(LUẬN văn THẠC sĩ) CHẾ tạo vật LIỆU tio2 au cds ỨNG DỤNG TRONG QUANG điện hóa TÁCH nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN XUÂN ĐẠI CHẾ TẠO VẬT LIỆU TiO2/Au/CdS ỨNG DỤNG TRONG QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƢỚC Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440104 Ngƣời hƣớng dẫn : TS Đoàn Minh Thủy download by : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình nghiên cứu Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Đại download by : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới giáo TS Đồng Minh Thủy – ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, bảo động viên em hoàn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo NCS Nguyễn Văn Nghĩa có đóng góp định hƣớng giúp em hoàn thiện luận văn Trong trình thực luận văn, em nhận đƣợc nhiều quan tâm tạo điều kiện quý Thầy, Khoa Vật lý, Khoa Hóa Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trƣờng Đại học Quy Nhơn Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới quý Thầy, Cô Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tập thể lớp Cao học Vật lý chất rắn K20 ln động viên, khích lệ tinh thần suốt trình học tập nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng thời gian thực luận văn nhƣng cịn hạn chế kiến thức nhƣ thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc thông cảm ý kiến đóng góp q báu từ q Thầy, Cơ để luận văn đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Quy nhơn, ngày 20 tháng 07năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Xuân Đại download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO TiO2 1.1.1 Các dạng cấu trúc TiO2 nano 1.1.2 Một số ứng dụng vật liệu TiO2 10 1.2 TỔNG QUAN VỀ Au, CdS 15 1.2.1 Cấu trúc đặc tính 15 1.2.2 Plasmon bề mặt tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt 19 1.2.3 Vật liệu CdS 20 1.2.4 Ứng dụng số phƣơng pháp chế tạo vật liệu nano CdS 23 1.3 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 25 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT MẪU 28 2.1 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU 28 2.1.1 Phƣơng pháp hóa ƣớt 28 2.1.2 Phƣơng pháp quay điện 28 2.2 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 30 2.2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 30 download by : skknchat@gmail.com 2.2.2 Chế tạo mẫu 31 2.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT MẪU 34 2.3.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 34 2.3.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 35 2.3.3 Phƣơng pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – nhìn thấy (UVVis-DRS) 36 2.3.4 Phƣơng pháp quét tuyến tính (Linear sweep voltammetry) 37 2.3.5 Đo thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc 38 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 KẾT QUẢ NHIỄU XẠ TIA X 40 3.2 KẾT QUẢ ẢNH SEM 41 3.2.1 Kết ảnh SEM vật liệu sợi TiO2 41 3.2.2 Kết ảnh