Nghiên cứu vật liệu nano lai Ag/GO ứng dụng trong cảm biến môi trường - Luận án TS Vũ Văn Cát
Vật liệu nano lai Ag/GO ứng dụng chế tạo cảm biến môi trường tiên tiến, hiệu quả vượt trội. Nghiên cứu đột phá trong giám sát ô nhiễm không khí và nước.
Luan An
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
144
Thời gian đọc
22 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Cấu trúc vật liệu nano composite Ag/GO tiên tiến
- Số trang:
- 144 trang
- Trường:
- Đại học Bách khoa Hà Nội
- Chuyên ngành:
- Khoa học Vật liệu
- Tác giả:
- Vũ Văn Cát
- Năm:
- 2021
Tóm tắt nội dung luận án
I. Cấu trúc vật liệu nano composite Ag GO tiên tiến
Vật liệu nano composite Ag/GO là sự kết hợp giữa hạt nano bạc và mạng tấm graphene oxide. Cấu trúc này tạo ra hiệu ứng cộng hưởng vượt trội về điện học và quang học. Graphene oxide sở hữu diện tích bề mặt riêng lớn. Các nhóm chức chứa oxy trên bề mặt GO phân tán đồng đều. Hạt nano bạc bám dính chắc chắn trên các vị trí khiếm khuyết của mạng carbon. Sự liên kết này ngăn chặn hiện tượng kết tụ của hạt nano kim loại. Đồng thời, cấu trúc lai cải thiện đáng kể độ dẫn điện của vật liệu nền. Khả năng truyền dẫn điện tử diễn ra nhanh chóng. Vật liệu thể hiện độ bền cơ học cao trong nhiều môi trường đo lường. Đây là tiền đề quan trọng để phát triển các thế hệ cảm biến thông minh. Cấu trúc lai Ag/GO mở ra hướng tiếp cận đột phá trong khoa học vật liệu.
1.1. Đặc trưng cấu trúc graphene oxide biến tính nano bạc
Hệ thống graphene oxide biến tính nano bạc sở hữu nhiều đặc tính hình thái độc đáo. Ảnh kính hiển vi điện tử quét và truyền qua cho thấy các hạt bạc phân bố đồng đều. Kích thước hạt nano dao động từ 10 đến 30 nanomet. Các phiến GO đóng vai trò giá đỡ hai chiều ổn định. Liên kết hóa học hình thành giữa ion bạc và các nhóm carboxyl, hydroxyl trên bề mặt. Giản đồ nhiễu xạ tia X XRD chứng minh cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện của bạc. Phổ tán xạ Raman ghi nhận rõ nét các dải D và G đặc trưng của mạng carbon. Tỷ lệ cường độ dải phản ánh mức độ khiếm khuyết được kiểm soát tối ưu. Cấu trúc này giúp tăng cường diện tích tiếp xúc với các phân tử mục tiêu.
1.2. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt LSPR của nano bạc
Hạt nano bạc thể hiện hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt (LSPR) rất mạnh mẽ. Hiện tượng này xảy ra khi ánh sáng kích thích dao động tập thể của các electron dẫn. Đỉnh hấp thụ quang phổ UV-Vis xuất hiện rõ nét trong vùng bước sóng 400 đến 450 nanomet. Vị trí đỉnh hấp thụ thay đổi phụ thuộc vào kích thước và hình thái hạt bạc. Sự ghép nối giữa nano Ag và GO tạo ra trường điện từ cục bộ cực lớn. Cường độ trường tập trung tại các điểm nóng quang học trên bề mặt vật liệu. Hiệu ứng LSPR đóng vai trò cốt lõi trong việc khuếch đại tín hiệu quang học. Đây là cơ chế nền tảng cho các phép đo phân tích nồng độ siêu vết.
