(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu tổng hợp và khảo sát tính chất quang điện hóa tách nước của vật liệu dị thể agi tio2 có cấu trúc nano xốp

GI O V TR ỜN OT O ỌC QU N N VĂN TUẤN V ỆT N ÊN CỨU TỔN QUAN ỆN ỢP VÀ K ẢO SÁT TÍN ĨA TÁC N ỚC TRÊN C SỞ VẬT L ỆU AgI/TiO2 C u Vật M s N dẫ TS c ất rắ 8440104 OÀN M N C ẤT T Ủ download by : skknchat@gmail.com LỜ CAM OAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực, kết nghiên cứu thực Trường hướng dẫn TS ại học Quy Nhơn oàn Minh Thủy, tài liệu tham khảo trích dẫn xác đầy đủ Học viên Văn Tuấn Việt download by : skknchat@gmail.com LỜ CẢM N Trong q trình học tập hồn thành luận văn, nhận ủng hộ, giúp đỡ quý báu từ thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè người thân Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS oàn Minh Thủy - người hướng dẫn trực tiếp, tận tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực đề tài luận văn Tôi xin cảm ơn quan tâm, giúp đỡ, ân cần bảo nhiệt tình giảng dạy thầy cô ộ môn Vật l – Khoa học vật liệu, Khoa Khoa học tự nhi n, Trường ại học Quy Nhơn Những kiến thức mà thầy cô hết lòng truyền đạt tảng tri thức vững cho chúng tơi q trình học tập sau trường Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cán bộ, giảng viên Phịng thí nghiệm Vật lý chất rắn, Trường ại học Quy Nhơn hỗ trợ giúp đỡ nhiều việc thực phép đo để đóng góp vào kết luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn người thân ln b n cạnh, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Học viên Văn Tuấn Việt download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC LỜI AM OAN LỜI CẢM ƠN DANH M C CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH M C CÁC BẢNG DANH M C CÁC HÌNH VẼ MỞ ẦU 1 Lí chọ đề tài Mục đ c v ệm vụ nghiên cứu t ợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu P Ý p áp cứu ĩa k oa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luậ vă C N 1 NĂN TỔNG QUAN L ỢN RÔ 1.1.1 Vai trò tầm quan trọng ă 1 Các p p áp sản xuất ợ đrô đrô 1.2 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TiO2 11 1.2.1 Cấu trúc tinh thể TiO2 11 1.2.2 Cấu trúc vù ă ợng TiO2 13 1.2.3 Ứng dụng vật liệu nano TiO2 15 1.3 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU AgI 16 1.3.1 Cấu trúc tinh thể AgI 17 1.3.2 Một s p p áp tổng hợp AgI cấu trúc nano 19 1.3.3 Ứng dụng A tro ĩ vực quang xúc tác 21 1.4 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CdS 23 download by : skknchat@gmail.com 1.4.1 Cấu trúc tinh thể CdS 23 1.4.2 Tính chất vật lý vật liệu CdS 24 1.5 NGUYÊN LÝ CỦA TẾ BÀO QUAN ỆN HOÁ 28 1.5.1 Nguyên lý chung 28 1.5 Cơ c ế qua đệ óa tác ớc vật liệu bán dẫn 29 1.5.3 Hiệu suất PEC 30 1.6 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨN VỰC CỦA Ề TÀI 34 o ớc 34 1.6.2 Tình hình nghiên cứu tro ớc 37 1.6.1 Tình hình nghiên cứu C N T ỰC NGHIỆM 39 2.