Nghiên cứu chế tạo tổ hợp nano rgowo8 ứng dụng cho cảm biến khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐỖ QUANG ĐẠT

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TỔ HỢP NANO rGO/WO3
ỨNG DỤNG CHO CẢM BIẾN KHÍ

Chuyên ngành : Khoa học và kỹ thuật vật liệu

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. Chử Mạnh Hưng

Hà Nội – 2018


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập và thực hiện luận văn tại trường Đại học
Bách khoa Hà Nội đến nay, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy,
cô, gia đình và bạn bè, đồng nghiệp,
Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô ở Viện Đào
tạo quốc tế về khoa học vật liệu (ITIMS), viện Vật lý kỹ thuật - Đại học Bách khoa Hà
Nội. Các thầy, cô đã dùng tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý
báu cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường, tạo điều kiện tốt nhất cho tơi cũng như
ln động viên tơi hồn thành luận văn và kế hoạch học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS,TS. Nguyễn Văn Hiếu, PGS, TS. Nguyễn Đức Hòa,
TS. Chử Mạnh Hưng - Viện ITIMS – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, TS. Lâm Văn
Năng – Trường Đại học Hoa Lư – Ninh Bình, TS. Phạm Văn Tịng – Trường Đại học Xây

dựng, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp này. Các thầy đã
gợi mở những ý tưởng khoa học, và trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình nghiên
cứu. Các thầy không chỉ cung cấp cho tôi những kiến thức, phương pháp vơ cùng q báu
mà cịn truyền cho tơi niềm say mê trong học tập, đức tính bền bỉ, nghiêm túc trong nghiên
cứu khoa học. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các anh, chị, em nghiên cứu sinh và học
viên cao học tại phịng thí nghiệm Nghiên cứu ứng dụng và phát triển cảm biến nano –
Viện ITIMS đã cùng hướng dẫn, giúp đỡ để tơi có thể hồn thành luận văn này.
Tơi xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tơi vượt
qua nhiều khó khăn và ln là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt những năm tháng tôi
học tập, nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm cịn hạn chế, luận văn này khơng
thể tránh được những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của
các thầy, cơ, các nhà khoa học để luận văn được hoàn thiện hơn./.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đỗ Quang Đạt


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng
tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố
theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân
tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các
kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác./.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đỗ Quang Đạt

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................1
2. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu ...........................................................3
3. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả ............................................3
4. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................5
1.1. Tổng quan về vật liệu graphene ô xit dạng khử (rGO) .....................................5
1.2. Tổng quan về vật liệu WO3 ..............................................................................6
1.3. Cảm biến khí trên cơ sở tổ hợp nano rGO/WO3 ...............................................7
1.4. Các phương pháp tổng hợp vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 .............................8
Kết luận chương 1 ....................................................................................................9
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................10
2.1. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp thủy nhiệt ...............................................10
2.1.1. Hóa chất và thiết bị ...................................................................................10
2.1.2. Tổng hợp vật liệu......................................................................................10
2.1.3. Chế tạo cảm biến ......................................................................................12
2.2. Các phương pháp phân tích và khảo sát cấu trúc ...........................................13
2.2.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM).................................................13
2.2.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM) ........13
2.2.3. Phương pháp phổ Raman .........................................................................13
2.2.4. Phương pháp phổ FTIR ............................................................................14
2.2.4. Phương pháp phổ UV - Vis ......................................................................14
2.2.5. Phương pháp phổ XRD ............................................................................14
2.2.6. Phương pháp phổ TGA ............................................................................14

i

2.3. Phương pháp khảo sát tính chất nhạy khí của vật liệu ...................................14
2.3.1. Cấu tạo hệ đo nhạy khí .............................................................................14
2.3.2. Các bước khảo sát tính chất nhạy khí.......................................................15
Kết luận chương 2 ..................................................................................................16
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................17
3.1. TÍNH CHẤT VẬT LIỆU................................................................................17
3.1.1. Kết quả khảo sát hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu bằng SEM,
Raman và UV - Vis ............................................................................................17
3.1.1.1. Ảnh hưởng của pH ................................................................................17
3.1.1.2. Ảnh hưởng của lượng rGO ....................................................................21
3.1.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ........................................................................25
3.1.2. Vi cấu trúc và tính chất của tổ hợp nano rGO/WO3 .................................29
1.2.2.1. Kết quả đo XRD ....................................................................................29
1.2.2.2. Kết quả ảnh HR-TEM ...........................................................................30
3.1.2.3. Kết quả phổ FTIR ..................................................................................31
3.1.2.4. Kết quả phổ TGA ..................................................................................32
3.2. TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ ..............................................................................33
3.2.1. Cảm biến 1-H2S ........................................................................................34
3.2.2. Cảm biến 2-H2S ........................................................................................35
3.2.3. Cảm biến 3-H2S ........................................................................................36
3.2.4. Cảm biến 5-H2S ........................................................................................38
3.2.5. Cảm biến 6-H2S ........................................................................................39
3.2.6. Cảm biến 7-H2S ........................................................................................40
3.2.7. Cảm biến 7-NH3 .......................................................................................45
Kết luận chương 3 ..................................................................................................47
KẾT LUẬN ...............................................................................................................48
CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN CỦA LUẬN VĂN .................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................50

ii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TT

Ký hiệu

Viết tắt Tên tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

1.

UV-Vis

Ultraviolet – Visible

Phổ tử ngoại – khả kiến

2.

MFC

Mass Flow Controllers

Bộ điều khiển lưu lượng khí

3.

ppb

Parts per billion

Một phần tỷ

4.

ppm

Parts per million

Một phần triệu

5.

SEM

Scanning Electron Microscope

Kính hiển vi điện tử quét

6.

