TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU VẬT LIỆU CARBON NANO TUBES (CNT) CHUYÊN NGÀNH: SƢ PHẠM HÓA TÁC GIẢ KHĨA LUẬN: PHẠM THỊ ÁNH MINH Bình Dƣơng, Ngày 17/04/2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (CAO ĐẲNG) NIÊN KHĨA 2011-2014 TÌM HIỂU VẬT LIỆU CARBON NANO TUBES (CNT) Ngành: Cao đẳng sƣ phạm Hóa Chuyên ngành: Hóa Học Giảng viên hƣớng dẫn: TS BÙI XUÂN VƢƠNG Sinh viên thực hiện: PHẠM THỊ ÁNH MINH Lớp: C11HO-01 Bình Dƣơng, Ngày 17/04/2014 MỞ ĐẦU Tầm quan trọng đề tài Trong năm gần phát triển khoa học cơng nghệ có bƣớc tiến mạnh mẽ theo xu hƣớng tìm sử dụng nguồn lƣợng sạch, rẻ nguyên liệu sản xuất thật nhỏ, nhẹ Nhằm đáp ứng nhu cầu thiết trên, ngành cơng nghệ nano đời với mục đích xây dựng cấu trúc nhỏ bé từ ngun liệu bảng tuần hồn hố học nhƣ chế đƣợc vật liệu, nguyên liệu với đặc tính mới, máy thật nhỏ hệ thống mới… Do ứng dụng kỳ diệu công nghệ nano nên giới xảy chạy đua sôi động phát triển ứng dụng cơng nghệ nano Có thể kể đến số cƣờng quốc chiếm lĩnh thị trƣờng công nghệ là: Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, Nga số nƣớc Châu Âu… Ở quốc gia phủ dành khoản ngân sách đáng kể hỗ trợ cho việc nghiên cứu ứng dụng thực tiễn ngành công nghệ nano Không trƣờng Đại học có phịng thí nghiệm với thiết bị nghiên cứu quy mơ mà tập đồn sản xuất tiến hành nghiên cứu phát triển công nghệ nano với phịng thí nghiệm với tổng chi phí nghiên cứu tƣơng đƣơng với ngân sách phủ dành cho công nghệ nano Ở Việt Nam, tiếp cận với công nghệ nano năm gần nhƣng có bƣớc chuyển tạo sức hút lĩnh vực đầy cam go, thử thách Nhà nƣớc dành khoản ngân sách lớn cho chƣơng trình nghiên cứu cơng nghệ nano cấp quốc gia với tham gia nhiều trƣờng Đại học Viện nghiên cứu Công nghệ nano bƣớc tiến vƣợt bậc công nghệ, tạo ứng dụng vơ kỳ diệu Một vật liệu nano đƣợc giới khoa học quan tâm Carbon Nano Tubes (CNT) có tính ứng dụng cao nhƣ: thay silicon, i chuẩn đoán bệnh ung thƣ ngƣời, chế tạo linh kiện điện tử, vật liệu dự trữ lƣợng hay ứng dụng cơng nghiệp… Vì lý nên chọn đề tài để tìm hiểu nghiên cứu vật liệu CNT nhằm mở rộng thêm kiến thức nhƣ hiểu biết loại vật liệu Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu lịch sử phát minh vật liệu CNT - Những ứng dụng vật liệu CNT - Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu CNT - Các phƣơng pháp phân tích lý – hóa đặc trƣng vật liệu CNT Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết từ tài liệu, sách, tạp chí, luận văn… Nội dung đề tài: Chƣơng 1: Tìm hiểu giới thiệu vật liệu CNT từ khái quát tới cụ thể: dạng thù hình carbon → Lịch sử phát minh CNT → Tổng quát việc phân loại vật liệu CNT cuối tìm hiểu nhận xét vấn đề CNT đƣợc sử dụng nhƣ thế giới Việt Nam Chƣơng 2: Tìm hiểu giới thiệu việc