Nghiên cứu tổng hợp vật liệu điện sắc viologen trên nền ito zno định hướng ứng dụng trong thiết bị thông minh

Nghiên cứu vật liệu điện sắc viologen trên nền ITO/ZnO, hướng tới ứng dụng trong thiết bị thông minh. Tìm hiểu quy trình tổng hợp và tính chất vật liệu.

• Tác giả: Nguyễn Duy Điền
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Thị Miền Trung
• Trường học: Trường Đại học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu điện sắc viologen trên nền ITO/ZnO định hướng ứng dụng trong thiết bị thông minh
• Loại tài liệu: Đề án thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Bình Định

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Vật Liệu Điện Sắc Viologen Ứng Dụng

Trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ năng lượng gia tăng, việc tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm năng lượng trở nên cấp thiết. Vật liệu điện sắc nano nổi lên như một giải pháp tiềm năng, đặc biệt trong ứng dụng cửa sổ thông minh. Công nghệ này hứa hẹn kiểm soát lượng ánh sáng và nhiệt đi vào, giảm thiểu nhu cầu sử dụng năng lượng cho hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí. Cửa sổ thông minh không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn cải thiện tầm nhìn trong điều kiện ánh sáng chói. Các hiệu ứng điện sắc đạt được nhờ sử dụng vật liệu thông minh, có khả năng thay đổi màu sắc hoặc độ trong suốt dưới tác dụng của điện trường. Theo một nghiên cứu, "cửa sổ thông minh" có thể giảm đáng kể chi phí năng lượng cho các tòa nhà cao tầng nhờ khả năng điều chỉnh độ sáng và bức xạ mặt trời.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Vật Liệu Điện Sắc và Ứng Dụng

Vật liệu điện sắc là vật liệu có khả năng thay đổi tính chất quang học (màu sắc, độ hấp thụ) dưới tác dụng của điện trường. Ứng dụng phổ biến nhất là trong cửa sổ thông minh, gương chống chói và màn hình tiêu thụ điện năng thấp. Các vật liệu điện sắc này đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học vì khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Viologen, một loại vật liệu điện sắc hữu cơ, được biết đến với khả năng oxi hóa khử mạnh và các trạng thái oxi hóa ổn định.

1.2. Ưu Điểm và Hạn Chế Của Vật Liệu Điện Sắc Hiện Tại

Các vật liệu điện sắc vô cơ như WO3, TiO2, NiO có ưu điểm là hiệu suất tạo màu cao và độ hồi đáp nhanh, nhưng thường kém bền và linh động. Vật liệu điện sắc hữu cơ như Viologen có tính chất oxi hóa khử mạnh và màu sắc rõ ràng. Tuy nhiên, chúng có tính dẫn điện thấp và dễ bị polymer hóa. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc kết hợp các ưu điểm của cả hai loại vật liệu để tạo ra vật liệu điện sắc thế hệ mới.

II. Thách Thức Cải Thiện Độ Bền Vật Liệu Điện Sắc Viologen

Mặc dù Viologen có nhiều ưu điểm, một trong những thách thức lớn nhất là cải thiện độ bền của nó. Vật liệu này có xu hướng bị polymer hóa, dẫn đến giảm hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Các nghiên cứu đang tập trung vào việc tìm kiếm các phương pháp để ổn định Viologen, chẳng hạn như sử dụng các chất phụ gia hoặc thay đổi cấu trúc hóa học. Bên cạnh đó, việc tối ưu hóa quy trình chế tạo màng mỏng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền và hiệu suất điện sắc. Theo một nghiên cứu về màng mỏng Viologen, tuổi thọ của vật liệu có thể được kéo dài bằng cách kiểm soát chặt chẽ các thông số trong quá trình chế tạo màng.

2.1. Vấn Đề Độ Bền và Polymer Hóa Của Viologen

Viologen có tính dẫn điện không cao, thời gian đáp ứng màu khá chậm và đặc biệt là dễ bị polymer hóa. Điều này làm giảm hiệu suất và độ bền của các thiết bị điện sắc. Việc nghiên cứu các loại vật liệu điện sắc thế hệ mới nhằm phát huy các ưu điểm, đồng thời cải thiện các hạn chế của cả hai hệ vật liệu là cần thiết. Chính vì vậy, nó có ý nghĩa khoa học, thực tiễn, và tính thời sự cao.