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 39 2.1.1 Hóa chất 39 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 39 2.2 QUY TRÌNH CHẾ T O MẪU 40 2.2.1 Chuẩn bị đế ITO 40 2.2.2 Quy trình chế tạo dung dịc đ ện phân 40 2.2.3 Quy trình lắ đọ PS đế ITO 41 2.2.4 Quy trình chế tạo đ ện cực quang TiO2/ITO cấu trúc cầu rỗng 42 2.2.5 Quy trình chế tạo đ ện cực quang AgI/TiO2/ITO cấu trúc cầu rỗng 42 CÁC P N P ÁP K ẢO SÁT VẬT LIỆU 44 231 P p áp k ể v đ ện tử quét (SEM) 44 232 P p áp 2.3.3 P p áp p ổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – khả kiến (UV- ễu xạ tia X (XRD) 44 Vis-DRS) 46 2.3.4 o t uộc t C N qua đệ óa tác ớc 47 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 download by : skknchat@gmail.com 3.1.KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ VI CẤU TRÚC 49 3.1.1 Kết đo ễu xạ tia X (XRD) 49 3.1.2 Kết ảnh hiể v đ ện tử quét 51 3.1.3 Kết phổ UV-Vis phản xạ khuếch tán 55 3.2 THUỘC TÍN 33 C C Ế LẮN QUAN ỌN ỆN HÓA CỦA ỆN CỰC QUANG 57 ỆN HÓA TiO TRÊN Ế ITO 61 KÊT LUẬN CHUNG 63 DANH M C TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 QUYẾT ỊNH GIAO Ề TÀI LUẬN VĂN TH SĨ ( ẢN SAO) download by : skknchat@gmail.com DAN ABPE ALD MỤC CÁC KÝ ỆU, C Ữ V ẾT TẮT Hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện tác dụng mạch (applied bias photon to current efficiency) Phương pháp lắng đọng đơn lớp nguyên tử từ pha (atomic layer deposition) CB Vùng dẫn ( onduction band) EF Mức Fermi Eg Năng lượng vùng cấm ( andgap 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 ộ 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 hiđrơ (solar-to-hyđrogen) UV Tia cực tím (Ultraviolet) download by : skknchat@gmail.com UV-Vis VB VIS XRD Quang phổ tử ngoại - khả kiến (Ultraviolet-Visible spectroscopy) Vùng hóa trị (Valence band) nh sáng nhìn thấy (Visible light) Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) download by : skknchat@gmail.com DAN MỤC CÁC BẢN Bảng 1.1 Một số thông số vật lý pha rutile, anatase brookite TiO2 .12 Bảng 1.2 Các thông số vật l đặc trưng vạt liệu dS …………………26 Bảng 2.1 Kí hiệu điện cực TiO2/ITO theo thông số khác 43 Bảng 3.1 Mật độ dòng quang bảo hòa điện cực AgI/CdS phủ CdS 60 download by : skknchat@gmail.com DAN MỤC CÁC ÌN VẼ Hình 1.1 Sơ đồ bình điện phân sử dụng màng polyme với chất điện phân vật liệu rắn Hình 1.2 Minh họa ba loại hệ sản xuất hiđrô từ tách nước sử dụng lượng mặt trời 10 Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể pha anatase, rutile, brookite TiO2 [16] 113 Hình 1.4 (a) Cấu trúc bát diện TiO6 [17] xếp không gian chúng ô sở pha (b) anatase, (c) rutile, (d) brookite TiO2 122 Hình 1.5 Cấu trúc vùng lượng giản đồ mật độ trạng thái rutile (a) anatase 145 Hình 1.6: Cấu trúc tinh thể AgI: (A) pha ; (B) Pha  (C) pha  188 Hình 1.7: Một số hình thái tương ứng với mặt mạng 199 Hình 1.8a: ác giai đoạn phản ứng phương pháp kết tủa pha rắn – lỏng 20 Hình 1.8b: Phương pháp kết tủa pha rắn – lỏng 20 Hình 1.9: Sơ đồ phương pháp chuyển đổi oxy hóa đồng thời 211 Hình 1.10: Cấu trúc tinh thể CdS 214 Hình 1.11 (a) Mơ hình tế bào PE tách nước [26], (b) Sơ đồ nguyên lý tế bào PEC sử dụng chất bán dẫn làm điện cực quang chiếu sáng (các q trình chính: (I) hấp thụ ánh sáng; (II) chia tách