ứng dụng CNT lĩnh vực đời sống nhƣ: khoa học kĩ thuật, y tế… Chƣơng 3: Trình bày phƣơng pháp vật lý hóa học để tổng hợp CNT phịng thí nghiệm Chƣơng 4: Trình bày việc sử dụng phƣơng pháp dùng đẻ phân tích lý hóa vật liệu CNT ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan báo cáo khóa luận riêng tơi dƣới hƣớng dẫn TS Bùi Xuân Vƣơng Các nguồn thông tin sƣu tầm tổng hợp với nghiên cứu tác giả đƣợc công bố chấp nhận mà tơi tham khảo, khơng mang tính cá nhân sửa chữa không khoa học, tùy ý Sinh viên thực PHẠM THỊ ÁNH MINH iii LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trƣờng, thầy, cô khoa Khoa học tự nhiên trƣờng Đại học Thủ Dầu Một truyền đạt trau dồi cho em kho tàng kiến thức vô giá nhƣ tạo điều kiện tốt để em đƣợc học tập phát huy khả thân qua khóa luận tốt nghiệp Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp, lời em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy hƣớng dẫn: Tiến sĩ bùi Xuân Vƣơng tận tình bảo, hƣớng dẫn em suốt trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn Thầy chủ nhiệm Đỗ Quang Thắng suốt trình học tập trƣờng quan tâm tận tình giúp đỡ em lúc khó khăn Mặc dù cố gắng hồn thành khóa luận tốt nghiệp nhƣng bên cạnh khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong nhận đƣợc góp ý, nhận xét quý báu quý thầy cô bạn bè Đó kinh nghiệm quý báu bổ sung vào hành trang đời, giúp em có thêm niềm tin nhƣ động lực để hoàn thành tốt công việc hay nhiệm vụ sau Một lần em xin chân thành cảm ơn! Bình Dƣơng, ngày 17 tháng 04 năm 2014 Sinh viên thực PHẠM THỊ ÁNH MINH iv NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN  Bình Dƣơng, ngày tháng Ký tên v năm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN  Bình Dƣơng, ngày… tháng… năm… Ký tên vi MỤC LỤC MỞ ĐẦU i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN iv NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN v DANH MỤC HÌNH ẢNH .x DANH MỤC BẢNG xii KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT xiii Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CARBON NANO TUBE (CNT) 1.1 Các dạng thù hình carbon 1.1.1 Kim cƣơng: 1.1.2 Graphit (than chì) : 1.1.3 Cacbon vơ định hình 1.1.4 Graphene: .2 1.1.5 Fulleren 1.1.6 Carbon xốp nano (lƣới cực nhẹ từ tính) 1.1.7 Carbon ống nano (CNT) 1.2 Lịch sử phát minh vật liệu CNT 1.3 Khái quát vật liệu CNT .5 1.3.1 Ống nano đơn lớp SWNT (Single Wall Nano Tube) .6 1.3.2 Ống nano đa lớp MWNT ( Multi Wall Nano Tube)…………………………….7 1.4 Việc sử dụng vật liệu nano Chƣơng 2: CÁC ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU CARBON NANO TUBE (CNT) vii 2.1 Ứng dụng công nghiệp 2.1.1 Sản xuất linh kiện điện tử 2.1.2 Ứng dụng sản xuất vật liệu siêu bền, siêu nhẹ 10 2.1.3 Sản xuất sơn chống mài mòn cho