1.3. Quy trình tổng hợp xanh nanocomposite Ag GO sạch
Quy trình tổng hợp xanh nanocomposite Ag/GO sử dụng các tiền chất và tác nhân khử an toàn. Phương pháp thủy nhiệt và khử quang hóa thay thế hóa chất độc hại truyền thống. Dịch chiết thực vật hoặc đường tự nhiên đóng vai trò chất khử và chất phân tán sinh học. Quá trình khử ion bạc thành kim loại diễn ra êm dịu ở nhiệt độ vừa phải. Các tấm graphene oxide đồng thời được khử một phần để phục hồi mạng liên kết pi. Phương pháp này giảm thiểu phát thải phụ phẩm nguy hại ra môi trường. Sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao và độ phân tán tốt trong dung môi nước. Quy trình tổng hợp xanh mang lại hiệu quả kinh tế cao và khả năng mở rộng quy mô sản xuất.
II. Đột phá từ cảm biến khí nano Ag rGO cho môi trường
Cảm biến khí nano Ag-rGO mang lại bước tiến lớn trong quan trắc chất lượng không khí. Sự kết hợp giữa nano Ag và GO đã khử làm tăng tốc độ truyền điện tích bề mặt. Khí độc hấp phụ lên bề mặt làm thay đổi điện trở hoặc tần số dao động của cảm biến. Thiết bị vi cân tinh thể thạch anh QCM phủ màng Ag/GO hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng. Khả năng tiêu thụ năng lượng của hệ thống giảm xuống mức tối thiểu. Tốc độ đáp ứng và phục hồi tín hiệu diễn ra trong vài giây. Cấu trúc xốp của màng lai tạo điều kiện cho khí khuếch tán nhanh. Màng vật liệu duy trì độ bền cơ học cao sau hàng trăm chu kỳ đo liên tục.
2.1. Cải thiện độ nhạy và độ chọn lọc cảm biến khí độc
Độ nhạy và độ chọn lọc cảm biến được nâng cao nhờ tương tác cộng hưởng giữa Ag và GO. Các hạt nano bạc đóng vai trò tâm xúc tác phản ứng hấp phụ khí. Graphene oxide cung cấp diện tích tiếp xúc rộng lớn cho phân tử khí bám dính. Tín hiệu phản hồi của màng lai cao gấp nhiều lần so với vật liệu đơn thành phần. Cảm biến phân biệt rõ ràng giữa các loại khí gây ô nhiễm khác nhau trong cùng điều kiện. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường được kiểm soát hiệu quả nhờ lớp biến tính kỵ nước. Dữ liệu đo lường đạt độ lặp lại cao và sai số cực thấp. Cảm biến đáp ứng tiêu chuẩn khắt khe cho thiết bị đo di động.
2.2. Khả năng phát hiện khí NO2 SO2 và CO ở nồng độ vết
Hệ cảm biến khí nano Ag-rGO phát hiện chính xác các loại khí độc hại NO2, SO2 và CO. Khí NO2 đóng vai trò chất nhận điện tử, làm tăng độ dẫn của vật liệu loại p. Khí SO2 và CO gây ra sự thay đổi điện tích qua phản ứng tương tác trực tiếp với bề mặt nano Ag. Mức độ thay đổi tần số của cảm biến QCM tỷ lệ thuận với nồng độ khí. Thiết bị phát hiện khí độc ở nồng độ cực nhỏ tính bằng phần triệu (ppm) và phần tỷ (ppb). Tín hiệu đo đạc không bị trôi sau thời gian dài vận hành liên tục. Thiết bị cung cấp cảnh báo sớm về các nguy cơ rò rỉ khí độc trong công nghiệp.
2.3. Tối ưu giới hạn phát hiện LOD cho hệ cảm biến khí
Việc kiểm soát cấu trúc nano giúp hạ thấp giới hạn phát hiện LOD (Limit of Detection) của cảm biến khí. Tỷ lệ phối trộn giữa hạt Ag và tấm GO được tối ưu hóa qua thực nghiệm. Diện tích bề mặt riêng lớn tạo ra mật độ vị trí hấp phụ khí dày đặc. Giới hạn phát hiện đối với khí NO2 đạt mức dưới 1 ppm. Đường chuẩn tuyến tính thể hiện mối tương quan chặt chẽ giữa nồng độ và tín hiệu đo. Hệ thống xử lý tín hiệu kỹ thuật số lọc bỏ hiệu quả các tạp âm môi trường. Khả năng phát hiện nồng độ vết giúp cảnh báo ô nhiễm không khí kịp thời và chính xác.