2.2. Giải Pháp Tăng Cường Độ Bền Điện Sắc Của Viologen

Để khắc phục nhược điểm polymer hóa, cần có các giải pháp như biến đổi cấu trúc hóa học của Viologen và kết hợp với các vật liệu nền phù hợp. Các vật liệu oxit kim loại bán dẫn như ZnO đang được nghiên cứu rộng rãi. ZnO có tính chất nổi trội như bán dẫn loại n với cấu trúc vùng cấm rộng, độ linh động điện tử cao và đặc biệt là thân thiện với môi trường.

2.3. Các Phương Pháp Chế Tạo Màng Mỏng Viologen

Phương pháp chế tạo màng mỏng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính chất điện sắc của vật liệu. Các phương pháp phổ biến bao gồm lắng đọng điện hóa, phun phủ và phương pháp sol-gel. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến độ dày, độ đồng đều và cấu trúc của màng.

III. Cách Tổng Hợp Vật Liệu Điện Sắc Viologen Trên Nền ITO ZnO

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu điện sắc lai hóa giữa ZnO và Viologen trên nền ITO là một hướng đi đầy hứa hẹn. ZnO có cấu trúc nano có diện tích bề mặt lớn và tính chất vận chuyển điện tử tốt, giúp các phân tử Viologen xâm nhập vào bên trong cấu trúc nano, thuận lợi cho việc trao đổi điện tử. Quá trình này hứa hẹn cải thiện hiệu suất của các thiết bị điện sắc. Cần kiểm soát chặt chẽ các thông số trong quá trình tổng hợp để đảm bảo chất lượng và tính chất điện sắc của vật liệu. Theo nghiên cứu, có thể giảm điện trở suất của ZnO bằng cách pha tạp với các nguyên tố nhóm III như Al, Ga, In.

3.1. Vai Trò Của ITO và ZnO Trong Vật Liệu Điện Sắc

ITO (Indium Tin Oxide) đóng vai trò là điện cực trong suốt, cung cấp khả năng dẫn điện tốt và cho phép ánh sáng đi qua. ZnO (Zinc Oxide) với cấu trúc nano, tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, giúp Viologen dễ dàng xâm nhập và cải thiện hiệu suất trao đổi điện tử.

3.2. Phương Pháp Điện Hóa CA Cho Vật Liệu Điện Sắc

Phương pháp điện hóa CA (Chronoamperometry) được sử dụng để tổng hợp vật liệu điện sắc trên nền ITO/ZnO. Quá trình này diễn ra trong hệ điện hóa gồm ba điện cực: điện cực làm việc (ITO hoặc ZnO/ITO), điện cực so sánh (Ag/AgCl) và điện cực đối (Pt). Phương pháp CA cho phép kiểm soát chặt chẽ điện thế và thời gian, tạo ra màng mỏng Viologen có độ dày và độ đồng đều tốt.

3.3. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Tổng Hợp

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp, bao gồm nồng độ ion Viologen, điện thế, thời gian và nhiệt độ. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được vật liệu có tính chất điện sắc tốt nhất. Theo các nghiên cứu, việc điều chỉnh nồng độ ion và điện thế có thể ảnh hưởng đến tốc độ lắng đọng và cấu trúc của màng Viologen.

IV. Nghiên Cứu Tính Chất Điện Sắc Của Viologen Trên ZnO ITO

Nghiên cứu tính chất điện sắc của Viologen trên nền ZnO/ITO là bước quan trọng để đánh giá tiềm năng ứng dụng của vật liệu. Các phương pháp như CV (Cyclic Voltammetry) và UV-Vis được sử dụng để khảo sát khả năng oxi hóa khử, độ ổn định và tính chất quang học của vật liệu. Dữ liệu từ các thí nghiệm này cung cấp thông tin quan trọng về cơ chế điện sắc và hiệu suất của vật liệu. Phân tích tính chất điện hóa của các hệ vật liệu bằng phương pháp CV giúp xác định các trạng thái oxi hóa khử thuận nghịch của Viologen

4.1. Phương Pháp CV Cyclic Voltammetry

Phương pháp CV (Cyclic Voltammetry) là kỹ thuật điện hóa được sử dụng để nghiên cứu cơ chế phản ứng điện hóa của Viologen trên bề mặt ZnO/ITO. Phương pháp này cung cấp thông tin về các thế oxi hóa khử, tốc độ phản ứng và độ thuận nghịch của quá trình điện hóa.

