Đồ Án Tốt Nghiệp: Nghiên Cứu Đặc Tính Siêu Tụ Điện Trên Cơ Sở Cấu Trúc Lõi-Vỏ Của Sợi Nano Bạc Và Polyaniline

• Tác giả: Phạm Thị Thúy Nga
• Người hướng dẫn: TS. Lý Tấn Nhiệm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Tính Siêu Tụ Điện Của Sợi Nano Bạc Và Polyaniline
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NANO BẠC
• 1.1. Giới thiệu về nano bạc
• 1.2. Bạc có kí hiệu hóa học là Ag
• 1.3. Cấu trúc nano bạc
• 1.4. Dây/sợi nano bạc (Silver Nanowires-AgNWs)
• 1.5. Các tính chất của AgNWs
• 1.6. Giới thiệu chung về polyaniline
• 1.7. Giới thiệu về polyaniline
• 1.8. Cấu tạo và cơ chế dẫn điện của PANI
• 1.9. Tính chất của PANI
• 1.10. Các phương pháp tổng hợp polyaniline
• 1.11. Ứng dụng của polyaniline
• 1.12. Giới thiệu chung về siêu tụ điện
• 1.13. Phân loại Sc
• 1.14. Nguyên lý hoạt động
• 1.15. Ứng dụng của Sc
• 1.16. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.17. Các phương pháp phân tích đánh giá vật liệu nano
• 1.17.1. Kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscopy-SEM)
• 1.17.2. Quang phổ quang điện tử tia X (X-ray photoelectron spectroscopy-XPS)
• 1.17.3. Phương pháp quét thứ vòng tuần hoàn (cyclic voltammetry-CV)
• 1.17.4. Phát tán trở điện hóa (electrochemical impedance spectroscopy-EIS)
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Phương pháp thực nghiệm và nội dung nghiên cứu
• 2.3. Tổng hợp PANI@C@AgNWs
• 2.4. Chất điện cực làm việc (working electrode)
• 2.5. Phương pháp thực nghiệm
• 2.5.1. Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy_SEM)
• 2.5.2. Quang phổ quang điện tử tia X (X-ray Photoelectron Spectroscopy_XPS)
• 2.5.3. Phương pháp quét thứ vòng tuần hoàn (CV), phát tán trở điện hóa (EIS)
• 2.5.4. Phương pháp phóng/nạp dòng cố định (Galvanostatic charge-discharge_GCD)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát hình thái và cấu trúc
• 3.2. Kết luận và kiến nghị
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đặc Tính Siêu Tụ Điện Của Sợi Nano Bạc Và Polyaniline

Nghiên cứu về sợi nano bạc và polyaniline đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực vật liệu nano. Đặc biệt, đặc tính siêu tụ điện của chúng hứa hẹn mang lại nhiều ứng dụng trong công nghệ lưu trữ năng lượng. Việc kết hợp hai loại vật liệu này có thể tạo ra những sản phẩm với hiệu suất cao hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng tái tạo.

1.1. Giới Thiệu Về Sợi Nano Bạc

Sợi nano bạc (AgNWs) là một trong những vật liệu nano có tính dẫn điện cao. Chúng có khả năng truyền dẫn điện tốt nhờ vào cấu trúc hình dạng và kích thước nhỏ gọn. Nghiên cứu cho thấy, AgNWs có thể cải thiện hiệu suất của các thiết bị điện tử và siêu tụ điện.

1.2. Giới Thiệu Về Polyaniline

Polyaniline (PANI) là một loại polymer dẫn điện, nổi bật với tính linh hoạt và khả năng lưu trữ điện năng. PANI có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ cảm biến đến siêu tụ điện, nhờ vào tính chất điện hóa đặc biệt của nó.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Vật Liệu Siêu Tụ Điện

Mặc dù đặc tính siêu tụ điện của sợi nano bạc và polyaniline rất hứa hẹn, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc phát triển và ứng dụng chúng. Một trong những vấn đề chính là khả năng duy trì hiệu suất qua nhiều chu kỳ nạp/xả. Nghiên cứu cần tìm ra giải pháp để cải thiện độ bền và hiệu suất của các vật liệu này.

2.1. Thách Thức Về Độ Bền Của Vật Liệu

Độ bền của vật liệu là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển siêu tụ điện. Các nghiên cứu cho thấy, polyaniline có thể mất đi khả năng lưu trữ điện sau một số chu kỳ sử dụng. Cần có các phương pháp cải tiến để tăng cường độ bền cho vật liệu.

2.2. Vấn Đề Về Chi Phí Sản Xuất

Chi phí sản xuất các vật liệu nano như AgNWs và PANI vẫn còn cao. Việc tìm kiếm các phương pháp sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí là cần thiết để thúc đẩy ứng dụng rộng rãi của chúng trong công nghiệp.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đặc Tính Siêu Tụ Điện

Để khảo sát đặc tính siêu tụ điện của sợi nano bạc và polyaniline, nhiều phương pháp hiện đại đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc mà còn đánh giá hiệu suất điện hóa của vật liệu. Việc sử dụng các công nghệ tiên tiến sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về tính chất của vật liệu.

3.1. Phương Pháp Phân Tích SEM

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để nghiên cứu hình thái và cấu trúc của vật liệu. Phân tích SEM cho thấy sự phân bố đồng đều của sợi nano bạc trong polyaniline, điều này có thể ảnh hưởng tích cực đến hiệu suất điện hóa.

3.2. Phương Pháp CV Đánh Giá Hiệu Suất Điện Hóa

Phương pháp vôn k tuân hoàn (CV) được áp dụng để đánh giá hiệu suất điện hóa của vật liệu. Kết quả từ CV cho thấy khả năng lưu trữ điện năng của vật liệu lõi-vỏ, từ đó xác định được các thông số quan trọng cho ứng dụng trong siêu tụ điện.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Vật Liệu Siêu Tụ Điện

Vật liệu sợi nano bạc và polyaniline có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Chúng có thể được sử dụng trong các thiết bị như siêu tụ điện, pin mặt trời và cảm biến. Việc phát triển các ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn góp phần vào việc phát triển năng lượng tái tạo.

4.1. Ứng Dụng Trong Siêu Tụ Điện

Siêu tụ điện sử dụng vật liệu lõi-vỏ có thể cung cấp năng lượng nhanh chóng và hiệu quả. Các nghiên cứu cho thấy, việc kết hợp AgNWs và PANI có thể tạo ra siêu tụ điện với dung lượng cao và thời gian nạp/xả ngắn.

4.2. Ứng Dụng Trong Cảm Biến

Vật liệu này cũng có thể được sử dụng trong các cảm biến điện hóa, nhờ vào tính dẫn điện và khả năng phản ứng nhanh. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các thiết bị cảm biến thông minh.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về đặc tính siêu tụ điện của sợi nano bạc và polyaniline đã chỉ ra nhiều tiềm năng trong việc phát triển vật liệu mới cho lưu trữ năng lượng. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp sáng tạo cho các vấn đề năng lượng hiện nay. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

5.1. Tiềm Năng Phát Triển Vật Liệu Mới

Với những ưu điểm vượt trội, việc phát triển các vật liệu mới từ AgNWs và PANI có thể mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp năng lượng. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện tính chất và khả năng ứng dụng của chúng.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Hướng nghiên cứu tương lai có thể bao gồm việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và phát triển các ứng dụng mới cho vật liệu này. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững trong lĩnh vực năng lượng.