BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC02/06-10 NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU MICRO- NANO VÀ THIẾT BỊ KÈM THEO ĐỂ KIỂM TRA MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÍ VÀ NƯỚC KC02.05/06-10 Cơ quan chủ trì đề tài : Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Chủ nhiệm đề tài/dự án: GS.TS. Nguyễn Đức Chiến Hà Nội – 2009 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRƯỞNG ĐẠI HỌC BACH KHOA HÀ NỘI CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC02/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU MICRO-NANO VÀ THIẾT BỊ KÈM THEO ĐỂ KIỂM TRA MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÍ VÀ NƯỚC KC 02.05/06-10 Chủ nhiệm đề tài/dự án: Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: (ký tên) (ký tên và đóng dấu) GS. TS. Nguyễn Đức Chiến Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ (ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ) GS.TSKH. Thân Đức Hiền Hà Nội - 2009 PHẦN I: BÁO CÁO THỐNG KÊ 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HN __________________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2009 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI/DỰ ÁN SXTN I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo cảm biến trên cơ sở vật liệu micro-nano và thiết bị kèm theo để kiểm tra một số thông số quan trọng của môi trường khí và nước Mã số đề tài: KC02.05/06-10 Thuộc: Chương trình: KC02.05/06-10 2. Chủ nhiệm đề tài/dự án: Họ và tên: Nguyễn Đức Chiến Ngày, tháng, năm sinh: 25- 05 – 1951 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: Giáo sư, Tiến sỹ Chức danh khoa học: Giảng viên cao cấp; chức vụ: Viện trưởng Điện thoại: CQ: 04 8680787; NR: 04 369 22 24; DĐ: 0913 393 960 Fax: 04 38692963; E-mail: ndchien-iep@mail.hut.edu.vn Tên tổ chức đang công tác: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Địa chỉ tổ chức: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Ba Trưng, Hà Nội Địa chỉ nhà riêng: Số 68, Ngõ 39, Tạ Quang Bửu 3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Điện thoại: 04 38684878 ; Fax: 04 3 8692033 E-mail: qlkh@mail.hut.edu.vn Website: www.hut.edu.vn Địa chỉ: Số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội 2 Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS. Nguyễn Trọng Giảng Số tài khoản: 931.01.062, Kho Bạc Nhà Nước Chi nhánh Quận Hai Bà Trưng Ngân hàng: Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 04 năm 2007 đến tháng 04 năm 2009 - Thực tế thực hiện: từ tháng 04 năm 2007 đến tháng 04 năm 2009 - Được gia hạn (nếu có): 06 tháng - Lần 1: từ tháng 04 năm 2009 đến tháng 10 năm 2009 2. Kinh phí và sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 2000 000 000 tr.đ, trong đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 2000 0000 000 tr.đ. + Kinh phí từ các nguồn khác: tr.đ. + Tỷ l ệ và kinh phí thu hồi đối với dự án (nếu có): b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Theo kế hoạch Thực tế đạt được Số TT Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Thời gian (Tháng, năm) Kinh phí (Tr.