intTypePromotion=1

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí H2 và H2S trên cơ sở màng SnO2 biến tính đảo xúc tác micro-nano

Chia sẻ: Cogacoga Cogacoga | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

0
46
lượt xem
6
download

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí H2 và H2S trên cơ sở màng SnO2 biến tính đảo xúc tác micro-nano

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong khuôn khổ đề tài này, tác giả đặt ra mục tiêu chính của luận án đó: Chế tạo cảm biến đo khí H2 và H2S trên cơ sở vật liệu ôxít thiếc (SnO2) có đảo xúc tác kích cỡ micro-nano để có thể ứng dụng thực tiễn vào việc quan trắc ô nhiễm môi trường và rò rỉ khí. Để biết rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí H2 và H2S trên cơ sở màng SnO2 biến tính đảo xúc tác micro-nano

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> <br /> NGUYỄN VĂN TOÁN<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN KHÍ H2 và H2S TRÊN CƠ SỞ<br /> MÀNG SnO2 BIẾN TÍNH ĐẢO XÚC TÁC MICRO-NANO<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật liệu điện tử<br /> Mã số: 62440123<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU<br /> <br /> Hà Nội - 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> Hướng dẫn 1: GS. TS. NGUYỄN VĂN HIẾU<br /> Hướng dẫn 2: PGS. TS. NGUYỄN VĂN QUY<br /> <br /> Phản biện 1: GS. TS. Phan Hồng Khôi<br /> Phản biện 2: GS. TS. Nguyễn Năng Định<br /> Phản biện 3: PGS. TS. Dư Thị Xuân Thảo<br /> <br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp<br /> tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> Vào hồi............giờ..........ngày........tháng...........năm<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:<br /> 1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội<br /> 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN<br /> N. V. Toán, N. V. Chiến, N. V. Quy, N. V. Duy, N. V. Hiếu (2013)<br /> Nghiên cứu chế tạo số lượng lớn cảm biến khí NH3 trên cơ sở màng<br /> mỏng SnO2 bằng phương pháp phún xạ. Tuyển tập báo cáo Hội nghị Vật lý<br /> chất rắn và Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 8, Thái Nguyên, Việt Nam,<br /> Trang 333 – 336.<br /> 2. N. V. Toan, N. V. Chien, N. V. Duy, N. V. Quy, N. V. Hieu (2014)<br /> Wafer-scale fabrication of planer type SnO2 thin film gas sensor. The 2nd<br /> International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology, Ha<br /> Noi, Viet Nam. Page 244 – 248.<br /> 3. N. V. Duy, N. V. Toan, N. D. Hoa, N. V. Hieu (2014) Synthesis of<br /> H2S Gas Sensor based on SnO2 Thin Film Sensitized by Microsize CuO<br /> Islands. The 2nd International Conference on Advanced Materials and<br /> Nanotechnology, Ha Noi, Viet Nam. Page 14 – 17.<br /> 4. N. V. Toán, N. V. Chiến, N. V. Quy, N. V. Duy, N. Đ. Hòa, N. V.<br /> Hiếu (2015) Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí CO trên cơ sở màng Pd/SnO2.<br /> Tạp chí khoa học công nghệ 104 (2015), Trang 095 - 098<br /> 5. N. V. Toan, N. V. Chien, N. V. Duy, D. D. Vuong, N. H. Lam,<br /> N. D. Hoa, N. V. Hieu, N. D. Chien (2015) Scalable fabrication of<br /> SnO2 thin films sensitized with CuO islands for enhanced H2S gas sensing<br /> performance. Applied Surface Science 324 (2015), page 280 –285 (*IF<br /> 2015: 3,15*)<br /> 6. N. V. Toan, N. V. Chien, N. V. Duy, H. S. Hong, Hugo Nguyen, N.<br /> D. Hoa, N. V. Hieu (2016) Fabrication of highly sensitive and selective H2<br /> gas sensor based on SnO2 thin film sensitized with microsized Pd islands. J.