FTIR

Fourrier Transformation

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourrier

InfraRed
7.

HRTEM

High Resolution Transmission

Hiển vi điện tử truyền qua phân

Electron Microsope

giải cao

8.

TGA

Thermal gravimetric analysis

Phép phân tích nhiệt trọng lượng

9.

XRD

X-ray diffraction

Nhiễu xạ tia X

10.

rGO

Reduced Graphene Oxide

Graphen ô xit dạng khử

11.

GO

Graphene Oxide

Graphen ô xit

12.

GP

Graphene

Graphen nguyên bản

13.

DMF

Dimethylformamide

Đimetyl fomamit

14.

ITIMS

International Training Institute

Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa

for Materials Science

học Vật liệu

Revolutions per minute

Vòng quay/ phút

15.

rpm

16.

Ra

Điện trở đo trong khơng khí

17.

Rg

Điện trở đo trong khí thử

18.

res

Thời gian đáp ứng

19.

rec

Thời gian hồi phục

iii


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Tóm tắt một số cơng trình cơng bố về rGO/WO3 cho cảm biến khí ........... ..7
Bảng 2.1. Các mẫu vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 tổng hợp được ở các điều kiện
khác nhau....................................................................................................................... 12
Bảng 2.2. Dải nồng độ khí H2S..................................................................................... 16
Bảng 2.3. Dải nồng độ khí NH3 .................................................................................... 16
Bảng 3.1. Các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được ở độ pH khác nhau .................. 17
Bảng 3.2. Các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được với tỷ lệ rGO/WO3 khác nhau ..... 21
Bảng 3.3. Các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được tại các nhiệt độ thủy nhiệt

khác nhau....................................................................................................................... 25
Bảng 3.4: Ký hiệu các mẫu được lựa chọn để chế tạo cảm biến .................................. 33

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cấu trúc của GO, rGO và graphene nguyên bản (GP) ................................ ..5
Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo vật liệu tổ tổ hợp nano rGO/WO3 bằng phương pháp thủy
nhiệt ............................................................................................................................... 11
Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo cảm biến bằng phương pháp nhỏ phủ ..................................... 12
Hình 2.3. Sơ đồ ngun lý hệ trộn khí. ........................................................................ 15
Hình 3.1. Ảnh SEM của các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp ở pH khác nhau ......... 18
Hình 3.2. Phổ tán xạ Raman của các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được ở các
độ pH khác nhau............................................................................................................ 20
Hình 3.3. Phổ UV – Vis (a) và năng lượng vùng cấm (b) của các mẫu vật liệu
rGO/WO3 tổng hợp được ở các độ pH khác nhau......................................................... 21
Hình 3.4. Ảnh SEM của các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được với tỷ lệ
rGO/WO3 khác nhau ..................................................................................................... 22
Hình 3.5. Phổ tán xạ Raman của các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được với tỷ
lệ rGO/WO3 khác nhau ................................................................................................. 23
Hình 3.6. Phổ UV – Vis (a) và năng lượng vùng cấm (b) của các mẫu vật liệu
rGO/WO3 tổng hợp được với tỷ lệ rGO/WO3khác nhau .............................................. 24
Hình 3.7. Ảnh SEM của các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được tại các nhiệt độ
thủy nhiệt khác nhau .................................................................................................... 26
Hình 3.8. Phổ tán xạ Raman của các mẫu vật liệu rGO/WO3 tổng hợp được tại các
nhiệt độ thủy nhiệt khác nhau ....................................................................................... 27
Hình 3.9. Phổ UV – Vis (a) và năng lượng vùng cấm của các mẫu vật liệu
rGO/WO3 tổng hợp được tại các nhiệt độ thủy nhiệt khác nhau .................................. 28

Hình 3.10. Phổ XRD của mẫu rGO/WO3 ..................................................................... 30
Hình 3.11. Ảnh HR-TEM của mẫu rGO/WO3 ............................................................. 31
Hình 3.12. Phổ FTIR của rGO và rGO/WO3 ............................................................... 32
Hình 3.13. Phổ TGA và DTA của mẫu rGO/WO3 ....................................................... 33

v


Hình 3.14. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 1-H2S .................................................. 35
Hình 3.15. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 2-H2S .................................................. 36
Hình 3.16. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 3-H2S .................................................. 37
Hình 3.17. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 5-H2S .................................................. 38
Hình 3.18. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 6-H2S.................................................. 39
Hình 3.19. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 7-H2S .................................................. 40
Hình 3.20. Đồ thị so sánh độ đáp ứng của các cảm biến.............................................. 42
Hình 3.21. Đồ thị so sánh thời gian đáp ứng và hồi phục của các cảm biến với các
nồng độ khí H2S khác nhau tại 300 oC. ......................................................................... 42
Hình 3.22. Độ lặp lại của cảm biến 7-H2S ................................................................... 43
Hình 3.23. Độ chọn lọc của cảm biến 7-H2S................................................................ 44
Hình 3.24. Các đồ thị đặc trưng cho cảm biến 7-NH3 .................................................. 46

vi


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt tại các đơ thị, các
khu cơng nghiệp khơng cịn là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực
mà nó đã trở thành vấn đề tồn cầu. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội của các

quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng trong thời gian qua đã có
những tác động lớn đến môi trường, và đã làm cho môi trường sống của con người
bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Ơ nhiễm mơi trường khơng khí có tác
động tiêu cực đến sức khỏe và làm giảm tuổi thọ con người. Nguy hiểm nhất là có
thể gây ra các bệnh ung thư. Ngồi ra các chất gây ơ nhiễm có trong mơi trường
khơng khí chính là thủ phạm gây ra hiện tượng lắng đọng và mưa axit, gây hủy hoại
các hệ sinh thái, làm giảm tính bền vững của các cơng trình xây dựng và các dạng
vật liệu. Ơ nhiễm mơi trường khơng khí cịn ảnh hưởng đến các hệ sinh thái tự
nhiên và đẩy nhanh biến đổi khí hậu. Sự gia tăng nồng độ các chất khí gây ô nhiễm
như: NH3, CO, SO2, H2S, NOx… là nguyên nhân gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà
kính và làm tăng nhanh q trình biến đổi khí hậu.
Vì vậy, trong những năm gần đây con người đang tích cực tìm kiếm các biện
pháp cảnh báo, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm khơng khí, cũng như giảm thiểu ảnh
hưởng của các loại khí độc lên sức khỏe con người. Cùng với sự tiến bộ của khoa
học công nghệ, đặc biệt là khoa học và công nghệ vật liệu nano, các nhà khoa học
đã và đang tập trung nghiên cứu ứng dụng các vật liệu nano khác nhau trong chế tạo
cảm biến khí nhằm tăng cường độ nhạy, độ chọn lọc, có thể phát hiện các khí độc ở
nồng độ thấp có trong mơi trường từ đó giúp con người có biện pháp phòng tránh
được những ảnh hưởng của chúng, giúp cải thiện môi trường và chất lượng cuộc
sống cũng như mang lại những lợi ích về kinh tế và xã hội.
Ngày nay, graphen ơxit dạng khử (rGO) với những tính chất điện, tính chất
nhiệt, diện tích riêng bề mặt…. ưu việt của nó đã và đang được rất nhiều các nhà
khoa học tập trung nghiên cứu ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực như: điện tử, y
học, năng lượng, xúc tác… Tổ hợp nano giữa rGO và các ơ xít kim loại bán dẫn

1


ln là đề tài nóng thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học. Sự nổi bật
của vật liệu tổ hợp trên nền đó chính là những tính chất vật lý, hố học cơ học độc

đáo, và nó có thể cho phép việc sản xuất vật liệu composite với các đặc tính ưu việt
hơn so với từng vật liệu riêng lẻ. Từ lâu, rGO đã được coi như là vật liệu có khả
năng ứng dụng trong cảm biến khí [3, 30], để cải thiện hiệu suất làm việc của cảm
biến, nhiều loại vật liệu đã được nghiên cứu để tổ hợp với rGO như: polyme dẫn,
kim loại, ô xit kim loại bán dẫn …[5, 17, 32, 35], trong đó, nhiều loại vật liệu ơ xít
kim loại bán dẫn khác nhau có thể chế tạo tổ hợp nano với rGO như WO3, ZnO,
SnO2 v.v. Trong đề tài này chúng tôi lựa chọn ô xit Volfram (WO3), đây là một ơ xit
bán dẫn loại n, có vùng cấm rộng trong khoảng từ 2.8 đến 3.2 eV. Các nghiên cứu
gần đây chỉ ra rằng cảm biến khí sử dụng vật liệu nano ơ xít kim loại bán dẫn WO3
thường có độ nhạy cao và tính ổn định[13, 14]. Vật liệu WO3 có đặc điểm nổi bật là
điện trở của nó có thể thay đổi được (tăng hoặc giảm) khi hấp thụ các phân tử khí
tùy thuộc vào loại khí phân tích. Do đó vật liệu WO3 có thể ứng dụng làm cảm biến
phát hiện một số chất khí như NO2, NH3, H2S v.v. Đồng thời WO3 cho độ đáp ứng
khá tốt với các khí và khả năng làm việc trong dải nhiệt độ cao từ 200 đến 500 oC
[12, 21]. Việc kết hợp giữa rGO và WO3 trong tổ hợp nano có thể tận dụng các đặc
tính tiếp xúc dị thể giữa rGO và WO3 nhằm tăng cường tính nhạy khí của vật liệu.
Mặt khác, một khó khăn trong việc tổng hợp vật liệu nano ô xit kim loại dựa
trên rGO là việc làm sao để các hạt ô xit kim loại phân tán đồng đều trên rGO. Việc
không phân tán đồng nhất các ô xit kim loại trên nền rGO sẽ làm giảm các tính chất
quan trọng của vật liệu như tính dẫn điện và khả năng ứng dụng của nó. Trong cấu
trúc tổ hợp giữa rGO và vật liệu nano ơ xit kim loại thì sự kết tụ của các cấu trúc
nano cũng như sự xếp chồng lớp các lớp rGO cũng được hạn chế đáng kể, điều này
làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu cảm biến và khí thử, từ đó tăng
cường khả năng đáp ứng với khí của vật liệu [28].
Cho đến nay, có khá nhiều phương pháp đã được ứng dụng để chế tạo vật
liệu tổ hợp nano rGO/WO3 [9, 26, 37]. Tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề thách thức
trong công nghệ chế tạo vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 với các thành phần khác