4.2. Phương Pháp UV Vis Để Nghiên Cứu Vật Liệu Điện Sắc

Phương pháp UV-Vis được sử dụng để nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu. Phổ UV-Vis cho phép xác định độ hấp thụ ánh sáng và sự thay đổi màu sắc của vật liệu dưới tác dụng của điện trường. Phổ UV-Vis cũng cung cấp thông tin về cấu trúc điện tử và năng lượng vùng cấm của vật liệu.

4.3. Ảnh Hưởng Của Vật Liệu Nền Đến Tính Chất Điện Sắc

Vật liệu nền, như ITO và ZnO, có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất điện sắc của Viologen. Bề mặt ZnO có diện tích lớn và khả năng vận chuyển điện tử tốt, giúp cải thiện hiệu suất điện sắc và độ bền của vật liệu.

V. Ứng Dụng Vật Liệu Điện Sắc Viologen Trong Thiết Bị Thông Minh

Ứng dụng vật liệu điện sắc trong thiết bị thông minh mang lại nhiều tiềm năng. Cửa sổ thông minh có khả năng điều chỉnh độ sáng và nhiệt độ trong phòng, giúp tiết kiệm năng lượng. Thiết bị hiển thị sử dụng màng mỏng điện sắc có thể hiển thị thông tin một cách rõ ràng và tiết kiệm điện. Các nghiên cứu cũng đang khám phá ứng dụng của vật liệu điện sắc trong cảm biến và các thiết bị lưu trữ năng lượng. Việc phát triển các thiết bị thông minh sử dụng vật liệu điện sắc hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cuộc sống.

5.1. Cửa Sổ Thông Minh Tiết Kiệm Năng Lượng Với Viologen

Cửa sổ thông minh sử dụng vật liệu điện sắc để điều chỉnh lượng ánh sáng và nhiệt đi vào phòng, giảm thiểu nhu cầu sử dụng năng lượng cho hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sinh hoạt.

5.2. Thiết Bị Hiển Thị Tiết Kiệm Điện Với Màng Mỏng Điện Sắc

Thiết bị hiển thị sử dụng màng mỏng điện sắc có thể hiển thị thông tin một cách rõ ràng và tiết kiệm điện. Màng mỏng điện sắc chỉ tiêu thụ điện năng khi thay đổi trạng thái, giúp kéo dài thời gian sử dụng pin.

5.3. Cảm Biến và Lưu Trữ Năng Lượng Ứng Dụng Mới Của Viologen

Các nghiên cứu đang khám phá ứng dụng của vật liệu điện sắc trong cảm biến và lưu trữ năng lượng. Vật liệu điện sắc có thể được sử dụng để tạo ra các cảm biến nhạy cảm với ánh sáng, nhiệt độ hoặc áp suất. Chúng cũng có tiềm năng trong việc phát triển các thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu quả.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Vật Liệu Điện Sắc Viologen

Nghiên cứu vật liệu điện sắc Viologen trên nền ITO/ZnO là một lĩnh vực đầy tiềm năng, hứa hẹn mang lại nhiều ứng dụng trong thiết bị thông minh. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc cải thiện độ bền, hiệu suất điện sắc và tính chất quang học của vật liệu. Việc phát triển các quy trình tổng hợp vật liệu hiệu quả và tối ưu hóa cấu trúc nano của ZnO cũng đóng vai trò quan trọng. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, vật liệu điện sắc sẽ đóng góp quan trọng vào việc xây dựng một tương lai bền vững.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp Viologen với nền ITO/ZnO có thể cải thiện đáng kể tính chất điện sắc và mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong thiết bị thông minh. Các yếu tố như cấu trúc nano, quy trình tổng hợp và điều kiện thí nghiệm đều ảnh hưởng đến hiệu quả của vật liệu.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai và Tiềm Năng Phát Triển

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc cải thiện độ bền và hiệu suất của vật liệu điện sắc Viologen. Việc phát triển các vật liệu mới và quy trình tổng hợp tiên tiến sẽ giúp mở rộng ứng dụng của vật liệu điện sắc trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