vận chuyển điện tử; (III) phản ứng ơxi hố khử bề mặt) 288 Hình 1.12 a) Hình ảnh SEM cấu trúc 3D b) Ảnh SEM mạng TiO2 cấu trúc xốp 355 download by : skknchat@gmail.com 54 Hình 3.5 Ảnh SEM mẫu AgI/Ti-5 (a, b); AgI/Ti-10 (c, d); AgI/Ti-20 (e, f); AgI/Ti30 (g, h) Sau lắng đọng AgI, hình thái kích thước hạt vật liệu tổng hợp AgI/TiO2 (Hình 3.5 (a, b, c, d, e, f, g, h) giống với cấu trúc lỗ xốp TiO2 tr n đế ITO Tuy nhi n, thấy số hạt nano có đường kính khoảng vài chục nano mét xuất tr n bề mặt của thành lỗ xốp, hạt nano AgI lắng đọng bề mặt TiO2 Tại thời gian lắng đọng phút ta khó quan sát hạt AgI thành lỗ xốp Khi thời gian lắng đọng tăng l n số lượng hạt AgI tăng l n n n ta quan sát rõ (bắt đầu từ thời gian lắng đọng 10 phút) ồng thời, bề mặt thành lỗ xốp TiO2 thay đổi từ tương đối mịn sang thô với gia tăng hàm lượng AgI Sự lắng đọng AgI bề mặt cấu trúc thành lỗ xốp TiO2 giải thích sau: Với hàm lượng AgI thấp (Hình 3.2 (a, b)), AgI lắng đọng bề mặt TiO2 dạng hạt nano có kích thước bé, Khi số chu kì lắng đọng tăng l n hạt AgI hình thành kết thành cụm làm cho kích thước AgI tăng l n bề mặt của thành lỗ xốp bắt đầu trở n n tương đối thô Thời gian lắng đọng cao bề mặt lỗ xốp, AgI hình thành đám iều làm giảm diện tích bề mặt điện cực làm giảm hiệu suất quang điện hóa điện cực download by : skknchat@gmail.com 55 Vì lớp AgI dễ bị phân hủy ánh sáng chiếu vào nên, để nâng cao độ bền điện cực ứng dụng quang hóa tách nước, chúng tơi tiến hành chế tạo lớp CdS lên bề mặt điện cực AgI/TiO2 Hình 3.4 ảnh SEM điện cực CdS/AgI/Ti-20 Từ ảnh SEM ta thấy hình thái vật liệu dạng lỗ xốp nhiên bề mặt thành lỗ nhám hạt nano CdS nằm bề mặt vật liệu AgI/TiO2 Mặt khác bề mặt lỗ xốp cịn hình thành cụm dS có kích thước lớn Kích thước lỗ xốp mẫu CdS/AgI/Ti-20 (Hình 3.6 (b)) nhỏ so với mẫu AgI/Ti-20 (Hình 3.5 (f)) iều chứng tỏ lớp dS phủ lên bề mặt vật liệu AgI/TiO2 Kết xác nhận tính chuẩn xác phổ XRD Kết phương pháp kính hiển vi điện tử quét lần khẳng định chế tạo thành công điện cực quang AgI/TiO2 CdS/AgI/TiO2 cấu trúc lỗ xốp Hình 3.6 Ảnh SEM mẫu CdS/AgI/Ti-20 ứng vớ độ p o đại khác 3.1.3 Kết phổ UV-Vis phản xạ khuếch tán Tính chất hấp thụ quang học mẫu đặc trưng quang phổ UV-Vis phản xạ khuếch tán (UV-Vis DRS) Hình 3.7 (a) phổ hấp thụ UV-Vis mẫu TiO2/ITO; AgI/Ti-5; AgI/Ti-10; AgI/Ti-20 AgI/Ti30 Ta thấy, TiO2 có hấp thụ vùng tử ngoại với cạnh hấp thụ khoảng 390 nm, hấp thụ đặc trưng ứng với độ rộng khe lượng download by : skknchat@gmail.com 56 pha anatse TiO2 Trong đó, AgI có khả hấp thụ vùng tử ngoại vùng khả kiến với cạnh hấp thụ khoảng 450 nm Cần lưu cường độ hấp thụ của cấu trúc AgI/TiO2 vùng nhìn thấy tăng cường bước sóng hấp thụ dịch chuyển phía ánh sáng đỏ với gia tăng hàm lượng AgI (tương ứng với thời gian lắng đọng tăng dần lên) ể tính tốn lượng vùng cấm, khảo sát phụ thuộc hàm Kubelka-Munk biến đổi vào lượng ánh sáng mẫu thị có dạng hình 3.7(b) Các giá trị khe lượng TiO2 AgI xác định 3,2 eV 2,8 eV cách ngoại suy phần tuyến tính đường cong 0, phù hợp với giá trị báo cáo cho TiO2 [26] AgI [27] Các kết lần khẳng định chế tạo thành công vật liệu AgI/TiO2 tr n đế ITO Cấu trúc AgI/TiO2 nâng cao khả hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến, điều chứng tỏ triển vọng ứng dụng cấu trúc thiết kế điện cực quang anode tế bào PEC Hình 3.7 Phổ hấp thụ UV-Vis (a) phụ thuộc (F(R)*h)1/2 v o ă ợng photon (h) (b) mẫu mẫu mẫu TiO2/ITO; AgI/Ti-5; AgI/Ti-10; AgI/Ti-20 AgI/Ti-30 download by : skknchat@gmail.com 57 Hình 3.8 Phổ hấp thụ UV-Vis (a) phụ thuộc (F(R)*h)1/2 v o ă ợng photon (h) (b) mẫu mẫu mẫu CdS/TiO2/ITO; CdS/AgI/Ti-20 Hình 3.8 (a) phổ hấp mẫu CdS/TiO2/ITO; CdS/AgI/Ti-20 Ta thấy, có CdS khả hấp thụ biên vùng hấp thụ vật liệu tăng dần bước 520 nm Một điểm đáng cường độ hấp thụ cấu trúc CdS/AgI/TiO2 vùng nhìn thấy cao so với mẫu CdS/TiO2 Bằng phương pháp Kubelka - Munk xác định giá trị khe lượng CdS 2,35 eV kết phù hợp với giá trị báo cáo trước (Hình 3.8(b)) [28] 3.2 THUỘC TÍN QUAN ỆN HĨA CỦA ỆN CỰC QUANG Hình 3.9(a) 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 200 nm với thời gian điện phân 180 giây Từ đồ thị cho thấy, mật độ dòng quang bảo hòa hiệu suất chuyển đổi quang đạt giá trị cực đại tương ứng 0,18 mA/cm2 0,13% (tại điện mạch V so với điện cực tham chiếu Ag/AgCl) Hình 3.9 (b) (c) đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ dòng quang hiệu suất chuyển đổi quang vào hiệu điện mạch điện cực quang AgI/TiO2/ITO cấu trúc xốp ứng với thời gian phản download by : skknchat@gmail.com 58 ứng AgI khác bề mặt TiO2 thị cho thấy thời gian lắng đọng tăng mật độ dịng quang hiệu suất tăng tiếp tục tăng thời gian phản ứng mật độ dòng hiệu suất giảm dần Cụ thể mật độ dòng quang bảo hòa hiệu suất chuyển đổi quang tăng thời gian lắng đọng AgI tăng dần phút (Mẫu AgI/Ti-5) , 10 phút (AgI/Ti-10), 15 phút (AgI/Ti-15) đạt giá trị cực đại 20 phút (AgI/Ti-20) tương ứng giá trị 1,71 mA/cm2 1,7% (ứng với ngồi 0V) Mật độ dịng quang tăng gần 10 lần so với điện cực TiO2/ITO cấu trúc lỗ xốp iều chứng tỏ AgI hiệu làm tăng tính quang điện hóa cấu trúc TiO2/ITO vùng ánh sáng khả kiến iều giải thích thời gian lắng đọng tăng, lượng vật liệu AgI bề mặt TiO2 tăng l n, n n lượng photon (có bước sóng < 450 nm) hấp thụ bề mặt vật liệu AgI/TiO2 nhiều hơn, điều làm số lượng quang điện tích (electron lỗ trống) tăng l n làm tăng mật độ dòng quang điện hiệu suất chuyển đổi quang mô hình PE Nhưng thời gian phản ứng 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 liệu,… hính lí làm giảm thuộc tính quang điện hóa điện cực download by : skknchat@gmail.com 59 Hình 3.9 Sự phụ thuộc mật độ dòng hiệu suất v o đ ện mạch đ ện cực AgI/TiO2/ITO cấu trúc lỗ x p với thờ a đ ện phân khác Vì lớp AgI bị phân hủy chiếu ánh sáng kích thích, n n để đưa vào ứng dụng mơ hình PEC, chúng tơi tiến hành phủ lớp dS l n điện AgI/TiO2 Hình 3.10 biểu diễn mật độ dòng quang điện cực AgI/TiO2 sau phủ lớp CdS thị cho thấy tất mẫu AgI/TiO2 phủ lớp dS có mật độ dòng quang tăng l n so với mẫu AgI/TiO2 tương ứng điện mạch V Cụ thể thể Bảng 3.1 download by : skknchat@gmail.com 60 Bảng 3.1 