Nghiên cứu tổng hợp, khảo sát tính chất nano graphene oxit (GO) ứng dụng làm lớp nhạy khí cho cảm biến QCM phát hiện khí NH₃
Tóm tắt
Bài báo trình bày quá trình tổng hợp và khảo sát các tính chất của bán dẫn graphene oxit (GO) với mục tiêu ứng dụng trong chế tạo cảm biến môi trường, đặc biệt là cảm biến khí NH₃ dựa trên vi cân tinh thể thạch anh (QCM). GO được biết đến là vật liệu nano 2 chiều có diện tích bề mặt lớn, nhiều nhóm chức chứa oxy (-OH, -COOH, -C=O, -O-), giúp tăng khả năng hấp phụ và biến tính bề mặt, từ đó hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong các cảm biến khí độc hại.
Trong nghiên cứu, nhóm tác giả đã tổng hợp thành công GO từ graphit bằng phương pháp cải tiến Hummers, xác nhận cấu trúc và thành phần hóa học bằng các kỹ thuật hiện đại như XRD, TEM, FTIR và Raman. Kết quả cho thấy các lớp graphit đã được bóc tách thành tấm mỏng, phân tán tốt trong nước, đồng thời có sự xuất hiện của các nhóm chức oxy đặc trưng, đảm bảo đặc tính nhạy khí.GO sau đó được phủ lên điện cực vàng của QCM bằng phương pháp phun phủ, tạo lớp nhạy khí để phát hiện NH₃. Thử nghiệm cho thấy cảm biến GO/QCM có khả năng phát hiện NH₃ ở dải nồng độ từ 125 - 750 ppm, với độ nhạy tuyến tính, thời gian đáp ứng khoảng 90 giây và thời gian hồi phục khoảng 100 giây ở nồng độ cao. Cảm biến thể hiện tính ổn định, lặp lại và tái sử dụng tốt ngay ở nhiệt độ phòng.
Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của GO trong chế tạo cảm biến khí giá thành thấp, hiệu quả, mở ra hướng phát triển các hệ cảm biến môi trường nhạy, nhanh và bền vững.