6.3. Vật Liệu Điện Sắc Cho Một Tương Lai Bền Vững

Vật liệu điện sắc có tiềm năng đóng góp quan trọng vào việc xây dựng một tương lai bền vững. Ứng dụng của vật liệu điện sắc trong cửa sổ thông minh, thiết bị hiển thị và các thiết bị tiết kiệm năng lượng khác có thể giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thế giới ngày nay, những cải cách lớn về việc tiêu thụ, lưu trữ và sử dụng năng lượng là điều cần thiết; vì điều này sẽ tác động đến chất lượng cuộc sống, phúc lợi kinh tế toàn cầu, năng suất và tính bền vững [1]. Nhu cầu sử dụng các thiết bị bằng điện dẫn đến việc sử dụng năng lượng nhiều hơn và dẫn đến giá năng lượng bị đẩy lên cao [2]. Một trong những cải tiến công nghệ giúp tiết kiệm năng lượng có thể nêu đến là kính có thể chuyển đổi màu; từ đó kiểm soát ánh sáng và nhiệt đi vào lẫn đi ra để tăng hiệu quả tiết kiệm năng lượng, mang lại lợi ích đặc biệt trong các tòa nhà nói riêng và ngành xây dựng nói chung.

Thuật ngữ “cửa sổ thông minh” được giới thiệu cho loại cửa sổ sử dụng kính chuyển đổi màu này vào năm 1984 [3]. Loại cửa sổ này không ch hứa hẹn tiết kiệm năng lượng mà còn tăng cường tầm nhìn ra bên ngoài ở những hướng có nắng chói hạn chế tầm nhìn [4]. Hơn nữa, những cửa sổ như vậy phản xạ hoặc truyền qua cả ánh sáng nhìn thấy lẫn tia hồng ngoại, do đó cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và sự thoải mái trong nhà bằng cách giảm chiếu sáng, sưởi ấm hoặc làm mát [5]. Những hiệu ứng này là do một loại vật liệu thông minh, được gọi là vật liệu điện sắc gây ra.

Vật liệu điện sắc nano với những ứng dụng quan trọng như làm cửa sổ thông minh tiết kiệm năng lượng, gương chiếu hậu chống chói, màn hình ti vi tiêu thụ điện năng thấp đã và đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học [6- 9]. Trong các ứng dụng trên, cửa sổ thông minh sử dụng vật liệu điện sắc nano trong các tòa nhà cao tầng có khả năng ngăn bức xạ hồng ngoại, điều tiết nhiệt độ bên trong các tòa nhà bằng cách tự động điều khiển độ sáng/độ truyền qua của bức xạ mặt trời dựa vào đặc tính nhiệt điện sắc của vật liệu làm nên cửa sổ. 2 Các loại loại vật liệu điện sắc được nghiên cứu và phát triển là vật liệu điện sắc vô cơ của các oxit kim loại chuyển tiếp như WO3, TiO2, NiO và V2O5,… và vật liệu điện sắc hữu cơ của các polymer dẫn và của các viologen. Ưu điểm vật liệu điện sắc vô cơ là hiệu suất tạo màu cao, độ hồi đáp nhanh nhưng thường không bền và tính linh động thấp [8,10].

Các vật liệu điện sắc hữu cơ, đặc biệt là hệ vật liệu điện sắc viologen đã và đang được ứng dụng rộng rãi chúng là những chất oxi hóa khử mạnh, các trạng thái oxi hóa có độ ổn định cao, màu sắc rõ ràng [11-14]. Tuy nhiên, hạn chế của hệ vật liệu hữu cơ là tính dẫn điện không cao, thời gian đáp ứng màu khá chậm và đặc biệt là dễ bị polymer hóa. Vì vậy, việc nghiên cứu các loại vật liệu điện sắc thế hệ mới nhằm phát huy các ưu điểm, đồng thời cải thiện các hạn chế của cả hai hệ vật liệu là cần thiết, có ý nghĩa khoa học, thực tiễn, tính thời sự cao. Các vật liệu oxit kim loại bán dẫn như ZnO, SnO2, TiO2, … đã và đang được nghiên cứu rộng rãi.

