Xem mẫu

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