tàu thủy 11 2.1.4 Ứng dụng sản xuất vật liệu lƣợng .12 2.1.5 Thiết bị phát xạ điện trƣờng 14 2.1.6 Làm đầu dò nano sensơ 15 2.1.6.1 Đầu dò nano: .15 2.1.6.2 Các ứng dụng sensor: .15 2.2 Ứng dụng y tế 16 2.2.1 Ống nano cacbon quay điều trụ ung thƣ .16 2.2.2 Cảm biến ống nano bon dùng theo dõi trình trạng bệnh nhân tiểu đƣờng .17 Chƣơng 3: CÁC PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU CARBON NANOTUBES (CNT) 19 3.1 Phƣơng pháp vật lý .19 3.1.1 Phƣơng pháp hồ quang điện 19 3.1.1.1 Khái quát 19 3.1.1.2 Nguyên tắc chế tạo MWCNTs SWCNTs 20 3.1.2 Phƣơng pháp sử dụng tia laser 21 3.1.2.1 Khái quát 21 3.1.2.2 Đặc điểm 23 3.2 Phƣơng pháp hóa học 23 3.2.1 Phƣơng pháp lắng đọng pha hóa học (CVD) 23 viii (b) Hình 3.4 Thiết bị (a) sơ đồ (b) phƣơng pháp CVD tăng cƣờng plasma Hai cực đặt song song với chất đƣợc đặt cực dƣới Để hình thành màng đồng chất khí phản ứng đƣợc cung cấp từ cực đối diện Màng xúc tác kim loại: Fe, Ni, Co đƣợc phun lên chất Si, SiO2 thủy tinh, sau màng đƣợc gia nhiệt tạo thành hạt xúc tác kim loại nhỏ mịn có kích thƣớc nano bám chất Từ ống than nano đƣợc hình thành phát triển hạt kim loại phóng điện đƣợc tạo từ lƣợng dịng điện cao tần Các chất khí cung cấp cacbon: C2H2, C2H6, CH4, C2H4, CO đƣợc cung cấp suốt trình phóng điện Xúc tác có ảnh hƣởng lớn đến đƣờng kính ống nano, tốc độ phát triển, bề dày lớp hình thái vi cấu trúc Ni đƣợc xem xúc tác kim loại tinh khiết thích hợp cho việc phát triển theo định hƣớng phƣơng cho ống than nano đa lớp Đƣờng kính ống xấp xỉ 15nm hiệu suất cao đạt đƣợc khoảng 50% đƣợc tiến hành nhiệt độ tƣơng đối thấp khoảng 330oC 25 3.2.1.2 Phƣơng pháp CVD nhiệt: Phƣơng pháp sử dụng Fe, Ni, Co hợp kim nguyên tố kim loại phủ lên chất Sau chất đƣợc khắc ăn mịn dd HF lỗng nƣớc cất, mẫu đƣợc đặt ống quartz để phản ứng ống đƣợc đặt lò phản ứng CVD Các hạt xúc tác kim loại có kích thƣớc nano đƣợc hình thành sau thổi khí NH3 vào ống nhiệt độ 750-1050oC Vì ống than cacbon nano hình thành phát triển hạt xúc tác kim loại nhỏ mịn nên việc tạo hạt xúc tác có kích thƣớc nhỏ mịn vơ quan trọng Hình 3.5 Sơ đồ thiết bị tổng hợp ống than nano theo phƣơng pháp thermal CVD Khi ống than nano hình thành màng xúc tác Fe mỏng phƣơng pháp thermal CVD, đƣờng kính dãy ống than phụ thuộc vào bề dày lớp màng Khi sử dùng lớp màng có bề dày 13nm ta thu đƣợc đƣờng kính ống phân bố khoảng 30 đến 40 nm Khi bề dày màng 27nm ta thu đƣơc đƣờng kính dãy khoảng 100-200nm Các ống than nano đƣợc tạo thành ống đa lớp 3.2.1.3 Phƣơng pháp CVD dùng xúc tác alcohol : Đây phƣơng pháp mang tính khả thi cao việc ứng dụng vào việc sản xuất với qui mô lớn thu đƣợc ống than nano đơn lớp chất lƣợng cao mà giá thành lại thấp Trong công nghệ rƣợu dễ bay nhƣ methanol ethanol