2

nhau nhằm tạo ra vật liệu có hình thái, cấu trúc tối ưu, chế tạo đơn giản, tiết kiệm có
thể ứng dụng trong lĩnh vực cảm biến khí.
Với những tìm hiểu và các yêu cầu đòi hỏi trong ứng dụng cảm biến, chúng
tôi đặt vấn đề tập trung vào việc chế tạo thành công vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3
với số lượng lớn thanh nano WO3 có đường kính nhỏ cỡ 10 nm phân bố đồng đều
với rGO bằng phương pháp thủy nhiệt để nâng cao hiệu suất của cảm biến như tăng
độ đáp ứng, hướng tới ứng dụng trong hệ đa cảm biến.
Trên những cơ sở phân tích trên, tác giả và cán bộ hướng dẫn đặt vấn đề lựa
chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là: “Nghiên cứu chế tạo tổ hợp nano
rGO/WO3 ứng dụng cho cảm biến khí”. Theo hướng nghiên cứu này, mục đích,
đối tượng, phạm vi, các kết quả mới đạt được, phương pháp nghiên cứu của luận
văn được trình bày như sau:
2. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
(i) Nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 bằng
phương pháp thủy nhiệt. Điều khiển được một số hình thái học, kích thước của các
cấu trúc nano bằng các điều kiện khác nhau như độ pH, hàm lượng rGO, nhiệt độ;
(ii) Chế tạo được các loại cảm biến trên cơ sở màng nhạy khí là vật liệu tổ hợp nano
rGO/WO3 có cấu trúc hình thái học khác nhau. Từ đó khảo sát và so sánh tính chất
nhạy khí của chúng đối với khí độc H2S, NH3 để đưa ra được hướng lựa chọn vật
liệu để chế tạo cảm biến khí có độ đáp ứng cao.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Trên cơ sở mục đích nghiên cứu, chúng tơi xác định đối tượng nghiên cứu
chính của luận văn là: (i) Vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3; (ii) Vật liệu rGO/WO3
được tổng hợp ở các điều kiện độ pH, lượng rGO và nhiệt độ khác nhau. Với phạm
vi nghiên cứu là: (i) Các phép đo khảo sát hình thái và cấu trúc của vật liệu; (ii) Các
phép đo khảo sát tính nhạy khí H2S, NH3 của vật liệu tổng hợp được.
3. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
Đóng góp lớn nhất của luận văn là phát triển được công nghệ chế tạo vật liệu

tổ hợp nano rGO/WO3 bằng phương pháp đơn giản, đồng thời ứng dụng vật liệu thu
3


được trong chế tạo cảm biến khí. Luận văn cũng đóng góp thêm những hiểu biết về
các đặc tính nhạy khí của vật liệu tổ hợp giữa rGO và ơxít kim loại bán dẫn có cấu
trúc nano, cụ thể là vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3. Bằng phương pháp thủy nhiệt
tác giả đã tổng hợp được nhiều cấu trúc tổ hợp nano rGO/WO3 có hình thái khác
nhau. Đặc biệt, tác giả đã điều khiển được kích thước và hình thái của bó thanh
nano với các thanh nano WO3 có đường kính trung bình khoảng 10 nm, chiều dài
khoảng 300 nm với các lớp rGO rất mỏng bao phủ quanh các thanh và bó thanh
nano WO3. Tác giả cũng đã khảo sát tính chất nhạy khí của các cảm biến trên cơ sở
vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 có cấu trúc hình thái khác nhau với khí H2S, NH3.
Ngồi ra, vật liệu chế tạo được cũng có thể được ứng dụng trong lĩnh vực khác như
quang xúc tác…
Các kết quả nghiên cứu chính của luận văn đã được chúng tơi cơng bố 02 báo
cáo khoa học tại hội nghị khoa học chun ngành (01 bài tồn văn, 01 tóm tắt).
4. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm kết hợp với nghiên
cứu lý thuyết dựa trên hệ thống các cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố, trong
đó có kế thừa các thành quả nghiên cứu của nhóm cũng như trên thế giới. Phương
pháp thủy nhiệt được chúng tôi lựa chọn để chế tạo vật liệu. Hình thái, cấu trúc của
vật liệu được khảo sát bằng: Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), ảnh hiển vi điện tử
truyền qua phân giải cao (HR-TEM), phép đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourrier
(FTIR), phép đo phổ tử ngoại – khả kiến (UV-vis), phép đo phổ tán xạ Raman, phép
đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD), đo tính chất nhiệt (TGA). Tính chất nhạy khí của cảm
biến được nghiên cứu qua phép đo điện trở của màng nhạy khí theo thời gian trên
hệ đo nhạy khí tại Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu (ITIMS), trường Đại
học Bách khoa Hà Nội.

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Trong chương này, tác giả trình bày một số vấn tổng quan về vật liệu rGO,
vật liệu WO3, vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3, và khả năng ứng dụng trong cảm biến
khí. Phần cuối tác giả giới thiệu ngắn gọn về phương pháp tổng hợp vật liệu và về
phương pháp thủy nhiệt.
1.1. Tổng quan về vật liệu graphene ô xit dạng khử (rGO)
Graphene ô xit dạng khử - (rGO) là sản phẩm khử của graphene ô xit (GO)
được khử các nhóm chức chứa ơ xy (hydroxyl, cacboxyl, epoxy…), chuyển các Csp3 thành C-sp2 bằng các con đường khác nhau để tạo ra rGO. Trong đó GO là sản
phẩm của q trình ơ xy hóa graphit bằng các hợp chất có tính ơ xy hóa mạnh như
NaNO3, KMnO4, KClO3… hay là một hỗn hợp các chất ô xy hóa trong mơi trường
axit mạnh. Sau q trình ơ xy hóa này, các lớp của GO sẽ xuất hiện các nhóm chức
phân cực chứa ơ xy: nhóm cacboxyl nằm ở mép của các tấm cacbon, nhóm epoxy,
hydroxyl được đính vào bề mặt các tấm cacbon [21]. Các nhóm chức chứa ô xy này
là nguyên nhân làm giảm độ dẫn điện, tính chất nhiệt… gây ảnh hưởng đến khả
năng ứng dụng của nó trong cảm biến. Cho đến nay đã có nhiều phương pháp khác
nhau được nghiên cứu để khử GO thành rGO với các tác nhân khử khác nhau như
hydrazin [8], khử bằng khí hidro [16] … Việc sử dụng tác nhân hóa học này có thể
làm thay đổi cấu trúc của cacbon làm cho rGO tổng hợp được có những khuyết tật
trong nó. Hình 1.1 mơ tả cấu trúc của GO, rGO và graphene nguyên bản (GP) [1].

