(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu tổng hợp và tối ưu hóa hiệu suất tách nước sử dụng cấu trúc tio2 nano xốp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ PHAN ĐINH THỊ THANH VY ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƯỚC CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC NANO XỐP LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ CHẤT RẮN Bình Định – Năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ PHAN ĐINH THỊ THANH VY ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƯỚC CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC NANO XỐP Chuyên ngành: Vật lí chất rắn Mã số: 8440104 Người hướng dẫn : TS Đoàn Minh Thủy LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu tổng hợp khảo sát tính chất quang điện hóa tách nước vật liệu TiO2 cấu trúc nano xốp” cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu nghiên cứu khoa học kết nghiên cứu luận văn trung thực tài liệu tham khảo ghi rõ nguồn trích dẫn Nếu phát chép từ kết nghiên cứu khác sai sót số liệu nghiên cứu, tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường hội đồng LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học Tự nhiên, Tổ mơn Vật lí, Phịng Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện giúp đỡ tốt để tơi có mơi trường nghiên cứu khoa học suốt khóa học Tơi xin phép bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Đoàn Minh Thủy Thầy trực tiếp định hướng tận tình giúp đỡ tơi nhiều mặt kiến thức, phương pháp nghiên cứu cung cấp cho tơi tài liệu để hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến thầy giáo chủ nhiệm chuyên ngành Vật lí chất rắn PGS.TS Nguyễn Minh Vương, thầy cô giáo Tổ môn giúp đỡ, giảng dạy có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho tơi q trình học tập thực luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình đồng nghiệp bạn học viên cao học khóa 22 thường xuyên động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập hoàn thiện luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TiO2 1.1.1 Cấu trúc vật liệu TiO2 1.1.2 Cấu trúc vùng lượng TiO2 1.1.3 Các ứng dụng vật liệu quang xúc tác TiO2 .7 1.1.3.1 Tách hydro từ nước 1.1.3.2 Khử trùng diệt vi khuẩn chống mốc 1.1.3.3 Ứng dụng phân hủy chất hữu độc hại làm môi trường .10 1.1.3.4 Xử lý ion kim loại nặng nước 11 1.1.4 Một số phương pháp tổng hợp TiO2 có cấu trúc nano .12 1.1.4.1 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano chủ yếu 12 1.1.4.2 Phương pháp sol - gel 12 1.1.4.3 Phương pháp thủy nhiệt .14 1.1.4.4 Phương pháp “khuôn” mềm 14 1.1.4.5 Phương pháp “khuôn” cứng 15 1.2 CÔNG NGHỆ QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƯỚC 15 1.2.1 Nguyên lý cấu trúc tế bào quang điện hóa (PEC) 15 1.2.2 Cơ chế phản ứng tách nước 16 1.2.3 Mơ hình lượng PEC 18 1.2.4 Hiệu suất PEC 20 1.3 PHỔ TỔNG TRỞ ĐIỆN HÓA 23 1.3.1 Khái niệm .23 1.3.2 Cơ sở lý thuyết .23 1.3.2.1 Lý thuyết mạch điện xoay chiều 23 1.3.2.2 Các phần tử mạch điện bình điện hóa 24 1.3.3 Các mơ hình mạch điện tương đương 25 1.3.3.1 Mơ hình lớp phủ điện