Từ năm 2016 đến năm 2018, TS. Đỗ Thị Anh Thư cùng các cộng sự tại Viện Khoa học vật liệu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của các kim loại quý (Ag, Au, Pd và Pt) lên tính chất quang và nhạy khí của các cấu trúc nano ZnO”.

Mục tiêu của đề tài nhằm cung cấp hiểu biết sâu sắc về những tính chất vật lý và hóa học của các cấu trúc nano ZnO và ZnO pha tạp kim loại quý nhằm hiểu rõ hơn vai trò ảnh hưởng của các nguyên tố kim loại này lên các tính chất quang và nhạy khí của vật liệu; phổ biến những kiến thức khoa học về ứng dụng vật liệu nano ZnO pha tạp một số kim loại quý trong công nghệ cảm biến khí.

Các kết quả nổi bật của nghiên cứu:

Chế tạo và nghiên cứu tính chất vật liệu:

- Chế tạo thành công các cấu trúc nano ZnO-1D (dạng thanh, sợi), 2D (dạng tấm, phiến), 3D (dạng hoa…) bằng phương pháp thủy nhiệt: Các mẫu ZnO thu được đều đơn pha tinh thể, có cấu trúc tinh thể điển hình Wurtzite. Phổ huỳnh quang thể hiện rõ ràng hai vùng phát xạ đặc trưng của ZnO, bao gồm vùng UV với đỉnh chính tại 385 nm liên quan đến chuyển mức vùng dẫn- vùng hóa trị, và vùng phổ trải rộng từ 400 đến 900 nm liên quan đến các tâm tạp và các nút khuyết thiếu trên bề mặt ZnO.

- Chế tạo các vật liệu ZnO pha tạp kim loại quý bằng phương pháp hóa khử, quang khử.

Chế tạo cảm biến và khảo sát các đặc trưng nhạy khí: 

- Các bột vật liệu nano ZnO được trộn với dung môi hữu cơ, sau đó dùng kỹ thuật tape-casting để phủ lên bề mặt đế Al2O3 đã tích hợp điện cực Pt kiểu răng lược. Cấu trúc này được sấy khô ở 80oC trong 2h, sau đó được ủ ở 600oC trong 10 phút (tốc độ gia nhiệt 3oC/phút), sau đó để lò nguội tự nhiên về nhiệt độ phòng. 

- Nghiên cứu đặc trưng nhạy khí của các cảm biến, đánh giá độ nhạy, độ chọn lọc, thời gian hồi đáp, vùng nhiệt độ hoạt động của cảm biến. Việc pha tạp kim loại quý vào vật liệu đã làm giảm nhiệt độ hoạt động, tăng độ nhạy khí cũng như cải thiện thời gian hồi đáp của cảm biến.

Nghiên cứu tính chất quang xúc tác của vật liệu: 

Đặc trưng quang xúc tác của vật liệu được đánh giá qua khả năng mất màu của dung dịch chất màu hữu cơ (xanh metylen, rhodamin B, rhodamin 6G). Việc cải thiện hoạt tính quang xúc tác khi có mặt kim loại quý do ảnh hưởng của hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt và ảnh hưởng của rào Schottky giữa các nguyên tử kim loại quý và tinh thể ZnO.

Kết quả đề tài cho thấy khả năng ứng dụng vật liệu nano ZnO trong lĩnh vực quang xúc tác, xử lý môi trường; khả năng chế tạo được linh kiện cảm biến cho môi trường có nhiều tác nhân oxy/hóa khử, cảm biến có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng khi có trợ giúp của chiếu UV

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 15201 tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)