Hình 1.1. Cấu trúc của GO, rGO và graphene nguyên bản (GP) [1]

5


rGO đã và đang là vật liệu tiềm năng để phát hiện các loại khí độc khác
nhau, bao gồm NO2, NH3, H2, CO… [30] [3], do diện tích bề mặt riêng lớn, độ linh

động điện tử cao... Hình 1.1 cho thấy về cơ bản thì cấu trúc của GP và rGO khá
giống nhau, tuy nhiên trong rGO vẫn tồn tại một số ít các nhóm chức chứa ơ xy và
một số khuyết tật, vì thế khi tổ hợp với các ô xit kim loại bán dẫn, những khuyết tật
này làm cho rGO dễ dàng liên kết với các ion kim loại bằng liên kết tĩnh điện. Từ
đó cải thiện khả năng làm việc của cảm biến khí [1].
1.2. Tổng quan về vật liệu WO3
Ơ xít volfram là chất bán dẫn loại n có độ rộng vùng cấm thay đổi từ 2,8 tới
3,2 eV. WO3 lí tưởng có cấu trúc perovskit, volfram kết hợp với ô xy dưới dạng hợp
thức cao nhất với hóa trị VI, một ion W6+ ở tâm kết hợp với sáu ion O2- tại sáu đỉnh
tạo thành các khối bát diện tâm là một nguyên tử W và 6 nguyên tử O chung đỉnh.
Vật liệu WO3 rất đa dạng về cấu trúc và một điểm đặc biệt là cấu trúc của vật liệu
này thay đổi theo nhiệt độ. Hầu hết các cấu trúc WO3 ở nhiệt độ phịng là đơn tà, vật
liệu WO3 là hợp chất khơng hợp thức vì trong cấu trúc mạng tinh thể có những vị trí
của ơ xy bị khuyết tại nút mạng. Mỗi vị trí khuyết ơ xy sẽ tạo ra một cặp điện tử tự
do có thể tham gia vào quá trình dẫn, do vậy WO3 là chất bán dẫn loại n.
Cảm biến khí trên cơ sở vật liệu WO3 có thể nhạy với các khí như: NH3, H2S,
CO… và có thể làm việc được ở nhiệt độ cao [13, 14]. Để nâng cao hiệu suất của
cảm biến, vật liệu WO3 có thể được biến tính bằng các kim loại q như Pd, Pt,
Au…[4, 20] để phân tách khí thử thành ngun tử có tính hoạt hóa cao hơn để dễ
dàng phản ứng với bề mặt vật liệu. Ngoài ra vật liệu WO3 có thể tổ hợp với rGO,
polyme dẫn… nhằm tạo ra các cấu trúc 3D với nhiều kênh khuếch tán cho khí thử
vào vật liệu tạo nên sự tiếp xúc khá tốt giữa khí thử vào bên trong các hạt WO3
trong quá trình phản ứng để cải thiện sự đáp ứng và hồi phục của cảm biến. Hơn
nữa, rGO với tính chất linh động của điện tử, nó tạo nên sự di chuyển dễ dàng của
các hạt dẫn. Nhiều phân tử ô xy trên bề mặt của vật liệu bắt giữ được các điện tử từ
vùng dẫn của WO3 làm cho nồng độ hấp phụ hóa học của ơ xy tăng lên tạo ra nhiều
điện tử trên bề mặt vật liệu từ đó tăng cường khả năng nhạy khí của cảm biến.

6

1.3. Cảm biến khí trên cơ sở tổ hợp nano rGO/WO3
Ngày nay vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 đã và đang được tập trung nghiên
cứu mạnh mẽ, nhất là trong lĩnh vực cảm biến khí. Các nghiên cứu về vật liệu tổ
hợp nano rGO/WO3 đã và đang được các nhà nghiên cứu quan tâm, vật liệu
rGO/WO3 được nghiên cứu bằng các phương pháp chế tạo khác nhau nhằm tạo ra
các hình thái, cấu trúc khác nhau để cải thiện, tăng cường độ đáp ứng khí với các
loại khí. Một số cơng trình tiêu biểu được chúng tơi thống kê trong bảng 1.1 dưới
đây:
Bảng 1.1. Tóm tắt một số cơng trình cơng bố về rGO/WO3 cho cảm biến khí
TT

1.
2.
3.

4.

5.

6.

Loại
vật liệu
Tấm nano
WO3/rGO
Tấm nano
WO3/rGO
Thanh nano
WO3/rGO

Quả cầu
nano
WO3/GP
Bơng hoa
nano
WO3/GP
Dây nano
WO3/rGO

Kích
thước
WO3
(nm)

Phương
pháp
chế tạo

Khí thử

Nồng
độ
(ppm)

Nhiệt độ
làm việc

Độ
đáp
ứng

(Ra/Rg)

Năm
cơng
bố

Tài
liệu
tham
khảo

500

Hydrothermal

NO2

10

90 oC

4.3

2017

[24]

-

Hydrothermal

H2S

40

330 oC

168.58

2016

[11]

20 x 5

Liquid flame
spray

O3

10

150 oC

370

2017

[9]

100

Microwavehydrothermal

Triethylamine

100

RT

205

2015

[12]

0.7 m

Microwavehydrothermal

Aniline

100

80 oC

39

2016

[34]

5

Solvothermal

Toluen

100

300 oC

8

2017

[36]

80 nm x

Có thể thấy rằng các phương pháp hóa tỏ ra ưu việt trong việc chế tạo vật
liệu bằng cách thay đổi các điều kiện chế tạo để tạo ra các cấu trúc nano khác nhau.
Ngồi ra phương pháp này cịn chế tạo được vật liệu với độ đồng đều, kết tinh cao
và tại nhiệt độ thấp hơn nhiều so với các phương pháp khác. Tuy nhiên tập trung
nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng các hình thái khác nhau của vật liệu tổ hợp nano
rGO/WO3 cũng như tìm ra các điều kiện tối ưu để chế tạo bằng phương pháp thủy
nhiệt nhằm ứng dụng cho cảm biến khí nhằm cải thiện và tăng cường khả năng và
hiệu suất làm việc của cảm biến vẫn luôn cần được nghiên cứu một cách toàn diện,
đầy đủ.