dung .25 1.3.3.2 Mô hình bình điện hố Randles 26 1.3.3.3 Mơ hình động lực học hỗn hợp khống chế khuếch tán .27 1.3.3.4 Mô hình lớp phủ kim loại 27 1.4 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 29 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 36 2.1 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 36 2.1.1 Hóa chất 36 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 36 2.2 QUY TRÌNH CHẾ TẠO MẪU 37 2.2.1 Chuẩn bị đế ITO 37 2.2.2 Quy trình chế tạo dung dịch điện phân .37 2.2.3 Quy trình lắng đọng PS lên đế ITO .39 2.2.4 Quy trình chế tạo điện cực quang TiO2 cấu trúc cầu rỗng 39 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VẬT LIỆU 40 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .40 2.3.2 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 42 2.3.3 Phương pháp phổ Raman .44 2.3.4 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 46 2.3.5 Phương pháp quét tuyến tính (Linear sweep voltammetry: LSV) 47 2.3.6 Phương pháp phổ tổng trở điện hóa (Electrochemistry impedance spectrum: EIS) 48 2.3.7 Đo thuộc tính quang điện hóa tách nước .49 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 HÌNH THÁI BỀ MẶT CỦA VẬT LIỆU 51 3.1.1 Hình thái bề mặt cầu PS 51 3.1.2 Ảnh hưởng kích thước cầu PS lên hình thái vật liệu TiO2 lỗ xốp 53 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian điện phân lên hình thái vật liệu TiO2 54 3.2 PHỔ NHIỄU XẠ TIA X CỦA VẬT LIỆU 56 3.3 PHỔ RAMAN CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC XỐP 57 3.4 PHỔ HẤP THỤ CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC XỐP 58 3.5 TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HÓA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC XỐP 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ABPE Hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện tác dụng mạch (applied bias photon to current efficiency) ALD Phương pháp lắng đọng đơn lớp nguyên tử từ pha (atomic layer deposition) CB Vùng dẫn (Conduction band) EF Mức Fermi Eg Năng lượng vùng cấm (Bandgap energy) EIS Phổ tổng trở điện hoá (electrochemical impedance spectroscopy) FTO Fluorine tin oxide IPCE Hiệu suất chuyển đổi dòng photon tới thành dòng điện (incident photon to current conversion efficiency) ITO Indium tin oxide LSV Phương pháp quét tuyến tính (Linear sweep voltammetry) PBG Photonic bandgap PEC Quang điện hóa tách nước (photoelectrochemical) pH Độ hoạt động hydro (Pondus hydrogenii) PS Polystyrene QE Hiệu suất lượng tử (quantum efficiency) SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy) STH Hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành hydro (solar-to-hydrogen) UV Tia cực tím (Ultraviolet) UV-Vis Quang phổ tử ngoại - khả kiến (Ultraviolet-Visiblespectroscopy) VB Vùng hóa trị (Valence band) VIS Ánh sáng nhìn thấy (Visible light) XRD Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính cấu trúc dạng thù hình TiO2 [4] Bảng 1.2 Mơ hình mạch điện phổ tổng trở tương ứng số mơ hình thường gặp .28 Bảng 2.1 Kí hiệu điện cực TiO2/ITO theo thông số khác 40 Bảng 