hình 10.
Tính chất đặc biệt- độ rộng vùng cấm thay đổi.
này.
Hình 11: Hình ảnh hiển vi
quang học của lớp
Graphene kép
Hình 9: Cấu trúc
vùng năng lượng của
lớp kép Graphene có
cấu trúc đối xứng
(hình màu xanh)
Hình 10: cấu trúc
vùng năng lượng của
lớp kép Graphene
không đối xứng (hình
màu xanh)
15
nhóm
. Khe vùng này
-electron vôn.
c
c
X
,
t
12).
0
2,46aA
kh
g
2 2 2
2 2 2
g
g
g
e V t
t e V
.
g
g
mà
14.
12
cm
-2
0,2t eV
và
0,4t eV
Hình 12: Cấu trúc tinh thể
của lớp kép Graphene
Hình 13: ô mạng
Graphene
16
15
và V
g
g
t
Hình 14: Sự xuất hiện khe vùng khi có điện trường ngoài và Sự phụ thuộc của độ rộng
khe vùng vào mật độ hạt
Hình 15: Độ rộng khe vùng phụ thuộc vào điện trường ngoài và mật độ hạt dẫn
.
17
Hình 16: Tiến trình đóng mở khe vùng năng lượng của lớp kép Graphene khi pha
tạp Kali
mili-electron vôn.
18
C
1.2.2.3 Graphene mọc ghép đa lớp (MEG)
1.2.3 Ứng dụng Graphene
1.2.3.1 Dây dẫn và điện cực trong suốt
ép nano cacbon-
[11]
nano cacbon-
khác.
Hình 17: Graphene
xếp tầng trên bề mặt
một chất nền silicone
carbide được chụp với
kính hiển vi lực
nguyên tử
19
-
ghép nano cacbon-
-
-
nano cacbon-graphene không
-
1.2.3.2. FET graphene
-
20
Hình 18: Giản đồ FET graphene của IBM: dụng cụ mọc trên một chất nền silicon
carbide (khối màu đen) và bao gồm các điện cực phát và thu (bằng vàng), graphene
(mạng lưới màu đen), lớp cách điện (màu xanh lá) và các điện cực cổng (bằng bạc)
công
1.2.3.3 Chíp máy tính
- có
-
21
Hình 19: Tiến sỹ Leonid Ponomarenko giới thiệu một thiết bị với chiếc bóng bán dẫn
nhúng bên trong
Han Wang và Daniel Nezich
,
- - cùng
1.2.3.4. Màn hình ti vi cảm ứng
,
.
.
.
22
n
.
graphene,
1 micromet. Tuy nhiên,
,
.
.
1.2.3.5. Chất phụ gia trong dung dịch khoan
23
-I SWACO -
quá trình khoan.
1.2.3.6. Làm đế cho các mẫu nghiên cứu trong kính hiển vi điện tử truyền qua
(TEM)
cách
khi qua ác
Hình 20: Hình ảnh
đơn nguyên tử Hydro
Hình 21: Ảnh chụp các nguyên tử riêng biệt ở độ
phóng đại siêu cao a) Nguyên tử cacbon (chấm đen
được chỉ mũi tên), b) phân bố cường độ ảnh, c) mô
hình nguyên tử; d) nguyên tử hydro. Thang chia độ
dài là 2 nm