III. Ứng dụng quang phổ SERS phát hiện chất ô nhiễm độc
Quang phổ SERS phát hiện chất ô nhiễm là công cụ phân tích hóa học hiện đại và nhạy bén. Vật liệu nano lai Ag/GO đóng vai trò đế SERS hiệu năng cao. Hiện tượng tăng cường tán xạ Raman bề mặt giúp nhận diện cấu trúc phân tử chính xác. Tín hiệu quang học của chất phân tích tăng lên hàng triệu lần so với tán xạ Raman thông thường. Đế Ag/GO khắc phục hoàn toàn nhược điểm huỳnh quang nền của mẫu đo. Thời gian phân tích mẫu diễn ra nhanh chóng chỉ trong vài giây. Công nghệ này không yêu cầu quy trình chuẩn bị mẫu phức tạp. Phương pháp mang lại giải pháp đột phá cho kiểm nghiệm an toàn thực phẩm và môi trường nước.
3.1. Cơ chế tăng cường tín hiệu tán xạ Raman trên nền Ag GO
Cơ chế tăng cường tín hiệu Raman trên nền Ag/GO kết hợp giữa hai hiệu ứng điện từ và hóa học. Hiệu ứng tăng cường điện từ xuất phát từ plasmon bề mặt của hạt nano bạc. Điện trường cục bộ cực mạnh tại các khe hẹp giữa các hạt Ag kích thích phân tử phát xạ. Đồng thời, hiệu ứng tăng cường hóa học diễn ra qua tương tác chuyển điện tích giữa GO và phân tử chất hấp phụ. Các đám mây electron pi của graphene oxide liên kết chặt chẽ với vòng thơm của chất ô nhiễm. Sự kết hợp này mang lại hệ số tăng cường tín hiệu vượt trội. Tín hiệu Raman thu được có độ sắc nét cao và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tối ưu.
3.2. Giám sát dư lượng thuốc trừ sâu tricyclazole chuẩn xác
Cảm biến quang phổ SERS phát hiện chất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật tricyclazole với độ tin cậy tuyệt đối. Tricyclazole là hoạt chất diệt nấm phổ biến trong sản xuất nông nghiệp. Dư lượng chất này trong nguồn nước và nông sản gây hại nghiêm trọng cho sức khỏe. Đế nano lai Ag/GO bẫy giữ hiệu quả các phân tử tricyclazole trên bề mặt. Các đỉnh phổ đặc trưng của thuốc trừ sâu xuất hiện rõ ràng tại các bước sóng định danh. Phép phân tích đạt độ tuyến tính cao trong dải nồng độ rộng. Quy trình kiểm tra tại hiện trường diễn ra nhanh gọn mà không phá hủy cấu trúc mẫu.
3.3. Phân tích chất màu hữu cơ độc hại ở nồng độ cực thấp
Đế SERS Ag/GO thể hiện khả năng phân tích xuất sắc đối với chất màu hữu cơ độc hại như xanh metylen (MB) và Rhodamine B. Các phân tử chất màu dễ dàng hấp phụ lên mạng lưới graphene oxide nhờ tương tác xếp chồng pi-pi. Hạt nano bạc phân bố xung quanh khuếch đại tín hiệu tán xạ của phân tử chất màu. Cường độ vạch phổ Raman phản ánh chính xác nồng độ chất tan trong dung dịch. Cảm biến nhận biết chất ô nhiễm hữu cơ ở nồng độ siêu loãng cấp độ nano mol. Kỹ thuật này hỗ trợ đắc lực cho công tác kiểm soát xả thải của các nhà máy dệt nhuộm.