SEM vật liệu sợi Au/TiO2 42 3.2.3 Kết ảnh SEM vật liệu sợi CdS/Au/TiO2 42 3.3 PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN 43 3.3 KẾT QUẢ ĐO DIỆN HÓA 44 3.3.1 Tính chất quang điện hóa điện cực TiO2 Au/TiO2 44 3.3.2 Tính chất quang điện hóa điện cực CdS/Au/TiO2 46 3.3.3 Cơ chế truyền điện tích cấu trúc CdS/Au/TiO2 47 KẾT LUẬN CHUNG 49 KẾT LUẬN 49 KIẾN NGHỊ 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU Danh mục từ viết tắt Từ viết tắt AM 1,5 Tên tiếng anh CB Condutance Band EDX Energy-Dispersive Xrayspectroscopy FET FTO IR ITO PEC PQĐH PVA PVP SEM UV-Vis VB XRD STH Field-effect transistors Tên tiếng việt Cƣờng độ sáng mặt đất mặt trời chiếu góc 48,2o so với phƣơng thẳng đứng Vùng dẫn Phổ tán xạ lƣợng tia X Transistor hiệu ứng trƣờng Fluorinated Tin Oxide Kính phủ lớp dẫn điện suốt FTO Infrared rays Phổ hồng ngoại Indium Tin Oxide Photoelectrochemical Kính phủ lớp dẫn điện suốt ITO Quang điện hóa Poly (vinylancohol) Poly (vinylpyrrolidone) Scanning Electron Photoelectrochemical Microscopy Ultraviolet – Visible Valance Band X-Ray Diffraction solar-to-hydrogen Pin quang điện hóa Hiển vi điện tử quét Tử ngoại khả kiến Vùng hóa trị Nhiễu xạ tia X Hiệu suất chuyển đổi ánh sáng sang hidro download by : skknchat@gmail.com Danh mục ký hiệu Eg Năng lƣợng vùng cấm (eV) T Nhiệt độ nóng chảy (℃) nc Η λ Hiệu suất (%) Bƣớc sóng (Å) download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các đặc tính cấu trúc dạng thù hình TiO2 Bảng 1.2 Một số tính chất vật lý TiO2 dạng anatase rutile Bảng 1.3 Các thông số vật lý đặc trƣng vật liệu CdS dạng khối 23 Bảng 1.4 Hiệu suất CdS/TiO2/ITO ứng với độ dày khác 26 download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các dạng thù hình khác TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite Hình 1.2 Khối bát diện TiO2 Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể TiO2 Hình 1.4 Mơ hình cấu trúc nguyên tử vàng 16 Hình 1.5 Cấu trúc lập phƣơng tâm mặt tinh thể Au 16 Hình 1.6 Sự phụ thuộc điện trở suất vào nhiệt độ vàng kim loại 18 Hình 1.7 Hiện tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt 19 Hình 1.8 Cấu trúc CdS: (a) lập phƣơng giả kẽm (zinc blende) (b) lục giác (wurtzite) 21 Hình 1.9 Ảnh hƣởng tỷ lệ PVP/Ti lên hình thái vật liệu theo Caratão 25 Hình 1.10 Đặc trƣng J-V mẫu TiO2 mẫu TiO2/CdS dƣới điều kiện bóng tối chiếu sáng ánh sáng mặt trời mơ 27 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị phun tĩnh điện 29 Hình 2.2 Điện cực TiO2/ITO thời gian phun 20 phút, nung 500 ℃, giữ giờ, thời gian gia nhiệt ℃/1 phút 32 Hình 2.3 Hình ảnh dung dịch vàng trƣớc sau chiếu UV 33 Hình 2.4 Sự phản xạ tia X bề mặt tinh thể 35 Hình 2.5 Nguyên lý cấu tạo máy đo SEM 36 Hình 2.6 (a) Quét tuyến tính theo thời gian với điện ban đầu Vin, (b) phụ thuộc dòng điện theo điện áp, (c) thay đổi nồng độ chất ơxi hóa (Ox) khử (Red) 38 Hình 2.7 Cấu tạo hệ đo điện hóa ba điện cực 