Trong các vật liệu này, ZnO đang được sử dụng nhiều nhất nhờ những tính chất nổi trội như bán dẫn loại n với cấu trúc vùng cấm rộng (Eg = 3.37eV), độ linh động điện tử cao và đặc biệt là thân thiện với môi trường. Đặc biệt, vật liệu nano ZnO có thể được tạo ra với nhiều dạng cấu trúc khác nhau như: hạt nano, dây nano, ống nano, tấm nano…. Ưu điểm của các cấu trúc nano này là diện tích bề mặt riêng rất lớn (khoảng 1000 m2/g), vì vậy sẽ làm tăng khả năng chiếm giữ lượng tử cũng như khả năng biến tính bề mặt. Vì thế việc sử dụng ZnO có cấu trúc nano sẽ phát huy những thuộc tính vượt trội của nó so với cấu trúc dạng khối.

Ngoài ra, ZnO có cấu trúc nano cũng là một vật liệu rất phù hợp cho các nghiên cứu trong dung dịch vì độ ổn định cao khi tiếp xúc với các dung dịch điện phân. Hiện nay, vật liệu ZnO đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như sensor đo lực, cộng hưởng sóng âm, biến điệu âm – quang,. nhờ hiệu ứng áp điện của nó. Đặc biệt, vật liệu ZnO kích thước nano 3 có năng lượng liên kết exciton rất lớn (60 meV ở nhiệt độ phòng) nên chúng được ứng dụng trong các thiết bị UV photodetector, các bộ ngắt điện quang học sử dụng ánh sáng phân cực.

Với những đặc điểm như độ rộng vùng cấm lớn ~ 3,37 eV ở nhiệt độ phòng và năng lượng liên kết exciton cao ~ 60 meV chúng ta có thể làm điện trở suất có thể được giảm đến 2.10-8 Ωm nếu pha tạp với các nguyên tố nhóm III (Al, Ga, In…). Do đó, ZnO có cấu trúc nano có thể ứng dụng làm điện cực trong suốt cho màn hình phẳng, tế bào năng lượng mặt trời, tế bào quang điện,… Đặc biệt, ZnO kích thước nano có diện tích bề mặt lớn và có tính chất vận chuyển điện tử tốt, giúp các phân tử hữu cơ, chẳng hạn viologen, có thể xâm nhập vào bên trong cấu trúc nano ZnO, điều này sẽ thuận lợi cho việc trao đổi điện tử của phân tử hữu cơ. Do đó, sự kết hợp của nano ZnO với phân tử hữu cơ như viologen hứa hẹn sẽ cải thiện hiệu suất của các thiết bị điện sắc. Từ những cơ sở khoa học trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu điện sắc viologen trên nền ITO/ZnO định hướng ứng dụng trong thiết bị thông minh” 2.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Lịch sử nghiên cứu về sự thay đổi màu sắc được cho là bắt đầu từ năm 1704 khi Diesbach phát hiện ra màu xanh Prussian (hay còn gọi là màu xanh phổ), hexacyanoferrate thay đổi màu sắc từ trạng thái trong suốt sang màu xanh lam thông qua quá trình oxy hóa của sắt. Sau đó, năm 1815 Berzelius công bố kết quả quan sát sự thay đổi màu sắc của hơi nóng WO 3 trong khí H2. Năm 1930, Kobosew và Nekrassow đã chứng minh rằng WO3 có khả năng thay đổi màu sắc trong điều kiện điện hóa [16]. Năm 1953 đánh dấu một cột mốc quan trọng khi Krauss đã công bố kết quả mô tả chi tiết về màu sắc điện hóa của màng mỏng WO 3.

4 Tuy nhiên, mãi đến năm 1961 thì thuật ngữ “hiện tượng điện sắc” mới được Platt đề xuất khi nghiên cứu sự thay đổi phổ hấp thụ và phổ phát xạ màu sắc xảy ra trong thuốc nhuộm dưới tác dụng của điện trường [17]. Thuật ngữ “hiện tượng điện sắc” (electrochromics) được dùng để phân biệt hiện tượng này với các hiện tượng nhiệt sắc (thermochromics), quang sắc (photochromics) khác thường gặp… Những nghiên cứu sau đó của Deb vào các năm 1969 [18] và 1973 [19] về màng WO3 được coi là điểm khởi đầu cho việc nghiên cứu và phát triển các thiết bị điện sắc, ông là người đã phát minh và được cấp bằng sáng chế thiết bị điện sắc đầu tiên [20]. Ngay sau khi được phát hiện, vật liệu điện sắc đã được các nhà khoa học trên toàn thế giới đặc biệt chú ý vì khả năng ứng dụng rộng rãi của nó. Cửa sổ thông minh là một trong những ứng dụng được biết đến rộng rãi nhất của vật liệu điện sắc.

