MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ......................................................................................................................... xi
MỞ ĐẦU....................................................................................................................................................................1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN ......................................................................................................................................5
1.1 POLYANILINE ............................................................................................................. 5
1.1.1 Giới thiệu ................................................................................................................... 5
1.1.2 Tổng hợp polyaniline ................................................................................................ 6
1.1.3 Tính chất của polyaniline ........................................................................................ 10
1.1.4 Ứng dụng của polyaniline ....................................................................................... 14
1.2 POLYPYRROLE ......................................................................................................... 17
1.2.1 Giới thiệu ................................................................................................................. 17
1.2.2 Tổng hợp polypyrrole .............................................................................................. 19
1.2.3 Tính chất của polypyrrole ....................................................................................... 21
1.2.4 Ứng dụng của polypyrrole ...................................................................................... 22
1.3 TITANIUM DIOXIDE (TiO2) ..................................................................................... 25
1.3.1 Giới thiệu ................................................................................................................. 25
1.3.2 Tính chất của TiO2................................................................................................... 25
1.3.3 Ứng dụng của TiO2.................................................................................................. 26
1.4 ỐNG CÁC BON NANO ĐƠN VÁCH (SWNTs) ........................................................ 28
1.4.1 Giới thiệu ................................................................................................................. 28
1.4.2 Tính chất của SWNTs ............................................................................................. 28
1.4.3 Ứng dụng của SWNTs ............................................................................................ 30
1.5 NANOCOMPOSITE CỦA POLYANILINE VÀ POLYPYRROLE .......................... 31
1.5.1 Nanocomposite giữa polyaniline và titanium dioxide............................................ 32
1.5.2 Nanocomposite giữa polyaniline và ống các bon nano đơn vách .......................... 35
1.5.3 Nanocomposite giữa polypyrrole với ống các bon nano đơn vách ........................ 37
Chƣơng 2 PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU........ 40
i
2.1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 40
2.2 PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO NANOCOMPOSITE TRÊN NỀN POLYANILINE VÀ
POLYPYRROLE ......................................................................................................... 40
2.2.1 Phƣơng pháp cơ học ................................................................................................ 40
2.2.2 Phƣơng pháp hóa học .............................................................................................. 41
2.2.3 Phƣơng pháp điện hóa ............................................................................................. 42
2.2.4 Các kỹ thuật đo khảo sát các tính chất vật liệu NCPs trên nền PANi và PPy ....... 42
2.3 THỰC NGHIỆM .......................................................................................................... 46
2.3.1 Hóa chất và thiết bị .................................................................................................. 46
2.3.2 Sơ đồ tổng hợp nanocomposite của polyaniline với TiO2 ..................................... 48
2.3.3 Sơ đồ tổng hợp nanocomposite của polyaniline với ống các bon nano đơn vách . 49
2.3.4 Sơ đồ tổng hợp nanocomposite của polypyrrole với ống các bon nano đơn vách 50
2.4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................................... 51
2.4.1 Hình thái bề mặt màng ............................................................................................ 51