3.1 Kết mật độ dòng quang điện số cấu trúc TiO2 công bố .63 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể TiO2: (a) rutile; (b) anatase (c) brookite [4] .4 Hình 1.2 Mạng tinh thể lý tưởng khuyết tật mạng TiO2 [5] .5 Hình 1.3 Cấu trúc vùng lượng giản đồ mật độ trạng thái pha tinh thể TiO2 : (a) pha rutile (b) pha anatase [6] Hình 1.4 Cấu trúc hệ quang điện hóa tách nước ba điện cực [13] .16 Hình 1.5 Cơ chế phản ứng quang điện hóa [13] 17 Hình 1.6 Sơ đồ lượng hệ điện hóa điện cực bán dẫn - kim loại: (a) chưa tiếp xúc, (b) tiếp xúc chưa chiếu ánh sáng, (c) ảnh hưởng chiếu sáng (d) ảnh hưởng chiếu sáng [13] .19 Hình 1.7 Mạch điện giản đồ Nyquist tương ứng 26 Hình 1.8 Mơ hình bình điện phân Randles giản đồ Nyquist tương ứng 26 Hình 1.9 Mơ hình động lực học hỗn hợp khống chế khuếch tán giản đồ Nyquist tương ứng 27 Hình 1.10 Mơ hình lớp phủ kim loại giản đồ Nyquist tương ứng 28 Hình 1.11 (a) Ảnh SEM cấu trúc 3D, (b) Ảnh SEM mạng TiO2 cấu trúc xốp [15] 30 Hình 1.12 Đường cong j-V cấu trúc P-25 TiO2 cấu trúc xốp với đường kính khác theo Kim cộng [15] 30 Hình 1.13 Ảnh SEM mẫu: (a) mẫu cầu PS, (b) mặt TiO2-IO đế FTO [16] 31 Hình 1.14 Điện cực quét tuyến tính thu quang điện tử TiO2-IO nguyên sơ khử hóa học thời gian 300 s, 400 s 500 s chất 57 Hình 3.4 Giản đồ XRD mẫu 200Ti_30; 200Ti_120; 200Ti_180 200Ti_300 3.3 PHỔ RAMAN CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC XỐP Hình 3.5 Phổ Raman mẫu 200Ti_180 Quang phổ Raman, có phản ứng nhạy với độ kết tinh cấu trúc vi mô vật liệu nên thường sử dụng để nghiên cứu dạng liên kết vật liệu nano Hình 3.5 phổ Raman mẫu 200Ti_180 từ lên trên, đo bước sóng 532 nm 58 Trong phổ Raman TiO2 ta ý đến đỉnh số sóng 140 cm-1 641 cm-1, chúng tương ứng với kiểu dao động nhóm Eg, A1g pha anatase TiO2 Các cơng trình khác cho lắng đọng điện hóa ln tạo pha anatase tiền chất dung môi sử dụng để điều chế TiO2 [18][19] Điều chứng minh thêm trường hợp Kết đo phổ Raman lần chứng tỏ chế tạo thành công vật liệu TiO2 đế ITO 3.4 PHỔ HẤP THỤ CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC XỐP Hình 3.6(a) cho phổ hấp thụ UV-Vis TiO2 cấu trúc xốp chế tạo từ PS với đường kính 100 nm, 200 nm 500 nm thời gian điện phân 180 giây Các đỉnh hấp thụ kéo dài từ bước sóng 300 nm đến 400 nm hấp thụ cấu trúc anatase TiO2 thông thường Mặt khác, khoảng từ bước sóng 400 nm đến 800 nm, hấp thụ mẫu TiO2 tăng kích thước lỗ xốp tăng lên hiệu ứng bẫy photon thu kích thước lớn Điều nghĩa số photon không bị hấp thụ bị giam giữ lỗ xốp [15] 59 Hình 3.6 Phổ hấp thụ (a) phụ thuộc (F(R)*h)1/2 vào lượng photon (h) (b) mẫu 100Ti_180, 200Ti_180 500Ti_180 Hình 3.7 Độ rộng khe lượng mẫu 100Ti_180, 200Ti_180 500Ti_180 Sử dụng hàm K-M, phụ thuộc (F(R)*h)1/2 vào lượng photon (h) thể hình 3.6(b), chúng tơi xác định độ rộng khe lương mẫu 100Ti_180, 200Ti_180 500Ti_180 3,12 eV, 3,09 eV 2,98 eV (Hình 3.7) Như độ rộng khe lượng giảm dần, điều nghĩa vật liệu có khả hấp thụ bước sóng dài kích thước lỗ xốp tăng Kết số tác giả giải thích hiệu ứng PBG (photonic bandgap) Theo hiệu ứng PBG, photon