Mật độ dòng quang bảo òa đ ện cực AgI/CdS phủ CdS Thời gian lắng Mật độ dòng quang mẫu Mật độ dòng quang mẫu đọng AgI (phút) AgI/TiO2 (mA.cm-2) AgI/TiO2 phủ CdS (mA.cm-2) 0,5 10 0,8 2,2 15 1,25 20 1,71 3,95 30 1,0 2,8 Ta thấy mật độ dòng quang mẫu AgI/TiO2 sau phủ CdS mật độ dịng quang tăng lần đạt giá trị cực đại 20 phút (CdS/AgI/Ti-20) tương ứng giá trị 3,95 mA/cm2 (ứng với 0V), mật độ dòng quang cao nhiều so với cấu trúc xốp CdS/TiO2 mà chế tạo (ứng với 0V) Hiệu suất tương ứng điện cực CdS/AgI/Ti-20 3,63%, hiệu suất cao số cấu trúc CdS/TiO2 mà cơng trình cơng bố trước [29, [30], [31], [32] Hình 3.10 Sự phụ thuộc mật độ dò v o đ ện mạch đ ện cực AgI/TiO2/ITO phủ lớp CdS (a) hiệu suất chuyể đổi quang mẫu CdS/AgI/Ti-20 (b) ộ ổn định điện cực CdS/AgI/Ti-20 kiểm tra việc đo độ hồi đáp quang lặp lại theo chu kỳ bật/tắt ánh sáng kích thích download by : skknchat@gmail.com 61 V (so với Ag/AgCl) trình bày Hình 3.11(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 ộ bền điện cực tham số quan trọng mơ hình PEC Hình 3.11(b) mơ tả phụ thuộc dòng quang theo thời gian làm việc, hiệu điện chọn điện phân V (so với Ag/Ag l) thị cho thấy mật độ dòng quang tương đối ổn định trình điện phân 50 phút Kết bước đầu cho thấy điện cực CdS/AgI/TiO2/ITO cấu trúc xốp có triển vọng ứng dụng thực tế Hình 3.11 Sự phụ thuộc dòng qua đ ện vào thời gian chế độ bật/tắt ánh sang k c t c (a) v độ bề đ ện cực quang CdS/AgI/Ti-20 33 C C Ế LẮN ỌN ỆN HÓA TiO TRÊN Ế ITO Phản ứng lắng đọng TiO2 tr n 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: (Ti2O5(OH)) +H2O2  (Ti2O5(OH))x(x-2) + (x-2) H+ (x>2) (3.1) download by : skknchat@gmail.com 62 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 1-2) Quá trình biểu diễn phương trình: TiOSO4 + H2O2 → Ti(O2)SO4 + H2O (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: NO3‾ + H2O + 2e‾→NO2‾ + 2OH‾ (3.3) Trong 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 vô định hình gọi phức hợp titan peroxit (ở dạng gel trước xử lý nhiệt) Q trình hóa học li n quan đến lắng đọng hình thành gel mơ tả phương trình (3.4) Ti(O2)SO4 + 2OH‾ + (x+1) H2O → TiO(OH)2.xH2O + H2O2 + SO42‾ (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 + H2O (3.5) download by : skknchat@gmail.com 63 KẾT LUẬN C UN Luận văn đạt mục ti u đề ra, cụ thể: ã chế tạo thành cơng vật liệu TiO2 có cấu trúc xốp nano tr n đế ITO phương pháp lắng đọng điện hóa khn cứng cầu PS 200 nm, kết hợp nung khơng khí nhiệt độ 550 oC Giản đồ XRD cho thấy TiO2 có cấu trúc anatse, lỗ xốp có đường kính 180 nm quan sát kính hiển vi điện tử quét ã chế tạo thành công điện cực quang AgI/TiO2 phương pháp trao đổi ion Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy AgI có pha  thuộc hệ hexagonal, kích thước hạt AgI cỡ vài chục nano mét Kết khảo sát hiệu suất điện cực quang AgI/TiO2 theo thời gian lắng đọng cho thấy, thời gian 20 phút cho hiệu suất cao 1,7% ứng với mật độ dòng quang 17 mA.cm-2 ã phủ thành công lớp dS l n điện cực quang AgI/TiO2 phương pháp thủy nhiệt nhằm bảo vệ lớp AgI tác dụng ánh