Luận văn thạc sĩ chế tạo điện cực quang g c3n4 tio2 cấu trúc ống nano ứng dụng trong lĩnh vực quang điện hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ THỊ THU TRANG CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC QUANG g-C3N4 /TiO2 CẤU TRÚC ỐNG NANO ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC QUANG ĐIỆN HÓA Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8.44.01.04 Ngƣời hƣớng dẫn: TS Đoàn Minh Thủy e LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực, kết nghiên cứu đƣợc thực trƣờng Đại học Quy Nhơn dƣới hƣớng dẫn TS Đoàn Minh Thủy Học viên Võ Thị Thu Trang e LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Đoàn Minh Thủy - ngƣời định hƣớng, tận tình giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực đề tài luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS NCS Nguyễn Văn Nghĩa, ngƣời thầy dạy kiến thức vật lý quý giá ln tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình làm thực nghiệm để tơi hồn thành tốt đề tài luận văn Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới Phịng thí nghiệm thực hành - Trƣờng Đại học Quy Nhơn hỗ trợ giúp đỡ nhiều việc thực phép đo để đóng góp vào kết luận văn Tơi xin đƣợc cảm ơn quan tâm, giúp đỡ, ân cần bảo nhiệt tình giảng dạy thầy cô Khoa Vật lý, Trƣờng Đại học Quy Nhơn Những kiến thức mà thầy hết lịng truyền đạt tảng tri thức vững cho chúng tơi q trình học tập nhƣ sau trƣờng Cuối cùng, xin cảm ơn ngƣời thân ln bên cạnh, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện từ vật chất đến tinh thần để tơi có đƣợc kết nhƣ ngày hôm Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Võ Thị Thu Trang e MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu quang điện hóa 1.1.1 Sơ lƣợc cấu trúc vùng lƣợng vật liệu quang điện hóa 1.1.2 Bản chất quang điện hóa 1.1.3 Ứng dụng quang điện hóa 1.2 Giới thiệu titan đioxit (TiO2 ) 1.2.1 Cấu trúc TiO2 1.2.2 Một số tính chất hố học TiO2 12 1.2.3 Một số tính chất vật lý TiO2 12 1.2.4 Các ứng dụng tình hình nghiên cứu vật liệu nano TiO2 17 1.2.5 Một số phƣơng pháp tổng hợp TiO2 cấu trúc ống nano 21 1.3 Giới thiệu graphic cacbon nitric (g-C3N4) 25 1.3.1 Đặc điểm cấu tạo 25 1.3.2 Phƣơng pháp tổng hợp 26 1.3.3 Ứng dụng tình hình nghiên cứu g-C3N4 29 1.4 Tình hình nghiên cứu vật liệu g-C3N4/ TiO2 32 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 36 2.1 Hóa chất dụng cụ 36 e 2.1.1 Hóa chất 36 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 36 2.2 Quy trình tổng hợp mẫu 37 2.2.1 Chế tạo vật liệu TiO2 cấu trúc ống nano 37 2.2.2 Tổng hợp vật liệu g-C3N4 38 2.2.3 Tổng hợp điện cực quang g-C3N4/TiO2 cấu trúc ống nano 39 2.3 Các phƣơng pháp đặc trƣng vật liệu 41 2.3.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 41 2.3.