39 Hình 3.1 Phổ XRD mẫu M.1; M.1.1; M.1.2; M.1.3 M.1.4 40 Hình 3.2 Ảnh SEM mặt mẫu TiO2 phun điện 20 phút, ủ nhiệt 500 ℃ 41 Hình 3.3 Ảnh SEM mặt mẫu Au/TiO2 phun điện 20 phút, ủ nhiệt 500℃ 42 Hình 3.4 Ảnh SEM mặt mẫu CdS/Au/TiO2 43 download by : skknchat@gmail.com Hình 3.5 Phổ hấp thụ mẫu TiO2, CdS/TiO2 CdS/Au/ TiO2 43 Hinh 3.6 Sự phụ thuộc mật độ dòng quang mẫu M.0(a) M.1 (b) vào điện 45 Hinh 3.7 Sự phụ thuộc mật độ dòng quang mẫu Au/CdS/TiO2; M.1.1; M.1.2; M.1.3 M.1.4 vào điện ngồi 46 Hình 3.8 Cơ chế truyền điện tích cấu trúc CdS/Au/TiO2 theo Song 48 download by : skknchat@gmail.com 42 nguyên cấu trúc sợi nano Bề mặt sợi nano (quan sát ảnh lồng vào Hình 3.2) đƣợc tạo thành từ hạt TiO2 nhở liên kết lại với nhau, điều lớp polymer bay hết trình nung 3.2.2 Kết ảnh SEM vật liệu sợi Au/TiO2 Ảnh SEM sợi nano TiO2 sau gắn Au đƣợc trình bày rõ hình 3.3 Ta thấy Au mọc lên bề mặt cấu trúc sợi nano TiO2 Sau gắn Au, bề mặt sợi nano TiO2 xuất hạt nano nhỏ li ti phân bố bề mặt dây nano TiO2, đƣờng kính hạt nano Au bé nhiều 100 nm Hình 3.3 Ảnh SEM mặt mẫu Au/TiO2 phun điện 20 phút, ủ nhiệt 500 ℃ 3.2.3 Kết ảnh SEM vật liệu sợi CdS/Au/TiO2 Hình thái bề mặt vật liệu CdS/Au/TiO2 ( thủy nhiệt thời gian 3h) đƣợc trình bày trong Hình 3.4 Hình thái vật liệu dạng sợi, đƣờng kính sợi lớn hơn, bề mặt sợi hạt CdS phân bố tƣơng đối đồng Các kết ảnh SEM chứng tở tổng hợp thành công cấu trúc đa lớp CdS/Au/TiO2 nano sợi download by : skknchat@gmail.com 43 Hình 3.4 Ảnh SEM mặt mẫu CdS/Au/TiO2 3.3 PHỔ HẤP THỤ TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN Nhằm đánh giá khả hấp thụ quang mẫu vật liệu tổng hợp khảo sát phổ hấp thụ UV-Vis rắn điện cực TiO2, CdS/TiO2 CdS/Au/ TiO2 (Hình 3.5) Hình 3.5 Phổ hấp thụ mẫu TiO2, CdS/TiO2 CdS/Au/ TiO2 download by : skknchat@gmail.com 44 Kết cho thấy rằng, mẫu TiO2 hấp thụ vùng UV bƣớc sóng nhỏ 400 nm (đƣờng dƣới hình 3.9) tƣơng ứng với lƣợng photon lớn khe lƣơng pha anatase (3,82 eV) Nhƣng CdS mọc lên bề mặt TiO2 biên hấp thụ đƣợc mở rộng tới vùng ánh sáng nhìn thấy cỡ 500 nm Trong phổ hấp thụ vật liệu TiO2/CdS có hai bờ hấp thụ ứng với bƣớc sóng 500 nm vật liệu CdS tạo thành Đối với vật liệu CdS/Au/ TiO2 hai bờ hấp thụ kể trên, đỉnh hấp thụ mạnh đƣợc quan sát 600 nm hấp hạt nano Au dây nano TiO2 cộng hƣởng Plasmon bề mặt (SPR) hạt nano Au Qua kết phân tích đƣợc, cho vật liệu CdS/Au/ TiO2 cho bƣớc sóng hấp thụ dịch chuyển sang vùng bƣớc sóng dài Điều tạo điều kiện thuận lợi cho kích thích electron từ vùng hóa trị lên vùng dẫn để thực chế xúc tác vùng ánh sáng nhìn thấy 3.3 KẾT QUẢ ĐO DIỆN HĨA 3.3.1 Tính chất quang điện hóa điện cực TiO2 Au/TiO2 Sự phụ thuộc mật độ dòng quang vào hiệu điện hai cấu trúc TiO2 Au/TiO2 đƣợc trình bày hình 3.6 Mật độ dịng quang cao điện cực M.0 M.1 lần lƣợt tƣơng ứng 12 A/cm2 0,15 mA/cm2 Sau biến tính TiO2 với hạt nano Au, mật độ dòng quang tăng tăng lên đáng kể Hiện tƣợng đƣợc giải thích hai ngun nhân chính: thứ nhất, lƣợng vừa phải hạt nano Au phân tán bề mặt dây nano TiO2 tăng khả hấp thụ ánh sáng; thứ hai, tốc độ truyền điện tử từ dây nano TiO2 đến hạt nano Au cao đóng vai trị quan trọng việc lƣu giữ quang điện tử ngăn cản trình tái hợp điện tử-lỗ trống Hơn nữa, hạt nano Au có đỉnh cộng hƣởng Plasmon vùng ánh sáng, nhận photon có bƣớc sóng nằm gần đỉnh cộng hƣởng plasmon cung cấp download by : skknchat@gmail.com 45 cho electron "nóng" mật độ dịng quang tốt vùng ánh sáng khả kiến Hinh 3.6 Sự phụ thuộc mật độ dòng quang mẫu M.0(a) M.1 (b) vào điện download by : skknchat@gmail.com 46 3.3.2 Tính chất quang điện hóa điện cực CdS/Au/TiO2 Hinh 3.7 Sự phụ thuộc mật độ dòng quang mẫu Au/CdS/TiO2; M.1.1; M.1.2; M.1.3 M.1.4 vào điện ngồi Sự phụ thuộc mật độ dịng quang mẫu Au/CdS/TiO2; M.1.1; M.1.2; M.1.3 M.1.4 vào điện ngồi đƣợc trình bày hình 3.7 Dƣới chiếu sáng ánh sáng đèn Xenon, dòng quang tăng lên tăng đạt giá trị bão hòa 0,3 V cho tất mẫu Nhƣ thể hình 3.7 điện 0,3 V so với điện cực tham chiếu Ag/AgCl, mật độ dòng nút là: M.1.3 > M.1.4 > M.1.2 > M.1.1 > Au/CdS/TiO2 Tại 0,3 V, mật độ dòng quang M.1.3 ~ 7,11 mA/cm , cao so với M.1.4; M.1.2; M.1.1 Au/CdS/TiO2 có mật độ dịng tƣơng ứng lần lƣợt ~ 6,52 mA/cm ; 5,84 2 mA/cm ; 4,12 mA/cm 1,96 mA/cm Vậy mẫu cấu trúc CdS/Au/TiO2 có cho mật độ dịng quang cao gấp lần so với cấu trúc Au/CdS/TiO2 điều kiện chế tạo nhƣ download by : skknchat@gmail.com 47 Một ý quan sát kết so sánh mật độ dịng hai cấu trúc là: trôi mở mạnh hƣớng tới âm cấu trúc CdS/Au/TiO2 sợi nano Cụ thể là, cấu trúc Au/CdS/TiO2 sợi nano mở mạch khoảng -0,5 V cấu trúc CdS/Au/TiO2 nano - 0,7V (hình 3.7) Kết nguyên nhân hấp thụ ánh sáng lớn cấu trúc CdS/Au/TiO2 sợi nano dẫn tới tích tụ lớn mật độ hạt tải điện cực, đồng thời kết trôi âm mức Fermi tiếp xúc CdS/dung dịch điện phân; CdS/Au; Au/TiO2 cấu trúc CdS/Au/TiO2 Những nguyên nhân kết trôi âm mở mạch Tất kết lần chứng tỏ thuận lợi cấu trúc CdS/Au/TiO2 mang lại 3.3.3 Cơ chế truyền điện tích cấu trúc CdS/Au/TiO2 [1] Song cộng giải thích chế truyền điện tích từ CdS đến TiO2 bị kích thích cấu trúc CdS/Au/TiO2 gồm nguyên nhân chủ yếu sau: Một là, CdS có độ rộng vùng cấm nhỏ tạo cặp quang điện tích bị kích thích vùng khả kiến ( > 450 nm) Mặt khác, vị trí thấp mức lƣợng vùng dẫn cao so với TiO2, làm thuận lợi cho trình truyền electron từ CdS đến TiO2 Hai là, vai trò Au quan trong cấu trúc Khi bị kích thích ánh sáng có bƣớc sóng  > 450 nm, Au đóng vai nhƣ mơi trƣờng truyền điện tích từ CdS đến TiO2 kim loại Điều làm giảm tái hợp cặp điện tử - lỗ trống bề mặt CdS bị kích thích Hay nói cách khác Au lúc đóng vai trị nhƣ "cơng tắc" chiều, cho điện tử theo chiều CdS  Au  TiO2  điện cực Khi bị kích thích ánh sáng có bƣớc sóng  < 450 nm, CdS không hấp thụ vùng ánh sáng này, nên photon đến bề mặt Au tạo nên tƣởng download by : skknchat@gmail.com 48 cộng hƣởng plasmon bề mặt Q trình SPR cung cấp electron "nóng" nơi tiếp xúc Au/TiO2 Chính hai lý làm tăng cƣờng hiệu ứng quang điện hóa cấu trúc CdS/Au/TiO2 Tồn q trình đƣợc mơ tả hình 3.8 Hình 3.8 Cơ chế truyền điện tích cấu trúc CdS/Au/TiO2 theo Song Tuy nhiên, lớp CdS dày (thời gian thủy nhiệt tăng) làm tăng khuyết tật bề mặt Au Các khuyết tật bề mặt hạt Au thành tâm tái hợp, điều làm tăng tái hợp cặp điện tử lỗ trống Lúc làm giảm tính quang điện hóa vật liệu Đối với cấu trúc Au/CdS/TiO2 lớp Au hấp thụ tán xạ hầu hết photon ánh sáng truyền tới nên làm cho tính quang điện hóa cấu trúc có thuộc tính quang điện hóa thấp so với cấu trúc Au/CdS/TiO2 Do đó, điều kiện thực nghiệm luận văn thời gian mọc CdS tối ƣu cho hiệu suất tách nƣớc cao cấu trúc CdS/Au/TiO2 download by : skknchat@gmail.com 49 KẾT LUẬN CHUNG  KẾT LUẬN Chúng nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất quang điện hóa tách nƣớc cấu trúc CdS/Au/TiO2 nano sợi mọc đế ITO thời gian thủy nhiệt CdS khác đạt đƣợc kết nhƣ sau:  Phân tích ảnh SEM kết cho thấy chúng tơi đính thành công hạt nano Au vật liệu TiO2 có cấu trúc nano sợi chiều phƣơng pháp hóa lý mọc trực tiếp hạt tinh thể nano CdS cấu trúc vật liệu Au/TiO2 phƣơng pháp thủy nhiệt phịng phịng thí nghiệm Vật lý chất rắn Trƣờng ĐH Quy Nhơn  Kết XRD cho thấy cấu trúc TiO2/Au/CdS tồn pha anatase TiO2, pha lập phƣơng tâm mặt Au pha lục giác CdS Kết phân tích phổ hấp thụ UV-Vis cho thấy vật liệu CdS/Au/ TiO2 hai bờ hấp thụ hai bƣớc sóng 385 nm 500 nm, đỉnh hấp thụ mạnh đƣợc quan sát 600 nm cộng hƣởng Plasmon bề mặt (SPR) hạt nano Au  Kết khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc cho thấy rằng, dƣới xạ ánh sáng đèn Xenon (150W) cƣờng độ sáng I = 100 mWcm-2 cấu trúc CdS/Au/TiO2 cho mật độ dịng quang cao 7,11 mA/cm-2, cao gấp lần so mật độ dòng cấu trúc Au/CdS/TiO2 với thời gian mọc CdS Kết tăng cƣờng mật độ dòng quang cấu trúc CdS/Au/TiO2 hai lý do: Thứ nhất, hạt nano Au nằm trung gian CdS TiO2 tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền điện tử trung gian, giảm khả tái hợp cặp điện tử - lỗ trống, đồng thời tạo đƣợc nhiều điện tử tham gia vào trình dẫn Thứ hai là, nhờ hiệu ứng plasmon bề mặt hạt nano Au, dƣới xạ ánh sáng nhìn thấy hạt nano vàng hấp download by : skknchat@gmail.com 50 thụ ánh sáng phun điện tử nóng đóng góp vào q trình sinh dòng quang  KIẾN NGHỊ - Nghiên cứu thêm ảnh hƣởng số kim loại quí nhƣ Pt, Ru, lên tính chất quang điện hóa vật liệu CdS/TiO2 - Khảo sát thêm số tính chất cấu trúc nhƣ hoạt tính quang xúc tác, sensor, download by : skknchat@gmail.com 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K Song, X Wang, Q Xiang, and J Xu, “Weakened negative effect of Au/TiO2 photocatalytic activity by CdS quantum dots deposited under UV-vis light illumination at different intensity ratios,” Phys Chem Chem Phys., vol 18, no 42, pp 29131–29138, 2016 [2] A Kumar, R Jose, K Fujihara, J Wang, and S Ramakrishna (2007), “Structural and optical properties of electrospun TiO2 nanofibers,” Chemistry of Materials, vol 19, no 26, pp 6536–6542 [3] F Xu, J Mei, M Zheng, D Bai, D Wu, Z Gao, and K Jiang (2017), “Au nanoparticles modified branched TiO2 nanorod array arranged with ultrathin nanorods for enhanced photoelectrochemical water splitting,” Journal of Alloys and Compounds, vol 693, pp 1124–1132 [4] J Fang, L Xu, Z Zhang, Y Yuan, S Cao, Z Wang, L Yin, Y Liao, and C Xue (2013), “Au@TiO2-CdS ternary nanostructures for efficient visible-light-driven hydrogen generation,” ACS Applied Materials and Interfaces, vol 5, no 16, pp 8088–8092 [5] J Li, S K Cushing, P Zheng, T Senty, F Meng, A D Bristow, A Manivannan, and N Wu (2014), “Solar hydrogen generation by a CdS-Au-TiO2 sandwich nanorod array enhanced with au nanoparticle as electron relay and plasmonic photosensitizer,” Journal of the American Chemical Society, vol 136, no 23, pp 8438–8449 [6] N V H Ngô Sỹ Lƣơng, Nguyễn Văn Tiến, “Nghiên cứu quy trình điều chế titan đioxit kích thƣớc nanomet từ tinh quặng ilmenit Hà Tĩnh axit sunfuric Khảo sát quy trình nghiền phân hủy quặng Hà Tĩnh axit sunfuric quy mơ phịng thí nghiệm”, pp 145–149 download by : skknchat@gmail.com 52 [7] L K Long (2011), “Ứng dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ nghiên cứu cấu trúc, tính chất hoạt tính xúc tác quang bề mặt TiO2 rutile, bề mặt khuyết tật bề mặt biến tính,” pp 163–167 [8] N Đ Nghĩa (2007), “Hóa học nano – Cơng nghệ vật liệu nguồn”, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội [9] T M T Trần Mạnh Trí (2006), “Các q trình oxi hóa cao xử lý nƣớc nƣớc thải”, NXB khoa học Kỹ thuật [10] T Rutil (2012), “Tính chất hoạt tính xúc tác quang bề mặt”, vol 50, no 2, pp 163–167 [11] T M T Trần Mạnh Trí (2006), "Các q trình oxi hóa cao xử lý nước nước thải" [12] B O`Regan, “M Gratzel,” no Nature, p 353 [13] A Kumar, R Jose, K Fujihara, J Wang, and S Ramakrishna (2007), “Structural and Optical Properties of Electrospun TiO2 Nanofibers,” Chem Mater., vol 19, no 26, pp 6536–6542 [14] C yi Wang, J Rabani, D W Bahnemann, and J K Dohrmann (2002), “Photonic efficiency and quantum yield of formaldehyde formation from methanol in the presence of various TiO2photocatalysts,” J Photochem Photobiol A Chem., vol 148, no 1–3, pp 169–176 [15] L Ge, M Xu, M Sun, and H Fang (2006), “Low-temperature synthesis of photocatalytic TiO2 thin film from aqueous anatase precursor sols,” J Sol-Gel Sci Technol, vol 38, no 1, pp 47–53 [16] B Li, X Wang, M Yan and L Li (2002), “Preparation and characterization of nano-TiO2 powder,” Mater Chem Phys., vol 78, pp 184–188 [17] O K Varghese and C A Grimes (2008), “Appropriate strategies for determining the photoconversion efficiency of water photoelectrolysis download by : skknchat@gmail.com 53 cells: A review with examples using titania nanotube array photoanodes,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 