Microsoft Word LU¬N V�N TH€C S( LAN PH¯€NG 2022 FINAL docx BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM THỊ LAN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ THIẾC (Sn) NANO LÀM VẬT LIỆU ANODE[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN PHẠM THỊ LAN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ THIẾC (Sn) NANO LÀM VẬT LIỆU ANODE CHO PIN SẠC LITHIUM Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 8440119 Người hướng dẫn: GS.TS Võ Viễn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, thực hướng dẫn khoa học GS.TS Võ Viễn Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Quy Nhơn, tháng năm 2022 Tác giả luận văn Phạm Thị Lan Phương LỜI CẢM ƠN Phía sau thành cơng ln đồng hành giúp đỡ người thân bên cạnh Trong khoảng thời gian em thực luận văn này, em nhận ủng hộ, quan tâm giúp đỡ tận tình từ gia đình, Quý Thầy Cô bạn bè Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người giúp đỡ em hoàn thành đề tài này: Lời đầu tiên, em xin bày tỏ kính trọng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Võ Viễn - người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện chia sẻ cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian hoàn thành luận văn thạc sĩ Khơng vậy, Thầy cịn người tạo điều kiện cho chúng em có trải nghiệm thực tế phịng thí nghiệm Hóa Lý Ứng dụng trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Qua đó, em muốn dành lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trần Văn Mẫn - người tận tụy hướng dẫn chúng em tiếp cận với thiết bị phòng thí nghiệm Hóa Lý Ứng dụng chia sẻ cho chúng em kiến thức bổ ích q trình hoàn thành luận văn thạc sĩ Và em muốn cảm ơn đến thành viên phịng thí nghiệm Hóa Lý Ứng dụng, đặc biệt bạn Lê Minh Kha - người vô tỉ mỉ, cẩn thận nhiệt huyết hướng dẫn chúng em làm việc với thiết bị phịng thí nghiệm Em xin tỏ lịng biết ơn đến Q Thầy Cơ Khu Thí nghiệm - Thực hành, Khoa Khoa học Tự nhiên, trường Đại học Quy Nhơn nhiệt tình bảo, giúp em thực phép đo có nhiều ý kiến đóng góp vào kết luận văn Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Lê Quốc Đạt, Trần Hữu Hà tận tình giúp đỡ em trình làm thí nghiệm, thảo luận cơng bố kết Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Hữu Lân - người đồng hành ủng hộ em chặng đường theo đuổi tri thức chia sẻ cho em kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Cuối cùng, em xin dành tình cảm đặc biệt đến Ba Mẹ, người thân người bạn phịng thí nghiệm Hóa học bền vững, đặc biệt bạn Minh, Nhung anh Ngọc Mọi người cho em động lực, lời động viên, cổ vũ tinh thần tiếp sức cho em tháng ngày vất vả mệt mỏi để em có ngày hơm Mặc dù cố gắng thời gian thực luận văn, cịn hạn chế kiến thức thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp q báu từ Quý Thầy Cô để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Phạm Thị Lan Phương MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp lý thuyết 4.2 Phương pháp thực nghiệm 4.3 Phương pháp phân tích đánh