1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Chất lượng thực phẩm là yếu tố then chốt trong ngành công
nghiệp thực phẩm và sức khỏe cộng đồng, đặc biệt trong các giai đoạn
bảo quản, vận chuyển và tiêu thụ. Quá trình phân hủy sinh học, oxy
hóa hoặc lên men của thực phẩm thường tạo ra các khí như NH3, TMA,
H2S, ethanol, C2H4 và NO2 – đóng vai trò là chỉ thị cho sự suy giảm
chất lượng. Việc phát hiện sớm các khí này giúp ngăn ngừa ngộ độc
thực phẩm và giảm thiểu lãng phí. Trong bối cảnh nhu cầu về thực
phẩm an toàn và hệ thống chuỗi cung ứng thông minh ngày càng phát
triển, cảm biến khí có độ nhạy cao, chọn lọc tốt, phản hồi nhanh và chi
phí thấp đang được quan tâm đặc biệt.
Trong số các vật liệu nhạy khí, oxit kim loại bán dẫn (SMO)
như In2O3 và ZnO nổi bật nhờ khả năng hình thành các cấu trúc nano
xốp đa dạng, tính chất điện – hóa lý ưu việt, chi phí tổng hợp thấp và
khả năng biến tính linh hoạt. In2O3 có độ dẫn điện cao, khả năng hấp
phụ oxy mạnh, trong khi ZnO có độ rộng vùng cấm phù hợp, độ linh
động điện tử cao và hình thái nano đa dạng. Nhiều nhóm nghiên cứu
trong nước đã đạt được tiến bộ trong chế tạo cảm biến khí trên nền vật
liệu SMO, song các nghiên cứu ứng dụng trực tiếp trong giám sát chất
lượng thực phẩm vẫn còn hạn chế.
Hơn nữa, các phương pháp chế tạo vật liệu phổ biến hiện nay
như CVD, ALD, EBE tuy cho chất lượng cao nhưng yêu cầu thiết bị
đắt tiền và điều kiện chân không nghiêm ngặt, không phù hợp để mở
rộng quy mô hoặc ứng dụng thực tiễn. Do đó, việc nghiên cứu chế tạo
vật liệu cảm biến bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản, hiệu quả, dễ
kiểm soát và có khả năng biến tính bề mặt là hướng tiếp cận hợp lý.
Từ các cơ sở trên, đề tài được xây dựng với mục tiêu phát triển
vật liệu cảm biến khí NO₂ và ethanol hiệu suất cao dựa trên cấu trúc
nano xốp của In2O3 và ZnO, kết hợp biến tính kim loại quý, phục vụ
giám sát chất lượng thực phẩm theo thời gian thực với tên đề tài:
“Nghiên cứu chế tạo và biến tính oxit kim loại In2O3, ZnO
có cấu trúc xốp nhằm phát triển cảm biến khí NO2 và ethanol định
hướng ứng dụng trong giám sát chất lượng thực phẩm”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