sáng Giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy CdS có cấu trúc lục giác Khảo sát hiệu suất điện cực quang CdS/AgI/TiO2 cho thấy mẫu CdS/AgI/Ti-20 cho hiệu suất cao 3,63% iện cực có độ hồi đáp nhanh độ bền điện hóa cao, có tiềm ứng dụng vào lĩnh vực quang điện hóa tách nước Kết đề tài góp phần tìm hiểu sâu hệ vật liệu AgI/TiO2 ứng dụng làm điện cực quang hệ quang điện hóa tách nước, đồng thời tìm phương pháp chế tạo thích hợp để tạo vật liệu đáp ứng yêu cầu mong muốn download by : skknchat@gmail.com 64 DAN MỤC TÀ L ỆU T AM K ẢO [1] C.-H Liao, C.-W Huang, and J S Wu (2012), “Hydrogen Production from Semiconductor-based Photocatalysis via Water Splitting,” Catalysts, vol 2, no 4, pp 490–516 [2] S K Saraswat, Rodene, and R Gupta (2018), “Recent advancements in semiconductor materials for photoelectrochemical water splitting for hydrogen production using visible light,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 89, no June 2017, pp 228–248 [3] S Chu, W Li, Y Yan, T Hamann, I Shih, D Wang, and Z Mi (2017), “Roadmap on solar water splitting : current status and future prospects Roadmap on solar water splitting : current status and future prospects,” Nano futures, vol 1, p 28 pages [4] Rowena yew, Siva krishna karuturi, Jiaqin liu, Hark hoe tan, Yucheng wu and Chennupati jagadish (2019), "Exploiting defects in TiO2 inverse opal for enhanced photoelectrochemical water splitting", Optics express, Vol 27, No 2, 13 pages, https://doi.org/10.1364/OE.27.000761 [5] Junhui Yi, Lingling Huang, Hongjuan Wang, Hao Yu Feng Peng (2015), "AgI/TiO2 Nanobelts Monolithic Catalyst with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity", Journal of Hazardous Materials, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.11.020 [6] Li Zhong, Xiu-Qi Li, Rui-Lin Liu, Xiao-Ping Wei and Jian-Ping (2019), "A visible-light-driven photoelectrochemical molecularly imprinted sensor based on titanium dioxide nanotubes arrays loaded with silver iodide nanoparticles for sensitive detection benzoyl peroxide", Analyst, DOI: 10.1039/x0xx00000x download by : skknchat@gmail.com 65 [7] Xiuli Hu, Wenbo Zhou, Xizheng Wang, Tao Wu, Jeffery B, Delisio, Michael R Zachariah (2016), "On-the-fly green generation and dispersion of AgI nanoparticles for cloud seeding nuclei", J Nanopart Res 18:214 DOI 10.1007/s11051-016-3528-5 [8] J.Zhang, B Tian, L Wang, M Xing, J Lei, “Photocatalysis Fundamentals, Materials and Applications”, Springer (2010) [9] Pfanner K, Gfeller N, Calzaferri G (1996) Photochemical oxidation of water with thin AgCl layers J Photochem Photobiol A 95:175–180 [10] Wang P, Huang B-B, Qin X-Y, Zhang X-Y, Dai Y, Wei J-Y, Whangbo M-H (2008) Ag@AgCl: a highly efficient and stable photocatalyst active under visible light Angew Chem Int Ed 47:7931–7933 [11] Xue, T Sun, J K Wu, F Mao, and W Yang (2015), “AgI/TiO2 nanocomposites: induced Ultrasound-assisted photocatalytic degradation preparation, of methyl visible-light orange and antibacterial activity”, Ultrason Sonochem., vol 