IV. Phát triển cảm biến điện hóa nano lai siêu nhạy bén
Cảm biến điện hóa nano lai mở rộng phạm vi ứng dụng trong phân tích môi trường nước. Điện cực biến tính bằng nanocomposite Ag/GO gia tăng tốc độ truyền dẫn electron. Cấu trúc màng lai làm giảm điện thế quá mức của các phản ứng oxy hóa khử. Diện tích điện cực hiệu dụng mở rộng giúp tích tụ lượng lớn chất phân tích lên bề mặt. Dòng điện đáp ứng tăng mạnh so với điện cực chưa biến tính. Cảm biến hoạt động bền bỉ trong dung dịch điện ly có nồng độ muối cao. Phương pháp điện hóa cho kết quả đo lường tức thì với chi phí thiết bị thấp. Đây là giải pháp quan trắc tại nguồn hiệu quả cho các nguồn nước thải công nghiệp.
4.1. Kỹ thuật phát hiện ion kim loại nặng Pb2 Hg2 Cd2
Công nghệ phát hiện ion kim loại nặng (Pb2+, Hg2+, Cd2+) sử dụng phương pháp von-ampe hòa tan anot. Lớp vật liệu nano composite Ag/GO bắt giữ có chọn lọc các ion kim loại trong nước. Trong giai đoạn làm giàu, các ion chì, thủy ngân và cadimi bị khử thành dạng kim loại trên bề mặt điện cực. Quá trình hòa tan anot sau đó tạo ra các đỉnh dòng điện riêng biệt tương ứng với từng kim loại. Cảm biến phân tích đồng thời nhiều ion kim loại nặng mà không bị chồng lấn tín hiệu. Độ chính xác của phép đo tương đương với các phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử tiêu chuẩn.
4.2. Tối ưu hóa giới hạn phát hiện LOD Limit of Detection
Giới hạn phát hiện LOD (Limit of Detection) của cảm biến điện hóa nano lai đạt mức nồng độ ppb. Tối ưu hóa thời gian tích tụ và thế quét điện áp giúp tăng cường độ nhạy của tín hiệu. Màng graphene oxide ngăn ngừa sự thụ động hóa bề mặt điện cực trong quá trình làm việc. Hạt nano bạc thúc đẩy quá trình trao đổi điện tích diễn ra nhanh hơn. Giới hạn phát hiện đạt tiêu chuẩn kiểm soát nước uống của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Sai số giữa các lần đo lặp lại duy trì ở mức dưới 5%. Hệ thống cảm biến đáp ứng hoàn hảo yêu cầu kiểm soát ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt.
4.3. Tiềm năng ứng dụng thực tế trong quan trắc môi trường
Vật liệu nano lai Ag/GO mở ra triển vọng to lớn trong chế tạo thiết bị quan trắc môi trường thực tế. Cảm biến có thể tích hợp vào các vi mạch điện tử nhỏ gọn hoặc thiết bị đo cầm tay. Khả năng kết nối không dây giúp truyền dữ liệu đo lường trực tiếp về trung tâm điều hành. Hệ thống tự động giám sát liên tục chất lượng nước sông ngòi, ao hồ và khí thải nhà máy. Độ bền hóa học cao của graphene oxide bảo vệ nano bạc khỏi quá trình oxy hóa tự nhiên. Chi phí chế tạo vật liệu thấp mang lại lợi thế thương mại hóa vượt trội cho sản phẩm cảm biến.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (144 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------- VŨ VĂN CÁT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO LAI GIỮA HẠT NANO BẠC VÀ OXIT GRAPHENE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN MÔI TRƯỜNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU HÀ NỘI - 2021 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ---------- VŨ VĂN CÁT NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO LAI GIỮA HẠT NANO BẠC VÀ OXIT GRAPHENE NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN MÔI TRƯỜNG Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN VĂN QUY HÀ NỘI - 2021 luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Vũ Ngọc Phan và PGS. Công trình được thực hiện tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án cũng như trong các công bố khoa học của tôi cùng các cộng sự là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà Nội ngày 15 tháng 06 năm 2021 Thay mặt tập thể hướng dẫn Người viết cam đoan TS. Vũ Ngọc Phan Vũ Văn Cát PGS. TS Nguyễn Văn Quy luan an LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của tôi đến tập thể hướng dẫn là các thầy TS.
