Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano lai hóa trên nền ZnO định hướng ứng dụng làm vật liệu điện sắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

LÊ THỊ MINH THƯ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO LAI HÓA

TRÊN NỀN ZnO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU ĐIỆN SẮC

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN

Bình Định - Năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

LÊ THỊ MINH THƯ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO LAI HÓA

TRÊN NỀN ZnO ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU ĐIỆN SẮC

Chuyên ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN

Mã số: 8440104

Người hướng dẫn: TS. PHAN THANH HẢI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu

nano lai hóa trên nền ZnO định hướng ứng dụng làm vật liệu điện sắc” là

kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là

trung thực và chưa được công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào.

Học viên

Lê Thị Minh Thư

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phan Thanh Hải, cảm ơn thầy

vì đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi hoàn thành tốt luận văn này.

Ngoài ra, trong suốt quá trình học tập cũng như làm luận văn, các thầy cô

khoa Khoa học tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn đã quan tâm và tạo điều

kiện cho tôi rất nhiều. Xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới quý thầy cô.

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và tập thể lớp Cao học Vật lý

chất rắn K23 đã luôn động viên, khích lệ tinh thần trong suốt quá trình học tập

và nghiên cứu hoàn thành đề tài.

Bản thân tôi đã rất cố gắng trong thời gian thực hiện luận văn nhưng vì

còn hạn chế về kiến thức cũng như thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu nên

không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự thông cảm và

những ý kiến đóng góp quý báu từ quý thầy cô để luận văn được hoàn thiện

hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1

1. Lí do chọn đề tài....................................................................................... 1

2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 2

3.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................ 2

3.2. Phạm vi nghiên cứu........................................................................... 2

4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 2

4.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu........................................................ 3

4.2. Phương pháp đặc trưng vật liệu ...................................................... 3

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................................. 4

I.1. Giới thiệu về vật liệu điện sắc .............................................................. 4

I.1.1. Giới thiệu.......................................................................................... 4

I.1.2. Phân loại .......................................................................................... 5

I.1.3. Thiết bị điện sắc ............................................................................... 5

I.2. Giới thiệu về hệ vật liệu điện sắc trên cơ sở viologen ........................ 6

I.3. Giới thiệu về ZnO.................................................................................. 9

I.3.1. Cấu trúc tinh thể ZnO ..................................................................... 9

I.3.2. Tính chất của vật liệu ZnO ........................................................... 12

I.3.2.1. Tính chất điện của vật liệu ZnO ............................................... 12

I.3.2.2. Tính chất quang của vật liệu ZnO............................................ 13

I.3.3. Ứng dụng của vật liệu ZnO........................................................... 14

I.4. Điện hóa học tại bề mặt phân cách rắn/lỏng .................................... 15

I.4.1. Mặt phân cách rắn/lỏng ................................................................ 15

I.4.2. Sự hấp phụ đặc trưng của các anion trên bề mặt điện cực và quá

trình tự sắp xếp phân tử hữu cơ............................................................. 16

I.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng của hệ vật liệu cơ sở viologen

trong lĩnh vực quang điện tử .................................................................... 18

I.6. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp chế tạo và đặc trưng vật liệu

...................................................................................................................... 19

I.6.1. Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn (CV)............................... 19

I.6.2. Phương pháp đo dòng – thời gian (CA) ....................................... 23

I.6.3. Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis)......................... 23

CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM .................................................................. 25

II.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị............................................................ 25

II.1.1. Hóa chất........................................................................................ 25

II.1.2. Dụng cụ và thiết bị ....................................................................... 25

II.2. Tổng hợp vật liệu bằng phương pháp điện hóa.............................. 25

II.2.1. Chuẩn bị tế bào điện hóa............................................................. 25

II.2.2. Khảo sát tính chất điện hóa của ITO.......................................... 26

II.2.3. Tổng hợp vật liệu màng của viologen bằng phương pháp CA.. 27

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................ 28

III.1. Đặc trưng vật liệu tổng hợp trên cơ sở viologen ........................... 28

III.1.1. Tổng hợp vật liệu điện sắc DBV/ITO bằng phương pháp điện

hóa............................................................................................................ 28

III.1.2. Tổng hợp vật liệu điện sắc DEV/ITO bằng phương pháp điện

hóa............................................................................................................ 30

III.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phân tử viologen đến quá trình

hình thành màu của hệ vật liệu.............................................................. 31

III.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Ferocene đến quá trình hình

thành màu của hệ vật liệu....................................................................... 33

III.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của thế điện cực đến quá trình hình của hệ

.................................................................................................................. 35

III.1.6. Khảo sát sự hồi đáp của hệ vật liệu ........................................... 38

III.1.7. Khảo sát tính chất quang của hệ vật liệu tổng hợp .................. 43

III.2. Tổng hợp vật liệu điện sắc viologen trên nền ITO/ZnO bằng

phương pháp điện hóa CV và CA ............................................................ 44

III.2.1. Tổng hợp vật liệu nền ZnO/ITO bằng phương pháp phun tĩnh

điện........................................................................................................... 44

III.2.2. Tổng hợp vật liệu điện sắc DBV/ITO/ZnO bằng phương pháp

CV............................................................................................................. 46

III.2.3. Tổng hợp vật liệu điện sắc DBV/ITO/ZnO bằng phương pháp

CA............................................................................................................. 46

III.2.4. Khảo sát tính chất quang của hệ vật liệu tổng hợp DBV/ITO/ZnO

.................................................................................................................. 47

III.3. Chế tạo thiết bị điện sắc................................................................... 48