Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano In2O3 định hướng ứng dụng trong cảm biến khí

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu "Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano In2O3 định hướng ứng dụng trong cảm biến khí" được nghiên cứu với mục tiêu: Nghiên cứu, tổng hợp được dây nano In2O3 bằng phương pháp bốc bay nhiệt, đồng thời khảo sát tính cấu trúc, hình thái và chất nhạy khí, đưa ra được loại cảm biến tối ưu nhất; Nghiên cứu chế tạo nâng cao hiệu quả cảm biến khí tự đốt nóng trên cơ sở mạng dây nano In2O3 bằng cách pha tạp hoặc sử dụng cấu trúc đa nguyên, cấu trúc dị thể để cải thiện các đặc trưng nhạy khí và công suất tiêu thụ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano In2O3 định hướng ứng dụng trong cảm biến khí BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đặng Ngọc SơnNGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO In2O3 ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN KHÍ Ngành: Khoa học vật liệu Mã số: 9440122 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2024 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Đức Hòa Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩcấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa HàNội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách khoa Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt NamDANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN1. Dang Ngoc Son, Nguyen Van Duy and Nguyen Duc Hoa, 2023,Controlled Growth of Indium Oxide Nanowires for Gas SensingApplication, Recent Patents on Nanotechnology.2. Dang Ngoc Son, Chu Manh Hung, Dang Thi Thanh Le, ChuThiXuan, NguyenVan Duy, Nguyen Quang Dich, Hugo Nguyen,Nguyen Van Hieu, Nguyen Duc Hoa, 2022, A novel design andfabrication of self-heated In2O3 nanowire gas sensor on glass forethanol detection, Sensors and Actuators A: Physical.3. Nguyễn Đức Hòa, Nguyễn Văn Toán, Nguyễn Văn Duy, ĐặngNgọc Sơn, Chử Mạnh Hưng, 2022, “Quy trình chế tạo dây nanoinđi oxít (NWS-In2O3) làm cảm biến khí đo hơi cồn (ethanol) tạinhiệt độ phòng” bằng độc quyền sang chế số 1-2022-06198, Quyếtđịnh số: 18326w/QĐ-SHTT, ngày 24/10/2022, cục sở hữu trítuệBộ khoa học và Công nghệ (đã được chấp nhận đơn).4. Dang Ngoc Son, Nguyen Van Duy, Le Xuan Thanh, NguyenDuc Hoa, 2017, Au-catalyzed growth of In2O3 nanowires bythermal evaporation and their gas sensing properties, Hội nghịVật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS GIỚI THIỆU CHUNG1. Lý do chọn đề tài Việc sử dụng vật liệu, công nghệ và kỹ thuật nano nhằm phát triểncác loại cảm biến thế hệ mới có kích thước nhỏ hơn, công suất tiêu thụthấp hơn, độ nhạy khí và tính ổn định cao hơn để ứng dụng trong cáclĩnh vực như, quan trắc ô nhiễm môi trường, chẩn đoán bệnh trong yhọc, cảnh báo rò rỉ chất độc hại, chất cháy nổ… đã thu hút sự quan tâmmạnh mẽ của các nhóm nghiên cứu trên thế giới. Hiện nay, có nhiềuloại cảm biến khí hoạt động theo các nguyên lý khác nhau, trong đócảm biến khí dựa trên sự thay đổi độ dẫn của vật liệu SMO đã và đangthu hút sự quan tâm của rất nhiều các nhà khoa học do có