thường lan truyền với vận tốc nhóm thấp gần bước sóng PBG điều kéo dài đường truyền ánh sáng, hay nói cách khác bước sóng tăng lên vùng Cấu trúc lỗ xốp trật tự cao có 60 hiệu ứng PBG tương đối tốt, kết phổ UV-Vis chứng minh điều [20] 3.5 TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HĨA CỦA VẬT LIỆU TiO2 CẤU TRÚC XỐP Hình 3.8 đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ dòng quang hiệu suất chuyển đổi quang vào hiệu điện mạch ngồi kích thích đèn Xenon điện cực quang TiO2/ITO cấu trúc xốp ứng với kích thước lỗ xốp 100 nm, 200 nm 500 nm thời gian điện phân khác Những đồ thị có đặc điểm chung thời gian điện phân tăng mật độ dòng quang hiệu suất tăng thời gian tiếp tục tăng mật độ dịng quang hiệu suất giảm dần Cụ thể cấu trúc lỗ xốp 100 nm, điện cực quang ứng với thời gian điện phân 180 giây (mẫu 100Ti_180) mật độ dòng quang bảo hòa hiệu suất chuyển đổi quang đạt giá trị cực đại tương ứng 0,11 mA/cm2 0,07% (ứng với 0V); Cấu trúc lỗ xốp 200 nm, mật độ dòng quang bảo hòa hiệu suất chuyển đổi quang đạt giá trị cực đại tương ứng 0,18 mA/cm2 0,13% ứng với thời gian điện phân 180 giây (mẫu 200Ti_180); Mẫu 500Ti_120 (lỗ xốp 500 nm, thời gian điện phân 120 giây) có mật độ dịng quang bảo hòa hiệu suất chuyển đổi quang đạt giá trị cực đại tương ứng 0,15 mA/cm2 0,11% Điều giải thích là, thời gian lắng đọng tăng, lượng vật liệu TiO2 đế nhiều hơn, nên lượng quang điện tích (electron lỗ trống) hình thành tăng lên làm tăng mật độ dịng quang điện hiệu suất chuyển đổi quang mô hình PEC Nhưng thời gian lắng đọng tăng, đường kính lỗ xốp giảm làm giảm diện tích bề mặt điện cực (quan sát ảnh SEM) Mặt khác lớp vật liệu dày lên gây nên số nhược điểm dung dịch điện phân không thấm vào sâu bên điện cực, hạn chế số photon đến bề mặt vật 61 liệu,… Chính lí làm giảm thuộc tính quang điện hóa điện cực Hình 3.8 Sự phụ thuộc mật độ dịng quang hiệu suất vào điện mạch điện cực TiO2/ITO với thời gian điện phân khác 62 Độ ổn định điện cực 100Ti_180; 200Ti_180 500Ti_120 kiểm tra việc đo độ hồi đáp quang lặp lại theo chu kỳ bật/tắt ánh sáng kích thích V (so với Ag/AgCl) trình bày Hình 3.9(a) Kết cho thấy ổn định tốt điện cực sau vòng đo, mật độ dòng quang gần lặp lại trạng thái ban đầu độ hồi đáp nhanh Nghĩa là, ngắt ánh sáng dịng quang gần 0, chiếu sáng dịng quang tăng nhanh gần đường thẳng đạt đến giá trị không đổi Độ bền điện cực tham số quan trọng mơ hình PEC Hình 3.9(b) mơ tả phụ thuộc dòng quang theo thời gian làm việc, hiệu điện chọn điện phân V (so với Ag/AgCl) Đồ thị cho thấy mật độ dịng quang tương đối ổn định q trình điện phân 40 phút Kết bước đầu cho thấy điện cực TiO2/ITO cấu trúc xốp có triển vọng ứng dụng thực tế Hình 3.9 Sự phụ thuộc dòng quang điện vào thời gian chế độ bật/tắt ánh sáng kích thích (a) độ bền điện cực quang 100Ti_180; 200Ti_180 500Ti_120 Mô tả phụ thuộc dòng quang theo thời gian làm việc (b) 100Ti_180; 200Ti_180 500Ti_120 Bảng 3.1 trình bày số kết mật độ dòng quang số cấu trúc công bố Các kết đạt cấu trúc xốp cao nhiều so với 63 số cấu trúc Điều cho thấy hiệu hiệu ứng