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 43 2.3.3 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 44 2.3.4 Phƣơng pháp phổ UV-Vis 44 2.3.5 Đo thuộc tính quang điện hóa 45 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Kết nhiễu xạ tia X (XRD) 48 3.2 Kết ảnh SEM TEM 50 3.3 Phổ phản xạ khuếch tán (UV-VIS) 54 3.4 Tính chất quang điện hóa vật liệu 55 3.4.1 Tính chất quang điện hóa TiO2 55 3.4.2 Tính chất quang điện hóa g-C3N4/TiO2 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 KẾT LUẬN 60 KIẾN NGHỊ 61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) e DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Eg Band gap energy Năng lƣợng vùng cấm VB Valence band Vùng hóa trị CB Conduction band Vùng dẫn ITO Indium Tin Oxide Oxit indi kẽm PEC Photoelectrochemical Quang điện hóa XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TEM Transmission Electron Microscope Kính hiển vi điện tử truyền qua UV Ultraviolet Tử ngoại UV-Vis Ultraviolet-Visible spectroscopy e Phổ tử ngoại - khả kiến DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Một số thông số vật lý TiO2 pha anatase, rutile brookite 11 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ vùng lƣợng kim loại, bán dẫn chất cách điện Hình 1.2 Mơ hình Schooky liên bề mặt bán dẫn - dung dịch Hình 1.3 Đƣờng cong phân cực sáng/tối hệ bán dẫn - dung dịch Hình 1.4 Sự sinh điện tử/lỗ trống vùng nghèo bán dẫn đƣợc chiếu sáng Hình 1.5 Hình dạng màu sắc tình thể anatase (a), rutile (b), brookite (c) bột TiO2 (d) Hình 1.6 Các cấu trúc tinh thể TiO2 pha anatase (A), rutile (B), brookite (C) Hình 1.7 Khối bát diện TiO2 10 Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc (αh𝜈 )1/2 vào lƣợng photon (h𝜈) 15 Hình 1.9 Độ rộng vùng cấm số chất bán dẫn 15 Hình 1.10 Giản đồ minh hoạ cấu trúc vùng lƣợng electron TiO2 anatase ống nano (a) khối (b) 16 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý chế quang quang xúc tác TiO2 18 Hình 1.12 a) trình lắng đọng điện hóa ống nano TiO2 khn PMMA, b) Ảnh SEM ống nano TiO2 chế tạo phƣơng pháp hƣớng mẫu 22 Hình 1.13 Ảnh SEM (a) ảnh TEM (b) ống nano TiO2 chế tạo phƣơng pháp thủy nhiệt 23 e Hình 1.14 Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét ống nano TiO2 đƣợc chế tạo phƣơng pháp kéo sợi điện 24 Hình 1.15 Ảnh SEM ống nano TiO2 chế tạo phƣơng pháp điện hóa anốt 24 Hình 1.16 Mặt phẳng graphic (a) hexagonal (b) orthorhombic C3N4 25 Hình 1.17 Sơ đồ điều chế g-C3N4 ngƣng tụ NH(NH2)2 27 Hình 1.18 Triazine (trái) mơ hình kết nối tảng tri-s-triazine (phải) dạng thù hình g-C3N4 28 Hình 1.19 a) Mạng lƣới g-C3N4, (b) bột g-C3N4, (c) Quá trình hình thành gC3N4 từ chất ban đầu dicyandiamit 29 Hình 1.20 Mật độ dòng quang TiO2 NRs, TiO2/g-C3N4 NRs CCNR 34 Hình 1.21 Mật độ dịng quang điện (a) Hiệu suất chuyển đổi quang (b) điện cực g-C3N4/TNTAs, TNTAs, TiO2 g-C3N4/TiO2 35 Hình 2.1 Quy trình chế tạo vật liệu TiO2 cấu trúc ống nano phƣơng pháp thủy nhiệt 37 Hình 2.2 Sử dụng phƣơng pháp doctor blade chế tạo điện cực quang 40 Hình 2.3 Các điện cực a) TiO2, b) GT1, c) GT2, d) GT3; e) g-C3N4 41 Hình 2.4 Sự phản xạ bề mặt tinh thể 42 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét 43 Hình 3.1 Phổ XRD mẫu TiO2 nung nhiệt độ 500 oC, 600 oC, 700 oC 48 Hình 3.2 Phổ XRD mẫu g-C3N4, GT1, GT2, GT3 49 Hình 3.3 Ảnh SEM vật liệu TiO2 nung 500 oC 50 Hình 3.4 Ảnh SEM vật liệu TiO2 nung 600 oC 50 Hình 3.5 Ảnh SEM vật liệu TiO2 nung 700 oC 51 Hình 3.6 Ảnh SEM vật liệu g-C3N4 52 Hình 3.7 Sơ đồ tổng hợp g-C3N4 từ melamin 53 e Hình 3.8 Ảnh SEM (a) TEM (b) điện cực g-C3N4/TiO2 54 Hình 3.9 Phổ UV-VIS mẫu TiO2, GT1, GT2, GT3 54 Hình 3.10 Mật độ dòng quang (a) Hiệu suất chuyển đổi quang (b) điện cực TiO2 nung nhiệt độ 500oC, 600oC 700oC 56 Hình 3.11 Mật độ dòng quang điện cực GT1, GT2, GT3 57 Hình 3.12 Hiệu suất chuyển đổi quang điện cực GT1, GT2, GT3 57 Hình 3.13 Cơ chế vận chuyển điện tích cấu trúc g-C3N4/TiO2 59 e MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, nhu cầu sử dụng lƣợng ngƣời ngày tăng, nguồn lƣợng hố thạch (nhƣ than đá, dầu mỏ, khí đốt, ) ngày cạn kiệt Việc sử dụng mức lƣợng hoá thạch nguyên nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm môi trƣờng làm biến đổi khí hậu Do vậy, vấn đề thay nguồn lƣợng hoá thạch nguồn lƣợng có khả tái tạo (nhƣ: lƣợng gió, thuỷ điện, mặt trời, ) hƣớng quan trọng đặt quốc gia giới Trong đó, lƣợng mặt trời tỏ có nhiều ƣu điểm so với nguồn lƣợng tái tạo khác Đó nguồn lƣợng vơ tận, siêu miễn phí Quang điện hóa (PEC) q trình lƣợng ánh sáng đƣợc chuyển thành lƣợng hóa học đƣợc lƣu trữ dƣới dạng hyđrơ thơng qua phản ứng quang điện hóa điện cực Khí hyđrơ đƣợc sinh dịng quang điện chạy qua thiết bị điện phân đặt nƣớc Nhƣ việc sản xuất hydro q trình (khơng khí thải), tái sinh bền vững Trong số vật liệu nano bán dẫn ứng dụng lĩnh vực quang điện hóa, TiO2 cấu trúc ống nano chất bán dẫn đƣợc nghiên cứu rộng rãi khơng độc tính, chi phí thấp quang hóa tốt, có diện tích bề mặt thể tích lỗ rỗng cao nhiều so với hạt nano TiO2, làm cho chất xúc tác khác hấp phụ tích cực lên bề mặt hai mặt ống nano Mặc dù có lợi đáng kể hình thái học cấu trúc nano chiều, hoạt động quang xúc tác ống nano TiO2 tinh khiết bị giới hạn vùng cấm rộng (khoảng 3,2 ev), dẫn đến hấp thụ cực thấp vùng ánh sáng nhìn thấy Đặc tính quang hóa TiO2 thể đƣợc kích thích ánh sáng tử ngoại (bƣớc sóng 388 nm) Trong đó, lƣợng xạ mặt trời chiếu đến Trái Đất có phần nhỏ (khoảng 4%) xạ UV nên ứng dụng sử dụng e 53 Hình 3.7 Sơ đồ tổng hợp g-C3N4 từ melamin Sơ đồ cho thấy, tạo thành g-C3N4 trình tách NH3 từ amin sơ cấp (melamin) amin thứ cấp (melem) Ở giai đoạn từ melem chuyển sang g-CN có hình thành triazin tri-s-triazin đơn vị cấu trúc hình thành nên g-C3N4 Hình thái cấu trúc điện cực g-C3N4/TiO2 đƣợc thể qua ảnh SEM TEM Hình 3.8 e 54 Hình 3.8 Ảnh SEM (a) TEM (b) điện cực g-C3N4/TiO2 Sau phủ g-C3N4 lên bề mặt ống TiO2 giữ nguyên nhƣng bề mặt có lớp màng mỏng phủ lên trên, hình thái đặc trƣng g-C3N4 với cấu trúc nano chiều (Hình 3.8) Kết lần khẳng định vật liệu tổng hợp composit g-C3N4/TiO2 cấu trúc ống nano 3.3 Phổ phản xạ khuếch tán (UV-VIS) Hình 3.9 Phổ UV-VIS mẫu TiO2, GT1, GT2, GT3 e 55 Kết từ phổ hấp thụ UV-Vis mẫu rắn Hình 3.9 cho thấy TiO2 hấp thụ ánh sáng từ vùng tử ngoại xa đến bƣớc sóng 380 nm đỉnh hấp thụ bƣớc sóng khoảng 314 nm ứng với độ rộng vùng cấm tinh thể anatase Điều giải thích TiO2 có hoạt tính quang xúc tác thấp vùng ánh sáng khả kiến Đối với vật liệu composit dải hấp thụ chúng dịch chuyển dần phía bƣớc sóng dài tăng hàm lƣợng g-C3N4 Rõ ràng dịch chuyển nhờ đóng góp g-C3N4 Bán dẫn polyme phi kim loại đóng vai trị nhƣ chất nhạy quang, có khả hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy, cải thiện hoạt tính quang hóa chúng dƣới ánh sáng nhìn thấy Điều cho phép dự đoán vật liệu composit g-C3N4/TiO2 cho hiệu quang hóa tốt vùng khả kiến 3.4 Tính chất quang điện hóa vật liệu 3.4.1 Tính chất quang điện hóa TiO2 e 56 Hình 3.10 Mật độ dịng quang (a) Hiệu suất chuyển đổi quang (b) điện cực TiO2 nung nhiệt độ 500 oC, 600 oC 700 oC Từ kết đo thuộc tính quang điện hóa Hình 3.10 cho thấy, khơng chiếu ánh sáng khơng có dịng quang, chiếu ánh sáng dịng quang tăng theo ngồi tăng đạt giá trị bão hòa 0,3 V Mật độ dòng quang cao mẫu TiO2 nung nhiệt độ 700 oC có giá tri 0,1 mA/cm2 hiệu suất chuyển đổi quang cao 0,061%, giá trị cao gấp lần so với TiO2 nung 500oC gấp 1,67 lần so với TiO2 nung 600oC 3.4.2 Tính chất quang điện hóa g-C3N4/TiO2 Từ kết ta thấy TiO2 nung nhiệt độ 700 oC cho kích thƣớc ống đồng đồng thời mật độ dòng quang hiệu suất chuyển đổi quang cao so với mẫu TiO2 nung nhiệt độ 500 oC 600 oC Vì nên chúng tơi chọn khảo sát tính chất quang điện hóa điện cực g-C3N4/TiO2 với TiO2 nung nhiệt độ 700 oC e 57 Hình 3.11 Mật độ dịng quang điện cực GT1, GT2, GT3 Hình 3.12 Hiệu suất chuyển đổi quang điện cực GT1, GT2, GT3 e 58 Tính chất quang điện hóa điện cực GT1, GT2, GT3 đƣợc thể Hình 3.11 Hình 3.12 Khi có có mặt của g-C3N4 mật độ dòng quang hiệu suất điện cực tăng lên đáng kể Trong đó, mẫu GT2 có mật độ dòng quang cao 0,9 mA/cm2 hiệu suất chuyển đổi quang đạt 0,2%; Mật độ dòng quang mẫu GT3 0,8 mA/cm2 hiệu suất chuyển đổi quang 0,12%; Mật độ dòng quang mẫu GT1 0,42mA/cm2 Mật độ dòng quang mẫu GT2 cao gấp lần so với điện cực TiO2 Nguyên nhân tăng mật độ dòng quang khả hấp thụ ánh sáng vùng khả kiến g-C3N4 làm tăng lƣợng quang điện tích (điện tử lỗ trống) đến bề mặt điện cực (Hình 3.13) Do đó, hiệu suất chuyển đổi quang g-C3N4/TiO2 cao so với TiO2 điều phù hợp Tuy nhiên, bề dày lớp g-C3N4 tiếp tục tăng lên xảy trình tái hợp cặp điện tử lỗ trống, làm giảm hiệu suất Chính vị điện cực GT2 cho hiệu suất tốt so với điện cực GT3 Liu cộng đƣa chế hoạt động quang điện hóa cấu trúc g-C3N4/TiO2 Hình 3.13 Trong chế này, dị thể phù hợp tốt đƣợc hình thành kết hợp g-C3N4 TiO2 vùng hóa trị vùng dẫn g-C3N4 cao so với TiO2 Khi chiếu xạ ánh sáng, electron đƣợc kích thích từ vùng hóa trị (VB) g-C3N4 đến vùng dẫn (CB) nó, sau đƣợc chuyển đến vùng dẫn ống nano TiO2 để lại lỗ trống vùng hóa trị VB g-C3N4 Cuối cùng, electron đƣợc vận chuyển đến điện cực đếm qua mạch kết hợp với ion H+ để tạo H2 Bên cạnh đó, lỗ trống đƣợc tạo vùng hóa trị ống nano TiO2 đƣợc chuyển đến vùng hóa trị g-C3N4 tham gia vào q trình oxy hóa phân tử nƣớc Do đó, nhóm nghiên cứu xác định tăng cƣờng đáng kể quang dẫn đƣợc quy cho việc xây dựng hệ dị vòng g-C3N4/TiO2, giúp tăng tốc e 59 độ di chuyển chất mang ngăn chặn đáng kể tái hợp hạt mang điện tử đƣợc quang hóa Hình 3.13 Cơ chế vận chuyển điện tích cấu trúc g-C3N4/TiO2 [44] e 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu đề tài, đƣa số kết luận sau: Chúng nghiên cứu chế tạo thành công điện cực quang g-C3N4 /TiO2 cấu trúc ống nano đế dẫn ITO phƣơng pháp doctor blade (phƣơng pháp phủ kéo) Kết phân tích phổ XRD cho thấy: - TiO2 có cấu trúc anatase nung nhiệt độ 600 oC, 700 oC xuất thêm cấu trúc rutile - Các mẫu g-C3N4/TiO2 xuất đỉnh phổ đặc trƣng cho có mặt TiO2 g-C3N4 Kết phân tích ảnh SEM cho thấy TiO2 có cấu trúc dạng ống nano với đƣờng kính khoảng 10 nm, vật liệu g-C3N4 có hình thái màng mỏng phủ lên bề mặt TiO2 Phổ UV-VIS cho thấy mẫu TiO2 hấp thụ ánh sáng vùng tử ngoại xa đến bƣớc sóng 380 nm, nhƣng mẫu g-C3N4/TiO2 biên hấp thụ mở rộng tới vùng ánh sáng nhìn thấy Kết khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc điện cực cho thấy: - Mật độ dòng quang hiệu suất quang điện cực g-C3N4/TiO2 tăng lên đáng kể so với điện cực TiO2 - Đã khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc g-C3N4/TiO2 cấu trúc ống nano theo tỉ lệ khối lƣợng khác TiO2:g-C3N4 tỉ lệ khối lƣợng mà hiệu suất chuyển đổi quang đạt cực đại (0,2%) 1:2 với mật độ dòng quang tƣơng ứng 0,9 mA/cm2 e 61 KIẾN NGHỊ Do thời gian hạn chế điều kiện khách quan, nhận thấy số vấn đề cần đƣợc nghiên cứu sâu nhƣ sau: - Chế tạo khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc gC3N4/TiO2 với TiO2 có cấu trúc khác nhƣ nano, dây nano, sợi nano… - Khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc TiO2 cấu trúc ống nano biến tính bề mặt vật liệu chất bán dẫn khác e 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngơ Quốc Quyền (2006), Tích trữ chuyển hóa lượng hóa học, vật liệu cơng nghệ, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội [2] M AbdElmoula (2011), “Optical, Electrical and Catalytic Properties Of Titania Nanotubes”, ProQuest Diss Theses, no August, p 275 [3] H Lin et al.(2008), “Photocatalytic activity of pulsed laser deposited TiO2 thin films”, Mater Sci Eng B Solid-State Mater Adv Technol, vol 151, pp 133-139 [4] I Laser and O Technique (2010), “Characterization of Pure and dopant TiO2 thin films for gas sensors applications”, Structure, no June [5] Y Hwu, Y D Yao, N F Cheng, C Y Tung, and H M Lin (1997), “X-ray absorption of nanocrystal TiO2”, Nanostructured Mater, vol 9, pp 355-358 [6] A A Gribb and J F Banfield (1997), “Particle size effects on transformation kinetics and phase stability in nanocrystalline TiO2”, Am Mineral., vol 82, pp 717-728 [7] X Ye, J Sha, Z Jiao, and L Zhang (1997), “Thermoanalytical characteristics of nanocrystalline brookite-based titanium dioxide”, Nanostructured Mater, vol 8, pp 919-927 [8] H Kominami, M Kohno, and Y Kera (2000), “Synthesis of brookitetype titanium oxide nano-crystals in organic media”, J Mater Chem, vol 10, pp 1151-1156 [9] R G Breckenridge and W R Hosler (1953), “Electrical properties of titanium dioxide semiconductors”, Phys Rev, 91(4), pp 793-802 [10] H K Ardakani (1994), “Electrical and optical properties of in situ „hydrogen-reduced‟ titanium dioxide thin films deposited by pulsed e 63 excimer laser ablation”, Thin Solid Films, vol 248, pp 234-239 [11] L Baraginsky and V Shklover (1999), Light absororption in TiO2 nanoparticles Eur Phys J D, pp 697-701 [12] H Lin, C P Huang, W Li, C Ni, S I Shah, and Y H Tseng (2006), “Size dependency of nanocrystalline TiO2 on its optical