đƣợc sử dụng với hạt xúc tác kim loại Fe Co Zeolite Sự tạo thành ống than xảy nhiệt độ tƣơng đối thấp khoảng 550oC Dƣới tác dụng nhiệt độ gốc hydroxyl dƣợc tạo thành bám lên hạt xúc tác kim loại nhằm loại bỏ 26 nguyên tử cacbon tạo liên kết dây cản trở hình thành ống than đơn lớp tinh khiết, đƣờng kính ống thu đƣợc khoảng 1nm Hình 3.6 Sơ đồ phƣơng pháp CVD xúc tác alcohol Nhiệt độ phản ứng tƣơng đối thấp thu đƣợc ống than tinh khiết sản xuất phƣơng pháp ACCVD giúp cho việc áp dụng phƣơng pháp vào sản xuất thực tế với qui mô lớn trở nên dễ dàng Bên cạnh nhiệt độ phản ứng thấp, dƣới 600oC giúp cho công nghệ dễ ứng dụng vào việc tạo thành ống than nano đơn lớp trực tiếp thiết bị bán dẫn đƣợc thử nghiệm với hệ Nhôm 3.2.1.4 Phƣơng pháp tạo thành pha bay : Đây phƣơng pháp tổng hợp ống than nano cách cung cấp trực tiếp khí phản ứng xúc tác kim loại vào buồng phản ứng mà không cần sử dụng chất Hai lò đƣợc đặt buồng đốt, Ferrocene đƣợc sử dụng làm chất xúc tác Trong lò đầu tiên, bay xúc tác chứa carbon đƣợc trì nhiệt độ tƣơng đối thấp Các hạt xúc tác kim loại đƣợc hình thành chúng qua lị thứ hai, nguyên tử cacbon sau đƣợc phân hủy đƣợc hấp thụ khuếch tán lên hạt kim loại ta tổng hợp đƣợc ống than nano Đƣờng kính ống than nano thu đƣợc phƣơng pháp khoảng từ đến nm cho ống than đơn lớp khoảng 70-100nm cho ống than đa lớp 27 Hình 3.7 Sơ đồ thiệt bị phƣơng pháp tạo thành pha bay 3.2.1.5 Phƣơng pháp lắng đọng hóa học từ pha dạng bọt gel ( Aero gelsupported) Trong phƣơng pháp này, ống nano đơn tƣờng (single-wallel carbon nanotubes, SWNT) đƣợc tạo cách cho phân hủy carbon monoxide (CO) xúc tác Fe/Mo dạng bọt gel (aero gel supported) Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất chất lƣợng SWNT, bao gồm diện tích bề mặt vật liệu hỗ trợ, nhiệt độ phản ứng khí cung cấp Diện tích bề mặt lớn, độ xốp khối lƣợng riêng siêu nhỏ bọt gel làm cho hiệu suất phƣơng pháp cao hẳn phƣơng pháp khác Sau bƣớc xử lý axit q trình ơxi hóa, ta thu đƣợc SWNT chất lƣợng cao (>99%) Khi sử dụng CO làm khí cung cấp, hiệu suất tạo ống nano có giảm nhƣng nhìn chung, chất lƣợng vật liệu lại tốt Đƣờng kính ống nano phân bố từ 1nm đến 1.5nm Nhiệt độ phản ứng tối ƣu vào khoảng 860°C 3.2.1.6 Phƣơng pháp CVD nhiệt có laser hỗ trợ (LCVD) Trong phƣơng pháp này, tia laser sóng CO2 liên tục, mang lƣợng trung bình đƣợc chiếu thẳng vào chất làm nhiệt phân hỗn hợp nhạy hóa gồm Fe(CO)5 acetylene chảy dòng Ống carbon nano đƣợc hình thành dƣới tác dụng xúc tác hạt sắt nhỏ 28 Hình 3.8 Cách bố trí thiết bị đọng hóa học từ pha sử dụng nhiệt laser (LCVD) Bằng cách sử dụng hỗn hợp khí phản ứng Fe(CO)5, etylene acetylene, ngƣời ta sản xuất đƣợc ống nano carbon đơn tƣờng (SWNTs) đa tƣờng (MWNT) Silicat đƣợc dùng làm