BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  22,503,630
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

45

Kỹ thuật điện và điện tử

Cao Thị Thanh, Phan Nguyễn Đức Dược(4), Nguyễn Thị Huyền, Phạm Văn Trình(2), Nguyễn Duy Long(1), Cao Tuấn Anh, Nguyễn Xuân Nghĩa, Trần Đại Lâm, Phan Ngọc Minh, Elena D. Obraztsova, Nguyễn Văn Chúc(3)

Tổng hợp và đặc trưng tính chất điện, điện hóa của màng graphene pha tạp đồng clorua.

Fabrication and electrical, electrochemical c-haracteristics of copper chloride-doped graphene films

Khoa học & công nghệ Việt Nam

2023

03B

7 - 11

1859-4794

Điện, Điện hóa, Graphene, Pha tạp CuCl, Lắng đọng hóa học, Pha hơi

CuCl-doped graphene film, Electrical, Electrochemical

Trong nghiên cứu này, các màng mỏng vật liệu graphene (Gr) pha tạp đồng clorua (CuCl) đã được chế tạo trên đế đồng (Cu) bằng phương pháp lắng đọng hóa học pha hơi (CVD) ở nhiệt độ 1000oC trong môi trường hỗn hợp các khí (Ar, H2 và CH4) kết hợp với phương pháp ủ nhiệt ở 220oC để hóa hơi bột CuCl. Hình thái học bề mặt, cấu trúc và các đặc tính điện, điện hóa của các màng Gr pha tạp CuCl (CuCl-Gr) được khảo sát thông qua các phép đo như kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM), phổ tán xạ Raman, điện trở bốn mũi dò và kỹ thuật quét thế vòng. Kết quả nghiên cứu phổ Raman cho thấy có sự dịch vị trí các đỉnh phổ đặc trưng (D, G và 2D) về phía số sóng dài của màng CuCl-Gr so với Gr ban đầu. Kết quả đo điện trở bề mặt bằng phương pháp bốn mũi dò cho thấy màng CuCl-Gr có điện trở bề mặt khoảng 452 ohm/vuông (Ω/□), thấp hơn 2,02 lần so với Gr (913 Ω/□). Kết quả đo đặc trưng điện hóa (CV) trong dung dịch 3 mM Fe(CN)63-/4- trong 0,1 M PBS (dung dịch đệm phốt phát) cho thấy, đỉnh dòng đáp ứng của điện cực vàng (AuE) có phủ màng CuCl-Gr là 21,2 µA, cao hơn gấp 1,6 lần so với điện cực AuE có phủ màng Gr. Các kết quả nghiên cứu này cho thấy tiềm năng ứng dụng màng CuCl-Gr để phủ lên trên bề mặt các điện cực làm việc giúp tăng độ dẫn và độ nhạy của các cảm biến điện hóa.

In this study, the thin films of graphene (Gr) doped with copper (I) chloride (CuCl) were fabricated on a copper (Cu) substrate by chemical vapour deposition method at 1000oC in a mixture of gases (Ar, H2, and CH4) combined with annealing method at 220oC to vapourise CuCl powder. The morphology, structure, electrical, and electrochemical c-haracteristics of the CuCl-doped Gr films (CuCl-Gr) were investigated via field emission scanning electron microscopy (FESEM), Raman spectroscopy, four-probe method and cyclic voltammetry. The results of Raman spectroscopy showed that there is a shift of the c-haracteristic peaks (D, G and 2D) toward higher frequencies of the CuCl-Gr film compared to the pristine Gr film. The surface resistance measurement results exhibited that the CuCl-Gr film has a surface resistance of about 452 ohm/square (Ω/□), 2.02 times lower than that of the Gr film (913 Ω/□). The electrochemical c-haracteristic measurement results in 3 mM Fe(CN)63-/4- with 0.1 M PBS proved that the peak response current of the gold electrode (AuE) coated with CuCl-Gr film is 21.2 µA, 1.6 times higher than that of the AuE coated with Gr. These research results showed a great potential of using CuCl-Gr film to cover the surface of working electrodes in increasing the conductivity and sensitivity of electrochemical sensors.