property and photocatalytic reactivity exemplified by 2-chlorophenol”, Appl Catal B Environ, vol 68, pp 1-11 [13] W Yin (2010), “Band structure engineering of TiO2 from firstprinciples calculations”, no 3, p 2010 [14] T Sasaki and M Watanabe (1997), “Semiconductor nanosheet crystallites of quasi-TiO2 and their optical properties”, J Phys Chem B, vol 101 (49), pp 10159-10161 [15] N Sakai, Y Ebina, K Takada, and T Sasaki (2004), “Electronic Band Structure of Titania Semiconductor Nanosheets Revealed by Electrochemical and Photoelectrochemical Studies”, J Am Chem Soc, vol 126, pp 5851-5858 [16] X Chen and S S Mao (2007), “Titanium dioxide nanomaterials: Synthesis, properties, modifications and applications”, Chemical Reviews, 107, 2891-2959 [17] N T M Hƣơng (2018), Nghiên cứu chế tạo, tính chất xúc tác quang ưa nước màng tổ hợp TiO2/SiO2 TiO2/PEG phương pháp Sol-Gel Luận án tiến sĩ [18] K Huang, L Chen, J Deng, and J Xiong (2012), “Enhanced visiblelight photocatalytic performance of nanosized anatase TiO2 doped with CdS quantum dots for cancer-cell treatment”, J Nanomater [19] P Hoyer (1996), “Formation of a Titanium Dioxide Nanotube Array”, Langmuir, vol 16, pp 1411-1413 e 64 [20] N Baram, D Starosvetsky, J Starosvetsky, M Epshtein, R Armon, and Y Ein-Eli (2007), “Enhanced photo-efficiency of immobilized TiO2 catalyst via intense anodic bias”, Electrochem commun, pp 1684-1688 [21] Y Zhu, H Li, Y Koltypin, Y R Hacohen, and A Gedanken (2001), “Sonochemical synthesis of titania whiskers and nanotubes”, Chem Commun, pp 2616-2617 [22] R A Caruso, J H Schattka, and A Greiner (2001), “Titanium Dioxide Tubes from Sol–Gel Coating of Electrospun Polymer Fibers”, Adv Mater, 13, pp 1577-1579 [23] V Zwilling, E Darque-Ceretti, A Boutry-Forveille, D David, M Y Perrin, and M Aucouturier (1999), “Structure and Physicochemistry of Anodic Oxide Films on Titanium and TA6V Alloy”, Surf Interface Anal, vol 27, pp 629-637 [24] G K Mor, O K Varghese, M Paulose, N Mukherjee, and C A Grimes (2003), “Fabrication of tapered, conical-shaped titania nanotubes”, J Mater Res, vol 18, pp 2588-2593 [25] M Paulose et al (2006), “Anodic growth of highly ordered TiO2 nanotube arrays to 134 μm in length”, J Phys Chem B, vol 110, pp 16179-16184 [26] I Alves, G Demazeau, B Tanguy, and F Weill (1999), “On a new model of the graphitic form of C3N4”, Solid State Commun, vol 109, pp 697-701 [27] J Xu, H T Wu, X Wang, B Xue, Y X Li, and Y Cao (2013), “A new and environmentally benign precursor for the synthesis of mesoporous g-C3N4 with tunable surface area” Phys Chem Chem Phys, vol 15, pp 4510-4517 [28] A Thomas et al (2008), “Graphitic carbon nitride materials: Variation e 65 of structure and morphology and their use as metal-free catalysts”, J Mater Chem, vol 18, pp 4893-4908 [29] S Acharya, S Martha, P C Sahoo, and K Parida (2015), “Glimpses of the modification of perovskite with graphene-analogous materials in photocatalytic applications”, Inorganic Chemistry Frontiers, vol 2, 807-823 [30] F Goettmann, A Fischer, M Antonietti, and A Thomas (2006), “Chemical synthesis of mesoporous carbon nitrides using hard templates and their use as a metal-free catalyst for Friedel-Crafts reaction of benzene”, Angew Chemie - Int Ed, pp 4467-4471 [31] F Su et al.