info@luanan.net.vn
Luận án DOC

Luận án Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các tính chất của vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc và ôxit graphene nhằm ứng dụng trong cảm biến môi trường

Năm2022
Lĩnh vựcCông nghệ kỹ thuật
Ngôn ngữTiếng Việt, Tiếng Anh

Mô tả tài liệu

Tên luận án:

Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các tính chất của vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc và oxit graphene nhằm ứng dụng trong cảm biến môi trường

Ngành:

Khoa học Vật liệu

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các tính chất của vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc (AgNPs) và oxit graphene (GO) nhằm ứng dụng trong cảm biến môi trường. Vật liệu nano, đặc biệt là AgNPs và GO, có nhiều tính chất độc đáo và tiềm năng lớn trong lĩnh vực cảm biến. AgNPs nổi bật với độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, tính kháng khuẩn và hiệu ứng plasmon bề mặt, trong khi GO mang các nhóm chức chứa oxy, có khả năng hấp phụ khí và tính chọn lọc. Tuy nhiên, AgNPs có nhược điểm dễ bị kết tụ, và các nghiên cứu về vật liệu lai Ag/GO trong cảm biến khí QCM và SERS để phát hiện các chất độc hại còn hạn chế.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO bằng phương pháp thủy nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau, phát triển cảm biến QCM dựa trên vật liệu này, và thử nghiệm khả năng phát hiện thuốc trừ sâu Tricyclazole trong nước. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là thực nghiệm, sử dụng các kỹ thuật đặc trưng vật liệu như UV-Vis, Raman, XRD, FT-IR, TEM, cùng với các phép đo độ nhạy khí bằng cảm biến QCM.

Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc tổng hợp và kiểm soát thành công kích thước, hình dạng hạt nano Ag trên nền GO bằng phương pháp thủy nhiệt, với nhiệt độ tối ưu 160°C cho sự phân tán đều và kích thước tinh thể bạc tối ưu. Nghiên cứu đã chứng minh vật liệu nano lai Ag/GO có độ nhạy cao và tính chọn lọc vượt trội với khí SO2 ở nhiệt độ phòng, cùng giới hạn phát hiện thấp cho SO2 (1,3 ppb), NO2 (0,3 ppb) và CO (45 ppb). Cơ chế hấp phụ khí của vật liệu cũng được đề xuất, giải thích tính chọn lọc đối với SO2 dựa trên tương tác với các nhóm chức oxy trên GO và ái lực của AgNPs với lưu huỳnh. Ngoài ra, vật liệu lai Ag/GO đã được ứng dụng hiệu quả làm chất nền SERS để phát hiện thuốc trừ sâu Tricyclazole trong nước với độ tuyến tính cao và nồng độ phát hiện thấp, nhờ sự kết hợp của cơ chế tăng cường trường điện từ và hóa học. Luận án khẳng định khả năng làm chủ công nghệ tổng hợp và chế tạo cảm biến QCM, SERS từ vật liệu nano lai Ag/GO, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong giám sát môi trường và an toàn thực phẩm.

Mục lục chi tiết:

  • Phần mở đầu: Giới thiệu lý do chọn đề tài
  • Chương 1: Trình bày tổng quan lý thuyết về cấu trúc, tính chất, các ứng dụng, các phương pháp chế tạo hạt nano Ag, GO và vật liệu nano lai giữa hạt nano Ag với GO.
  • Chương 2: Khảo sát các tính chất, hình thái, cấu trúc của vật liệu nano lai giữa hạt nano Ag và GO, tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt.
    • 2.3. Đặc tính của hạt nano bạc chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt
      • 2.3.1. Hình thái của hạt nano bạc tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt
      • 2.3.2. Cấu trúc của hạt nano bạc tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt
    • 2.4. Đặc tính của vật liệu nano lai Ag/GO
      • 2.4.1. Hình thái của vật liệu nano lai Ag/GO tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt
      • 2.4.2. Đặc tính cấu trúc của vật liệu nano lai Ag/GO
        • 2.4.2.1. Phổ UV-Vis
        • 2.4.2.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X
        • 2.4.2.3. Phổ FT-IR
        • 2.4.2.4. Phổ tán xạ Raman
    • 2.5. Kết luận
  • Chương 3: Khảo sát tính nhạy khí của vật liệu nano lai giữa hạt nano Ag với GO được phủ trên điện cực QCM, chế tạo cảm biến QCM.
    • 3.1. Giới thiệu
    • 3.2. Quy trình chế tạo cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO
    • 3.3. Đặc tính nhạy khí của cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO
      • 3.3.1. Đặc tính nhạy khí NO2 của cảm biến QCM
      • 3.3.2. Đặc tính nhạy khí SO2 của cảm biến QCM
      • 3.3.3. Đặc tính nhạy khí CO của cảm biến QCM
    • 3.4. Khảo sát tính ổn định của cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO
    • 3.5. Cơ chế nhạy khí của cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO
    • 3.6. Kết luận
  • Chương 4: Ứng dụng vật liệu nano lai Ag/GO trong cảm biến SERS
    • 4.1. Giới thiệu
    • 4.2. Quy trình chế tạo cảm biến SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO
    • 4.3. Đặc tính cảm biến quang SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO
      • 4.3.1. Kết quả khảo sát đặc trưng SERS của vật liệu nano lai Ag/GO sử dụng xanh metylen (MB)
      • 4.3.2. Cảm biến quang SERS sử dụng để phát hiện thuốc trừ sâu tricyclazole
    • 4.4. Cơ chế tăng cường tán xạ Raman của vật liệu nano lai Ag/GO
    • 4.5. Kết luận
  • KẾT LUẬN
  • HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
  • DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

Tài liệu liên quan