Nghiên cứu chế tạo một số hệ lai nano trên cơ sở graphen-ferit, định hướng ứng dụng làm vật liệu điện cực cho các siêu tụ điện. Mã số đề tài - VAST03.05/17-18

Chủ nhiệm đề tài TS. Lê Trọng Lư
Đơn vị thực hiện Viện Kỹ thuật Nhiệt đới
Thời gian thực hiện 2017 - 2018
Tổng kinh phí 600 triệu đồng
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu chế tạo một số hệ lai nano trên cơ sở graphen-ferit (graphen ôxít-MxFe3-xO4 (M = Mn, Co, Ni) có đặc tính điện hóa tốt bằng phương pháp tổng hợp hóa học tiên tiến.
- Nghiên cứu mối quan hệ giữa hình thái học của vật liệu và đặc trưng của siêu tụ điện.
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo một hệ siêu tụ điện dạng prototype trên cơ sở hệ vật liệu lai nói trên làm điện cực. Từ đó làm tiền đề cho các nghiên cứu tiêp theo để thiết kế chế tạo các siêu tụ điện có điện dung lớn định hướng ứng dụng cho phương tiện giao thông.

Kết quả đạt được

- Về khoa học: Chế tạo thành công hạt nano ferit (MFe2O4) và ZnO có kích thước dao động từ 6 ÷ 20 nm với sai số xấp xỉ 10 %, hạt nano sau khi được xử lý bề mặt bằng tác nhân vô cơ (NOBF4) vẫn giữ được hình dạng kích thước ban đầu và có khả năng phân tán tốt trong dung môi phân cực. Quy trình có khả năng chế tạo hạt nano ở quy mô lớn. Hệ lai graphen-nano (gồm CoFe2O4, MnFe2O4, Ni2FeO4 và ZnO) cũng được tổng hợp thành công với diện tích bề mặt riêng khoảng 110 m2.g-1. Các mẫu điện cực siêu tụ trên cơ sở vật liệu lai đã được chế tạo bằng phương pháp in 3D. Ngoài ra, đề tài đã nghiên cứu phủ thêm polime dẫn lên điện cực in. Kết quả đo điện hóa cho thấy điện dung riêng của các mẫu điện cực đạt 413,65 F/g trong dung dịch KOH 6M đối với điện cực graphen-MnFe2O4-PPy) và có độ bền tốt, duy trì 87 % giá trị ban đầu sau 9660 chu kỳ phóng nạp, cho thấy tiềm năng ứng dụng cho siêu tụ.

- Về ứng dụng: Trên cơ sở các điện cực in được, đã chế tạo thành công một số tụ điện với điện dung mỗi tụ khoảng 20 F và điện áp làm việc 2,2 V. Các tụ riêng đã được phối hợp với nhau để tạo thành một tụ tổng thể có điện dung 80 F.

Một số hình ảnh của đề tài:

T4.43ltronglu1

Những đóng góp mới

- Chế tạo được hạt nano ferit và sunfit kim loại chất lượng cao với số lượng lớn bằng phương pháp phân hủy nhiệt trong dung môi hữu cơ.
- Chế tạo thành công vật liệu lai graphen-ferit, graphen-sunfit và graphen-ZnO đáp ứng yêu cầu ứng dụng làm vật liệu điện cực siêu tụ.
- Sử dụng phương pháp mới (in trực tiếp với máy in 3D) chế tạo điện cực siêu tụ.

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố (liệt kê)
Bài báo đã đăng, chấp nhận đăng:

  1. Pham H. Nam, Le T. Lu, Pham H. Linh, Do H. Manh, Le T. T. Tam, Nguyen X. Phuc, Pham T. Phong, In-Ja Lee -Polymer-coated cobalt ferrite nanoparticles: Synthesis, characterization, and toxicity for hyperthermia applications, New J. Chem., 42 (17) (2018) 14530-14541.
  2. Hoang T. Dung, Ngo T. Dung, Trinh Q. Dung, Doan T. Tung, Nguyen T. Yen, Le T. T. Tam, Tran V. Thu, Phan N. Hong, Le T. Lu* - Fabrication and characterization of supercapacitor electrode by 3d printing, Vietnam Journal of Science and Technology (ISSN 2525-2518), 56 (5) (2018) 574-581.
  3. Le T. T. Tam, Nguyen V. Hung, Doan T. Tung, Ngo T. Dung, Hoang T. Dung, Nguyen T. Dung, Phan N. Minh, Phan N. Hong and Le T. Lu* -Synthesis and electrochemical properties of porous CNTs-ferrite hybrid nanostructures for supercapacitor, Vietnam Journal of Science and Technology (ISSN 2525-2518), 57 (1) (2019) 42-50.
  4. Nguyen T. N. Linh, Le T. T. Tam, Le T. Tam, Ngo T. Dung, Pham H. Nam, Nguyen V. Đ. Thien, Nguyen H. Du, Phan N. Hong, Tran Đ. Lam and Le T. Lu- Study on fabrication and magnetic manganese ferrite-based nanofluid and their stability in aqueous solution, Vietnam Journal of Chemistry, 56(6E2), (2018), 214-219.

- Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ)

  • Q.trình chế tạo một số hệ lai trên cơ sở graphen-ferit M¬Fe2O4 (M= Co, Mn, Ni)
  • Quy trình chế tạo điện cực siêu tụ điện
  • 04 điện cực sử dụng vật liệu lai Graphen – Ferit kích thước 5x5 cm2.
  • 01 điện cực siêu tụ dạng prototype có điện dung 20F, điện áp 2,2V.

Được bảo quản tại phòng Kỹ thuật điện – điện tử - Viện Kỹ thuật nhiệt đới.

- Hỗ trợ đào tạo NCS:

  • Đoàn Thanh Tùng, NCS Viện Kỹ thuật nhiệt đới; NHD: TS Lê Trọng Lư và PGS. Phạm Văn Hội Hướng dẫn (dự kiến bảo vệ cấp cơ sở trong năm 2019).
  • Đào tạo CH:
  • Lê Thị Thanh Tâm, HVCH GUST (bảo vệ luận văn vào tháng 5/2019).

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".