92, no 4, pp 374–384 [18] R R Bacsa and J Kiwi (1998), “Effect of rutile phase on the photocatalytic properties of nanocrystalline titania during the degradation of p-coumaric acid,” Appl Catal B Environ., vol 16, no 1, pp 19–29 [19] X Meng, X Feng, Z Li, and Y Zhang (2012), “Fabrication of Novel Poly ( Ethylene Terephthalate )/ TiO2 Nanofibers by Electrospin- ning and their Photocatalytic Activity ( a ) ( b )”, Curr Nanosci, vol 8, no 1, pp 3–6 [20] G K Mor, K Shankar, M Paulose, O K Varghese, and C A Grimes (2005), “Enhanced photocleavage of water using titania nanotube arrays,” Nano Lett., vol 5, no 1, pp 191–195 [21] K Fujihara, A Kumar, R Jose, S Ramakrishna, and S Uchida (2007), “Spray deposition of electrospun TiO2 nanorods for dye-sensitized solar cell,” Nanotechnology, vol 18, no 36, pp 2–7 [22] S J A Moniz, S A Shevlin, D J Martin, Z X Guo, and J Tang (2015), “Visible-light driven heterojunction photocatalysts for water splitting-a critical review,” Energy Environ Sci., vol 8, no 3, pp 731–759 [23] D F S (Faculty A Mike Schmotzer (Grad Student) (2004), “Photocatalytic Degradation of Organics,” Dep Chem Enviroment Eng Univ Arizona [24] L Hu and G Chen (2007), “Analysis of optical absorption in silicon nanowire Arrays for photovoltaic applications,” Nano Lett., vol 7, pp 3249–3252 download by : skknchat@gmail.com 54 [25] J Li et al.(2012), “Electrospinning Synthesis and Photocatalytic Activity of Mesoporous TiO Nanofibers,” Sci World J., vol 2012, no April 2012,1–7 [26] Q Zhang, C S Dandeneau, X Zhou, and G Cao (2009), “ZnO Nanostructures for Dye-Sensitized Solar Cells,” Adv Mater., vol 21, no 41, pp 4087–4108 [27] S C Bianca Caratão, Edgar Carneiro, Pedro Sá, Bernardo Almeida (2014), “„Properties of Electrospun TiO2 Nanofibers”, J Nanotechnol [28] S Chandrasekaran et al (2018), “Spinel photocatalysts for environmental remediation, hydrogen generation, CO2 reduction and photoelectrochemical water splitting” J Mater Chem A [29] A Tanaka, K Hashimoto, and H Kominami (2017), “A very simple method for the preparation of Au/TiO2 plasmonic photocatalysts working under irradiation of visible light in the range of 600–700 nm,” Chem Commun., vol 53, no 35, pp 4759–4762 [30] F A A Tanaka, A Ogino, M Iwaki, K Hashimoto, A Ohnuma and B O and H Kominami (2012), “Langmuir,” pp 28, 13105 [31] W C and D W B M R Hoffmann, S T Martin (1995), “Chem Rev.”, 95, 69 [32] K A and Y T R Asahi, T Morikawa, T Ohwaki (2001), “Science,” pp 293, 269 [33] T M and T Ohno, M Akiyoshi, T Umebayashi, K Asai and M Matsumura (2004), “Appl Catal., A,” pp 265, 115 [34] T I R Konta and H Kato and A Kudo (2004), “J Phys Chem B,” pp 108, 8992 [35] F A A Tanaka, A Ogino, M Iwaki, K Hashimoto, A Ohnuma and B Ohtani and H Kominami (2012), “Langmuir”, pp 28, 13105 download by : skknchat@gmail.com 55 [36] P He, M Zhang, D Yang, and J Yang (2006), “Preparation of Auloaded TiO2 by photochemical deposition and ozone photocatalytic decomposition,” Surf Rev Lett., vol 13, no 1, pp 51–55 [37] R van de K M Grätzel (2012), Photoelectrochemical Hydrogen Production [38] K Z Yahya (2010), “Characterization of Pure and dopant TiO2 thin films for gas sensors applications,” no June, p 147 [39] C A Grimes (2007), “Synthesis and application of highly ordered arrays of TiO2 nanotubes”, J Mater Chem., vol 17, no 15, p 1451 [40] H Wang, Y Bai, H Zhang, Z Zhang, J Li, and L Guo (2010), “CdS Quantum Dots-Sensitized TiO2 Nanorod Array on Transparent Conductive Glass Photoelectrodes,” J Phys Chem C, vol 114, no 39, pp 16451– 16455 [41] S C W E Thimsen, F.L Formal, M Grätzel (2011), “, Influence of plasmonic Au nanoparticles on the photoactivity of Fe2O3 electrodes for water splitting, Nano Lett.11,” p 35 [42] Y F Z X.J Bai, R.L Zong, C.X Li, D Liu, Y.F Liu (2014) “Enhancement of visible photocatalytic activity via AgC3N4 coreshell plasmonic composite”, Appl Catal B Environ 147, p 82 [43] X C and S S-Mao (2007), “Titanium Dioxide Nano materials: synthesis, properties, Mocldications, and Application”, Chem.Rev, vol 107, pp 2891–2959 [44] F Xu et al (2017), “Au nanoparticles modified branched TiO2 nanorod array arranged with ultrathin nanorods for enhanced photoelectrochemical water splitting”, J Alloys Compd., vol 693, pp 1124–1132 download by : skknchat@gmail.com 56 [45] P Kubelka and F Munk (1931), “Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche”, Zeitschrift für Tech Phys., vol 12, pp 593–601 [46] S Valencia, J M Marin, and G Restrepo (2010), “Study of the Bandgap of Synthesized Titanium Dioxide Nanoparticules Using the Sol-Gel Method and a Hydrothermal Treatment” Open Mater Sci J., vol 4, no 2, pp 9–14 [47] M Zukalova et al (2010), “Facile conversion of electrospun TiO2 into titanium nitride/oxynitride fibers,” Chem Mater., vol 22, no 13, pp 4045–4055 [48] J G H X.Y Xu, B Feng, G Zhou, Z.J Bao, “Efficient photon harvesting and charge collection in 3D porous RGO-TiO2 photoanode for solar water splitting”, Mater Design 101 95 [49] H Wang, T You, W Shi, J Li, and L Guo (2012), “Au /TiO2/Au as a Plasmonic Coupling Photocatalyst,” J Phys Chem C, vol 116, no 10, pp 2–6 download by : skknchat@gmail.com ... tài luận văn trƣớc tổng hợp thành công cấu trúc CdS /TiO2 nano sợi Au /TiO2 nano sợi Với tất sở lý luận trên, chọn đề tài ? ?Chế tạo vật liệu biến tính TiO2/ Au/ CdS ứng dụng quang điện hóa tách nƣớc”... dung thực nghiệm sau: - Chế tạo vật liệu nano TiO2 phƣơng pháp electrospinning - Lắng đọng Au CdS bề mặt TiO2 phƣơng pháp hóa ƣớt - Nghiên cứu số đặc trƣng vật liệu TiO2 TiO2 /Au/ CdS: XRD, SEM, UV-Vis…... 3.3.1 Tính chất quang điện hóa điện cực TiO2 Au /TiO2 44 3.3.2 Tính chất quang điện hóa điện cực CdS /Au /TiO2 46 3.3.3 Cơ chế truyền điện tích cấu trúc CdS /Au /TiO2 47 KẾT LUẬN CHUNG