Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo và tính nhạy khí của cấu trúc dị thể giữa dây nano SnO2 và một số oxit kim loại bán dẫn

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu chế tạo và tính nhạy khí của cấu trúc dị thể giữa dây nano SnO2 và một số oxit kim loại bán dẫn" là chế tạo thành công dây nano ôxít kim loại bán dẫn cấu trúc dị thể n-SnO2/SMO bằng các phương pháp hóa lý khác nhau; Khảo sát được tính chất nhạy khí H2S của các cảm biến đã chế tạo được và đưa ra bề dày lớp ôxít biến tính cho đáp ứng khí tốt nhất cũng như nhiệt độ làm việc tối ưu của cảm biến.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo và tính nhạy khí của cấu trúc dị thể giữa dây nano SnO2 và một số oxit kim loại bán dẫn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Thị Ngọc Hoa NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH NHẠY KHÍCỦA CẤU TRÚC DỊ THỂ GIỮA DÂY NANO SnO2 VÀ MỘT SỐ OXIT KIM LOẠI BÁN DẪN Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2021 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Duy PGS. TS Đặng Thị Thanh Lê Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩcấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi … giờ …., ngày … tháng … năm 2021.Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN1. Trần Thị Ngọc Hoa, Nguyễn Văn Duy, Đặng Thị Thanh Lê,Chử Mạnh Hưng, Nguyễn Văn Hiếu (2017), Tăng cường tính chấtnhạy khí NO2 tại nhiệt độ phòng của dây nano cấu trúc SnO2-lõi/ZnO-vỏ, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học vật liệu toànquốc lần thứ X - ĐH Bách khoa Hà Nội (quyển 1).2. Tran Thi Ngoc Hoa, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Van Duy,Chu Manh Hung, Dang Thi Thanh Le, Nguyen Van Toan, NguyenHuy Phuong and Nguyen Van Hieu, (2019), Effective H2S sensorbased on SnO2 nanowires decorated with NiO nanoparticles byelectron beam evaporation, RSC Advances 9 (2019) 13887-13895; ***IF2019: 3.119***3. Tran Thi Ngoc Hoa, Nguyen Van Duy, Chu Manh Hung,Nguyen Van Hieu, Ho Huu Hau, Nguyen Duc Hoa, (2020), Dip-coating decoration of Ag2O nanoparticles on SnO2 nanowires forhigh-performance H2S gas sensors, RSC Advances 10 (2020)17713; ***IF2019: 3.119***4. Tran Thi Ngoc Hoa, Dang Thanh Le, Nguyen Van Toan,Nguyen Van Duy, Chu Manh Hung, Nguyen Van Hieu, NguyenDuc Hoa, (2021), Highly selective H2S gas sensor based on WO3-coated SnO2 nanowires, Materials Today Communications 26(2021) 102094; ***IF: 2.678*** GIỚI THIỆU CHUNG1. Lý do chọn đề tài Cách mạng công nghệ 4.0 đã tác động nhiều mặt tới đời sốngcon người. Nhiều khu công nghiệp và nông nghiệp đã và đang là nguồnảnh hưởng lớn đến ô nhiễm môi trường và ô nhiễm không khí [1]. Tổchức Y tế thế giới báo cáo năm 2018 có khoảng 60000 người tử vonghàng năm ở Việt Nam có liên quan đến ô nhiễm không khí. Ô nhiễmkhông khí do các khí hoá học độc hại trong môi trường như NO2, CO,H2S và SO2 với nồng độ nhất định đều gây ra những tác động ở cácmức độ khác nhau tới con người. Trong đó H2S là một loại khí vô cùngnguy hiểm, ngay cả ở mức