Luận văn Tiến sĩ: Nghiên cứu, chế tạo điện cực nhạy khí của cảm biến điện hóa từ vật liệu nano perovskite lamo3 LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)

Nội dung chính của luận án gồm 4 chương với các bố cục cụ thể sau đây: Chương 1 - Tổng quan; chương 2 - Thực nghiệm; Chương 3 - Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình ủ nhiệt đến đặc trưng củahệ cảm biến Pt/YSZ/LaFeO3. Chương 4 - Khảo sát ảnh hưởng của kim loại chuyển tiếp 3d đến đặc trưng nhạy khí của cảm biến điện hóa dựa trên YSZ sử dụng điện cực oxit perovskite LaMO3 (M = Mn, Fe, Co và Ni).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Tiến sĩ: Nghiên cứu, chế tạo điện cực nhạy khí của cảm biến điện hóa từ vật liệu nano perovskite lamo3 LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆNGUYỄN ĐỨC THỌNGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC NHẠY KHÍCỦA CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA TỪ VẬT LIỆU NANÔPEROVSKITE LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)LUẬN ÁN TIẾN SĨ: VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔHà Nội – 2016ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆNGUYỄN ĐỨC THỌNGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC NHẠY KHÍCỦA CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA TỪ VẬT LIỆU NANÔPEROVSKITE LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện NanôMã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểmLUẬN ÁN TIẾN SĨ: VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔNGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Hoàng Nam NhậtPGS.TS. Phạm Đức ThắngHà Nội – 2016LỜI CẢM ƠNLời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Hoàng Nam Nhật, người Thầy đã luôn hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn và tạo mọiđiều kiện thuận lợi nhất cho tôi thực hiện luận án này. Tôi cũng xin cảm ơn sâusắc PGS.TS. Phạm Đức Thắng đã hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốtquá trình thực hiện luận án.Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ và anh chị em NCS thuộcKhoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ Nanô những người đã động viên, giúp đỡ,đóng góp ý kiến và thảo luận khoa học về những vấn đề liên quan đến thực hiệnluận án này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ thuộc Phòng Cảm biếnvà thiết bị đo khí – Viện Khoa học vật liệu, những người đã luôn nhiệt tình giúpđỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm và thực hiện các phép đo liên quan đếnviệc thực hiện luận án.Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Hồ Trường Giangmột người bạn và cũng là một người thầy đã giúp đỡ tôi hết sức tận tình trongviệc đo đạc, xử lý kết quả đo cũng như những trao đổi, góp ý, sửa chữa và hoànthiện luận án. Tôi xin cảm ơn tới TS. Nguyễn Thành Huy cùng bạn bè và đồngnghiệp đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến cũng như có những động viên chân thành đểtôi hoàn thành luận án.Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tới bố, mẹ, vợ, các con và người thân trong haibên gia đình đã luôn mong mỏi, động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thựchiện luận án này!Hà Nội, ngàythángTác giảNguyễn Đức Thọnăm 2017LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn củaPGS.TS. Hoàng Nam Nhật và PGS.TS. Phạm Đức Thắng. Hầu hết các số liệu,kết quả nêu trong luận án được trích dẫn lại từ các bài báo tại các hội nghị khoahọc, các bài báo đã được công bố của tôi và các cộng sự. Các số liệu, kết quảnghiên cứu đạt được là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ luận ánnào khác.Tác giảMỤC LỤCDANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. 7DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................... 8DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.................... 11MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE .................................. 81.1. Cấu trúc và tính chất oxit perovskite ........................................................................... 91.1.1. Cấu trúc tinh thể .............................................................................................. 101.1.2. Tính chất dẫn điện........................................................................................... 111.1.3. Tính chất hấp phụ khí và hoạt tính xúc tác khí ............................................... 121.1.4. Tính chất bề mặt và độ xốp............................................................................. 151.1.5. Tính ổn định .................................................................................................... 181.2. Tương tác khí với oxit kim loại ................................................................................. 191.3. Cảm biến khí điện hóa dựa trên chất điện ly rắn ....................................................... 221.3.1. Cảm biến tín hiệu ra dạng thế theo phương trình Nernst ................................ 221.3.2. Cảm biến điện hóa dạng thế tổng hợp ............................................................ 241.3.3. Điện cực nhạy khí trên cơ sở oxit kim loại ..................................................... 291.4. Chất điện ly YSZ ....................................................................................................... 331.5. Kết luận của chương I ............................................................................................... 36CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM.............................................................................. 382.1. Chế tạo cảm biến điện hóa ........................................................................................ 382.1.1. Oxit perovskite sử dụng cho điện cực nhạy khí .............................................. 382.1.2. Vật liệu dẫn ion YSZ ...................................................................................... 412.1.3. Chế tạo cảm biến điện hóa Pt/YSZ/LaMO3 .................................................... 432.2. Nghiên cứu đặc trưng cảm biến ................................................................................ 492.3. Kết luận chương II..................................................................................................... 50CHƯƠNG III .......................................................................................................... 51ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH Ủ NHIỆT TỚI ĐẶC TRƯNG NHẠY KHÍCỦA HỆ CẢM BIẾN Pt/YSZ/LaFeO3 ................................................................... 513.1. Giới thiệu điện cực nhạy khí oxit LaFeO3................................................................. 51 ...