22, pp 1–6 [12] Li Zhong, Xiu-Qi Li, Rui-Lin Liu, Xiao-Ping Wei and Jian-Ping (2019), "A visible-light-driven photoelectrochemical molecularly imprinted sensor based on titanium dioxide nanotubes arrays loaded with silver iodide nanoparticles for sensitive detection benzoyl peroxide", Analyst, DOI: 10.1039/x0xx00000x] [13] Li Zhong, Xiu-Qi Li, Rui-Lin Liu, Xiao-Ping Wei and Jian-Ping (2019), "A visible-light-driven photoelectrochemical molecularly imprinted sensor based on titanium dioxide nanotubes arrays loaded with silver iodide nanoparticles for sensitive detection benzoyl peroxide", Analyst, DOI: 0.1039/x0xx00000x] [14] Shin-ichi Naya , Hiroaki Tada (2021), Photocatalysis of Ag Nanoparticle-incorporated AgI Formed in the Pores of Mesoporous download by : skknchat@gmail.com 66 TiO2 Film, chemistry letters, Vol.50, No.11, doi.org/10.1246/cl.210457 [15] R V d Karol and M Graătzel, Photoelectrochemical Hydrogen Production Switzerland: Springer Sci Bus Me., 2012 [16] S U M Khan, M Al-Shahry, and W Ingler, “Efficient photochemical water splitting by a chemically modified n-TiO2,” Science (80- )., vol 297, no 5590, pp 2243–2245, 2002 [17] K iernat, A Malinowski, and G Malwwina, “The Possibility of Future Biofuels Production Using Waste Carbon Dioxide and Solar Energy,” in Biofuels - Economy, Environment and Sustainability Figure, IntechOpen Limited, 2013, pp 123–172 [18] M Gratzel, “Photoelectrocchemical cells,” Nature, vol 414, pp 338– 344, 2001 [19] M H Samat, A M M Ali, M F M Taib, O H Hassan, and M Z A Yahya, “Hubbard U calculations on optical properties of 3d transition metal oxide TiO2,” Results Phys., vol 6, pp 891–896, 2016 [20] Santara, P K Giri, K Imakita, and M Fujii, “Microscopic origin of lattice contraction and expansion in undoped rutile TiO2 nanostructures,” J Phys D Appl Phys., vol 47, no 21, p pp, 2014 [21] T Zhu and S Gao, “The Stability , Electronic Structure , and Optical Property of TiO Polymorphs,” J Phys Chem C, vol 118, pp 11385–11396, 2014 [22] Yi Wana, Jinquan Wanga,*, Xin Wanga, Haiqing Xua, Saisai Yuanb, Qitao Zhangc, Ming Zhangd, Preparation of inverse opal titanium dioxide for photocatalytic performance research, Optical Materials 96 (2019) 109287 [23] Rowena yew, Siva krishna karuturi, Jiaqin liu, Hark hoe tan, Yucheng wu download by : skknchat@gmail.com 67 and Chennupati jagadish (2019), "Exploiting defects in TiO2 inverse opal for enhanced photoelectrochemical water splitting", Optics express, Vol 27, No 2, 13 pages, https://doi.org/10.1364/OE.27.000761] AgI [Junhui Yi, Lingling Huang, Hongjuan Wang, Hao Yu Feng Peng (2015), "AgI/TiO2 Nanobelts Monolithic Catalyst with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity", Journal of Hazardous Materials, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.11.020 [24] Yunxia Hu, Baoyuan Wang, Jieqiong Zhang, Tian Wang, Rong Liu, Jun Zhang, Xina Wang, Hao Wang (2013), “Synthesis and photoelectrochemical response of CdS quantum dot-sensitized TiO2 nanorod array