Nghiệm thu đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo cảm biến khí NH3 kiểu điện trở dựa trên vật liệu tổ hợp ZnO với CNT và GO” cấp trường

Hiện nay, môi trường sống của con người đang bị ô nhiễm bởi các loại khí thải sinh hoạt và khí thải công nghiệp. Khí NH3 cũng nằm trong danh sách này với nồng độ tương đối thấp. Để phát hiện ra sự tồn tại của nó, các nhà khoa học trên thế giới đã và đang nghiên cứu các cảm biến nhạy khí có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng với độ nhạy cao. Các vật liệu mới đã được sử dụng để tăng độ cảm biến như ống nano cacbon (CNT), graphen oxit (GO), các oxit kim loại chuyển tiếp (SMO). Nhóm nghiên cứu do TS. Dương Vũ Trường- Giảng viên Vật lý- khoa Khoa học cơ bản làm Chủ nhiệm đã tiếp cận hướng nghiên cứu này và phát triển nó bằng đề tài “Nghiên cứu, chế tạo cảm biến khí NH3 kiểu điện trở dựa trên vật liệu tổ hợp ZnO với CNT và GO”

Đề tài “Nghiên cứu, chế tạo cảm biến khí NH3 kiểu điện trở dựa trên vật liệu tổ hợp ZnO với CNT và GO” đã được Hội đồng nghiệm thu đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường do PGS. Phạm Văn Bổng làm Chủ tịch Hội đồng tổ chức họp và đánh giá vào chiều ngày 14 tháng 11 năm 2023 tại phòng hội thảo tầng 3 nhà A1 trường Đại học Công nghiệp Hà Nội.

Sau thời gian nghiên cứu nhóm tác giả đã có được các kết quả chính: (1) Xây dựng được quy trình với các bước chi tiết để chế tạo thành công các vật liệu cấu trúc nano: CNT bằng phương pháp lắng đọng hóa học từ pha hơi, GO bằng phương pháp Hummers, ZnO bằng phương pháp kết tủa. Các vật liệu này đã được khảo sát hình thái và cấu trúc bằng ảnh chụp hiển vi phân giải cao và đo phổ tán xạ Raman; (2) Chế tạo cảm biến khí NH3 kiểu điện trở bằng phương pháp nhỏ phủ dựa trên vật liệu một thành phần, tổ hợp hai thành phần CNT/ZnO, GO/ZnO và tổ hợp 3 thành phần GO/CNT/ZnO với khối lượng ZnO thay đổi trong tổ hợp. Các cảm biến đươc khảo sát đặc tính nhạy khí với 60 ppm NH3 ở nhiệt độ phòng. Các mẫu cảm biến tổ hợp đều cho kết quả tốt hơn so với cảm biến chỉ dựa trên một loại vật liệu riêng rẽ. Cảm biến dựa trên một thành phần vật liệu cho độ đáp ứng cao nhất là 7,5%.(B1), cảm biến dựa trên hai thành phần vật liệu cho độ đáp ứng cao nhất là 7,6%.(B5), cảm biến dựa trên ba thành phần vật liệu cho độ đáp ứng cao nhất là 17,3%.(B7). Cơ chế nhạy khí của tổ hợp vật liệu liệu cảm biến và các giải thích cho các kết quả khảo sát đều được trình bày rõ ràng và thống nhất; (3) Mẫu cảm biến B7 có 25% CNT, 25% GO và 50% ZnO theo khối lượng không chỉ có độ đáp ứng tốt nhất và còn có thời gian đáp ứng và thời gian phục hồi nhỏ nhất tương ứng là 40s và 70s. Kết quả khảo sát B7 cũng cho thấy độ đáp ứng khí tăng tuyến tính với sự thay đổi nồng độ khí NH3 trong khoảng 15 ppm đến 75 ppm. Tính chọn lọc của mẫu cảm biến này cũng được khảo sát với lần lượt ba khí thử là NH3, aceton và ethanol. Kết quả này cho thấy khả năng chọn lọc NH3 của B7 cao gấp đôi soi với các mẫu B0, B1. Như vậy mẫu B7 là mẫu có đặc tính nhạy khí NH3 tối ưu trong các mẫu khảo sát. Các kết quả này cũng được so sánh với các công bố dựa trên tổ vật liệu CNT/rGO/ZnO tương tự cho thấy mẫu B7 có độ đáp ứng cao hơn, thời gian đáp ứng, phục hồi ngắn hơn.

Kết thúc cuộc họp đánh giá nghiệm thu đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường, Hội đồng nghiệm thu đánh giá đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo cảm biến khí NH3 kiểu điện trở dựa trên vật liệu tổ hợp ZnO với CNT và GO” của nhóm nghiên cứu đã hoàn thành những nội dung nghiên cứu và mục tiêu đề ra. Từ các kết quả nghiên của nhóm đã mở ra các hướng nghiên cứu trong việc chế tạo các cảm biến nhạy khí hoạt động tại nhiệt độ thấp, sử dụng vật liệu cảm biến dựa trên việc tổ hợp giữa SMO như WO3, In2O3, Fe2O3,… với các vật liệu nano carbon trong tương lai. Đề tài được đánh giá xếp loại Khá.

Một vài hình ảnh trong buổi nghiệm thu