nồng độ thấp (cỡ ppm) vì khí H2S là mộtloại khí rất độc hại, không màu, dễ cháy, có mùi trứng thối [1]. Nồngđộ H2S cho phép được đề xuất bởi Hội đồng tư vấn khoa học về chấtđộc hại gây ô nhiễm không khí (Hoa Kỳ) trong khoảng từ 20 – 100ppb [7]. Kiểm soát các khí độc hại trong giới hạn an toàn đang là vấnđề cấp thiết hiện nay, đặc biệt với khí H2S ở nồng độ thấp mức ppm[8] là quan trọng và là vấn đề chính trong việc sử dụng an toàn khísinh học và quy trình công nghiệp [9]. Vì vậy việc phát triển cảm biếnkhí dùng để phát hiện khí H2S nồng độ thấp là vấn đề cấp bách. Nhiềucảm biến vật liệu nano có cấu trúc nhau đã được sử dụng để kiểm soátkhí H2S, NO2 [10-14] … Cảm biến khí dựa trên ôxít kim loại bán dẫn(SMO) là phổ biến vì các ưu điểm của nó như chi phí thấp, độ nhạycao với các loại khí, kích thước nhỏ gọn, tính di động, dễ sử dụng vàtiêu thụ điện năng thấp. Cảm biến khí ôxít kim loại bán dẫn SMO cótiềm năng đặc biệt cho phát hiện hơn 150 loại khí [14-16]. Trong cácloại ôxít kim loại bán dẫn cảm biến khí ôxít thiếc (SnO2) là một ôxítkim loại bán dẫn loại n, được dùng phổ biến do nó có đáp ứng và độnhạy tương đối cao với các loại khí khác nhau cũng như tính khả thicủa nó trong việc cải thiện hiệu suất của cảm biến [17][18]. Tuy nhiêncảm biến ôxít SnO2 lại cho thấy độ nhạy tương đối thấp đối với khíH2S và độ chọn lọc kém với các khí gây ô nhiễm không khí như NH3,H2S và CO [19] [20], do đó đã có rất nhiều nghiên cứu nhằm cải thiệnđộ nhạy của cảm biến SnO2 với khí H2S [21-24]. Nhiều nhà nghiêncứu đã đưa ra các biện pháp khác nhau nhằm tăng cường độ nhạy khíH2S của cảm biến khí của ôxít kim loại bán dẫn bằng cách pha tạp [25]hoặc biến tính bề mặt - là một phương pháp hiệu quả vì nó thể lợi dụngđược khả năng hoạt động do xúc tác bề mặt cao của vật liệu biến tính[26][27]. Vật liệu biến tính bề mặt thường là kim loại quý để tăng 1cường tính chất nhạy khí của cảm biến, tuy nhiên chúng đắt tiền dẫnđến giá thành sản phẩm cao [22][28]. Do đó việc sử dụng các vật liệukhác biến tính bề mặt dây nano SnO2 nhằm nâng cao hiệu suất nhạykhí của cảm biến đã trở thành một trong những ưu tiên trong nhữngnăm gần đây [29][30]. Cấu trúc nano dị thể giữa hai vật liệu bán dẫnkhác nhau hấp dẫn các nhà khoa học vì những tính chất độc đáo củanó như kích thước nhỏ, tỷ lệ diện tích bề mặt lớn đã cho những ứngdụng đa lĩnh vực hơn so với các cấu trúc nano riêng lẻ nguyên khối[31-35]. Các vật liệu phổ biến được sử dụng để biến tính bề mặt dâynano ôxít kim loại bán dẫn SnO2 loại n nhằm tăng cường hiệu suấtnhạy khí H2S, NO2 của cảm biến là các ôxít kim loại bán dẫn khác baogồm các ôxít kim loại bán dẫn loại n như ZnO, WO3, SnO2, TiO2,In2O3, CdO …, loại p như CuO, Cr2O3, Co3O4, NiO …, những vật liệunày được sử dụng nhằm tăng cường hoạt động bề mặt do hình thànhlớp tiếp xúc dị thể cùng loại hạt tải n - n và khác loại hạt tải n - p củavật liệu biến tính [30][6].Các kết quả nghiên cứu vật liệu từ những phân tích trên, chúng tôi đãchọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu chế t ...