bẫy photon giúp điện tử sinh vận chuyển hiệu thông qua cấu trúc lỗ xốp Mật độ dòng quang ứng với đường kính lỗ xốp 200 nm, cao so với hai cấu trúc cịn lại Có thể ứng với đường kính lỗ xốp 200 nm cho diện tích bề mặt điện cực tối ưu Bảng 3.1 Kết mật độ dòng quang điện số cấu trúc TiO2 công bố Dung dịch điện phân Mật độ dòng quang (mA/cm2) TiO2 nano Xenon 150 W rod/FTO 100mW/ cm2 1M KOH ~ 0,080 V vs RHE [21] TiO2 nano Xenon 500 W 75 mW/ cm2 sợi/ITO 1M KOH ~ 0,01 V vs Ag/AgCl [22] TiO2 nano Xenon 150 W 100 mW/ cm2 sợi/Ti 0,5 M Na2SO4 ~ 0,05 0,6 V vs Ag/AgCl [23] TiO2 nano LED UV 365 nm hạt (1,46 mW/cm2) 0,1 M Na2SO4 ~ 0,03 0,6 V vs Ag/AgCl [24] Vật liệu Nguồn sáng kích thích Điện áp (V) TLTK Các đặc tính tiếp xúc điện cực quang, chẳng hạn truyền phân tách điện tích tiếp xúc chất bán dẫn dung dịch, phân tích phổ tổng trở EIS Hình 3.10 phổ tổng trở (đồ thị Nynquist) mẫu ứng với thời gian tẩm khác đo từ vùng tần số Hz đến 105 Hz Tất đường cong trở kháng hiển thị hình bán nguyệt rõ ràng dải tần số cao đến trung bình, phù hợp với đặc trưng q trình dịch chuyển điện tích lớp tiếp xúc điện cực Trở kháng mẫu 200Ti_180 nhỏ so với hai mẫu 100Ti_180 500Ti_120 (bán kính cung trịn nhỏ hơn) Điều cho thấy 64 khả cản trở trình dịch chuyển điện tích thấp số tất mẫu cịn lại Kết giải thích mẫu 200Ti_180 cho mật độ dịng quang cao Hình 3.10 Phổ EIS điện cực quang 100Ti_180; 200Ti_180 500Ti_120 Phản ứng lắng đọng TiO2 đế ITO giải thích sau: Bột TiO2.nH2O tác dụng với hỗn hợp dung dịch H2O2 NH4OH hình thành dung dịch peroxotitanium có màu vàng nhạt theo phương trình phản ứng sau: Ti O OH     H2O2  Ti2O5 OH   ( x -2 ) x   x  2 H  x  2  (3.1) Phản ứng xảy có có mặt NH4OH nồng độ thấp Khi cho H2SO4 vào dung dịch hình thành hợp chất TiOSO4 TiOSO4 dung dịch nước H2O2 hình thành nên Ti(O2)SO4 có màu đỏ (độ pH dung dịch lúc cỡ - 2) Quá trình biểu diễn phương trình: TiOSO4  H 2O2  Ti  O2  SO4  H 2O (3.2) Khi điện đặt điện cực, ion K+ NO3‾, có dung dịch điện phân dung dịch nước, tạo ion OH‾ Sự diện ion OH‾ làm tăng độ pH dung dịch gần điện cực, điều cần thiết cho hình thành phức titan peroxit Phản ứng khử NO3‾ xảy theo phương trình: 65 NO3  H2O  2e  NO2  2OH  (3.3) Trong q trình lắng đọng điện, hệ điện hóa có ba điện cực gồm điện cực đếm bạch kim (Pt), điện cực so sánh điện cực làm việc, sử dụng đế ITO Các vật liệu lắng đọng vào ITO vơ định hình gọi phức hợp titan peroxit (ở dạng gel trước xử lý nhiệt) Q trình hóa học liên quan đến lắng đọng hình thành gel mơ tả phương trình: Ti  O2  SO4  2OH    x  1 H 2O  TiO OH 2 xH 2O  H 2O2  SO4 2 (3.4) Sau nung nhiệt độ 550 °C ta thu tinh thể TiO2 Quá trình xử lý biểu diễn phương trình: Ti  OH 2  TiO2  H 2O (3.5) 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu đề tài, đưa số kết luận sau: Đã chế tạo thành công vật liệu TiO2 cấu trúc lỗ xốp đế dẫn ITO phương pháp lắng đọng điện hóa với khn cầu PS có kích thước 100 nm, 200 nm 500 nm Kết ảnh SEM cho thấy điện cực sau nung có cấu trúc lỗ xốp tương đối bề mặt điện cực Kết XRD cho thấy TiO2 có cấu trúc tinh thể dạng anatase