nhiều ưuđiểm nổi bật như quy trình chế tạo đơn giản, nhỏ gọn, chi phí thấp,công suất tiêu thụ của cảm biến thấp, độ bền về mặt hóa học và bềnnhiệt cao Trong những năm gần đây, cùng với các vật liệu SMO khác nhưSnO2, ZnO, TiO2 vật liệu In2O3 cũng rất được chú ý trong việc chế tạocác cảm biến khí, cảm biến sinh học nhờ những tính chất đặc biệt nhưđộ dẫn cao, đặc tính nhạy khí tốt, độ bền cao, đi kèm với đó là sốlượng các công trình nghiên cứu có liên quan đến vật liệu In2O3 cócấu trúc nano ngày càng tăng. Các cảm biến khí sử dụng các cấu trúc dây nano In2O3 có 1 số ưuđiểm nổi trội như: có khả năng nhạy với khí CO ở nhiệt độ phòng,nhạy với khí NO2 ở nồng độ thấp cỡ ppb, thời gian đáp ứng và thờigian hồi phục nhanh. Với những tính chất tuyệt vời như vậy vật liệuIn2O3 đang ngày càng thu hút được sự đầu tư nghiên cứu, cùng vớicác vật liệu SnO2 và ZnO trở thành 1 trong 3 vật liệu được nghiên cứunhiều nhất cho các ứng dụng cảm biến khí. Nhận thấy hướng nghiên cứu, cảm biến khí trên cơ sở vật liệu In2O3rất có tiềm năng và phát triển trong tương lai chúng tôi đã chọn đề tài“Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano In2O3 định hướng ứng dụng trongcảm biến khí”.2. Mục tiêu nghiên cứu- Nghiên cứu, tổng hợp được dây nano In2O3 bằng phương pháp bốc baynhiệt, đồng thời khảo sát tính cấu trúc, hình thái và chất nhạy khí, đưa rađược loại cảm biến tối ưu nhất.- Nghiên cứu chế tạo nâng cao hiệu quả cảm biến khí tự đốt nóng trên cơ sởmạng dây nano In2O3 bằng cách pha tạp hoặc sử dụng cấu trúc đa nguyên,cấu trúc dị thể để cải thiện các đặc trưng nhạy khí và công suất tiêu thụ. 13. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố, cơ chế hình thành cấu trúcnano In2O3 trong quy trình tổng hợp vật liệu và chế tạo được cấu trúcnano 1 chiều của In2O3 ổn định bằng phương pháp bốc bay,- Chế tạo cảm biến khí dây nano In2O3 và In2O3/SnO2 tự đốt nóng cócông suất tiêu thụ thấp và điện áp hoạt động thấp dưới 5 V..4. Phương pháp nghiên cứu- Việc chế tạo các vật liệu/linh kiện micro-nano sẽ được tiến hành sử dụngcác phương pháp chế tạo như phún xạ catốt, CVD..., và các công nghệ, kỹthuật vi điện tử như quang khắc, công nghệ ăn mòn khô, ướt.- Các phương pháp đo đạc phân tích cấu trúc, phân tích thành phần, khảo sáthình thái bề mặt như SEM, EDS, HR-TEM, XRD, SEAD...- Các đặc trưng nhạy khí của cảm biến sẽ được tiếp tục khảo sát trên hệ đokhí của Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu Đóng góp những hiểu biết mới về ảnh hưởng của các yếu tốtrong chế tạo dây In2O3 bằng phương pháp CVD. Đồng thời luận áncũng đã thành công chế tạo cảm biến dây In2O3 và dây In2O3/SnO2ứng dụng hiệu ứng tự đốt nóng hứa hẹn nhiều tiềm năng ứng dụngtrong tương lai và đóng góp thêm vào hướng đi mới trong cộng đồngkhoa học.6. Những đóng góp mới của đề tài- Nghiên cứu chế tạo được các cảm biến dây nano In2O3 với các hìnhthái và cấu trúc khác nhau, đồng thời khảo sát tính chất nhạy khí đưara được loại cảm biến tối ưu nhất.- Nghiên cứu chế tạo được các cảm biến dây nano In2O3 tự đốt nónghoạt động hiệu quả ở điện áp thấp 1,5 V với mức tiêu thụ công suất1,06 mW. ...