Vũ Ngọc Phan và PGS. Nguyễn Văn Quy, những người đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, các cô, cán bộ, công nhân viên, học viên cao học và tập thể NCS Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ, Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cám ơn cán bộ, nhân viên các phòng thí nghiệm đo UV- vis, TEM, Xray, FT-IR, Raman,.
của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, Viện Vệ sinh Dịch tễ TW đã giúp đỡ tôi khảo sát đo đạc số liệu chính xác, tin cậy phục vụ quá trình nghiên cứu. Cuối cùng tôi xin dành sự biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và các thế hệ học sinh đã dành cho tôi những tình cảm, thời gian và luôn động viên để tôi yên tâm, vững vàng chuyên tâm nghiên cứu. luan an Mục lục Trang Mở đầu 1 Chương 1: Tổng quan vật liệu nano lai Ag/GO, cảm biến khí QCM và 6 cảm biến SERS 1. Tổng quan về graphen oxit 7 1.
Cấu trúc của graphen oxit 7 1. Tính chất hóa học của graphen oxit 9 1. Tính chất vật lý của graphen oxit 9 1. Các phương pháp tổng hợp graphen oxit 10 1.
Ứng dụng của vật liệu graphen oxit 10 1. Tổng quan về hạt nano bạc 11 1. Cấu trúc tinh thể của hạt nano bạc 11 1. Tính chất xúc tác của hạt nano bạc 12 1.
Tính chất kháng khuẩn của hạt nano bạc 13 1. Hiệu ứng plasmon của hạt nano bạc 16 1. Các phương pháp tổng hợp hạt nano bạc 18 1. Ứng dụng của hạt nano bạc 20 1.
Tổng quan về vật liệu nano lai Ag/GO 21 1. Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO bằng phương pháp hóa học 21 1. Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO bằng phương pháp điện hóa 23 1. Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO bằng phương pháp vật lý 24 1.
Chế tạo vật liệu nano lai Ag/GO bằng phương pháp quang hóa 25 1. Ứng dụng của vật liệu nano lai Ag/GO 25 1. Cảm biến QCM 27 1. Cấu trúc cảm biến QCM 27 1.
Nguyên lý hoạt động cảm biến khí QCM 1. Cảm biến SERS 33 1. Kết luận 35 Chương 2: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano lai Ag/GO 36 2. Giới thiệu 36 luan an 2.
Quy trình tổng hợp hạt nano Ag và nano lai Ag/GO 36 2. Các thiết bị sử dụng 37 2. Quy trình tổng hợp vật liệu nano Ag 37 2. Đặc tính của hạt nano Ag chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt 39 2.
Hình thái của hạt nano bạc tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt 39 2. Cấu trúc của hạt nano bạc tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt 40 2. Đặc tính hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano lai Ag/GO 41 2. Hình thái của vật liệu nano lai Ag/GO 41 2.
Đặc tính cấu trúc của vật liệu nano lai Ag/GO 43 2. Giản đồ nhiễu xạ tia X 43 2. Phổ UV-Vis 45 2. Phổ FT-IR 47 2.
Phổ tán xạ Raman 49 2. Kết luận 52 Chương 3: Đặc trưng nhạy khí của cảm biến QCM sử dụng vật liệu 53 nano lai Ag/GO 3. Quy trình chế tạo cảm biến QCM 56 3. Đặc tính nhạy khí của cảm biến QCM 60 3.