TTKHCNQG, CVv 8

Xem toàn văn
  • [1] Y. Zhu (2010), Graphene and graphene oxide: Synthesis, properties, and applications.,Adv. Mater., 22, pp.3906-3924.
  • [2] N.V. Chuc (2016), Electrochemical immunosensor for detection of atrazine based on polyaniline/graphene.,Journal of Materials Science & Technology, 32, pp.539-544.
  • [3] X. Dong (2011), Growth of large-sized graphene thin-films by liquid precursor-based chemical vapor deposition under atmospheric pressure.,Carbon, 49, pp.3672-3678.
  • [4] C. Mattevi (2011), A review of chemical vapour deposition of graphene on copper.,J. Mater. Chem., 21, pp.3324-3334.
  • [5] Y.Y. Wang (2013), A large-area and contamination-free graphene transistor for liquid-gated sensing applications.,Appl. Phys. Lett., 103, DOI: 10.1063/1.4816764.
  • [6] Z. Luo (2011), Effect of substrate roughness and feedstock concentration on growth of wafer-scale graphene at atmospheric pressure.,Chem. Mater., 23, pp.1441-1447.
  • [7] H. Wang (2012), Controllable synthesis of submillimeter single-crystal monolayer graphene domains on copper foils by suppressing nucleation.,J. Am. Chem. Soc., 134, pp.3627-3630.
  • [8] K. Pang (2021), Highly conductive graphene film with high-temperature stability for electromagnetic interference shielding.,Carbon, 179, pp.202-208.
  • [9] M.G. Rybin (2018), Modification of graphene electronic properties via controllable gas-phase doping with copper chloride.,Applied Physics Letters, 112, DOI: 10.1063/1.5006001.
  • [10] B. Sun (2017), Copper(II) chloride doped graphene oxides as efficient hole transport layer for high performance polymer solar cells.,Organic Electronics, 44, pp.176-182.
  • [11] K.P. Wang (2019), Green preparation of chlorine-doped graphene and its application in electrochemical sensor for chloramphenicol detection.,SN Applied Sciences, 157, DOI: 10.1007/s42452-019-0174-4.
  • [12] Y. Fu (2018), Simple preparation and highly se-lective detection of silver ions using an electrochemical sensor base on sulfur-doped graphene and a 3, 3’,5,5’-tetramethylbenzidine composite modified electrode.,Analyst, 143, pp.2076-2082.
  • [13] K. Chu (2017), Electrochemical dopamine sensor based on P-doped graphene: Highly active metal-free catalyst and metal catalyst suppor.,Materials Science & Engineering C, 81, pp.452-458.
  • [14] M.H. Ghanbari (2020), Using a nanocomposite consist of boron-doped reduced graphene oxide and electropolymerized β-cyclodextrin for flunitrazepam electrochemical sensor.,Microchemical Journal, 156, DOI: 10.1016/j. microc.2020.104994.
  • [15] H. Teng (2020), Nitrogen-doped graphene and conducting polymer PEDOT hybrids for flexible supercapacitor and electrochemical sensor.,Electrochimica Acta, 355, DOI: 10.1016/j.electacta.2020.136772.
  • [16] Y. Ma (2019), Graphene-based transparent conductive films: Material systems, preparation and applications.,Small Methods, 3, DOI: 10.1002/ smtd.201800199.
  • [17] N.N. Anh (2020), Solar cell based on hybrid structural SiNW/poly(3,4 ethylenedioxythiophene): Poly(styrenesulfonate)/graphene.,Global Challenges, 4, DOI: 10.1002/gch2.202000010.
  • [18] S.P. Lee (2021), Optimizing reduced graphene oxide aerogel for supercapacitor.,Energy Fuels, 35, pp.4559-4569.
  • [19] H.S. Hong (2021), Enhanced sensitivity of self-powered NO2 gas sensor to sub-ppb level using triboelectric effect based on surface-modified PDMS and 3D-graphene/CNT network.,Nano Energy, 87, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106165.
  • [20] C.T. Thanh (2021), Electrochemical sensor based on reduced graphene oxide/double-walled carbon nanotubes/octahedral Fe3O4/chitosan composite for glyphosate detection,,Bull. Environ. Contam. Toxicol., 106, pp.1017-1023.
  • [21] C.T. Thanh (2018), An interdigitated ISFET-type sensor based on LPCVD grown graphene for ultrasensitive detection of carbaryl.,Sens. Actuators B Chem., 260, pp.78-85.
  • [22] P.N.D. Duoc (2020), A novel electrochemical sensor based on double-walled carbon nanotubes and graphene hybrid thin film for arsenic(V) detection.,J. Hazard. Mater., 400, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.123185.
  • [23] H. Murata (2019), High-electrical-conductivity multilayer graphene formed by layer exchange with controlled thickness and interlayer.,Scientific Reports, 9, DOI: 10.1038/s41598-019-40547-0.
  • [24] K.I. Bolotin (2008), Ultrahigh electron mobility in suspended graphene.,Solid State Communications, 146, pp.351-355.
  • [25] M.D. Stoller (2008), Graphene-based ultracapacitors.,Nano Lett., 8, pp.3498-3502.