chất Đƣờng kính ống than nano thu đƣợc phƣơng pháp khoảng từ 0.7nm-2.5nm cho ống than đơn lớp khoảng 30-80nm cho ống than đa lớp 3.2.1.7 Phƣơng pháp CVD với xúc tác Co-Mo (CoMoCat) : Trong phƣơng pháp này, SWNT phát triển từ không cân đối CO 700950°C Kĩ thuật dựa cơng thức xúc tác Co-Mo nhất, có tác dụng ngăn cản nung kết (sintering) hạt Co ngăn cản hình thành dạng khơng mong muốn Carbon làm giảm tính chọn lọc sản phẩm Trong suốt trình phản ứng tạo SWNT, Cobalt giảm dần số ơxi hóa từ dạng oxit sang dạng kim loại Đồng thời, Molybdenum chuyển sang dạng cacbit (Mo2C) Co hoạt động nhƣ chất hoạt hóa cho CO, Mo có vai trị kép Nó ổn định Co Co2+ phân tán tốt nhƣng khơng chuyển biến làm nơi tiếp nhận carbon để điều tiết phát triển carbon, ngăn cản việc hình thành dạng khơng mong muốn carbon Ngƣời ta tìm rằng, điều kiện quan trọng để trình phản ứng đạt hiệu cao vận tốc dịng chảy khơng gian phải đủ cao để chuyển 29 hóa CO mức thấp Ƣu điểm hệ thống hóa lỏng cho phép thêm vào lấy hạt rắn từ bình phản ứng mà khơng phải dừng phản ứng Hình 3.9 Hệ thống hóa lỏng qui trình CoMoCat Phƣơng pháp gia tăng mà khơng làm giảm chất lƣợng SWNT Bằng cách thay đổi điều kiện hệ thống, SWNT đạt đƣợc giá trị đƣờng kính khác Xúc tác CoMoCat có độ chọn lọc cao SWNTs, khoảng 80-90% Bảng 3.1 Một số giá trị đƣờng kính SWNTs nhiệt độ khác nhau: Nhiệt độ (°C) Đƣờng kính 750 0,85-0,95 850 0,9-1,25 950 1,0-1,4 30 3.2.2 Phƣơng pháp HiPco [16] HiPco kĩ thuật dùng cho sản phẩm xúc tác SWNT pha khí dịng chảy liên tục sử dụng CO làm nguồn nguyên liệu Fe(CO)5 làm chất mang tiền xúc tác SWNT đƣợc tạo từ dòng CO, trộn với lƣợng nhỏ Fe(CO)5 qua bình phản ứng đƣợc gia nhiệt Hình 3.10 Sơ đồ bình phản ứng dịng CO Kích thƣớc phân bố đƣờng kính ống nano đƣợc chọn gần thơng qua việc điều chỉnh áp suất CO Qui trình hứa hẹn việc sản xuất ống nano với qui mô lớn 31 Chƣơng 4: CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LÝ HÓA VẬT LIỆU CNT 4.1 Phƣơng pháp BET (Brunauer Emmet Teller) xác định bề mặt riêng độ hấp phụ vật liệu CNT [17] Khi nghiên cứu hấp phụ bề mặt rắn, nhiều trƣờng hợp ngƣời ta thấy đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ có dạng chữ S Đƣờng biểu diễn cho thấy sau đạt đến đoạn nằm ngang với lúc hấp phụ đơn phân tử bão hịa độ hấp phụ cịn tăng nữa, nhƣ phải có thêm lớp hấp phụ chồng chất lên lớp Trong trƣờng hợp lớp hấp phụ đơn phân tử mà lớp đa phân tử Các tác giả Brunauer - Emmett - Teller đƣờng nhiệt động học đƣa raphƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt dựa quan điểm sau: Hấp phụ vật lý tạo thành nhiều lớp phân tử chồng lên Lớp chất bị hấp phụ hình thành kết tƣơng tác lực Van der Waals chất hấp phụ chất bị hấp phụ, lớp đƣợc hình thành ngƣng tụ khí Hơi + Bề