7


1.4. Các phương pháp tổng hợp vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3
Vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 có thể chế tạo bằng nhiều phương pháp khác
nhau, nhưng chủ yếu sử dụng các phương pháp hóa học (sol-gel, phản ứng thủy
nhiệt, ô xy hóa nhiệt, nhiệt phân...) [9, 25, 26, 34, 37], mỗi cách chế tạo đều có
những ưu nhược điểm riêng nhưng nói chung đều sử dụng cơ chế mọc dị hướng từ
các mầm tinh thể hoặc hạt xúc tác ban đầu để hình thành nên dạng dây hoặc thanh.
Trong đó phương pháp thủy nhiệt được sử dụng nhiều nhất. Phương pháp thủy nhiệt
là phương pháp sử dụng những phản ứng hóa học xảy ra với sự có mặt của dung
mơi thích hợp (thường là nước) ở nhiệt độ trên nhiệt độ phòng, dưới áp suất cao
(trên 1 atm) trong một hệ thống kín. Phương pháp thủy nhiệt có một số ưu điểm so
với các phương pháp khác như: dễ dàng kiểm soát được thành phần các chất tham
gia phản ứng, sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao (do khơng dùng xúc tác), kích
thước đồng đều, quy trình đơn giản, rẻ tiền, tiết kiệm thời gian…
Với những ưu điểm của thủy nhiệt trong việc chế tạo và xử lý các vật liệu
nano tiên tiến, trong nghiên cứu này chúng tôi đã lựa chọn phương pháp thủy nhiệt
để chế tạo các hình thái tổ hợp nano rGO/WO3 nhằm ứng dụng trong chế tạo cảm
biến khí. Vật liệu rGO được chế tạo bằng phương pháp Hummers có điều chỉnh để
phù hợp với điều kiện tại Việt Nam. Vật liệu nano rGO/WO3 được chế tạo từ rGO
và muối sodium tungstate hydrate (Na2WO4.2H2O). Chúng tôi thay đổi pH, tỷ phần
giữa rGO và Na2WO4.2H2O, nhiệt độ thủy nhiệt để đạt được vật liệu tổ hợp nano
rGO/WO3 với các hình thái, cấu trúc khác nhau. Tính chất nhạy khí của vật liệu
nano rGO/WO3 cũng sẽ được nghiên cứu một cách có hệ thống theo các nhiệt độ
khác nhau.

8

Kết luận chương 1
Thông qua chương này tác giả đã khái quát về vật liệu rGO, vật liệu WO3 và
vật liệu tổ hợp rGO/WO3, khả năng ứng dụng của nó trong cảm biến khí. Các
phương pháp chế tạo vật liệu nano. Ngoài ra, tác giả cũng thống kê một số cơng
trình tiêu biểu về việc nghiên cứu, chế tạo vật liệu nano rGO/WO3 cho lĩnh vực ứng
dụng cảm biến khí. Tuy nhiên, tác giả cũng chỉ ra những vấn đề còn tồn tại chưa
được giải quyết
Trên cơ sở những vấn đề cịn tồn đọng, trong khn khổ luận văn này, tác
giả sẽ từng bước giải quyết những vấn đề nêu trên.

9


CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
Trong chương này, tác giả giới thiệu chi tiết các quy trình tổng hợp vật liệu
rGO, tổ hợp nano rGO/WO3 với các hình thái, kích thước khác nhau bằng phương
pháp thủy nhiệt. Các phương pháp khảo sát hình thái, cấu trúc, tính chất của vật liệu
cũng được trình bày. Quy trình chế tạo cảm biến; cấu tạo, nguyên tắc của hệ đo khí
cũng được tác giả giới thiệu chi tiết trong chương này.
2.1. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp thủy nhiệt
2.1.1. Hóa chất và thiết bị
Các vật liệu nguồn và các dung môi được sử dụng cho quá trình tổng hợp vật
liệu tổ hợp nano rGO/WO3 bằng phương pháp thủy nhiệt gồm có:
Hóa chất: Graphit, NaNO3, H2SO4, KMnO4, H2O2, HCl, Na2WO4.2H2O,
NaCl, C6H8O6, C2H5OH, nước khử ion. Các hóa chất sử dụng có độ sạch 99,9%.
Thiết bị dụng cụ: Cân điện tử, máy khuấy từ, lò ủ nhiệt, máy quay li tâm,
bình thủy nhiệt, máy rung siêu âm.
Tất cả các hóa chất và thiết bị để tổng hợp vật liệu đều có tại phịng thí
nghiệm của trường Đại học Hoa Lư, chúng tôi tiến hành tổng hợp vật liệu tại đây.
2.1.2. Tổng hợp vật liệu

a) Tổng hợp rGO
Vật liệu rGO được chế tạo bằng phương pháp Hummers có thay đổi để phù
hợp với điều kiện chế tạo tại phịng thí nghiệm. Cụ thể, quy trình chế tạo vật liệu
rGO như sau [7]:
Bước 1: Lấy (2  0.01) g bột graphit, (2  0.01) g NaNO3 cùng (94  2) ml
H2SO4 vào bình dung tích 1000 ml.
Bước 2: Khuấy từ (300 rpm) hỗn hợp trên trong bồn lạnh 10 phút. Sau đó lấy
(10  0.01) g KMnO4 cho từ từ vào hỗn hợp trên trong vòng 20 phút. Khuấy từ (200
rpm) tiếp trong vòng 45 phút tại nhiệt độ phòng.
Bước 3: Chuyển qua bồn nước (30  5) oC khuấy (200 rpm) tiếp trong vòng
1 tiếng.