<br /> Hazardous Materials 301 (2016), 433 - 442 (*IF 2015 : 4,83*).<br /> 1.<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1.<br /> <br /> Ý nghĩa của luận án<br /> <br /> Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành nghề khác nhau bao gồm công<br /> nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải v.v. đã đem lại những ích kinh tế to lớn cho xã<br /> hội, tuy nhiên chúng cũng kéo theo những mặt trái mà ai cũng nhận ra bao gồm sự ô<br /> nhiễm môi trường ngày càng trở nên trầm trọng. Đặc biệt, vấn đề ô nhiễm không khí<br /> do các khí độc thải ra từ những nhà máy, khu công nghiệp, khu chăn nuôi gia súc, các<br /> phương tiên giao thông vận tải, và các hoạt động xã hội khác của con người đang là<br /> một vấn đề hết sức nan giải được cả xã hội quan tâm. Khi tiếp xúc với các chất khí độc<br /> hại như H2S, CO, NO2, H2, CO2, LPG, NOx [36, 59,73] tồn tại trong môi trường không<br /> khí chúng có thể gây ra những ảnh hưởng tực tiếp đến sức khỏe con người như đau<br /> đầu, chóng mặt hoặc thậm chí là tử vong. Ngoài ra các khí độc và khí dễ cháy nổ này<br /> còn là một trong những tác nhân gây nên hiện tượng cháy nổ, mưa a xít, ăn mòn và phá<br /> hủy các công trình xây dụng, gây thiệt hại về kinh tế và con người. Quan trắc, điều<br /> khiển nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng tiêu cực của các loại khí độc và khí dễ cháy nổ<br /> nêu trên đang là một vấn đề đặt ra với nhiều thách thức cho con người, đặc biệt là ở các<br /> nước đang phát triển như Việt Nam. Câu hỏi đặt ra cho toàn thể nhân loại nói chung,<br /> các nhà quản lý và các nhà nghiên cứu nói riêng đó là làm sao mà cảnh báo được sự ô<br /> nhiễm môi trường hay cũng như sự cháy nổ của các chất khí gây nên?<br /> <br /> 2.<br /> <br /> Tính cấp thiết của để tài<br /> Từ những thập niên 60 của thế kỷ 20 đã có những nghiên cứu nhằm chế<br /> tạo các loại cảm biến có thể phát hiện được các khí độc trong môi trường, trong<br /> đó phải kể đến loại cảm biến kiểu thay đổi điện trở được phát triển trên cơ sở<br /> màng mỏng ZnO làm vật liệu nhạy khí [81]. Do đặc tính của loại ô xít bán dẫn<br /> này có điện trở dễ dàng thay đổi trong các môi trường khí khác nhau nên có thể<br /> phát triển thế hệ cảm biến với cấu trúc đơn giản. Cùng với đó, rất nhiều loại<br /> cảm biến khí đã được chế tạo như cảm biến điện hóa [50], cảm biến kiểu thay<br /> đổi độ dẫn, cảm biến quang xúc tác [83, 89], v.v.<br /> Cảm biến khí trên cơ sở dây nano, thanh nano ôxít kim loại bán dẫn như SnO2,<br /> ZnO, TiO2 đã được nghiên cứu và cho độ đáp ứng cao khi đo các loại khí độc và khí dễ<br /> cháy nổ bao gồm H2S, CO, NO, H2, LPG [9, 20, 32, 34]. Ngoài ra để tăng độ đáp ứng,<br /> độ lọc lựa với các loại khí khác nhau người ta còn sử dụng phương pháp biến tính hay<br /> chức năng hóa bề mặt của dây nano như pha tạp các loại vật liệu xúc tác như Pd, Pt,<br /> Au, Ni, In, và Ag. Sau khi pha tạp, biến tính hay chức năng hóa bề mặt thì độ đáp ứng,<br /> độ lọc lựa của cảm biến dây nano đã được tăng lên rất nhiều [41, 47].<br /> Ta đã biết vật liệu màng mỏng oxit kim loại bán dẫn truyền thống có nhiều ưu<br /> điểm như độ bền và độ ổn định cao, dễ dàng chế tạo vơi số lượng lớn thông qua việc<br /> kết hợp với công nghệ vi điện tử [17, 19, 51]. Ngoài ra, bằng cách biến tính, pha tạp<br /> các loại vật liệu có kích cỡ micro - nano trên bề mặt có thể tăng độ đáp ứng, độ chọn<br /> lọc cũng như giảm nhiệt độ làm việc của cảm biến [11, 84]. Với những ưu điểm nổi<br /> trội nêu trên, vật liệu ôxít màng mỏng bán dẫn hứa hẹn khả năng ứng dụng rộng rãi<br /> trong cảm biến khí độ nhạy cao, có thể quan trắc ô nhiễm môi trường.