đ) Ghi chú (Số đề nghị quyết toán) 1 22/09/2007 910 000 000 22/09/2007 910 000 000 574 098 000 2 23/09/2008 763 000 000 23/09/2008 763 000 000 957 661 825 3 03/11/2009 327 000 000 03/11/2009 327 000 000 c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Thực tế đạt được Số TT Nội dung các khoản chi Tổng SNKH Nguồn khác Tổng SNKH Nguồn khác 1 Trả công lao động (khoa học, phổ thông) 703 703 731 731 3 2 Nguyên, vật liệu, năng lượng 745 745 775 775 3 Thiết bị, máy móc 388 388 347 347 4 Xây dựng, sửa chữa nhỏ 5 Chi khác 164 164 102 102 6 Kinh phí trả lại Nhà nước 0 18 7 Kinh phí trích quỹ theo báo cáo chênh lệch thu chi 0 37 Tổng cộng 2000 2000 1955 2000 Lý do thay đổi (nếu có): • Trả công lao động: chuyển 10 triệu từ công tác trong nước và 18 triệu từ tiền mua thiết bị. • Nguyên vật liệu: chuyển 23 triệu từ tiền mua thiết bị. 3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án: Số TT Số, thời gian ban hành văn bản Tên văn bản Ghi chú 1 1163/QĐ-BKCN, 19/05/2006 Phê duyệt các tổ chức cá nhân trúng tuyển chủ trì thực hiện đề tài thuộc Chương trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2006-2010, “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Công nghệ Vật liệu, KC02.05 2 2090/QĐ-BKCN, 22/09/2006 Phê duyệt nội dung và kinh phí các đề tài đã trúng tuyển thuộc Chương trình trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2006-2010, “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Công nghệ Vật liệu, KC02.05 3 2833/QĐ-BKCN, 22/09/2006 Quyết định phê duyệt kế hoạch đấu thầu mua sắm tài sản của các đề tài thuộc Chương trình trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2006-2010, “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Công nghệ Vật liệu, KC02.05 4 HĐ số 05/2006/HĐ- ĐTCT-KC 02/06- 10, 24/04/2007 Hợp đồng Nghiên cứu Khoa học và Phát triển Công nghệ 5 383/QĐ-BKCN, 20/03/2009 Quyết định về việc điều chỉnh thời gian thực hiện đề tài trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2006-2010, “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng 4 Công nghệ Vật liệu, KC02.05 6 158/VPCT-HCTH, 06/05/2009 Công văn cho phép điểu chỉnh kinh phí của đề tài KC.02.05/06-10. 4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú 1 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Linh kiện cảm biến màng mỏng, cảm biến sinh học, thiết bị đo cảm khí biến màng mỏng, thiết bị đo cảm biến sinh học - Cảm biến đo khí ethanol và LPG dạng màng mỏng. - Thiết bị cảnh báo cháy nổ và đo khí LPG và hơi cồn. - Cảm biế n sinh học và thiết bị đo cảm biến sinh học. 2 Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Cảm biến màng dầy ABO 3 và thiết bị đo cảm biến khí màng dày - Cảm biến đo khí ethanol và LPG dạng màng dầy. - Thiết bị cảnh báo cháy nổ và đo khí LPG và hơi cồn 3 Viện Hóa học, Viên Khoa học và Công nghệ Việt Nam Viện Hóa học, Viên Khoa học và Công nghệ Việt Nam Cảm biến điện hóa và thiết bị đo cảm biến điện hóa - Cảm biến điện hóa. - Các thiết bị đo điện hóa. 5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án: Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Tên cá nhân đã tham gia Nội dung tham gia chính Sản phẩm chủ yếu đạt được Ghi chú 5 Thuyết minh thực hiện 1 GS.TS. Nguyễn Đức Chiến GS.TS. Nguyễn Đức Chiến Quản lý chung, định hướng nghiên cứu 2 PGS.TS. Nguyễn Văn Hiếu PGS.TS. Nguyễn Văn Hiếu - Thư ký, - Ổn đình quy trình công nghệ chế tạo vật liệu nano. - Nghiên cứu chế tạo cảm biến màng mỏng - Quy trình cho phép chế tạo vật liệu nano SnO 2 và TiO 2 pha tạp và không pha tạp. - Cảm biến khí màng mỏng đo được khí LPG và hơi cồn. 3 TS. Đặng Đức Vượng TS. Đăng Đức Vượng - Nghiên cứu chế tạo các loại thiết bị đo cảm biến màng mỏng - Các thiết bị cho phép báo ngưỡng và hiển thị nồng độ khí LPG và hơi cồn. 4 TS. Mai Anh Tuấn TS. Mai Anh Tuấn - Nghiên cứu cảm biến sinh học và thiết bị đo cảm biến sinh học. - Các cảm biến sinh học cho phép xác định được dư lượng thuốc trừ sâu và kim loại nặng trong nước. 5 Dương Ngọc Huyền TS. Phương Đình Tâm Khảo sát tinh chất cảm biến sinh học Các tính chất cơ bản của cảm biến sinh học. 6 PGS. TS. Nguyễn Ngọc Toàn PGS. TS. Nguyễn Ngọc Toàn