Trạng thái liên kết hóa học bề mặt vật liệu xác định phép đo phổ Raman, kết chứng tỏ vật liệu chế tạo có độ tinh khiết cao Phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis cho thấy cấu trúc lỗ xốp lớn điện cực có khả hấp thụ bước sóng dài, điều cho ảnh hưởng hiệu ứng giam giữ phonton PBG cấu trúc lỗ xốp Đã khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nước cấu trúc xốp TiO2/ITO với thời gian lắng đọng khác ứng với cầu PS 100 nm, 200 nm 500 nm, kết cho thấy điện cực TiO2/ITO với thời gian lắng đọng 180 giây, ứng với đường kính lỗ xốp 200 nm cho mật độ dòng quang bảo hòa cao (0,18 mA.cm-2) hiệu suất tốt (0,13 %) Kết gần tiệm cận với số công bố trước KIẾN NGHỊ Do thời gian hạn chế điều kiện khách quan, nhận thấy số vấn đề cần nghiên cứu sâu sau: Khảo sát thuộc tính quang điện 67 hóa tách nước cấu trúc lỗ xốp nano TiO2 biến tính bề mặt vật liệu nguyên tố khác 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C.-H Liao, C.-W Huang, and J C S Wu (2012), “Hydrogen Production from Semiconductor-based Photocatalysis via Water Splitting,” Catalysts, vol 2, no 4, pp 490–516 [2] S K Saraswat, D D Rodene, and R B Gupta (2018), “Recent advancements in semiconductor materials for photoelectrochemical water splitting for hydrogen production using visible light,” Renew Sustain Energy Rev., vol 89, no June 2017, pp 228–248 [3] S Chu et al (2017), “Roadmap on solar water splitting : current status and future prospects Roadmap on solar water splitting : current status and future prospects,” Nano Futur., vol 1, p 28 pages [4] M H Samat, A M M Ali, M F M Taib, O H Hassan, and M Z A Yahya (2016), “Hubbard U calculations on optical properties of 3d transition metal oxide TiO2,” Results Phys., vol 6, pp 891–896 [5] B Santara, P K Giri, K Imakita, and M Fujii (2014), “Microscopic origin of lattice contraction and expansion in undoped rutile TiO2 nanostructures,” J Phys D Appl Phys., vol 47, no 21, pp [6] T Zhu and S Gao (2014), “The Stability , Electronic Structure , and Optical Property of TiO Polymorphs,” J Phys Chem C, vol 118, pp 11385–11396 [7] M Gao, L Zhu, W L Ong, J Wang, and G W Ho (2015), “Structural design of TiO2-based photocatalyst for H2production and degradation applications,” Catal Sci Technol., vol 5, no 10, pp 4703–4726 [8] H M Yadav, J S Kim, and S H Pawar (2016), “Developments in photocatalytic antibacterial activity of nano TiO2: A review,” Korean J 69 Chem Eng., vol 33, no 7, pp 1989–1998 [9] Y Wang et al (2016), “The Application of Nano-TiO2 Photo Semiconductors in Agriculture,” Nanoscale Res Lett., vol 11, pp 1–7 [10] M A Barakat (2011), “New trends in removing heavy metals from industrial wastewater,” Arab J Chem., vol 4, no 4, pp 361–377 [11] Y Wei et al (2018), “CoC2O4·2H2O derived Co3O4 nanorods array: a highefficiency 1D electrocatalyst for alkaline oxygen evolution reaction”, Chemical Communications, 54(12), 1533–1536 [12] T Sugimoto et al (2003), “Synthesis of uniform anatase TiO2 nanoparticles by gel-sol method: Formation process and size control”,Journal of Colloid and Interface Science, 259(1), 43–52 [13] R V d Karol and M Graătzel (2012), Photoelectrochemical Hydrogen Production Switzerland: Springer Sci Bus Me [14] S U M Khan, M Al-Shahry, and W B Ingler (2002), “Efficient photochemical water splitting by a chemically modified n-TiO2,” Science (80- )., vol 297, no 5590, pp 2243–2245 [15] K Kim, P Thiyagarajan, H.