Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí ở nhiệt độ phòng trên cơ sở vật liệu polypyrrole

Bài viết Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí ở nhiệt độ phòng trên cơ sở vật liệu polypyrrole trình bày kết quả nghiên cứu tổng hợp polypyrrole (PPy) biến tính Dodecylbenzen sulfonic axit (DBSA) có cấu trúc nano định hướng ứng dụng cho cảm biến khí NH3 hoạt động ở nhiệt độ phòng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí ở nhiệt độ phòng trên cơ sở vật liệu polypyrrole Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ DOI: 10.31276/VJST.64(3).50-54 Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí ở nhiệt độ phòng trên cơ sở vật liệu polypyrrole Trần Thanh Bình, Luyện Quốc Vương, Hoàng Văn Hán, Giáp Văn Cường, Nguyễn Thị Quỳnh Hoa, Bùi Văn Dân, Hoàng Thị Hiến, Chu Văn Tuấn* Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Ngày nhận bài 5/10/2021; ngày chuyển phản biện 8/10/2021; ngày nhận phản biện 4/11/2021; ngày chấp nhận đăng 9/11/2021 Tóm tắt: Bài bào trình bày kết quả nghiên cứu tổng hợp polypyrrole (PPy) biến tính Dodecylbenzen sulfonic axit (DBSA) có cấu trúc nano định hướng ứng dụng cho cảm biến khí NH3 hoạt động ở nhiệt độ phòng. Kết quả phân tích cấu trúc hình thái bề mặt và thành phần hóa học của màng PPy được nghiên cứu lần lượt bằng kính hiển vi điện tử quét phân giải cao (FE-SEM), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) và UV-Vis. Sản phẩm thu được bằng phương pháp điện hóa với màng PPy có cấu trúc nano, độ dẫn của màng PPy phụ thuộc vào nồng độ chất biến tính DBSA. Các kết quả thu được chứng minh rằng, vật liệu nano PPy là những đối tượng đầy tiềm năng ứng dụng làm lớp vật liệu nhạy cho cảm biến khí. Từ khóa: cảm biến khí, nhiệt độ phòng, polypyrrole. Chỉ số phân loại: 2.5 Đặt vấn đề của loại vật liệu này. Đồng thời, thúc đẩy các nghiên cứu định hướng ứng dụng của loại vật liệu cấu trúc nano nhờ Cùng với sự phát triển kinh tế nhanh chóng thì môi vào những tính chất ưu việt của nó về mặt vật lý, hoá học và trường tự nhiên, môi trường sống đang bị ô nhiễm nặng quang học. Với diện tích bề mặt riêng rất lớn, các cấu trúc điện nề do các hoạt động công nghiệp và phương tiện cơ giới tử của chúng dễ bị thay đổi do hiệu ứng kích thước [15-18]. gây ra ngày càng tăng. Vì vậy, việc phân tích, đánh giá và Với phương pháp điện hóa đã chế tạo được vật liệu lai cấu phát hiện các khí thải độc hại ở nồng độ rất thấp, chính xác, trúc nano, điều quan trọng là đưa ra quy trình ổn định, có độ nhanh trực tiếp tại các khu công nghiệp là một yêu cầu đặt lặp lại cao, với số lượng đủ lớn, điều khiển được hình thái ra cho các nhà khoa học, cũng như các công ty có xả khí và kích thước mong muốn [15]. thải độc hại, các nhà quản lý môi trường [1-3]. Để giảm thiểu được ô nhiễm môi trường không khí, trước hết phải Vật liệu và phương pháp nghiên cứu giám sát, đo lường và đánh giá mức độ ô nhiễm. Điều này dẫn đến cần phải có các loại vật liệu nhạy với các tác nhân Các thiết bị chính: hệ điện hóa AutoLab PGS302 gây ô nhiễm [1, 4-7]. Đây là một công việc hết sức quan (Metrohm AutoLab, Hà Lan) để tổng hợp màng vật liệu trọng, cần thiết để thúc đẩy sự phát triển công nghệ kiểm tra nano PPy. Máy đo điện trở Keithley 6487 và phần mềm đánh giá môi trường sống và làm việc lên một tầm cao mới, VEE Pro đọc và ghi giá trị điện trở từ máy Keithley 6487, phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Yêu cầu đó đã thu hút hệ này dùng để khảo sát đặc tính nhạy khí. được một lượng khá lớn các nhà khoa học nghiên cứu về Hóa chất: pyrrole 98% của Hãng Merck (Đức), DBSA vật liệu nanocomposite nhờ sự kết hợp của các chất xúc tác 99,5%, Axeton 99,5%, khí N2 99,9%, khí chuẩn NH3 có với polyme để tạo ra những đặc tính ưu việt như độ dẫn cao, độ sạch 99,99% được mua từ Công ty Air Liquide Group diện tích bề mặt riêng lớn làm tăng khả năng ứng dụng của (Singapore). loại vật liệu này [2, 3, 5, 7-14]. Tổng hợp vật liệu nhạy khí: vật liệu nhạy khí được sử Nhóm nghiên cứu của Abdulla và cs (2015) [8] đã tổng dụng là màng vật liệu nano PPy biến tính DBSA. Điện cực hợp PANi/Au bằng phương pháp trùng hợp hóa học, tiềm sử dụng để chế tạo cảm biến là vi điện cực Pt trên đế Si/SiO2 năng ứng dụng nâng cao hiệu suất cảm biến khí NH3 trong có cấu tạo kiểu răng lược được chế tạo bằng công nghệ vi khoảng 1-5 ppm với độ nhạy cao 58,2%, thời gian hồi đáp điện tử truyền thống. Màng vật liệu nano PPy được phủ lên 48 s, thời gian hồi phục 58 s ở nồng độ 1 ppm. Việc phát vi điện cực mà chúng tôi thường sử dụng để chế tạo vật liệu triển các phương pháp chế tạo vật liệu nano theo hướng đơn nhạy khí có kích thước nanomet là phương pháp điện hóa giản có ý nghĩa hết sức quan trọng, giúp các nhà nghiên cứu cyclic voltammetry trong dung dịch HClO4 và được biến hiểu được cấu trúc điện động lực electron, tính chất hóa - lý tính bằng DBSA ở các điều kiện khác nhau; khoảng quét Tác giả liên hệ: Email: chuvantuan@utehy.edu.vn * 64(3) 3.2022 50 Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ hơn, cấu trúc xốp dạng sợi, có chiều sâu, kích thước nhỏ Study on the gas sensor hơn, cỡ vài trăm nanomet. ...