mặt tự ↔ Phức đơn Hơi + Phức đơn ↔ Phức đôi Hơi + Phức đôi ↔ Phức ba Nhiệt hấp phụ lớp thứ hai lớp nhiệt hóa lỏng khí, nhiệt hấp phụ lớp thứ khác, nhiệt tạo phức đơn, lớn nhiệt lƣợng lớp sau Các phân tử chất bị hấp phụ tƣơng tác với phân tử lớp trƣớc lớp sau mà không tƣơng tác với phân tử bên cạnh 32 Hình 4.1 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt đa phân tử Miền tạo lớp đơn phân tử từ gốc tọa độ điểm uốn A, từ A trở hấp phụ đa phân tử Phƣơng trình BET có dạng: Trong P0: Áp suất nƣớc bão hịa V: thể tích khí hấp phụ áp suất P Vm: thể tích khí bị hấp phụ lớp thứ I (đơn phân tử) C: thừa số lƣợng, có biểu thức: Với qn nhiệt hố lỏng q1 nhiệt hấp thụ khí lớp đơn phân tử Khi C lớn (qn = q1) phƣơng trình hấp phụ BET tƣơng tự nhƣ phƣơng trình Langmuir Phƣơng trình hấp phụ đa phân tử BET dễ dàng chuyển sang dạng tuyến tính: ⁄ ⁄ 33 Đƣờng biểu diễn từ ta xác định Vm C Ngoài ra, biết Vm ta tính đƣợc bề mặt vật hấp phụ S0 theo biểu thức: Trong N: số Avogadro Wm: bề mặt chiếm phân tử chất bị hấp phụ lớp đơn phân tử V0: thể tích mol khí điều kiện chuẩn (22400cm3/mol) Thuyết hấp phụ BET đƣợc xem thuyết thành công mô tả trình đẳng nhiệt hấp phụ, sử dụng đƣợc nhiều thực tế, dù xuất phát từ sở lý thuyết Langmuir 4.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope ), loại kính hiển vi điện tử tạo ảnh với độ phân giải cao bề mặt mẫu vật cách sử dụng chùm điện tử (chùm electron) hẹp quét bề mặt mẫu Việc tạo ảnh mẫu vật đƣợc thực thông qua việc ghi nhận phân tích xạ phát từ tƣơng tác chùm điện tử với bề mặt mẫu vật [17] Việc phát chùm điện tử SEM giống nhƣ việc tạo chùm điện tử kính hiển vi điện tử truyền qua, tức điện tử đƣợc phát từ súng phóng điện tử (có thể phát xạ nhiệt, hay phát xạ trƣờng ) sau đƣợc tăng tốc Tuy nhiên, tăng tốc SEM thƣờng từ 10kV đến 50kV hạn chế thấu kính từ, việc hội tụ chùm điện tử có bƣớc sóng q nhỏ vào điểm kích thƣớc nhỏ khó khăn Điện tử đƣợc phát ra, tăng tốc hội tụ thành chùm điện tử hẹp (cỡ vài trăm angstrong đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau qt bề mặt mẫu nhờ cuộn quét tĩnh điện Độ phân giải SEM đƣợc xác định từ kích thƣớc chùm điện tử hội tụ, mà kích thƣớc chùm điện tử bị hạn chế quang sai Ngoài ra, độ phân giải SEM phụ thuộc vào tƣơng tác vật liệu bề mặt mẫu vật điện tử Khi điện tử tƣơng tác với bề mặt mẫu vật, có xạ phát ra, tạo ảnh 34 SEM phép phân tích đƣợc thực thơng qua việc phân tích xạ Các xạ chủ yếu gồm:  Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây chế độ ghi ảnh thơng dụng kính hiển vi điện tử qt, chùm điện tử thứ cấp có lƣợng thấp (thƣờngnhỏ 50eV) đƣợc ghi nhận ống nhân quang nhấp nháy Vì chúng có lƣợng thấp nên chủ yếu điện tử phát từ bề mặt mẫu với độ sâu vài nanomet, chúng tạo