Nghiên cứu cảm biến màng dầy và thiết bị đo cảm biến màng dầy. Cảm biến màng dầy các loại, đo khí LPG và hơi cồn. 8 TS. Hoàng Cao Dũng TS. Hoàng Cao Dũng Thiết kế mạch điện tử, viết phần mềm giao diện cho thiết bị. Phân mềm, và giao diện kết nối máy tính. 6 9 GS.TS. Lê Quốc Hùng GS.TS. Lê Quốc Hùng Nghiên cứu chế tạo các loại thiết bị đo điện hóa Thiết bị đo tính năng các sensor điều chế được và sử dụng cho phân tích các kim loại nặng trong môi trường nước sử dụng các cảm biến điện hóa. TS. Vũ Thị Thu Hà TS. Vũ Thị Thu Hà Nghiên cứu chế tạo các loại sensor điện hóa trên cơ sở vật liệu kích thước micromet. Khảo sát tính chất và khả năng sử dụng trong phân tích của các sensor chế tạo được. Chuẩn bị báo cáo đề tài nhánh Các sensor điện hóa và ứng dụng chúng cho phân tích các kim loại nặng trong môi trường nước. Bản báo cáo đề tài nhánh 6. Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) Ghi chú* 1 02 Đoàn ra (đi Trung Quốc) 02 Đoàn ra (đi Trung Quốc) 2 01 Đoàn vào 01 Đoàn vào 7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* 1 Tổ chức 01 hội nghị Tổ chức 01 hội nghị, kinh phí 17.000.000 (mười bảy triệu đồng) Viện ITIMS, ĐHBKHN 7 8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu: Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Theo kế hoạch Thực tế đạt được Người, cơ quan thực hiện 1 Hoàn thiện và ổn định quy trình chế tạo vật liệu: 5/07-4/08 5/07-4/08 - Vật nano cho cảm biến màng mỏng N.V. Hiếu - Vật liệu nano perovskite 5/07-10/07 5/07-10/07 N.N. Toàn - Vật liệu cảm biến sinh học sử dụng Ezym họ cholinesterase M.A. Tuấn - Vật liệu cảm biến điện hóa L.Q. Hùng 2 Đặt mua thiết bị và xây dựng hệ đo các đặc trưng của cảm biến 04/07-12/08 04/07-11/08 - 01 hệ ở ĐHBKHN N.V. Hiếu - 01 hệ ở VKHVL N.N. Toàn 3 Hoàn thiện và ổn định quy trình chế tạo các loại cảm biến. 12/07-12/08 - Cảm biến khí dạng màng mỏng đo hơi cồn và khí ga 12/07-03/09 N.V. Hiếu - Cảm biến khí dạng màng dầy và khối đo hơi cồn và khí ga 5/07-10/08 5/07-10/08 N.N. Toàn - Cảm biến sinh học xác định dư lượng thuốc trừ sâu 9/07-12/08 9/07-1/2010 M.A. Tuấn - Cảm biến điện hoá xác định hàm lượng ion nặng 6/07-12/08 7/07-12/08 L.Q. Hùng 4 Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các loại thiết bị cảm biến. - Thiết bị đo khí ga và hơi cồn sử dụng cảm biến dạng màng mỏng. 5/07-10/08 9/07-7/09 Đ.Đ Vượng - Thiết bị đo khí ga và hơi cồn sử dụng cảm biến dạng màng dầy và khối . 5/07-10/08 5/07-10/08 N.N Toàn - Thiết bị xác định dư lượng thuốc trừ sâu sử dụng cảm biến sinh học 7/07-11/08 8/08-12/08 M.A. Tuấn - Thiết bị xác định hàm lượng ion nặng sử dụng cảm biến điện hoá 8/07-12/08 8/07-12/08 L.Q. Hùng [...]... học và công nghệ: - Góp phần vào việc tạo ra công nghệ chế tạo vật liệu nhạy khí có cấu trúc nano, vật liệu micro- nano cho cảm biến sinh học và cảm biến điện hóa - Góp phần vào việc phát triển các công nghệ chế tạo cảm biến hiệu quả phục vụ quan trắc môi trường, đây là một linh vực còn yếu ở Việt Nam - Góp phấn vào việc phát triển các thiết bị quan trắc môi trường sử dụng các cảm biến chế tạo trong nước, ... Tổng hợp vật liệu và tính chất nhạy khí của vật liệu TiO2 195 3.1.2 Kết quả nghiên chế tạo vật liệu cảm biến khí họ ABO3 202 3.1.2.1 1 Quy trình chế tạo vật liệu nhạy khí kích thước nano mét .202 3.1.2.2 Nghiên cứu cấu trúc của vật liệu .206 3.2 KẾT QUẢ CHẾ TẠO CÁC LOẠI CẢM BIẾN 213 3.2.1 Kết Quả Chế Tạo Cảm Biến Khí Dạng Màng Mỏng .213 3.2.1.1 Kết quả chế tạo cảm biến ... cực chế tạo hoàn chỉnh: 239 3.2.4 Kết Quả Chế Tạo Cảm Biến Sinh Học 241 3.2.4.1 Kết quả thiết kế, chế tạo và khảo sát cảm biến sinh học 241 3.2.4.2 Hàn và đóng