BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
LÊ HỒNG QUÂN
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU AEROGEL CACBON
TỪ CHITOSAN VÀ TỔ HỢP VỚI OXIT/SUNFUA Ni, Co
ỨNG DỤNG LÀM ĐIỆN CỰC CHO SIÊU TỤ ĐIỆN
BẤT ĐỐI XỨNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Ngành: Vật liệu điện tử
Mã số: 9 44 01 23
Hà Nội - Năm 2025
Công trình được hoàn thành ti: Hc vin Khoa hc và Công ngh, Vin
Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam.
Người hướng dn khoa hc:
1. Người hướng dn: PGS.TS. Nguyễn Văn Hòa
2. Người hướng dn: PGS.TS. ng Th Diu Thúy
Phn bin 1: GS.TS. Nguyễn Đức Hòa
Phn bin 2: PGS.TS. Phm Hng Phong
Phn bin 3: PGS.TS. Đỗ Danh Bích
Luận án được bo v trưc Hội đồng đánh giá luận án tiến cấp Hc
vin hp ti Hc vin Khoa hc và Công ngh, Vin Hàn lâm Khoa hc
Công ngh Vit Nam vào hồi .gi …, ngày tháng …. năm 2025
Có th tìm hiu lun án ti:
1. Thư viện Hc vin Khoa hc và Công ngh
2. Thư viện Quc gia Vit Nam.
1
M ĐẦU
Tính cp thiết ca lun án
Cuc ch mng công nghip ln th tư, cùng với s tăng trưởng công nghip
gia tăng dân số, đang tác động đáng kể đến nhiều lĩnh vực, trong đó
vấn đề năng lượng. Nhng n lc nhằm thúc đẩy các giải pháp năng ng
tái to, tuy nhiên vn còn nhiu thách thc trong vic chuyển đổi, lưu trữ
phân phi hiu qu nguồn năng lượng này. Trong đó, siêu t điện là thiết b
có tiềm năng rất ln cho mục đích này hiện nay. Vt liệu lý tưởng làm điện
cc cn có các tính chất sau: điện dung lớn, độ dẫn điện cao, din tích b mt
ln, t trng thấp, độ xp ln với kích thước l xp phù hp và có các phn
ng oxy hóa kh b sung. Để đạt được điều này, cn s dng vt liu t hp
ca 2 hoc 3 thành phn gm vt liệu oxit/hyđroxit/sunfua kim loại, cacbon
và polyme dẫn điện. T thc tế đó, trong luận án này, chúng tôi la chọn đề
tài: Nghiên cu chế to vt liu aerogel cacbon t chitosan t hp vi
oxit/sunfua Ni, Co ng dụng làm điện cc cho siêu t điện bất đối xng.
Mc tiêu nghiên cu ca lun án
Chế to thành công vt liu aerogel cacbon t chitosan, vt liu t hp cha
oxit/sunfua Ni, Co cacbon t chitosan có các tính năng đáp ng yêu cu
làm vt liệu điện cc cho siêu t đin.
Ni dung nghiên cu chính ca lun án:
- Nghiên cu, chế to vt liu aerogel cacbon t chitosan, vt liu t hp
cha oxit/sunfua Ni, Co và cacbon t chitosan.
- Nghiên cu phân tích tính cht vt liu xác định các thông s đin hóa
của điện cc.
- Nghiên cứu đánh giá hiệu suất điện hóa ca siêu t điện.
B cc ca lun án
Lun án bao gm 134 trang vi 17 bng, 106 hình v và đồ th, 191 tài liu
tham kho. B cc ca lun án gm các phần như sau: m đầu, 5 chương nội
2
dung, kết lun. Những đóng góp mới ca luận án được đăng trong 03 bài báo
trên tp chí thuc danh mc SCIE và 01 bài trên k yếu hi tho quc tế.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CU
Chương 1 được trình bày trong 21 trang gm 11 hình gm các phn:
1.1 Tng quan v siêu t đin
1.1.1 Cu to ca siêu t đin
1.1.2 Nguyên lý hoạt động ca siêu t đin
1.2 Tng quan v vt liệu điện cc
Nghiên cu vt liu t hp cha cacbon oxit/sunfua kim loại để có th tn
dụng các ưu điểm ca tng loi vt liệu đơn lẻ xu hướng các nhà nghiên
cu, phát triển hướng ti.
1.2.1 Vt liu cacbon
Vt liu aerogel cacbon cha N t chitosan đang được thu hút nghiên cu để
chế tạo điện cực có điện dung riêng cao.
1.2.2 Vt liu oxit/sunfua kim loi chuyn tiếp
1.2.3 Vt liu t hp cha cacbon và oxit/sunfua kim loi
Các nghiên cu cho rng vt liệu cacbon có độ dẫn điện tt vi din tích b
mt cao nên th gn các oxit/sunfua kim loại kích thước nano, mang li
din tích hoạt động điện tối đa. Hơn nữa, các oxit/sunfua kim loi có th thúc
đẩy quá trình truyền điện tích mt cách hiu qu và nâng cao hiu suất điện
hóa ca siêu t điện thông qua các phn ng oxi hóa kh.
1.3 Tình hình nghiên cu ti Vit Nam
Kết lun chương 1: T các tng quan tài liu trình bày trên cho thy vic
nghiên cu tn dng phế thi thy sản để chế to vt liu t hp aerogel cha
oxit/sunfua Ni, Co cacbon t chitosan làm vt liệu điện cc cho siêu t
điện chưa được công b. Các nghiên cu ch yếu v vt liệu đơn lẻ như
cacbon t chitosan, oxit/sunfua kim loi. S kết hp gia vt liu cacbon t
chitosan và oxit/sunfua Ni, Co có th góp phn ci thin hiu suất điện hóa.
3
Ngoài ra, chế to vt liu t hp cha cacbon t chitosan cũng góp phần phát
trin bn vng ngành nuôi trng, chế biến thy sn.
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIM S DNG
TRONG LUN ÁN
Chương 2 được trình bày trong 23 trang, 23 hình và 3 bng gm các phn:
2.1 Chế to vt liu aerogel cacbon t chitosan
2.2 Chế to vt liu t hp cha NiO và cacbon t chitosan
2.3 Chế to vt liu t hp cha NiCo2O4 và cacbon t chitosan
2.4 Chế to vt liu t hp cha NiCo2S4 và cacbon t chitosan
Hình 2.2. Quy trình chế tạo
aerogel cacbon từ chitosan
Hình 2.5. Quy trình chế to vt liu
CCSN và ng dng vt liu
Hình 2.6. Quy trình chế to và
mt s hình nh chế to vt liu
CNCO
Hình 2.7. Quy trình chế to và mt
s hình nh vt liu t hp CNCS
2.5 Chế tạo điện cc siêu t đin
Các nguyên liệu vật liệu điện cực, bột cacbon đen chất kết dính được lấy
theo tỷ lệ khối lượng là 8:1:1. Hỗn hợp này được khuấy siêu âm cho đến khi