ảnh hai chiều bề mặt mẫu  Điện tử tán xạ ngƣợc (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngƣợc chùm điện tử ban đầu tƣơng tác với bề mặt mẫu bị bật ngƣợc trở lại, chúng thƣờng có lƣợng cao Sự tán xạ phụ thuộc nhiều vào vào thành phần hóa học bề mặt mẫu, ảnh điện tử tán xạ ngƣợc hữu ích cho phân tích độ tƣơng phản thành phần hóa học Ngồi ra, điện tử tán xạ ngƣợc dùng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ điện tử tán xạ ngƣợc, giúp cho việc phân tích cấu trúc tinh thể (chế độ phân cực điện tử) Ngoài ra, điện tử tán xạ ngƣợc phụ thuộc vào liên kết điện bề mặt mẫu nên đem lại thơng tin đomen sắt điện Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo máy SEM 35 4.3 Nguyên lý phổ nhiễu xạ tia X (XRD): Có thể xem nhiễu xạ thay đổi tính chất ánh sáng sóng xun sâu vào vật thể, xem xét nhiễu xạ tia X để xác định cấu trúc tinh thể Xét chùm tia X có bƣớc sóng λ chiếu tới tinh thể chất rắn dƣới góc tới Do tinh thể có tính chất tuần hồn, mặt tinh thể cách khoảng đặn d đóng vai trò giống nhƣ cách tử nhiễu xạ tạo tƣợng nhiễu xạ tia X Nếu ta quan sát chùm tia tán xạ theo phƣơng phản xạ (bằng góc tới) hiệu quang trình tia tán xạ mặt là: Nhƣ vậy, để có cực đại nhiễu xạ góc tới phải thỏa mãn điều kiện: [19] Ở đây, n số nguyên nhận giá trị 1, 2, bậc cực đại cƣờng độ phản xạ d: khoảng cách mặt mạng : góc nhiễu xạ tƣơng ứng Đây định luật Vulf-Bragg mô tả tƣợng nhiễu xạ tia X mặt tinh thể Hình 4.3 Sơ đồ tán xạ tia X nguyên tử Hình 4.4 Sơ đồ nhiễu xạ tia X tinh thể 36 KẾT LUẬN Trong giới hạn khóa luận tốt nghiệp em tìm hiểu ngành Cơng nghệ nano, đặc biệt quan tâm vật liệu Ống nano cacbon (Carbon Nano Tube) Em tìm hiểu đƣợc nhiều kiến thức loại vật liệu CNT mà không riêng em mà giới quan tâm nhƣ: lịch sử hình thành, chất cấu tạo, ứng dụng nhƣ phƣơng pháp chế tạo CNT Bằng cách sƣu tầm tài liệu trực tiếp từ Thầy cô, sách báo hay viết, báo cáo, luận văn mạng việc tổng hợp tài liệu em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp bao gồm chƣơng với nội dung đƣợc đúc kết lại nhƣ sau: CNT loại vật liệu đáp ứng đƣợc nhu cầu nhiều ngành công nghiệp, khoa học kĩ thuật nhƣ y tế tính chất cơ, nhiệt, điện, phát xạ điện trƣờng trội… CNT đƣợc tổng hợp nhiều phƣơng pháp khác phƣơng pháp vật lý hay hóa học nhƣ phƣơng pháp hồ quang điện, phƣơng pháp tia laser nhƣng đƣợc sử dụng nhiều phƣơng pháp CVD có hiệu suất cao Để phân tích lý hóa vật liệu CNT ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp BET, SEM, XRD… Với báo cáo khóa luận tổng hợp với kiến thức vật liệu CNT em mong muốn đƣợc tiếp tục tìm hiểu thêm kiến thức chuyên sâu loại vật liệu nhƣ vật liệu ngành Công nghệ nano 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thù hình carbon, https://vi.wikipedia.org/wiki/Th%C3%B9_h%C3%ACnh_c%E1%BB%A7a_cac bon [2] Nguyễn Đình Hồng, Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu cấu trúc ống Nano Carbon tác động loại xạ lượng cao định hướng ứng dụng môi trường vũ trụ [3] Yildirim, T.; et l (2000).