<br /> 1<br /> <br /> Trên cơ sở nền tảng phát triển của ngành công nghệ vi điện tử tại phòng sạch<br /> Viện ITIMS – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội chúng tôi đã lựa chọn đề tài nghiên<br /> cứu của luận án đó là: “Nghiên cứu chế tạo cảm biến khí H2 và H2S trên cơ sở<br /> màng SnO2 biến tính đảo xúc tác micro-nano”.<br /> <br /> 3.<br /> <br /> Mục tiêu và nội dung của luận án<br /> <br /> Trong khuôn khổ đề tài này, tác giả đặt ra mục tiêu chính của luận án đó: Chế<br /> tạo cảm biến đo khí H2 và H2S trên cơ sở vật liệu ôxít thiếc (SnO2) có đảo xúc tác kích<br /> cỡ micro - nano để có thể ứng dụng thực tiễn vào việc quan trắc ô nhiễm môi trường và<br /> rò rỉ khí.<br /> - Thiết kế chế tạo bộ mặt nạ quang học có thể cho phép chế tạo số lượng lớn cảm<br /> biến màng mỏng ôxít kim loại. Phát triển quy trình vi điện tử sử dụng các mask khác<br /> nhau để chế tạo điện cực, lò vi nhiệt, đồng thời khảo sát đặc trưng công suất - nhiệt độ<br /> của chíp cảm biến<br /> - Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo màng mỏng SnO2 với các chiều dày<br /> khác nhau, đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế tạo lên hình thái, vi<br /> cấu trúc và tính chất của màng mỏng.<br /> - Nghiên cứu chế tạo cảm biến màng mỏng SnO2 sử dụng các đảo xúc tác khác<br /> nhau với kích thước micro mét bằng phương pháp phún xạ kết hợp với công nghệ<br /> quang khắc, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của lớp đảo xúc tác lên tính nhạy khí của<br /> cảm biến.<br /> - Thử nghiệm cảm biến chế tạo được trên thiết bị đo cụ thể, từ đó có thể ứng<br /> dụng cụ thể trong đo đạc và quan trắc một số khí như H2 và H2S.<br /> <br /> 4.<br /> <br /> Nhưng đóng góp mới của luận án<br /> <br /> - Luận án đã đưa ra được thiết kế, cũng như quy trình chế tạo cảm biến khí trên<br /> cơ sở màng mỏng SnO2 sử dụng đảo xúc tác micro bằng phương pháp phún xạ kết hợp<br /> với công nghệ vi điện tử. Quy trình cho phép chế tạo số lượng lớn cảm biến trên 01<br /> phiến Si (cỡ 400 cảm biến).<br /> - Đã đưa ra được quy trình tối ưu cho chế tạo cảm biến khí H2 và H2S, đồng thời<br /> thử nghiệm thành công trên thiết bị đo khí. Lần đầu tiên, một nghiên cứu có tính hệ<br /> thống đi từ thiết kế đến chế tạo và đưa ra được các cảm biến dưới dạng prototype sử<br /> dụng màng mỏng SnO2 sử dụng đảo xúc tác kích thước micro đã được thực hiện thành<br /> công tại Việt Nam.<br /> <br /> 5.<br /> <br /> Cấu trúc của luận án<br /> Luận án gồm 108 trang: Mở đầu 6 trang; Chương 1 – Tổng quan về các<br /> loại cảm biến khí, các tính chất của vật liệu SnO2 và cơ chế nhạy khí của vật<br /> liệu màng mỏng ôxit kim loại có và không có đảo xúc tác 25 trang; Chương 2 –<br /> Thực nghiệm về các quy trình công nghệ chế tạo cảm biến màng mỏng SnO2 và<br /> màng mỏng SnO2 biến tính các loại vật liệu như Pd, Pt, Au, CuO, Cr2O3, Fe2Ox<br /> 16 trang; Chương 3 – Cảm biến khí H2 trên cơ sở màng mỏng SnO2 biến tính Pd<br /> (SnO2/Pd) 32 trang; Chương 4 - Cảm biến khí H2S trên cơ sở màng mỏng SnO2<br /> biến tính CuO (SnO2/CuO) 23 trang; Kết luận 2 trang; Tài liệu tham khảo 7<br /> trang; Danh mục các công trình đã công bố của luận án 1 trang; Có 18 bảng<br /> biểu và 92 hình ảnh , đồ thị và sơ đồ.<br /> 2<br /> <br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2