Đặc tính nhạy khí NO2 của cảm biến QCM 60 3. Đặc tính nhạy khí SO2 của cảm biến QCM 68 3. Đặc tính nhạy khí CO của cảm biến QCM 76 3. Khảo sát tính ổn định của cảm biến QCM sử dụng vật liệu GO 86 3.
Cơ chế nhạy khí của cảm biến QCM sử dụng vật liệu nano lai 88 Ag/GO 3. Kết luận 89 Chương 4: Ứng dụng vật liệu nano lai Ag/GO trong cảm biến SERS 91 4. Quy trình chế tạo cảm biến SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO 93 trong cảm biến SERS luan an 4. Quy trình khảo sát đặc trưng SERS của vật liệu nano lai Ag/GO 93 4.
Quy trình chế tạo cảm biến SERS sử dụng vật liệu nano lai Ag/GO 94 phát hiện tricyclazole 4. Đặc tính của cảm biến quang SERS sử dụng vật liệu nano lai 94 Ag/GO 4. Kết quả khảo sát đặc trưng SERS của vật liệu nano lai Ag/GO sử 94 dụng xanh metylen (MB) 4. Cảm biến quang SERS sử dụng để phát hiện thuốc trừ sâu tricyclazole 100 4.
Cơ chế tăng cường tán xạ Raman của vật liệu nano lai Ag/GO 103 4. Kết luận 105 Kết luận 106 Hướng nghiên cứu tiếp theo 107 Danh mục các công trình công bố của luận án 108 Tài liệu tham khảo. 109 luan an Danh mục các chữ viết tắt Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Đ.y Đơn vị tùy ý FTIR Fourier transform infrared Hồng ngoại biến đổi Fourier GO Graphen oxide Graphen oxit IR Infrared Hồng ngoại MB Metylene blue Xanh Metylene PVP polyvinylpyrrolidone polyvinylpyrrolidone QCM Quartz crystal microbalance Vi cân tinh thể thạch anh SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét SERS Surface enhanced Raman scattering Tán xạ Raman tăng cường bề mặt TEM Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử truyền qua UV Ultraviolet Tử ngoại Vis Visible Khả kiến XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X luan an DANH MỤC HÌNH Hình Trang Hình 1.1 Các loại vật liệu nano các bon điển hình 6 Hình 1.2 Một số cấu trúc hóa học của GO đã công bố 7 Hình 1.3 A) Ảnh TEM của GO, B) Cấu trúc GO theo quan niệm của K. 8 Josepovits và các cộng sự Hình 1.4 Các mô hình cấu trúc tinh thể bạc 11 Hình 1.5 Ảnh XRD chụp cấu trúc tinh thể Ag 12 Hình 1.6 Sự tương tác giữa các hạt nano Ag với tế bào vi khuẩn 15 Hình 1.7 Phổ hấp thụ của hạt nano Ag 16 Hình 1.8 Hiện tượng cộng hưởng plasmon trên bề mặt của hạt nano Ag 17 Hình 1.9 Cơ chế hình thành hạt nano Ag theo García-Barrasa cùng các 19 cộng sự (A) và Srikar và cộng sự (B).10 Các ứng dụng khác nhau của hạt nano Ag 20 Hình 1.11 Sơ đồ cơ chế khử kim loại chế tạo vật liệu lai Ag/GO 21 Hình 1.12 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano lai Ag/rGO bằng 22 phương pháp thuỷ nhiệt Hình 1.13 Ảnh TEM a) của GO b) của vật liệu nano lai Ag/rGO 23 Hình 1.14 Sơ đồ quy trình chế tạo và ảnh SEM vật liệu nano lai Cu/rGO 24 bằng phương pháp lắng đọng điện hoá Hình 1.15 Sơ đồ quy trình chế tạo và ảnh TEM vật liệu nano lai Ag/GO 24 bằng phương pháp ăn mòn laze Hình 1.16 Một số loại linh kiện vi cân tinh thể thạch anh 28 Hình 1.17 Nguyên tắc cấu tạo của cảm biến QCM 28 Hình 1.18 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của