Luận văn Tiến sĩ: Nghiên cứu, chế tạo điện cực nhạy khí của cảm biến điện hóa từ vật liệu nano perovskite lamo3 LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> NGUYỄN ĐỨC THỌ<br /> <br /> NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC NHẠY KHÍ<br /> CỦA CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA TỪ VẬT LIỆU NANÔ<br /> PEROVSKITE LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ: VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> NGUYỄN ĐỨC THỌ<br /> <br /> NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC NHẠY KHÍ<br /> CỦA CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA TỪ VẬT LIỆU NANÔ<br /> PEROVSKITE LaMO3 (M = Mn, Fe, Co, Ni)<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô<br /> Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm<br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ: VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Hoàng Nam Nhật<br /> PGS.TS. Phạm Đức Thắng<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.<br /> Hoàng Nam Nhật, người Thầy đã luôn hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn và tạo mọi<br /> điều kiện thuận lợi nhất cho tôi thực hiện luận án này. Tôi cũng xin cảm ơn sâu<br /> sắc PGS.TS. Phạm Đức Thắng đã hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt<br /> quá trình thực hiện luận án.<br /> Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ và anh chị em NCS thuộc<br /> Khoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ Nanô những người đã động viên, giúp đỡ,<br /> đóng góp ý kiến và thảo luận khoa học về những vấn đề liên quan đến thực hiện<br /> luận án này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ thuộc Phòng Cảm biến<br /> và thiết bị đo khí – Viện Khoa học vật liệu, những người đã luôn nhiệt tình giúp<br /> đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm và thực hiện các phép đo liên quan đến<br /> việc thực hiện luận án.<br /> Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Hồ Trường Giang<br /> một người bạn và cũng là một người thầy đã giúp đỡ tôi hết sức tận tình trong<br /> việc đo đạc, xử lý kết quả đo cũng như những trao đổi, góp ý, sửa chữa và hoàn<br /> thiện luận án. Tôi xin cảm ơn tới TS. Nguyễn Thành Huy cùng bạn bè và đồng<br /> nghiệp đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến cũng như có những động viên chân thành để<br /> tôi hoàn thành luận án.<br /> Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tới bố, mẹ, vợ, các con và người thân trong hai<br /> bên gia đình đã luôn mong mỏi, động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực<br /> hiện luận án này!<br /> Hà Nội, ngày<br /> <br /> tháng<br /> Tác giả<br /> <br /> Nguyễn Đức Thọ<br /> <br /> năm 2017<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của<br /> PGS.TS. Hoàng Nam Nhật và PGS.TS. Phạm Đức Thắng. Hầu hết các số liệu,<br /> kết quả nêu trong luận án được trích dẫn lại từ các bài báo tại các hội nghị khoa<br /> học, các bài báo đã được công bố của tôi và các cộng sự. Các số liệu, kết quả<br /> nghiên cứu đạt được là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ luận án<br /> nào khác.<br /> Tác giả<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. 7<br /> DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................... 8<br /> DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.................... 11<br /> MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1<br /> CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE .................................. 8<br /> 1.1. Cấu trúc và tính chất oxit perovskite ........................................................................... 9<br /> 1.1.1. Cấu trúc tinh thể .............................................................................................. 10<br /> 1.1.2. Tính chất dẫn điện........................................................................................... 11<br /> 1.1.3. Tính chất hấp phụ khí và hoạt tính xúc tác khí ............................................... 12<br /> 1.1.4. Tính chất bề mặt và độ xốp............................................................................. 15<br /> 1.1.5. Tính ổn định .................................................................................................... 18<br /> 1.2. Tương tác khí với oxit kim loại ................................................................................. 19<br /> 1.3. Cảm biến khí điện hóa dựa trên chất điện ly rắn ....................................................... 22<br /> 1.3.1. Cảm biến tín hiệu ra dạng thế theo phương trình Nernst ................................ 22<br /> 1.3.2. Cảm biến điện hóa dạng thế tổng hợp ............................................................ 24<br /> 1.3.3. Điện cực nhạy khí trên cơ sở oxit kim loại ..................................................... 29<br /> 1.4. Chất điện ly YSZ ....................................................................................................... 33<br /> 1.5. Kết luận của chương I ............................................................................................... 36<br /> <br /> CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM.............................................................................. 38<br /> 2.1. Chế tạo cảm biến điện hóa ........................................................................................ 38<br /> 2.1.1. Oxit perovskite sử dụng cho điện cực nhạy khí .............................................. 38<br /> 2.1.2. Vật liệu dẫn ion YSZ ...................................................................................... 41<br /> 2.1.3. Chế tạo cảm biến điện hóa Pt/YSZ/LaMO3 .................................................... 43<br /> 2.2. Nghiên cứu đặc trưng cảm biến ................................................................................ 49<br /> 2.3. Kết luận chương II..................................................................................................... 50<br /> <br /> CHƯƠNG III .......................................................................................................... 51<br /> ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH Ủ NHIỆT TỚI ĐẶC TRƯNG NHẠY KHÍ<br /> CỦA HỆ CẢM BIẾN Pt/YSZ/LaFeO3 ................................................................... 51<br /> 3.1. Giới thiệu điện cực nhạy khí oxit LaFeO3................................................................. 51<br /> <br />