photoelectrodes”, Nanoscale Research Letters, 8(1): 222 [25] Yi Wana, Jinquan Wanga, Xin Wanga, Haiqing Xua, Saisai Yuanb, Qitao Zhangc, Ming Zhangd, “Preparation of inverse opal titanium dioxide for photocatalytic performance research”, Optical Materials 96 (2019) 109287] [26] Rowena yew, Siva krishna karuturi, Jiaqin liu, Hark hoe tan, Yucheng wu and Chennupati jagadish (2019), "Exploiting defects in TiO2 inverse opal for enhanced photoelectrochemical water splitting", Optics express, Vol 27, No 2, 13 pages, https://doi.org/10.1364/OE.27.000761 [26] Junhui Yi, Lingling Huang, Hongjuan Wang, Hao Yu Feng Peng (2015), "AgI/TiO2 Nanobelts Monolithic Catalyst with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity", Journal of Hazardous Materials, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.11.020 [28] Yunxia Hu, Baoyuan Wang, Jieqiong Zhang, Tian Wang, Rong Liu, Jun Zhang, Xina Wang, Hao photoelectrochemical Wang response of (2013), CdS “Synthesis quantum download by : skknchat@gmail.com and dot-sensitized 68 TiO2 nanorod array photoelectrodes”, Nanoscale Research Letters, 8(1): 222 [29] S Chaguetmi, F Mammeri, M Pasut, S.Nowak, H Lecoq, P Decorse, ostentin, S Achour and S Ammar (2013), “Synergetic effect of CdS quantum dots and nanofibers TiO2 for photoelectrochemical hydrogen generation”, Journal of Nanoparticle Research, , DOI 10.1007/s11051-013-2140-1, pp) [52] [30] Y Li, F X Gao, L T Zhao, Y J Ye, J Liu and Y Z Tao (2016), “Reversing dS and ZnS Preparation Order on electrospun TiO2 and Its Effects on photoelectrochemical property”, Micro and nano letter, 11, 11, pp 731 -733, [31] Peng Wang, Yu Zhang, Liang Su, Wenzhu Gao, Baolin Zhang, Hairong hu, Yiding Wang, Jun, W Yu (2015), “Photoelectrochemical Properties of CdS/CdSe Sensitized TiO2 Nanocable Arrays”, Electrochimica Acta, 165, pp 110–115 [56] [32] Jingshan Luo, Lin Ma, Tingchao He, Chin Fan Ng, Shijie Wang, Handong Sun, and Hong Jin Fan (2012), “TiO2 /(CdS, CdSe, CdSeS) Nanorod Heterostructures and Photoelectrochemical Properties”, J Phys Chem C, 116, pp 11956-11963 [58] [33] F Chen, Q Yang, J Sun, F Yao, S Wang andY Wang (2016), “Enhanced photocatalytic degradation of tetracycline by AgI/ iVO4 heterojunction under visible-light irradiation: Mineralization efficiency and mechanism”, ACS Appl Mater Interfaces, vol 8, no 48, pp 32887–32900 download by : skknchat@gmail.com ... - Biến tính bề mặt TiO2 hạt nano AgI - Phủ lớp CdS bề mặt vật liệu AgI/ TiO2 - Khảo sát thuộc tính quang điện hóa điện cực AgI /TiO2 CdS /AgI /TiO2 chế tạo nhằm tối ưu hóa hiệu suất tách nước chúng... ợ cứu v p ạm v cứu - ối tượng nghiên cứu: Vật liệu bán dẫn TiO2, AgI, CdS - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu chế tạo TiO2 biến tính bề mặt hạt AgI, CdS khảo sát hình thái bề mặt, tính chất vật liệu. .. vật liệu dạng hạt Hiện nay, để nâng cao hiệu suất tách nước kỹ thuật quang điện hóa nhà nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên cứu mơ hình cấu trúc vật liệu làm điện cực quang TiO2 cấu trúc nano xốp