gói cảm biến 249 3.3 KẾT QUẢ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO CẢM BIẾN 252 3.3.1 Các loại thiết bị đo khí sử dụng cảm biến khí màng mỏng 252 3.3.1.1 Thiết bị cảnh báo .252 3.3.2 Chế Tạo Thiết bị Sử Dụng Cảm Biến. .. bị được chế tạo trong nước còn được điều chỉnh để phù hợp hơn với những điều kiện của Việt nam 1.1.1.2 Cơ sở khoa học 1.1.1.2.1 Nguyên lý hoạt động cảm biến bán dẫn Hình 1.1 Cơ chế nhạy khí: (a) mô hình cơ chế nhạy khí của vật liệu SnO2; (b) mô hình nhạy khí của vật liệu SnO2 khi đặt trong môi trường khí khử Các loại cảm biến khí bán dẫn thường được chế tạo bằng các loại vật liệu oxít bán dẫn, thông. .. đo 164 2.3.4 Chế Tạo Thiết Bị Đo Cảm Biến Sinh Học .168 2.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 180 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .182 3.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO VẬT LIỆU .182 3.1.1 Kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu cảm biến khí nano SnO2 và TiO2 182 3.1.1.1 Tổng hợp vật liệu và tính chất nhạy khí của vật liệu SnO2 .182 3.1.1.2 Kết quả chế tạo màng SnO2 pha tạp... VLKT2006-2008, Nghiên cứu chế tạo vật liệu thanh nano SnO2 bằng phương pháp thủy nhiệt ứng dụng trong cảm biến khí; Người hướng dẫn KH: GS.TS Nguyễn Đức Chiến Trần Quang Đạt, Lớp ITIMS2007-ĐHBKHN, Chế tạo cảm biến khí loại một mặt bằng công nghệ vi điện tử trên cơ sở vật liệu nano SnO2, Người HDKH: GS.TS Nguyễn Đức Chiến Nguyễn Thị Anh Minh, Lớp CH Viện Vật lý 2005-2007, Chế tạo và Nghiên cứu một số tính chất của. .. này trên quy mô toàn quốc Hiện nay trong nước có rất ít cơ sở sản xuất có khả năng cung cấp các thiết bị thí nghiệm và quang trắc môi trường phục vụ nhu cầu giáo dục bảo vệ môi trường Trong khi nhu cầu về những thiết bị thí nghiệm này trong các trường học trên toàn quốc của chúng ta là rất lớn Mặc dù, đã có một số nghiên cứu chế tạo 2 và triển khai quy mô nhỏ các thiết bị cảm biến tại các cơ sở nghiên. .. Thiết bị báo ngưỡng hơi cồn và khí LPG 70 1.3.1.2 Thiết bị đo hơi cồn và khí LPG 72 1.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 82 2.1 CHẾ TẠO VẬT LIỆU 82 2.1.1 Chế Tạo Vật Liệu Nhạy Khí Nano SnO2 và TiO2 .82 2.1.1.1 Chế tạo vật liệu nano SnO2 82 2.1.1.2 Chế tạo vật liệu nano TiO2 87 2.1.1.3 Chế tạo màng SnO2 pha tạp Pt bằng... các vật liệu TiO2 và SnO2 ứng dụng cho cảm biến khí từ lâu đã và đang được nghiên cứu rộng rãi Những nghiên cứu chế tạo các cấu trúc nano có hình dạng và kích thước khác nhau của TiO2 và SnO2 đã được tiến hành và thu được những thành công đáng kể trong việc tạo ra các hạt, sợi, ống, thanh… có kích thước từ vài đến vài chục nanomet Đây cũng là những ấn đề mà nhóm nghiên cứu và chế tạo cảm biến khí thuộc... cực sợi vàng 127 2.2.4 Chế Tạo Cảm Biến Sinh Học 128 2.2.4.1 Thiết kế mặt nạ (MASK) cho vi cảm biến 128 2.2.4.2 Thiết kế bản mạch cho vi cảm biến 133 2.2.4.3 Chế tạo cảm biến sinh học 133 2.2.4.4 Hàn dây và đóng gói cảm biến 142 2.2.4.5 Đóng gói và chức năng hóa cảm biến miễn dịch 145 2.3 CHẾ TẠO THIẾT BỊ SỬ DỤNG CẢM BIẾN .148 2.3.1 Chế tạo các . I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo cảm biến trên cơ sở vật liệu micro-nano và thiết bị kèm theo để kiểm tra một số thông số quan trọng của môi trường khí và nước Mã số. TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU MICRO- NANO VÀ THIẾT BỊ KÈM THEO ĐỂ KIỂM TRA MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÍ VÀ NƯỚC KC02.05/06-10 Cơ quan. NHÀ NƯỚC KC02/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU MICRO-NANO VÀ THIẾT BỊ KÈM THEO ĐỂ KIỂM TRA MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN