(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu chế tạo vật liệu nano oxit kim loại định hướng ứng dụng khử CO2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO ĐỒNG (Cu) ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG KHỬ CO2 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN Bình Định - năm 2021 download by : skknchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO ĐỒNG (Cu) ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG KHỬ CO2 Chuyên ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN Mã số: 8440104 Người hướng dẫn 1: TS Phan Thanh Hải Người hướng dẫn 2: PGS.TS Nguyễn Thị Diệu Cẩm download by : skknchat@gmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano đồng (Cu) định hướng ứng dụng khử CO2” kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả luận văn Võ Thị Thu Hà download by : skknchat@gmail.com ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup mã số VINIF.2019.ThS.40 Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quỹ đổi sáng tạo Vingroup (VINIF) tạo điều kiện, hỗ trợ học bổng với số tiền lớn để tơi hồn thành khóa học cao học thuận tiện chuyên tâm công việc nghiên cứu đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Phan Thanh Hải PGS.TS Nguyễn Thị Diệu Cẩm tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, bảo động viên tơi hồn thành tốt luận văn Trong trình thực luận văn nhận nhiều quan tâm tạo điều kiện Thầy, Cô khoa Khoa học Tự nhiên - Trường Đại học Quy Nhơn Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới quý Thầy, Cơ Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tập thể lớp Cao học Vật lý chất rắn K22 ln động viên, khích lệ tinh thần suốt trình học tập nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng thời gian thực luận văn cịn hạn chế kiến thức thời gian ảnh hưởng đại dịch Covid – 19, kinh nghiệm nghiên cứu nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp quý báu từ quý Thầy, Cô để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! download by : skknchat@gmail.com iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ VII MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Phương pháp tổng hợp vật liệu 5.2 Phương pháp đặc trưng vật liệu BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CO2 1.2 CƠ CHẾ KHỬ ĐIỆN HÓA CO2 1.3 CÁC PHẢN ỨNG ĐIỆN HÓA TẠI BỀ MẶT 1.3.1 Phản ứng oxi hóa – khử 1.3.2 Điện cực oxi hóa – khử 1.3.3 Thế điện cực chuẩn chiều diễn phản ứng oxi hóa – khử 10 1.4 PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA 13 1.5 GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG 13 1.5.1 Giới thiệu sơ lược đồng kim loại 13 download by : skknchat@gmail.com iv 1.5.2 Vật liệu xúc tác đồng 17 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 22 2.1 HÓA CHẤT 22 2.2 THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ 22 2.3 QUY TRÌNH CHẾ TẠO HỆ VẬT LIỆU MÀNG HOPG – CU BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA 23 2.3.1 Chuẩn bị dung dịch làm việc 23 2.3.2 Chuẩn bị tế bào điện hóa điện cực làm việc 23 2.3.3 Quy trình tạo mẫu phương pháp lắng đọng điện hóa 24 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 26 2.4.1 Phương pháp quét vòng tuần hoàn (CV) 26 2.4.2 Nghiên cứu khả xúc tác khử CO2 hệ vật liệu HOPG – Cu hệ vật liệu ITO – Cu phương pháp quét tuyến tính (LSV) 31 2.4.3 Phương pháp hiển vi lực nguyên tử (AFM) 32 2.4.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 33 2.4.5 Phương pháp nhiễu xạ X – ray (XRD) 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XÚC TÁC KHỬ CO2 CỦA HỆ VẬT LIỆU HOPG – CU CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA 38 3.1.1 Tính chất điện hóa hệ vật liệu HOPG – Cu 39 3.1.2 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu HOPG – Cu 40 3.1.3 Đặc tính xúc tác hệ vật liệu HOPG – Cu 41 3.2 CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XÚC TÁC KHỬ CO2 CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO CU KHỐI LẬP PHƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA 43 3.2.1 Chế tạo hệ vật liệu nano Cu khối lập phương 43 download by : skknchat@gmail.com v 3.2.2 Khả xúc tác hệ vật liệu nano Cu khối lập phương 45 3.3 HỆ VẬT LIỆU ITO – CU CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HĨA VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA CHÚNG 46 3.3.1 Cấu trúc tinh thể hệ vật liệu 47 3.3.2 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu ITO – Cu 48 3.3.3 Đặc tính xúc tác khử CO2 49 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 download by : skknchat@gmail.com vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU TÊN TIẾNG ANH AFM Atomic force microscopy CV Cyclic voltammetry SEM Scanning Electron Microscope TÊN TIẾNG VIỆT Kính hiển vi lực nguyên tử Phương pháp quét vòng tuần hồn Kính hiển vi điện tử qt Highly oriented pyrolytic Graphite nhiệt phân tính định graphite hướng cao LSV Linear sweep voltammetry Phương pháp quét tuyến tính FCC Face centered cubic Lập phương tâm diện ITO Indium Tin Oxide Ôxit bán dẫn thiếc indi HOPG E Điện điện cực làm việc so với điện cực so sánh Ag/AgCl (CKCl = 3M) CO2RR Phản ứng điện khí hóa CO2 download by : skknchat@gmail.com vii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ kỹ thuật lắng đọng điện hóa 13 Hình 1.2 Mơ hình minh họa cấu trúc mạng tinh thể fcc 16 Hình 1.3 Mặt phẳng (111) mạng tinh thể Cu 17 Hình 1.4 SEM cho ba bề mặt: (a) Mẫu A (bề mặt điện kết), (b) Mẫu B (Bề mặt phủ hạt nano Cu (c) Mẫu C (Bề mặt phun Ar) Được in lại từ ref 21, Copyright (2012) với ion permiss từ Hiệp hội Hóa học Hồng gia 19 Hình 1.5: Biểu đồ hiệu suất faradaic cho sản phẩm điện tín CO2 ba bề mặt CO2-bão hòa 0,1 M KClO4 -1,1 V so với RHE, bao gồm Mẫu A (bề mặt điện kết), Mẫu B (bề mặt phủ hạt nano Cu) Mẫu C (bề mặt ẩm) [49] 20 Hình 2.1 Điện cực HOPG 24 Hình 2.2 Hệ tế bào điện hóa phép đo CV 25 Hình 2.3 Thiết bị đo CV trường đại học Quy Nhơn 25 Hình 2.4 Nguyên tắc hoạt động hệ điện cực, CE: điện cực phụ trợ, WE: điện cực làm việc, RE: điện cực so sánh 27 Hình 2.5 Hệ tế bào điện hóa phép đo CV 28 Hình 2.6 Thiết bị đo CV đại học Quy Nhơn 28 Hình 2.7 Hệ tế bào điện hóa phép đo CV 29 Hình 2.8 Thiết bị đo CV đại học Quy Nhơn 30 Hình 2.9 Thơng số kỹ thuật phép đo CV 30 Hình 2.10 Đường cong thể mối quan hệ i-E có peak đặc trưng, ip,a ứng với Ep,a ip,c ứng với Ep,c 31 Hình 2.11 Hình ảnh sục khí oxi vào dung dịch mẫu 31 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý làm việc kính hiển lực ngun tử 33 Hình 2.13 Sơ đồ giải thích nguyên lý làm việc kính hiển vi điện tử quét (SEM) 34 download by : skknchat@gmail.com viii Hình 2.14 Kính hiển vi điện tử quét Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam 35 Hình 2.15 Sơ đồ nhiễu xạ tia X (XRD) 37 Hình 3.1 CV dung dịch mM CuSO4 + mM H2SO4 đế HOPG 38 Hình 3.2 CA dung dịch mM CuSO4 + mM H2SO4 đế HOPG 39 Hình 3.3 CV mơ tả tính chất điện hóa điện cực đồng (Cu foil) (màu đỏ) CV HOPG (màu đen) dung dịch 0.2M Na2SO4 40 Hình 3.5 Hình ảnh kết đo SEM hệ vật liệu HOPG – Cu sau lắng đọng E = -0.8V với Ag/AgCl thời gian 60s 41 Hình 3.6 LSV hệ vật liệu HOPG HOPG – Cu dung dịch có sục khí CO2 khơng sục khí CO2 42 Hình 3.7 Hình ảnh AFM hệ vật liệu HOPG – Cu dung dịch điện phân Na2SO4 có sục khí CO2 43 Hình 3.8 Hình ảnh SEM bề mặt đồng nguyên chất bề mặt đồng xử lý điện hóa 44 Hình 3.9 Cấu trúc vi mô bề mặt vật liệu đồng qua xử lý điện hóa đo phương pháp AFM 44 Hình 3.10 CV mơ tả tính xúc tác khử CO2 với Cu foil chưa xử lý điện hóa (đường màu đen) Cu foil sau xử lý điện hóa (đường màu đỏ) 45 Hình 3.11 (A) Tính chất điện hóa điện cực ITO dung dịch mM CuSO4; (B) Đường CA mô tả q trình lắng động điện hóa cation Cu0 lên bề mặt điện cực HOPG 46 Hình 3.12 Phổ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO 48 Hình 3.13 Hình ảnh SEM mơ tả hình thái học bề mặt đo hệ vật liệu 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO 49 download by : skknchat@gmail.com 44 hình thành hạt nano Cu khối lập phương có cấu trúc khối cấu trúc làm tăng diện tích bề mặt hiệu dụng q trình khử điện hóa Bề mặt đồng nguyên chất Bề mặt đồng sau xử lý điện hóa @-0.8V_3hs Hình 3.8 Hình ảnh SEM bề mặt đồng nguyên chất bề mặt đồng xử lý điện hóa 204.44 nm 516.83 nm 222.09 nm 0.00 nm 0.00 nm 0.00 nm Hình 3.9 Cấu trúc vi mô bề mặt vật liệu đồng qua xử lý điện hóa đo phương pháp AFM download by : skknchat@gmail.com 45 3.2.2 Khả xúc tác hệ vật liệu nano Cu khối lập phương Để khảo sát khả xúc tác khử CO2 hệ vật liệu HOPG – Cu, sử dụng hệ vật liệu HOPG – Cu với thời gian lắng đọng 60s Dung dịch điện phân sử dụng 0.2 M Na2SO4 bão hòa CO2 Kết ghi nhận sử dụng hệ vật liệu làm vật liệu xúc tác cho trình khử CO2 (Hình 3.10) So sánh mật độ dịng hệ vật liệu vùng EO = -1.1 V với Ag/AgCl, thấy giá trị dòng hệ vật liệu nano Cu khối lập phương (màu đỏ) cao nhiều so với giá trị dòng điện cực đồng (màu đen) Cụ thể, điện cực đồng J = 0.3 (A/cm2) Sau biến tính hạt nano Cu khối lập phương J tăng lên đáng kể đạt giá trị cực đại J = (A/cm2), nghĩa tăng gấp gần lần so với vật liệu HOPG Điều cho thấy, khả xúc tác khử CO2 hệ vật liệu chế tạo J (A/cm2) T_Cu foil p_Cu foil -1 -2 -0.9 -0.6 -0.3 0.0 E (V) vs Ag/AgCl Hình 3.10 CV mơ tả tính xúc tác khử CO2 với Cu foil chưa xử lý điện hóa (đường màu đen) Cu foil sau xử lý điện hóa (đường màu đỏ) download by : skknchat@gmail.com 46 3.3 HỆ VẬT LIỆU ITO – CU CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HĨA VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT XÚC TÁC CỦA CHÚNG Tương tự, trình lắng đọng điện hóa Cu bề mặt điện cực ITO thực thơng qua phương pháp qt vịng tuần hồn (CV) dung dịch điện phân chúng Trong khuôn khổ luận văn này, nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu ITO – Cu phương pháp lắng đọng điện hóa với tiền chất ban đầu mM CuSO4.5H2O Phương pháp CV sử dụng để khảo sát tính chất điện hóa điện cực đồng dung dịch mM H2SO4 (Hình 3.11), Hình 3.11 (A) Tính chất điện hóa điện cực ITO dung dịch mM CuSO4; (B) Đường CA mô tả q trình lắng động điện hóa cation Cu0 lên bề mặt điện cực HOPG Kết khảo sát cho thấy, có hai q trình điện hóa xảy vùng khảo sát điện cực ITO, cụ thể: download by : skknchat@gmail.com 47 Quá trình thứ ghi nhận vùng ER1 = - 0.39 V EO1 = 0.25 V với Ag/AgCl quy cho trình oxi hóa khử từ cation Cu2+ cation Cu+ ngược lại, theo phương trình sau: Cu2+ + e- Cu+ (1) Trong đó, q trình thứ hai ghi nhận vùng ER2 = - 0.73 V EO2= - 0.4V với Ag/AgCl quy cho trình oxi hóa khử từ cation Cu+ Cu0 ngược lại, theo phương trình sau: Cu+ + e- Cu0 (2) Vì vậy, nhóm nghiên cứu chọn E = - 0.8V với Ag/AgCl làm lắng động với cation đồng bị khử hoàn toàn thành đồng kim loại (Cu0) Quá trình lắng động thực phương pháp CA với thông số kỹ thuật chọn cụ thể: Ed = - 0.8V với Ag/AgCl; t = 60s – 480s Hệ vật liệu sau lắng động đặt tên là 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO 3.3.1 Cấu trúc tinh thể hệ vật liệu Cấu trúc tinh thể thành phần pha hệ vật liệu Cu/ITO khảo sát phương pháp nhiễu xạ tia X (Hình 3.12) Kết thu cho thấy, đỉnh đặc trưng cho vật liệu đế ITO (dấu sao), bốn hệ vật liệu xuất đỉnh nhiễu xạ 37,50; 430 510 Hai đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho mặt mạng (111), đỉnh cuối cho thấy xuất mặt mạng (200) [PDF-00-004-0836] Như vậy, kết luận sơ hạt nano đồng lắng động thành công bề mặt điện cực ITO hình thành nên cấu trúc đa tinh thể, mặt mạng (200) chiếm ưu download by : skknchat@gmail.com 48 Hình 3.12 Phổ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO 3.3.2 Hình thái học bề mặt hệ vật liệu ITO – Cu Hình thái học bề mặt hệ vật liệu ITO – Cu khảo sát phương pháp SEM (Hình 3.13) Kết thu cho thấy, bề mặt điện cực ITO bao phủ hai cấu hình chủ đạo hạt nano Cu khối lập phương (nanocuboid) có kích thước trung bình khoảng 100 nm dạng nhánh (dendritics) Tỷ lệ mật độ hợp phần hình thành bề mặt điện cực ITO phụ thuộc vào thời gian lắng đọng Với thời gian 60s, mật độ hai hợp phần thấp, đặc biệt hạt nano đồng dạng nhánh (Hình 3.13A - B) Mật độ hai hợp phần tăng lên với thời gian lắng đọng (Hình 3.13C - H) Nghiên cứu kỹ tỷ lệ hợp phần, thấy với thời gian t = 240s, hạt nano Cu khối lập phương chiếm ưu (Hình 3.13E - F), hợp phần dendritics lại chiếm ưu tăng thời gian lắng đọng lên 480s (Hình 3.13G - H) Điều cho ảnh hưởng tới đặc trưng xúc tác hệ vật liệu khác số lượng mặt mạng (111) (100) hệ vật liệu download by : skknchat@gmail.com 49 Hình 3.13 Hình ảnh SEM mơ tả hình thái học bề mặt đo hệ vật liệu 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO 3.3.3 Đặc tính xúc tác khử CO2 Khả xúc tác khử điện hóa CO2 hệ vật liệu 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO khảo sát phương pháp LSV dung dịch 0.1 M K2CO3 bão hòa CO2 (Hình 3.14A) So sánh với đường màu đen (mơ tả trình khử CO2 điện cực ITO) mật độ dòng hiệu dụng tất hệ vật liệu Cu/ITO cao nhiều, hệ vật liệu 240Cu/ITO có giá trị mật độ dịng hiệu dụng cao Điều chứng tỏ hệ download by : skknchat@gmail.com 50 vật liệu 240Cu/ITO thể tính xúc tác cao so với hệ vật liệu lại Kết giải thích mật độ hạt nano Cu khối lập phương hệ vật liệu chiếm ưu thế, dó góp phần làm tăng khả xúc tác khử CO2 Để xác định hiệu suất khử CO2 hệ vật liệu Cu/ITO, chúng tơi so sánh mật độ dịng hiệu dụng hệ vật liệu 240Cu/ITO đo phương pháp LSV dung dịch 0.1 M K2CO3 bão hòa N2 CO2 (Hình 3.14B) Phương pháp so sánh dựa giả định sau: Dòng đo điều kiện N2 bão hòa gây chủ yếu q trình hydro bay (HER), dòng đo từ dung dịch chứa CO2 bão hòa tổng hai trình bao gồm HER khử điện hóa CO2 Vì vậy, sai khác giá trị dòng hai phép đo quy cho dịng sinh q trình khử điện hóa CO2 Từ đó, hiệu suất q trình khử điện hóa CO2 tính theo cơng thức: 𝐻% = ( 𝐽𝐶𝑂2 −𝐽𝑁2 𝐽𝐶𝑂2 ) × 100 (3) Từ đó, hiệu suất khử CO2 hệ vật liệu theo điện cực tổng hợp hình chèn Hình 3.14B Theo đó, hiệu suất khử CO2 cao có giá trị 85% xác định E = - 0.5 V với Ag/AgCl download by : skknchat@gmail.com 51 Hình 3.14 (A) So sánh khả xúc tác khử CO2 hệ vật liệu 60Cu/ITO, 120Cu/ITO, 240Cu/ITO 480Cu/ITO; (B) LSV hệ vật liệu 240Cu/ITO dung dịch 0.1M K2CO3 bão hòa N2 (đường màu đen) bão hào CO2 (đường màu đỏ); Hiệu suất khử CO2 theo điện cực mô tả hình chèn download by : skknchat@gmail.com 52 KẾT LUẬN Đã chế tạo thành công hệ vật liệu nano HOPG – Cu, hạt nano Cu khối lập phương ITO – Cu phương pháp lắng đọng điện hóa từ pha dung dịch chứa ion Cu2+ Tính chất điện hóa, cấu trúc tinh thể hình thái học bề mặt hệ vật liệu nano HOPG – Cu, ITO – Cu khảo sát phương pháp CV, AFM SEM, đó: a) Hệ vật liệu nano đồng lắng động điện cực HOPG có cấu hình dạng hoa (nanoflower); b) Hệ vật liệu nano đồng hình thành Cu foil có cấu hình dạng khối (hạt nano Cu khối lập phương); c) Hệ vật liệu nano đồng lắng động điện cực ITO có cấu trúc đa tinh thể bao gồm dạng khối (nanocuboid) dạng nhánh (dendritics) Đã bước đầu khảo sát, đánh giá khả xúc tác khử CO2 nano HOPG – Cu ITO – Cu phương pháp quét tuyến tính (LSV) Kết thu cho thấy hệ vật liệu có hoạt tính xúc tác q trình khử CO2, đó, hệ vật liệu Cu/ITO lắng đọng với thời gian 240s có hiệu suất xúc tác tốt đạt 85% vùng E = - 0.5V với Ag/AgCl download by : skknchat@gmail.com 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Aresta, M., Dibenedetto, A and Angelini, A., (2014) "Catalysis for the valorization of exhaust carbon: from CO2 to chemicals, materials, and fuels Technological use of CO2." Chemical reviews, 114(3), pp.1709-1742 [2] Gao, S., Lin, Y., Jiao, X., Sun, Y., Luo, Q., Zhang, W., Li, D., Yang, J and Xie, Y., (2016), "Partially oxidized atomic cobalt layers for carbon dioxide electroreduction to liquid fuel." Nature 529(7584), 68-71 [3] Long, C., Li, X., Guo, J., Shi, Y., Liu, S & Tang, Z., (2019) “Electrochemical reduction of CO2 over heterogeneous catalysts in aqueous solution: recent progress and perspectives” Small Methods, 3(3), p.1800369 [4] Hori, Y., Kikuchi, K., & Suzuki, S (1985) “Production of CO and CH4 in electrochemical reduction of CO2 at metal electrodes in aqueous hydrogencarbonate solution” Chemistry Letters, 14(11), 1695-1698 [5] Zhu, Q., Sun, X., Yang, D., Ma, J., Kang, X., Zheng, L., Zhang, J., Wu, Z and Han, B., (2019) “Carbon dioxide electroreduction to C2 products over copper-cuprous oxide derived from electrosynthesized copper complex” Nature communications, 10(1), pp.1-11 [6] Li, J., Kuang, Y., Meng, Y., Tian, X., Hung, W.H., Zhang, X., Li, A., Xu, M., Zhou, W., Ku, C.S & Chiang, C.Y., (2020) “Electroreduction of CO2 to formate on a copper-based electrocatalyst at high pressures with high energy conversion efficiency” Journal of the American Chemical Society, 142(16), pp.7276-7282 [7] Jiménez, C., Cerrillo, M.I., Martínez, F., Camarillo, R and Rincón, J., (2020) “Effect of carbon support on the catalytic activity of copper-based catalyst in CO2 electroreduction” Separation and Technology, 248, p.117083 download by : skknchat@gmail.com Purification 54 [8] Ting, L.R.L., Piqué, O., Lim, S.Y., Tanhaei, M., Calle-Vallejo, F and Yeo, B.S., (2020) “Enhancing CO2 electroreduction to ethanol on copper–silver composites by opening an alternative catalytic pathway” ACS Catalysis, 10(7), pp.4059-4069 [9] Kim, D., Kley, C.S., Li, Y and Yang, P., (2017) “Copper nanoparticle ensembles for selective electroreduction of CO2 to C2–C3 products” Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(40), pp.10560-10565 [10] Kuhl, K.P., Cave, E.R., Abram, D.N and Jaramillo, T.F., (2012) “New insights into the electrochemical reduction of carbon dioxide on metallic copper surfaces” Energy & Environmental Science, 5(5), pp.7050-7059 [11] Kas, R., Kortlever, R., Yilmaz, H., Koper, M.T and Mul, G., (2015) “Manipulating the hydrocarbon selectivity of copper nanoparticles in CO2 electroreduction by process conditions” ChemElectroChem, 2(3), pp.354-358 [12] Dutta, A., Rahaman, M., Luedi, N.C., Mohos, M and Broekmann, P., (2016) “Morphology matters: tuning the product distribution of CO2 electroreduction on oxide-derived Cu foam catalysts” ACS Catalysis, 6(6), pp.3804-3814 [13] Yang, K.D., Ko, W.R., Lee, J.H., Kim, S.J., Lee, H., Lee, M.H and Nam, K.T., (2017) “Morphology‐directed selective production of ethylene or ethane from CO2 on a Cu mesopore electrode” Angewandte Chemie, 129(3), pp.814818 [14] Ma, M., Djanashvili, K and Smith, W.A., (2016) “Controllable hydrocarbon formation from the electrochemical reduction of CO2 over Cu nanowire arrays” Angewandte chemie international edition, 55(23), pp.66806684 download by : skknchat@gmail.com 55 [15] da Silva, A.H., Raaijman, S.J., Santana, C.S., Assaf, J.M., Gomes, J.F and Koper, M.T., (2021) “Electrocatalytic CO2 reduction to C2+ products on Cu and CuxZny electrodes: Effects of chemical composition and surface morphology” Journal of Electroanalytical Chemistry, 880, p.114750 [16] Bernal, M., Bagger, A., Scholten, F., Sinev, I., Bergmann, A., Ahmadi, M., Rossmeisl, J and Cuenya, B.R., (2018) “CO2 electroreduction on coppercobalt nanoparticles: Size and composition effect” Nano Energy, 53, pp.27-36 [17] Birhanu, M.K., Tsai, M.C., Kahsay, A.W., Chen, C.T., Zeleke, T.S., Ibrahim, K.B., Huang, C.J., Su, W.N and Hwang, B.J., (2018) “Copper and Copper‐Based Bimetallic Catalysts for Carbon Dioxide Electroreduction" Advanced Materials Interfaces, 5(24), p.1800919 [18] He, J and Janaky, C., (2020) “Recent advances in solar-driven carbon dioxide conversion: expectations versus reality” ACS energy letters, 5(6), pp.1996-2014 [19] Jacobson, T.A., Kler, J.S., Hernke, M.T., Braun, R.K., Meyer, K.C and Funk, W.E., (2019) “Direct human health risks of increased atmospheric carbon dioxide” Nature Sustainability, 2(8), pp.691-701 [20] De Luna, P., Hahn, C., Higgins, D., Jaffer, S.A., Jaramillo, T.F and Sargent, E.H., (2019) “What would it take for renewably powered electrosynthesis to displace petrochemical processes?” Science, 364(6438) [21] Villadsen, S.N., Fosbøl, P.L., Angelidaki, I., Woodley, J.M., Nielsen, L.P and Møller, P., (2019) “The potential of biogas; the solution to energy storage” ChemSusChem, 12(10), pp.2147-2153 [22] D'Alessandro, D.M., Smit, B and Long, J.R., (2010) “Carbon dioxide capture: prospects for new materials” Angewandte Chemie International Edition, 49(35), pp.6058-6082 download by : skknchat@gmail.com 56 [23] Leung, D.Y., Caramanna, G and Maroto-Valer, M.M., (2014) “An overview of current status of carbon dioxide capture and storage technologies” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, pp.426-443 [24] Johnsson, F., (2011) “Perspectives on CO2 capture and storage” Greenhouse Gases: Science and Technology, 1(2), pp.119-133 [25] Ran, J., Jaroniec, M and Qiao, S.Z., (2018) “Cocatalysts in semiconductor‐based photocatalytic CO2 reduction: achievements, challenges, and opportunities” Advanced materials, 30(7), p.1704649 [26] Zhang, X., Guo, S.X., Gandionco, K.A., Bond, A.M and Zhang, J., (2020) “Electrocatalytic carbon dioxide reduction: from fundamental principles to catalyst design” Materials Today Advances, 7, p.100074 [27] Pei, Y., Zhong, H and Jin, F., (2021) “A brief review of electrocatalytic reduction of CO2—Materials, reaction conditions, and devices” Energy Science & Engineering, 9(7), pp.1012-1032 [28] Göttle, A.J and Koper, M.T., (2017) “Proton-coupled electron transfer in the electrocatalysis of CO reduction: prediction of sequential vs concerted pathways using DFT” Chemical science, 8(1), pp.458-465 [29] Zhu, D.D., Liu, J.L and Qiao, S.Z., (2016) “Recent advances in inorganic heterogeneous electrocatalysts for reduction of carbon dioxide” Advanced materials, 28(18), pp.3423-3452 [30] Lim, R.J., Xie, M., Sk, M.A., Lee, J.M., Fisher, A., Wang, X and Lim, K.H., (2014) “A review on the electrochemical reduction of CO2 in fuel cells, metal electrodes and molecular catalysts” Catalysis Today, 233, pp.169-180 [31] Lim, H.K and Kim, H., (2017) “The mechanism of room-temperature ionic-liquid-based electrochemical CO2 reduction: review” Molecules, 22(4), p.536 download by : skknchat@gmail.com a 57 [32] Roduner, E., (2014) “Understanding catalysis” Chemical Society Reviews, 43(24), pp.8226-8239 [33] Andricacos, P.C., Uzoh, C., Dukovic, J.O., Horkans, J and Deligianni, H., (1998), "Damascene copper electroplating for chip interconnections." IBM Journal of Research and Development, 42(5), pp.567-574 [34] Edelstein, D., Heidenreich, J., Goldblatt, R., Cote, W., Uzoh, C., Lustig, N., Roper, P., McDevitt, T., Motsiff, W., Simon, A and Dukovic, J., (1997), "Full copper wiring in a sub-0.25/spl mu/m CMOS ULSI technology." In International Electron Devices Meeting IEDM Technical Digest, pp 773776 IEEE [35] Vereecken, P.M., Binstead, R.A., Deligianni, H and Andricacos, P.C., (2005), "The chemistry of additives in damascene copper plating." IBM Journal of Research and Development, 49(1), pp.3-18 [36] Hori, Y I (2008), "Electrochemical CO2 reduction on metal electrodes." Modern aspects of electrochemistry Springer, New York, NY, pp.89-189 [37] Huan, T.N., Simon, P., Rousse, G., Génois, I., Artero, V and Fontecave, M., (2017), "Porous dendritic copper: an electrocatalyst for highly selective CO2 reduction to formate in water/ionic liquid electrolyte." Chemical science, 8(1), pp.742-747 [38] Rahaman, M., Dutta, A., Zanetti, A and Broekmann, P., (2017), "Electrochemical reduction of CO2 into multicarbon alcohols on activated Cu mesh catalysts: an identical location (IL) study." ACS Catalysis, 7(11), pp.7946-7956 [39] Hori, Y., Murata, A and Takahashi, R., (1989) "Formation of hydrocarbons in the electrochemical reduction of carbon dioxide at a copper electrode in aqueous solution." Journal of the Chemical Society, Faraday download by : skknchat@gmail.com 58 Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases, 85(8), pp.23092326 [40] Kas, R., Kortlever, R., Yılmaz, H., Koper, M.T and Mul, G., (2015), "Manipulating the hydrocarbon selectivity of copper nanoparticles in CO2 electroreduction by process conditions." ChemElectroChem, 2(3), pp.354-358 [41] Varela, A.S., Kroschel, M., Reier, T and Strasser, P., (2016), "Controlling the selectivity of CO2 electroreduction on copper: The effect of the electrolyte concentration and the importance of the local pH." Catalysis Today, 260, pp.813 [42] Singh, M.R., Kwon, Y., Lum, Y., Ager III, J.W and Bell, A.T., (2016), "Hydrolysis of electrolyte cations enhances the electrochemical reduction of CO2 over Ag and Cu." Journal of the American Chemical Society, 138(39), pp.13006-13012 [43] Pérez-Gallent, E., Marcandalli, G., Figueiredo, M.C., Calle-Vallejo, F and Koper, M.T., (2017), "Structure-and potential-dependent cation effects on CO reduction at copper single-crystal electrodes." Journal of the American Chemical Society, 139(45), pp.16412-16419 [44] Tang, W., Peterson, A.A., Varela, A.S., Jovanov, Z.P., Bech, L., Durand, W.J., Dahl, S., Nørskov, J.K and Chorkendorff, I., (2012), "The importance of surface morphology in controlling the selectivity of polycrystalline copper for CO2 electroreduction." Physical Chemistry Chemical Physics, 14(1), pp.7681 [45] Siltamaki, D (2019) Nanomaterials Design for the Efficient Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide (Doctoral dissertation) [46] Randles, J.E., (1948) "A cathode ray polarograph Part II.-The currentvoltage curves." Transactions of the Faraday Society, 44, pp.327-338 download by : skknchat@gmail.com ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ THỊ THU HÀ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO ĐỒNG (Cu) ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG KHỬ CO2 Chuyên ngành: VẬT LÝ CHẤT RẮN Mã số: 8440104 Người hướng dẫn 1: TS... vật liệu nhằm định hướng ứng dụng cho trình khử CO2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong đề tài này, tổng hợp vật liệu đặc trưng vật liệu thực song hành với 5.1 Phương pháp tổng hợp vật liệu Các hệ vật. .. để tạo vật liệu nano có hoạt tính xúc tác, tính bền vững tính chọn lọc cao thách thức lớn Xuất phát từ sở khoa học trên, chọn đề tài ? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano đồng (Cu) định hướng ứng dụng