B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIN HÀN LÂM KHOA HC
VÀ CÔNG NGH VIT NAM
HC VIN KHOA HC VÀ CÔNG NGH
-----------------------------
CAO TH THANH
NGHIÊN CU CH TO VT LIỆU
NG NANÔ CCBON ĐỊNH HƯNG V VT LIỆU GRAPHENE
NHẰM NG DNG TRONG CM BIN SINH HỌC
Chuyên ngành : Vt liệu điện t
Mã s : 62.44.01.23
LUN ÁN TIN S KHOA HC VT LIU
HÀ NI 2018
B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIN HÀN LÂM KHOA HC
VÀ CÔNG NGH VIT NAM
HC VIN KHOA HC VÀ CÔNG NGH
-----------------------------
CAO TH THANH
NGHIÊN CU CH TO VT LIỆU
NG NANÔ CCBON ĐỊNH HƯNG V VT LIỆU GRAPHENE
NHẰM NG DNG TRONG CM BIN SINH HỌC
Chuyên ngành : Vt liệu điện t
Mã s : 62.44.01.23
LUN ÁN TIN S KHOA HC VT LIU
NGƯỜI HƯỚNG DN KHOA HC:
1. GS.TS. Trần Đại Lâm
2. TS. Nguyễn Văn Chúc
HÀ NI 2018
[i]
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đề tài: Nghiên cu ch to vt liu ng nanô ccbon đnh
hưng v vt liu graphene nhằm ng dng trong cm bin sinh hc” là công trình
ca tôi. Tt cc xut bản được công b chung vi các cán b hướng dn khoa hc
các đồng nghiệp đã được s đồng ý ca các tác gi trước khi đưa vào lun án. Các kết
qu trong lun án là trung thực, chưa từng được công bs dụng để bo v trong bt
c mt lun án nào khác.
Tác gi lun án
Cao Th Thanh
[ii]
LI CM ƠN
Trước hết, tôi xin bày t lòng biết ơn sâu sắc ti GS.TS. Trần Đại Lâm
TS. Nguyễn Văn Chúc – nhng ngưi Thầy đã tận tâm hướng dn khoa học, định ng
nghiên cứu cũng như đã động viên khích l và to mọi điều kin thun li cho tôi trong
sut quá trình thc hin lun án.
Tôi xin trân trng cảm ơn Ban lãnh đạo Vin Khoa hc vt liu, Hc vin Khoa
hc Công ngh Vin Hàn lâm Khoa hc Công ngh Vit Nam cùng các cán b
trong Vin, Hc viện đã quan tâm giúp đỡ tạo điều kin thun li cho tôi trong quá
trình hc tp và nghiên cu thc hin lun án.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự h tr kinh phí t các đề tài: Qu phát trin Khoa
hc Công ngh Quc gia, s: 103.99-2012.15; 103.99-2016.19 (do TS. Nguyn
Văn Chúc ch nhiệm), đề tài cp Vin Hàn lâm KHCNVN, s: VAST03.06/14-15;
VAST.CTVL.05/17-18 (do TS. Nguyễn Văn Chúc chủ nhim) VAST.HTQT.NGA.
10/16-17 (do GS.TS. Phan Ngc Minh ch nhim).
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trọng Lư (Vin K thut nhiệt đới - Vin Hàn
lâm KHCNVN), PGS.TS. Phan Bách Thng, NCS. T Th Kiu Hnh, NCS Phm Kim
Ngc (B môn Vt liu T và Y Sinh, Khoa Khoa hc Vt liu - Trường Đại hc Khoa
hc T nhiên, Đại hc Quc gia TP.H Chí Minh), TS. Th Thu (Trường Đại hc
USTH - Vin Hàn lâm KHCNVN), NCS. Nguyn Hi Bình, ThS. Nguyễn Văn Tú (Viện
KHVL - Vin Hàn lâm KHCNVN ), TS. Matthieu PAILLET, TS. Jean-Louis Sauvajol
i hc Montpellier, CH Pháp) đã giúp đỡ tôi rt nhiu v mt khoa học, cơ sở vt cht
cũng như trang thiết b đo đạc trong sut quá trình thc hin lun án.
Tôi cũng xin gửi li cảm ơn chân thành ti tp th cán b Phòng Vt liu
cácbon nanô Vin Khoa hc vt liu, Vin Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam
đã luôn giúp đỡ, ng h và to mọi điều kin tt nhất cũng như những đóng góp những
kiến thc v chuyên môn đã giúp tôi hoàn thành bản lun án này.
Cui cùng, tôi xin bày t li cm ơn sâu sắc nht ti b, m, chng các con
tôi, cũng như tất c những người thân trong gia đình đã luôn cổ vũ, động viên để tôi vượt
qua khó khăn, hoàn thành bn lun án này.
Tôi xin chân thành cm ơn!
Tác gi lun án
Cao Th Thanh
[iii]
MC LC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i
LI CM ƠN ................................................................................................................. ii
MC LC ...................................................................................................................... iii
DANH MC CÁC KÝ HIU, CH VIT TT ...................................................... vii
DANH MC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ TH ...................................................................... ix
DANH MC CÁC BNG BIU ................................................................................ xv
M ĐU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TNG QUAN ......................................................................................... 7
1.1. Tng quan v vt liu ng nanô cácbon (CNTs) .................................................. 7
1.1.1. Cu trc v phân loại vt liu CNTs ............................................................... 7
1.1.2. Tnh cht ca vật liệu CNTs .......................................................................... 10
1.1.3. Mt s phương pháp chế to vt liu CNTs .................................................. 13
1.1.4. Chế tạo vật liệu CNTs đnh hưng bng phương pháp CVD nhiệt ............. 14
1.1.4.1. Phương php CVD nhit trong chế tạo vật liu CNTs định hướng ......... 14
1.1.4.2. Sự hình thành cơ chế mọc của CNTs .................................................. 15
1.1.4.3. Điu khin hướng mọc của CNTs bng phương php CVD nhit ........... 16
1.1.5. Mt s ng dng ca vt liệu CNTs đnh hưng.......................................... 21
1.1.5.1. Một số ứng dụng của vật liu VA-CNTs .................................................. 21
1.1.5.2. Một số ứng dụng của vật liu HA-CNTs .................................................. 23
1.2. Tng quan v vt liu graphene ........................................................................... 25
1.2.1. Cu trúc ca graphene ................................................................................... 25
1.2.2. Mt s tính cht ca vt liu graphene ......................................................... 26
1.2.3. Mt s phương pháp chế to vt liu graphene ............................................ 29
1.2.4. Chế tạo vật liệu graphene bng phương pháp CVD nhiệt ........................... 29
1.2.4.1. Phương php CVD nhit trong chế tạo vật liu graphene ...................... 29
1.2.4.2. Cơ chế hình thành màng graphene trên kim loại chuyn tiếp ................. 30
1.2.5. Mt s ng dng ca vt liu graphene ........................................................ 32
1.3. Mt s phương php phân tích, đnh gi vt liu CNTs đnh hưng và vt liu
graphene ........................................................................................................................ 33
1.3.1. Phương pháp ph tán x Raman ................................................................... 33
1.3.1.1. Phổ Raman của CNTs .............................................................................. 33
1.3.1.2. Phổ Raman của graphene ........................................................................ 36