-Jin Ahn, S.-I Kim, and J.-H Jang (2013), “Optimization for Visible Light Photocatalytic Water Splitting: Gold- Coated Nano- and Surface-Textured TiO2 Inverse Opal Networks,”Nanoscale, vol 5, pp 6254-6260 [16] R Yew, S K Karuturi, J Liu, H H Tan, Y Wu, and C Jagadish (2019), “Exploiting defects in TiO2 inverse opal for enhanced photoelectrochemical water splitting ,” Opt Express, vol 27, no 2, p 761 [17] R Boppella et al.(2017), “Plasmon-Sensitized Graphene/TiO2 Inverse Opal Nanostructures with Enhanced Charge Collection E ffi ciency for Water 70 Splitting,” ACS Appl Mater Interfaces, no 9, pp 7075–7083 [18]H Yan et al (2006), “Cathodic Electrodeposition of Ordered Porous Titania Films by Polystyrene Colloidal Crystal Templating,”Chemistry Letters, vol.35, no.8 [19] Y Tao and B Zhu (2020), “Titanium Oxide Films Prepared by Cathodic Electrodeposition Method,”Journal of Electronic Materials vol 49, pp.7526–7531 [20] X.-M Liuet al.(2021),“Facile preparation of spherical TiO2 inverse opals with enhanced visible-light photodegradation of methylene blue”,Journal of Materials Science: Materials in Electronics,vol 32, pp.21742–21755 [21] L Li, H Dai, L Feng, D Luo, S Wang and X Sun (2015), “Enhance photoelectrochemical hydrogengeneration activity and stability of TiO2 nanorodarrays sensitized by PbS and CdS quantum dots under UV-visible light”, Nanoscale Research Letters 10:418 [22] Y Li, F X Gao, L T Zhao, Y J Ye, J Liu and Y Z Tao (2016), “Reversing CdS and ZnS Preparation Order on electrospun TiO2 and Its Effects onphotoelectrochemical property”, Micro and nano letter, 11, 731 733, 2016 [23] S Chaguetmi, F Mammeri, M Pasut, S.Nowak, H Lecoq, P Decorse, C Costentin, S Achour and S Ammar (2013), “Synergetic effect of CdS quantum dots and nanofibers TiO2 for photoelectrochemicalhydrogen generation”, Journal of Nanoparticle Research, DOI 10.1007/s11051-0132140-1, 5pp [24] J Krysa , M Zlamal, S Kment, M Brunclikova and Z Hubicka (2015), 71 “TiO2 and Fe2O3 Films for Photoelectrochemical Water Splitting”, Molecules20, 1046-1058 ... cứu tổng hợp khảo sát tính chất quang điện hóa tách nước vật liệu TiO2 cấu trúc nano xốp? ?? Tổng quan tình hình nghiên cứu TiO2 cấu trúc nano xốp thu hút nhiều nhóm tham gia nghiên cứu Cấu trúc. .. Luận văn Thạc sĩ ? ?Nghiên cứu tổng hợp khảo sát tính chất quang điện hóa tách nước vật liệu TiO2 cấu trúc nano xốp? ?? cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu nghiên cứu khoa học kết nghiên. .. quang cấu trúc xốp cao nhiều so với vật liệu TiO2 nano P25 Hình 1.11 (a) Ảnh SEM cấu trúc 3D, (b) Ảnh SEM mạng TiO2 cấu trúc xốp [15] Hình 1.12 Đường cong j-V cấu trúc P-25 TiO2 cấu trúc xốp với