cảm biến QCM điển hình (a) 29 nhìn từ trên xuống và (b) nhìn bên Hình 1.19 Mode dao động a) cơ bản b) họa âm bậc 3 của tinh thể thạch 29 anh, khi có sóng dừng trong tinh thể Hình 1.20 Sự thay đổi tần số cộng hưởng của QCM theo bề dày tinh thể 30 Hình 1.21 Nguyên lý hoạt động của cảm biến QCM 32 Hình 1.22 Cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của cảm biến SERS 34 luan an Hình 2.1 Máy đo độ pH của dung dịch trong thí nghiệm tổng hợp vật 37 liệu lai nano Ag/GO Hình 2.2 Sơ đồ chế tạo hạt nano Ag bằng phương pháp thủy nhiệt 37 Hình 2.3 Mẫu dung dịch nano Ag tổng hợp bằng phương pháp thủy 39 nhiệt ở các điều kiện khác nhau Hình 2.4 Ảnh TEM (a) và phân bố kích thước hạt(b) 40 Hình 2.5 Phổ UV-vis (a) và Giản đồ XRD (b) của hạt nano Ag 40 Hình 2.6 Phổ UV-vis của hạt nano Ag a)khi thời gian thủy nhiệt thay 41 đổi; b) khi có độ pH thay đổi Hình 2.7 Ảnh TEM a) GO và các mẫu cùng nhiệt độ thủy nhiệt, 41 có khối lượng GO khác nhau b) AgGO1, c) AgGO2, d) AgGO3, e) AgGO4, f) AgGO5 Hình 2.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X của Ag/GO thu được ở nhiệt độ thủy 43 nhiệt 120 ºC (a), 140 ºC (b), 160 ºC(c), 180 ºC(d), 200 ºC(e), GO (f), của nano Ag Hình 2.10 Các mẫu vật liệu lai nano Ag/GO tổng hợp ở các điều kiện 45 khác nhau Hình 2.11 Phổ UV-vis của các mẫu vật liệu lai nano Ag/GO tổng hợp ở 46 các nhiệt độ khác nhau Hình 2.12 Phổ FTIR các mẫu nano lai Ag/GO Q1(a), Q2(b), Q3(c), 47 Q4(d), Q5(e) và của GO(f) Hình 2.13 Phổ Raman của a) Q1, b) Q2, c) Q3, d) Q4, e) Q5, f)GO 49 Hình 3.1 Quy trình đưa chất nhạy khí nano lên điện cực QCM 56 Hình 3.2 Phương pháp đưa chất nhạy khí nano lên điện cực QCM 57 Hình 3.3 Các mẫu cảm biến QCM đã chế tạo được khảo sát tính nhạy 57 khí Hình 3.4 Sơ đồ hệ đo dùng QCM khảo sát tính nhạy khí 58 Hình 3.5 Ảnh chụp hệ đo dùng QCM khảo sát tính nhạy khí 58 luan an Hình 3.6 Cấu trúc của khí thử NO2 61 Hình 3.7 Sự phụ thuộc độ dịch tần số của các cảm biến QCM1, QCM2, 61 QCM3 ở các nồng độ khí NO2 khác nhau theo thời gian Hình 3.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Vũ Văn Cát (2021). Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường [Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/hoa-hoc/hoa-moi-truong/nghien-cuu-vat-lieu-nano-lai-ag-go-ung-dung-cam-bien-moi-truong
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" nghiên cứu về vấn đề gì?
Vật liệu nano lai Ag/GO ứng dụng chế tạo cảm biến môi trường tiên tiến, hiệu quả vượt trội. Nghiên cứu đột phá trong giám sát ô nhiễm không khí và nước.
Luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2021.
Luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" thuộc chuyên ngành Khoa học vật liệu. Danh mục: Hóa Môi Trường.
Luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" có bao nhiêu trang?
Luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" có 144 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Vật liệu nano lai Ag/GO: Ứng dụng cảm biến môi trường" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.