Ứng dụng này đã được công ty Gentex (Hoa Kỳ) phát triển thành sản phẩm thương mại từ 1987 với con số ước tính lên đến 250 triệu chiếc. Năm 2005, công ty này được cấp bằng sáng chế về phát minh liên quan đến các thiết bị điện sắc ổn định màu [21]. Tùy thuộc vào chất nền mà các thiết bị này có thể làm việc ở chế độ truyền qua hoặc chế độ phản xạ: các chất nền cho ánh sáng truyền qua được đề xuất gồm indium tin oxide (ITO), flourine tin oxide (FTO)…; chất nền phản xạ gồm Rh, Ag, hợp kim Ag-Cr… Các dẫn xuất thuộc họ phân tử viologen được sử dụng trong thiết bị điện sắc này như methyl và octyl viologen tetrafluoroborate hoặc 1,1’, 3,3’- tetramethyl-4,4’-bipyridinium tetrafluoroborate, song song với hệ vật liệu WO3. Cũng trong năm 2005, Callahan và Schafer của Công ty Boeing cũng được cấp bằng sáng chế về hệ thống thiết bị điện sắc được sử dụng trên cửa sổ của máy bay 787 Dreamliner [22].

Thiết bị điện sắc này được cấu tạo từ hai điện cực trong suốt, bên trong có chứa vật liệu điện sắc poly(3,3-dimethyl- 3,4-dihydro-2H-thieno[3,4-b][1,4]dioxepine) (PProDOT-(CH3)2), chất điện li 5 gồm γ-butyrolactone (GBL) và muối. Một bằng sáng chế gần đây hơn của công ty này đã được công bố vào năm 2008 [23], đây cũng là thời điểm mà Samsung Electronics được cấp bằng sáng chế về thiết bị điện sắc mới [24]. Ở Việt Nam, vật liệu điện sắc cũng được nghiên cứu tuy nhiên chưa rộng rãi, có thể kể đến một số nghiên cứu như: “Nghiên cứu một số tính chất của vật liệu điện sắc mới” của PGS.TS Nguyễn Thị Bảo Ngọc và cộng sự, trong đó có nghiên cứu về các thiết bị điện sắc thể rắn PANI-CSA/PAMPS/WO3 với PANI-CSA (polyaniline trong camphorsulfonic acid) làm anode, cathode là WO3, còn PAMPS (poly(2-acrylamido 2-methylpropane sulfonic acid)) là chất điện li rắn [11].TS Nguyễn Năng Định cùng cộng sự với công trình nghiên cứu về “Các tính chất quang và điện sắc của màng WO3 được tạo ra bằng cách lắng đọng chùm tia điện tử” [12], “Màng nano TiO2 có hiệu quả điện sắc cao” [13]… 3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Tổng hợp vật liệu điện sắc lai hóa giữa ZnO và viologen có đặc tính hồi đáp (tạo màu – gỡ màu) nhanh và đa màu sắc.

ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ vật liệu điện sắc của viologen trên nền ITO và ZnO/ITO trong dung môi hữu cơ. Phạm vi nghiên cứu: Đặc tính quan điện hóa và điện sắc của vật liệu điện sắc viologen trên nền ITO và ZnO/ITO trong dung môi hữu cơ và khả năng ứng dụng làm thiết bị thông minh ở quy mô phòng thí nghiệm. Cách tiếp cận: Tìm hiểu các tài liệu liên quan trong và ngoài nước, xem xét điều kiện cơ sở vật chất và kiến thức, kỹ năng của bản thân để đề xuất nội dung nghiên cứu phù hợp. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tổng hợp vật liệu Vật liệu DBV, DEV và DPV trên nền điện cực ITO và ZnO/ITO được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa CA.

Các quá trình này được thực hiện trong hệ điện hóa gồm 3 điện cực nhúng trong dung dịch điện phân chứa ion viologen tương ứng: - Điện cực làm việc là ITO hoặc ZnO/ITO - Điện cực Ag/AgCl được sử dụng làm điện cực so sánh.