“Pressure-induced interlinking of carbon nanotubes”.Physicaleview B 62: 19 [4] Ống nano cacbon, http://vi.wikipedia.org/wiki/%E1%BB%90ng_nan%C3%B4_c%C3%A1cbon [5] Flahaut, E.; Bacsa, R; Peigney, A; Laurent, C (2003) “Gram-Scale CCVD Synthesis of Double-Walled Carbon Nanotubes” Chemical Communications 12(12): 1442–1443.doi:10.1039/b301514a PMID 12841282 [6]Công nghệ nano ứng dụng thực tiễn, http://fnc.com.vn/index.php/vn/goc-nguoi-tieu-dung/1360-c%C3%B4ngngh%E1%BB%87-nano-v%C3%A0-nh%E1%BB%AFng-%E1%BB%A9ngd%E1%BB%A5ng-trong-th%E1%BB%B1c-ti%E1%BB%85n [7 Bui Hung Thang, Nguyen Van Chuc, Pham Van Trinh, Ngo Thi Thanh Tam and Phan Ngoc Minh (2011), “ Thermal dissipation media for high power electronic devices using a carbon nanotubes-based composite”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 2, 025002 [8]http://khoahockythuatthegioi.blogspot.com/ [9]Seung Woo Lee, Naoaki Yabuuchi, Betar M Gallant, Shuo Chen, Byeong-Su Kim, Paula T Hammond, Yang Shao Horn (2010), “ High-power lithium batteries from functionalized carbon-nanotube electrodes”, Nanotechnology, 5, pp.531-537 38 Nature [10]Seung Mi Lee, Ki Soo Park, Young Chul Choi, Young Soo Park, Jin Moon Bok, Dong Jae Bae, Kee Suk Nahm, Yong Gak Choi, Soo Chang Yu, Nam-gyun Kim, Thomas Frauenheim, Young Hee Lee (2000), “Hydrogen adsorption and storage in carbon nanotubes”, Synthetic Metal, 113, pp.209-216 [11] Ren-Jang Wu, Yu-Ching Huang, Ming-Ru Yu, Tzu Hsuan Lin and Shih-Lin Hung (2008), “ Application of m-CNTs/NaClO4/Ppy to a fast reponse, room working temperature ethanol sensor”, Sensors and Actuators B: Chemical, 134, pp.213-218 [12]Ống nano carbon điều trị ung thƣ, http://www.csv.net.vn/index.php/vi/kien-thuc-hoa-hoc/cac-cong-trinh-nghiencuu/1637-ong-nano-carbon-quay-dieu-tri-ung-thu [13]Cảm biến ống nano dung để theo dõi tình trạng bệnh nhân tiểu đƣờng, http://www.tinhte.vn/threads/cam-bien-ong-nano-cacbon-dung-theo-doitrinh-trang-cua-benh-nhan-tieu-duong.2203412/ [14] Báo Cơng nghiệp Hóa chất số 10/2012 [15] http://dc204.4shared.com/doc/BASJjQbx/preview.html [16] Đề tài công nghệ sản xuất ống nano carbon, http://doc.edu.vn/tailieu/de-tai-cong-nghe-san-xuat-ong-nano-carbon-8686/ [17] http://voer.edu.vn/pdf/3b5ab2b7/1 [18]Kính hiển vi điện tử quét, http://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_%C4%91i%E 1%BB%87n_t%E1%BB%AD_qu%C3%A9t [19] Nhiễu xạ tia X, http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%E1%BB%85u_x%E1%BA%A1_tia_X 39