2.4.2 Đặc trƣng cấu trúc điện tử của vật liệu nanocomposite ......................................... 58
Chƣơng 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA TITANIUM DIOXIDE LÊN TÍNH CHẤT
NHẠY KHÍ CỦA POLYANiLINE.................................................................................................. 69
3.1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 69
3.2 CẢM BIẾN KHÍ .......................................................................................................... 70
3.2.1 Khái niệm cảm biến khí .......................................................................................... 70
3.2.2 Cơ chế nhạy khí của nanocomposite trên nền polyaniline ..................................... 71
3.3 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẶC TRƢNG NHẠY KHÍ CỦA
NANOCOMPOSITE GIỮA POLYANILINE VÀ TiO2 ............................................. 72
3.3.1 Phƣơng pháp đo đặc trƣng nhạy khí ....................................................................... 72
3.3.2 Đặc trƣng nhạy khí NH3 của nanocomposite PANi/TiO2 ...................................... 73
3.3.3 Kết quả đo độ nhạy khí ôxy của nanocomposite PANi/TiO2 ................................ 87
Chƣơng 4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ỐNG CÁC BON NANO ĐƠN VÁCH LÊN
TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA POLYANILINE VÀ POLYPYRROLE ................... 94
4.1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 94
4.2 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA NANOCOMPOSITE GIỮA
POLYANILINE VỚI ỐNG CÁC BON NANO ĐƠN VÁCH .................................... 97
ii
4.2.1 Tính chất nhạy khí NH3 của nanocomposite PANi/SWNTs ................................. 97
4.2.2 Kết quả đặc trƣng nhạy khí O2 của nanocomposite PANi/SWNTs ..................... 100
4.2.3 Ảnh hƣởng của độ dày lớp vật liệu PANi/SWNTs lên độ nhạy khí .................... 103
4.3 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE
GIỮA POLYPYRROLE VỚI ỐNG CÁC BON NANO ĐƠN VÁCH ..................... 104
4.3.1 Tính chất nhạy khí NH3 của nanocomposite PPy/SWNTs .................................. 104
4.3.2 Ảnh hƣởng của độ dày PPy/SWNTs lên tính chất nhạy khí NH3 ........................ 107
4.3.3 Ảnh hƣởng của tỷ lệ khối lƣợng SWNTs lên độ nhạy NH3 của PPy/SWNTs .... 108
4.3.4 Sự phụ thuộc độ nhạy PPy/SWNTs theo nồng độ khí NH3 ................................. 109
4.3.5 Tính chất nhạy khí O2 của vật liệu nanocomposite PPy/SWNTs ........................ 110
ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.......................................................................................... 118
DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................................. 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................................... 121
iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
1. Các chữ viết tắt
Ký hiệu
Tên tiếng Việt
Tên tiếng Anh
CNTs
Ống các bon nano
Carbon nanotubes
SWNTs
Ống các bon nano đơn vách
Single- walled carbon nanotubes
FESEM
Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng
Field emission scanning electron
microscope
FTIR
Phổ hồng ngoại khai triển Fourier
Fourier transform infrared
TEM
Hiển vi điện tử truyền qua
Transmission electron microscopy
SEM
Hiển vi điện tử quét
Scanning Electron Microscope
XRD
Nhiễu xạ tia X
X-ray diffraction
Đ.v.t.đ
Đơn vị tƣơng đối
Arbitrary units
CPs
Polyme dẫn
Conducting polymers
ANi
Aniline
Aniline
PANi
Polyaniline
Polyaniline
ES
Muối emeraldine
Emaraldine salt
EB
Bazơ emeraldine
Emeraldine base
Py
Pyrrole
Pyrrole
PPy
Polypyrrole
Polypyrrole
TiO2
Titan điôxít
Titanium dioxide
HOMO
Orbital phân tử bị chiếm cao nhất
Highest occupied molecular orbital
LUMO
Orbital phân tử không bị chiếm thấp nhất
Lowest unoccupied molecular
orbital
VB
Vùng hoá trị
Valence band
CB
Vùng dẫn
Conduction band
APS
Ammonium Peroxy Disulfate
Ammonium Peroxy Disulfate
BET
Phƣơng pháp xác định diện tích bề mặt
theo khối lƣợng
Brunauer-Emmett-Teller (BET)
method
Dono
Chất cho
Donor
Accepto
Chất nhận
Acceptor
UV
Tia tử ngoại
Ultra Violet
Vis
Ánh sáng nhìn thấy
Visible light
2. Các ký hiệu
Ký hiệu
Tên tiếng Việt
Tên tiếng Anh
Bƣớc sóng
Wavelength
Góc teta
Theta
iv
MW
Khối lƣợng phân tử
Molecular weight
Rg
Điện trở màng khi có khí thử
Resistances of the sensitive film in a
measuring gas
R0
Điện trở màng khi không có khí thử
Resistances of the sensitive film in
clean air
S
Độ nhạy
Sensitivity
EF
Năng lƣợng Fecmi
Fermi energy
e
Điện tử
Electron
E
Năng lƣợng
Energy
EV
Năng lƣợng vùng hóa trị
Valence band energy
EC
Năng lƣợng vùng dẫn
Conduction band energy
Eg
Năng lƣợng vùng cấm
Band gap energy
ex
Bƣớc sóng kích thích
Excitation wavelength
p
Bán dẫn loại p
p- type semiconductor
n
Bán dẫn loại n
n- type semiconductor
v
nguon tai.lieu . vn