10


Bướcc 4: Thêm (160  2) ml H2O vào khuấy (200 rpm) ti
tiếp 40 phút và đun
cách nhiệt ở (90  5) oC.
C
Bước 5: Tiếp tụục thêm (200  2) ml H2O và cho từ từ 12 ml H2O2 30% vào
thấy dung dịch chuyểnn từ
t màu nâu tối sang màu vàng
Bước 6: Đếnn khi khơng cịn bọt
b tạo ra dung dịch đượcc llọc rửa với 500 ml
[HCl (10%) (HCl 37% 135 ml pha với
v 365 ml H2O)] sau đó rử
ửa lại bằng nước khử
ion sử dụng
ng máy quay li tâm đến
đ khi pH = 7.

Bước 7: Sấyy khô vật liệu thu được ở (60  5) oC trong 3 ngày 2 đêm
đêm.
Sau khi chế tạo,
o, vật
v liệu rGO đượcc phân tán trong nư
nước khử ion để được
dung dịch với nồng độộ 2 gram/100 ml.
b) Tổng hợp tổ hợp rGO/WO3
- Chuẩn bị 1 bình thủy
th nhiệt có lõi làm bằng
ng teflon có thể chịu được các phản
ứng hóa học và nhiệt độ,
độ phần vỏ ngồi là ống thép khơng
ng gỉ hình trụ
trụ.
- Cân lần lượtt 1,5 g Na2WO4.2H2O, 1 g muốii NaCl và 0,25 g C6H8O6 rồi hịa
tan hồn tồn trong 80 ml nước
nư khử ion.
- Tiếp đó cho (3300  1000 μl) dung dịch 2 g/ 100 ml rGO
GO
- Nhỏ từ từ axít HCl (37 %) vào vào hỗn hợp trên để đi
điều chỉnh độ pH của
dung dịch trong khoảng
ng từ
t 1 - 5.
- Cho dung dịch
ch vào bình thủy
th nhiệt và tiến hành ủ ở 120 - 180oC trong 12 h.
- Sau khi ủ 12 h trong lò ủ nhiệt,
t, dùng máy quay li tâm quay ở tốc độ 5800

rpm để thu lại vật liệệu rồi tiến hành rửa các ion, tạp chất bằằng nước khử ion và
ethanol.
- Cuối cùng kếtt tủa
t được sấy trong lò sấy ở nhiệt độ 60oC trong 24 h.

Hình 2.1. Sơ đồ chế
ch tạo vật liệu tổ hợp nano rGO/WO3 bằng
ng phương pháp th
thủy nhiệt

11


Với việc sử dụng
ng micropipet với
v tỉ lệ rGO khác nhau, điềuu ch
chỉnh pH, nhiệt độ
thủy nhiệt để tạo vậtt liệu
li tổ hợp nano rGO/WO3 chúng tôi thu đư
được 10 hệ mẫu vật
liệu như trong bảng
ng 2.1dưới
2.1
đây:
Bảng 2.1. Các mẫu vậtt liệu
li tổ hợp nano rGO/WO3 tổng hợp được ở các đi
điều kiện khác nhau

Tên mẫu

Dung dịịch rGO
(L)
L)

Tỷ lệ %
rGO/ WO3

pH

Nhiệt độ
(oC)

1

300

0.53

2

180

2

500

0.88

2

180

3

700

1.24

2

180

4

1000

1.77

2

180

5

700

1.24

2

160

6

700

1.24

2

140

7

700

1.24

2

120

8

700

1.24

1

180

9

700

1.24

3

180

10

700

1.24

5

180

2.1.3. Chếế tạo cảm biến
Để chế tạo cảm
m biến
bi chúng tôi sử dụng vi điện cực chế tạạo bằng công nghệ vi
điện tử. Các vật liệu sau khi phân tán trong dung môi sẽ được nh
nhỏ phủ trực tiếp lên
điện cực bằng
ng phương pháp nhỏ

nh phủ như hình 2.2.

Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo cảm biến bằng
ng phương pháp nh
nhỏ phủ

12


Cụ thể quy trình chế tạo cảm biến như sau:
- Chuẩn bị điện cực, kiểm tra điện cực bằng máy đo điện trở cầm tay để đảm
bảo không đoản mạch.
- Dùng giấy nhôm cho lên đế gia nhiệt và tăng nhiệt độ lên khoảng 100oC,
sau đó cho điện cực lên trên giấy nhơm đó.
- Dùng micropipette lần lượt lấy dung dịch ở các mẫu (lấy 1 lượng nhỏ vật
liệu tổ hợp nano rGO/WO3 pha với dung dịch dimethylformamide (DMF), dung
dịch thu được được nhỏ lên điện cực. Gia nhiệt chậm, đợi khoảng 5 phút thu được
các cảm biến sau đó tiến hành ủ cảm biến ở 400 oC trong vòng 2 giờ. Đợi cảm biến
nguội ta đem khảo sát tính chất nhạy khí.
2.2. Các phương pháp phân tích và khảo sát cấu trúc
Để tiến hành phân tích và khảo sát cấu trúc, tính chất của vật liệu chúng tơi
sử dụng các phương pháp:
2.2.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để nghiên cứu hình thái bề mặt
của các mẫu nano rGO/WO3 tổng hợp được. Ảnh SEM được đo bằng máy đo JEOL
7600F tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
2.2.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM)
Hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao là một chế độ ghi ảnh của kính
hiển vi điện tử truyền qua cho phép quan sát ảnh vi cấu trúc của vật rắn với độ phân
giải rất cao, đủ quan sát được sự tương phản của các lớp nguyên tử trong vật rắn có

cấu trúc tinh thể. Ảnh HR-TEM được chúng tôi tiến hành đo trên máy HR-TEM
JEM2100 tại viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt
Nam.
2.2.3. Phương pháp phổ Raman
Dựa vào phổ Raman thu được ta có thơng tin về mức năng lượng dao động
của nguyên tử, phân tử hay mạng tinh thể. Các mức năng lượng này là đặc trưng
cho từng nguyên tử. Để tiến hành đo phổ Raman chúng tôi thực hiện phép đo tại