giá Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Cấu trúc luận văn Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10 1.1 Lịch sử pin lithium 10 1.2 Pin lithium 12 1.2.1 Giới thiệu pin lithium 12 1.2.2 Cấu tạo pin lithium 14 1.2.3 Vật liệu cathode 17 1.2.4 Vật liệu anode 19 1.2.5 Dung dịch chất điện phân 21 1.3 Ứng dụng vật liệu g-C3N4 làm anode cho pin lithium 22 1.4 Ứng dụng vật liệu carbon (C) làm anode cho pin lithium 27 1.5 Vật liệu thiếc (Sn) nano 29 1.5.1 Tổng quan vật liệu thiếc (Sn) nano 29 1.5.2 Ứng dụng vật liệu thiếc (Sn) nano 31 1.6 Vấn đề luận văn 31 Chương THỰC NGHIỆM 33 2.1 Thiết bị, hóa chất, dụng cụ 33 2.1.1 Thiết bị 33 2.1.2 Hóa chất 33 2.1.3 Dụng cụ 33 2.2 Tổng hợp vật liệu 34 2.2.1 Tổng hợp vật liệu thiếc 34 2.2.1.1 Tổng hợp vật liệu Sn phương pháp thủy nhiệt 34 2.2.1.2 Tổng hợp vật liệu phương pháp oxy hóa dung dịch nhiệt độ thấp 34 2.2.1.3 Tổng hợp vật liệu phương pháp oxy hóa dung dịch nhiệt độ cao 34 2.2.2 Tổng hợp vật liệu g-C3N4 34 2.2.3 Tổng hợp vật liệu carbon (C) 35 2.2.4 Tổng hợp vật liệu composite Sn/g-C3N4 35 2.2.5 Tổng hợp vật liệu composite Sn/C 35 2.3 Các phương pháp đặc trưng vật liệu 36 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) 36 2.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 37 2.3.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 37 2.3.4 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 38 2.3.5 Phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDS) 39 2.4 Đặc trưng điện hóa 40 Chương THẢO LUẬN VÀ KẾT QUẢ 46 3.1 Đặc trưng vật liệu 46 3.1.1 Đặc trưng vật liệu thiếc (Sn) 46 3.1.2 Đặc trưng vật liệu composite Sn/g-C3N4 47 3.1.3 Đặc trưng vật liệu composite Sn/C 53 3.2 Đặc trưng điện hóa 56 3.2.1 Đặc trưng điện hóa vật liệu Sn composite Sn/g-C3N4 56 3.2.2 Đặc trưng điện hóa vật liệu composite Sn/C 60 3.2.3 Đặc trưng điện hóa mẫu Sn-C 68 KẾT LUẬN 72 KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 QUYẾT ĐỊNH GIAO TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT IR: IoT: LIB: SEM: SEI TEM: XRD: Infrared Spectroscopy (Phổ hồng ngoại) Internet of Things Lithium-ion battery (Pin liti) Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét) Solid electrolyte interphase (Lớp điện phân rắn) Transmission Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử truyền qua) X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 So sánh cơng nghệ sạc khác mật độ lượng mật độ lượng riêng Hình 1.2 Hình dạng cấu hình thành phần loại pin lithium khác .15 Hình 1.3 Sơ đồ pin lithium thông thường .16 Hình 1.4 Cấu trúc tinh thể dung lượng xả đại diện cấu trúc vật liệu đan cài: cấu trúc lớp (LiCoO2) (a), cấu trúc spinel (LiMn2O4) (b), cấu trúc olivin (LiFePO4) (c), cấu trúc tavorit (LiFeSO4F) (d) dung lượng xả vật liệu catốt đan cài (e) 17 Hình 1.5 Hình minh họa ba chế sạc/xả vật liệu anode 19 Hình 1.6 Cấu trúc tinh thể melon polymer g-C3N4 (a) striazine (b) tri-s-triazine (c) g-C3N4 23 Hình 1.7 Năng lực sạc/xả mật độ dòng 1C (1000 mA/g) vật liệu (a), lực sạc/xả mật độ dòng khác MS/CN (b), phân tích liệu quét catốt (c), đóng góp giả tụ (pseudocapacitive) đan cài (intercalation) vào dung lượng chung điên cực MS/CN (d), ảnh TEM MS/CN, MS/CN ký hiệu cho mẫu composite MoS2 (MS) gC3N4 (CN) (e) .24 Hình 1.8 Năng lực sạc/xả mật độ dòng 1C (1000 mA/g) vật liệu (a), lực sạc/xả mật độ dòng khác vật liệu (b), định lượng đóng góp giả tụ (c), đóng góp giả tụ đan cài vào dung lượng chung điện cực WS/CN-5 (d), ảnh SEM WS/CN-5(e) 25 Hình 1.9 Sơ đồ tóm tắt từ quy trình tổng hợp đến phản ứng điện hóa xảy vật liệu composite SnS2@g-C3N4 .26 Hình 1.10 Năng lực sạc/xả mật độ dòng 500 mA/g vật liệu (a), lực sạc/xả mật độ dòng khác vật liệu (b), định lượng đóng góp giả tụ (c), đóng góp giả tụ đan cài vào dung lượng chung điên cực (d), ảnh HR-TEM 3SCN (e) 26 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phổ EDS .40 Hình 2.2 Dạng tiêu biểu đường cong CV cách xác định giá trị đỉnh dòng đỉnh .40 Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu Sn-A, Sn-C, Sn-H Sn .46 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu Sn/g-C3N4 48 Hình 3.3 Phổ hồng ngoại vật liệu Sn, g-C3N4 Sn/g-C3N4 49 Hình 3.4 Hình ảnh SEM vật liệu Sn (a), g-C3N4 (b) Sn/g-C3N4 (c) 50 Hình 3.5 Phổ EDS mẫu vật liệu Sn (a), g-C3N4 (b) Sn/g-C3N4 (c) 51 Hình 3.6 Hình ảnh TEM vật liệu Sn (a), g-C3N4 (b)và Sn/g-C3N4 (c) .52 Hình 3.7 Giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu C Sn/C 53 Hình 3.8 Phổ hồng ngoại vật liệu Sn, C Sn/C 54 Hình 3.9 Hình ảnh SEM vật liệu C (a) Sn/C (b) .55 Hình 3.10 Phổ EDS mẫu vật liệu C (a) Sn/C (b) 55 Hình 3.11 Hình ảnh TEM mẫu vật liệu C (a) Sn/C (b) 56 Hình 3.12 Quét vòng Sn/g-C3N4 ba chu kỳ 57 Hình 3.13 Dung lượng trao đổi ion liti mẫu Sn (a), Sn/g-C3N4 (b) 58 Hình 3.14 Khả lưu trữ dung lượng với mật độ dòng khác vật liệu Sn Sn/g-C3N4 59 Hình 3.15 Qt vịng Sn/C ba chu kỳ .61 Hình 3.16 Đường cong sạc xả mẫu Sn (a), Sn/C (b), Sn/g-C3N4 (c) dung lượng trao đổi ion liti mẫu Sn, Sn/C, Sn/g-C3N4 (d) .62 Hình 3.17 Khả lưu trữ dung lượng với mật độ dòng mẫu Sn, Sn/C Sn/g-C3N4 65 Hình 3.18 Giản đồ so sánh dung lượng xả (a) lưu trữ dung lượng với mật độ dòng khác (b) vật liệu composite Sn/g-C3N4 Sn/C 66 Hình 3.19 Phổ tổng trở mẫu Sn/g-C3N4 Sn/C 67 Hình 3.20 Quét vòng Sn-C ba chu kỳ 68 Hình 3.21 Dung lượng trao đổi ion liti mẫu Sn (a) Sn-C (b) 69 Hình 3.22 Khả lưu trữ dung lượng với mật độ dòng mẫu Sn Sn-C 71 ... thực chưa cơng bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Quy Nhơn, tháng năm 2022 Tác giả luận văn Phạm Thị Lan Phương LỜI CẢM ƠN Phía sau thành cơng ln đồng hành giúp đỡ người thân bên cạnh... báu từ Quý Thầy Cơ để luận văn em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Phạm Thị Lan Phương MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ... khả lưu trữ lượng lớn pin, ắc quy tụ điện Bốn loại pin sạc thương mại sử dụng nhiều axit-chì G Planté giới thiệu vào năm 1850, niken-cadimi W Jungner giới thiệu vào năm 1899, niken hydride kim