BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN THÀNH VINH
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA
VẬT LIỆU NANO Ô-XÍT SẮT SỬ DỤNG
VI CÂN TINH THỂ THẠCH ANH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
HÀ NỘI, 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN THÀNH VINH
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA
VẬT LIỆU NANO Ô-XÍT SẮT SỬ DỤNG
VI CÂN TINH THỂ THẠCH ANH
Ngành: Khoa học vật liệu
Mã ngành: 9440122
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Nguyễn Văn Quy
2. GS. TS. Lê Anh Tuấn
HÀ NỘI, 2021
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS Nguyễn Văn
Quy – Viện Đào tạo Quốc tế về Khoa học vật liệu (ITIMS) – Đại học Bách Khoa Hà
Nội, GS. TS Lê Anh Tuấn – Viện Nghiên cứu nano – Đại học Phenikaa. Các thầy đã
tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt quá trình làm học tập và hoàn thành luận
án.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các anh chị em NCS, học viên
cao học ở Viện đào tạo Quốc tế về Khoa học vật liệu (ITIMS), nhóm nghiên cứu NEB
(ITIMS – AIST – Phenikaa University), nhóm iSensor (ITIMS) đã giúp đỡ em rất
nhiều trong công tác chuyên môn, đóng góp nhiều ý kiến tận tình trong quá trình học,
giúp em hoàn thành luận án. Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ chuyên
môn và công tác giảng dạy, chế độ người lao động của Ban giám hiệu, tập thể sử
phạm nhà trường và đặc biệt là của anh chị em đồng nghiệp ở Bộ môn Vật lý công
nghệ – Khoa Khoa học ứng dụng – Trường Đại học Công nghệ GTVT, đã giúp tôi
hoàn thành luận án.
Cuối cùng và không kém phần quan trọng, tôi xin cảm ơn các thành viên trong
gia đình tôi đã luôn ở bên tôi và mang lại cho tôi động lực để hoàn thành quá trình
học tập nghiên cứu khoa học.
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Thành Vinh
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cảm đoan luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ bảo
khoa học của tập thể hướng dẫn. Luận án này không có sự sao chép tài liệu, công
trình nghiên cứu của người khác mà không có trích dẫn trong danh mục tài liệu tham
khảo. Những kết quả trong luận án chưa được ai công bố dưới bất kì hình thức nào
ngoài tôi và tập thể hướng dẫn. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường
về lời cam đoan này.
Thay mặt tập thể hướng dẫn
PGS. TS Nguyễn Văn Quy
Hà Nội, ngày ……tháng…..năm……...
Nghiên cứu sinh
Nguyễn Thành Vinh
i
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ................................................................. vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1
2. Mục tiêu của luận án ......................................................................................... 3
3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 3
5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 4
6. Ý nghĩa khoa học và những đóng góp thực tiễn của luận án ........................ 4
7. Tính mới của luận án ........................................................................................ 4
8. Bố cục của luận án............................................................................................. 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 7
1.1. Tổng quan về vi cân tinh thể thạch anh (QCM) ......................................... 7
1.1.1. Hiệu ứng áp điện ........................................................................................ 7
1.1.2. Vi cân tinh thể thạch anh ........................................................................... 8
1.2. Tổng quan về ứng dụng QCM trong cảm biến khí ................................... 12
1.2.1. Giới thiệu về cảm biến khí ....................................................................... 12
1.2.2. Cảm biến QCM và nguyên lý hoạt động ................................................. 13
1.2.3. Cơ chế nhạy khí của các cảm biến QCM ................................................ 17
1.3. Tổng quan về vật liệu nhạy khí của cảm biến QCM ................................ 19
1.3.1. Vật liệu nhóm cacbon .............................................................................. 19
1.3.2. Vật liệu polymer và vật liệu hữu cơ ........................................................ 22
1.3.3. Khung hữu cơ kim loại ............................................................................ 25
1.3.4. Vật liệu nano ô-xít kim loại bán dẫn và các chất vô cơ ........................... 27
1.4. Tổng quan về vật liệu ô-xít sắt .................................................................... 29
1.4.1. Phương pháp chế tạo vật liệu nano ô-xít sắt ............................................ 29
1.4.2. Vật liệu nano ô-xít sắt ứng dụng trong lĩnh vực cảm biến và môi trường...31
1.4.3. Tổng quan về cấu trúc vật liệu nano ô-xít và ô-xít – hydroxit của sắt .... 36
1.5. Kết luận chương 1 ........................................................................................ 38
CHƯƠNG 2: CHẾ TẠO, KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LIỆU NANO Ô-XÍT
SẮT VÀ LỚP CẢM NHẬN TRÊN ĐIỆN CỰC QCM ....................................... 39
2.1 . Tổng hợp các vật liệu nano ô-xít sắt ...................................................... 39
2.1.2. Tổng hợp các hạt nano (NPs) ô-xít sắt .................................................... 39
2.1.2. Tổng hợp các thanh nano (NRs) ô-xít sắt ................................................ 42
2.2 . Nghiên cứu các phương pháp khảo sát tính chất hóa - lý của vật liệu...43
2.2.1. Phương pháp phân tích cấu trúc và thành phần mẫu ............................... 43