13


Viện Vật lý Kỹ thuật – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội trên máy Raman
LabRAM HR của hãng HORIBA Jobin Yvon (exc = 632.8 nm).
2.2.4. Phương pháp phổ FTIR
Phổ FTIR hoạt động dựa trên sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại của vật chất cần
nghiên cứu. Phương pháp này ghi nhận các dao động đặc trưng của các liên kết hóa
học giữa các nguyên tử. Phổ FTIR được đo trên máy đo Nexus 670 - Nicole tại viện
Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
2.2.4. Phương pháp phổ UV - Vis
Phổ UV-VIS được sử dụng để xác định độ truyền qua, hấp thụ. Dựa vào phổ
UV – Vis, độ rộng vùng cấm của mẫu được tính tốn theo cơng thức [2] [3]:
(h)0,5 = A(h - Eg)
Trong đó h là hằng số Plank; Eg là độ rộng vùng cấm;  là tần số ánh sáng
tới; =[ln(1/T)]/t, trong đó T là độ truyền qua, t là bề dầy cuvet; A là hằng số tỷ lệ.
Hệ đo UV – Vis chúng tôi sử dụng là máy của hãng Jaco V-730, Nhật Bản (tại
trường Đại học Hoa Lư, Ninh Bình).
2.2.5. Phương pháp phổ XRD
Phương pháp phổ XRD là phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu cấu trúc,
thành phần pha của chất rắn. Phổ XRD được đo trên máy đo X'pert pro của hãng
Panalytical tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

2.2.6. Phương pháp phổ TGA
Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TGA là phương pháp phân tích dựa
theo sự thay đổi khối lượng của mẫu theo sự thay đổi của nhiệt độ. Phổ TGA được
ghi trên máy đo TG209F1, NETZSCH - Đức, tại viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện
Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
2.3. Phương pháp khảo sát tính chất nhạy khí của vật liệu
2.3.1. Cấu tạo hệ đo nhạy khí
Để đo đặc trưng nhạy khí tơi sử dụng các khí chuẩn và các bộ điều khiển lưu
lượng khí để pha trộn khí tạo ra nồng độ khí cần đo. Sơ đồ nguyên lý của hệ đo như
trên Hình 2.3.

14


Hình 2.3. Sơ đồ ngun lý hệ trộn khí.

2.3.2. Các bước
ớc khảo sát tính chất nhạy khí

Cho cảm biến
n vào buồng
bu
đo của hệ đo nhạy khí, cố đđịnh hai đầu đo vào
hai điện cực, bậtt bơm hút khí thải
th và mở van khí nén (air) đđể đảm bảo khí lưu
thơng trong buồng
ng là khơng khí sạch
s
và khơ.
Bật lị nhiệtt và điều

đi chỉnh nhiệt độ tương ứng vớii nhi
nhiệt độ làm việc của
cảm biến cần khảo
o sát và theo dõi điện trở cho tới khi điệện trở ổn định bằng
máy Keithley và phầần mềm VEE Pro trên máy tính.
Tiến
n hành đo ở các mức nhiệt độ từ 450oC, 4000oC 350oC, 300oC,
250oC, 200oC từ cao xuống
xu
thấp, ở mỗi nhiệt độ điều chỉnh
nh lưu lư
lượng khí vào
theo yêu cầu
u phân tích bằng
b
cách phối hợpp các MFC theo bbảng hướng dẫn.
Trong quá trình làm luận
lu văn tơi tiến hành đo vớii khí H2S, NH3 với các
dải nồng độ trong bảảng 2.2 và 2.3.

15


Bảng 2.2. Dải nồng độ khí H2S

MFC 3 (air)

MFC 2 (air)

MFC 1 (gas)

C (ppm)

0.4

396

4

1.0

0.4

390

10

2.5

0.4

380

20

5.0

0.4

360

40

10

0.4

320

80

20

Bảng 2.3. Dải nồng độ khí NH3

MFC 3 (air)

MFC 2 (air)

MFC 1 (gas)

C (ppm)

0.4

399

1

25

0.4

398

2

50

0.4

396

4

100

0.4

390

10

250

0.4

380

20

500

Kết luận chương 2
Trong chương này tác giả trình bày các quá trình thực nghiệm về:
- Quy trình tổng hợp rGO từ vật liệu nguồn ban đầu là bột graphit bằng phương
pháp Hummers cải tiến.
- Quy trình tổng hợp vật liệu nano rGO/WO3 với các điều kiện chế tạo khác nhau từ
vật liệu nguồn Na2WO4.2H2O bằng phương pháp thủy nhiệt.
- Quy trình chế tạo cảm biến khí trên điện cực răng lược bằng phương pháp nhỏ
phủ.
- Các phương pháp khảo sát hình thái, cấu trúc, tính chất của vật liệu thu được và hệ
phân tích tính chất nhạy khí và cấu tạo hệ đo khí để dùng cho khảo sát tính chất
nhạy khí của vật liệu.

16