(2010), “Mp g-C3N4-catalyzed selective oxidation of alcohols using O2 and visible light”, J Am Chem Soc, 132, pp 16299-16301 [32] X H Li, J S Chen, X Wang, J Sun, and M Antonietti (2011), “Metal-free activation of dioxygen by graphene/g-C3N4 nanocomposites: Functional dyads for selective oxidation of saturated hydrocarbons,” J Am Chem Soc., vol 133, no 21, pp 8074–8077 [33] X Wang et al (2009), “A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light” , Nat Mater, vol 8, pp 76-80 [34] Y Zhang et al (2013), “Synthesis and luminescence mechanism of multicolor-emitting g-C3N4 nanopowders by low temperature thermal condensation of melamine”, Sci Rep [35] Y Zhang et al (2013), “Biopolymer-activated graphitic carbon nitride towards a sustainable photocathode material”, Sci Rep [36] S Barman and M Sadhukhan (2012), “Facile bulk production of highly blue fluorescent graphitic carbon nitride quantum dots and their application as highly selective and sensitive sensors for the detection of e 66 mercuric and iodide ions in aqueous media”, J Mater Chem, vol 22, pp 21832-21837 [37] R Fagan, D E McCormack, S J Hinder, and S C Pillai (2016), “Photocatalytic properties of g-C3N4-TiO2 heterojunctions under UV and visible light conditions”, Materials (Basel) [38] J Yu, S Wang, J Low, and W Xiao (2013), “Enhanced photocatalytic performance of direct Z-scheme g-C3N4-TiO2 photocatalysts for the decomposition of formaldehyde in air”, Phys Chem Chem Phys, vol 15, 16883-16890 [39] J Lei, Y Chen, F Shen, L Wang, Y Liu, and J Zhang (2015), “Surface modification of TiO2 with g-C3N4 for enhanced UV and visible photocatalytic activity”, J Alloys Compd., vol 631, pp 328–334 [40] C Miranda, H Mansilla, J Yánez, S Obregón, and G Colón (2013), “Improved photocatalytic activity of g-C3N4/TiO2 composites prepared by a simple impregnation method”, J Photochem Photobiol A Chem., vol 253, pp 16–21 [41] H Wu et al (2014), “High-performance and renewable supercapacitors based on TiO2 nanotube array electrodes treated by an electrochemical doping approach”, Electrochim Acta, 116, pp 129-136 [42] Y Li et al (2015), “Efficient and Stable Photoelectrochemical Seawater Splitting with TiO2@g-C3N4 Nanorod Arrays Decorated by Co-Pi”, J Phys Chem C, vol 119, no 35, pp 20283–20292 [43] H Zhang, F Liu, H Wu, X Cao, J Sun, and W Lei (2017), “In situ synthesis of g-C3N4/TiO2 heterostructures with enhanced photocatalytic hydrogen evolution under visible light”, RSC Adv., vol 7, no 64, pp 40327–40333 [44] C Liu et al.(2018), “Efficient Photoelectrochemical Water Splitting by e 67 g-C3N4/TiO2 Nanotube Array Heterostructures”, Nano-Micro Lett., vol 10, pp 1-13 [45] M Fang (2010), X-ray in Characterization Techniques Physical Sciences [46] T V Mặc (2003), Phân tích hóa lý – Phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [47] P N Nguyên (2004), Giáo Trình Kỹ Thuật Phân Tích Vật Lý NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội [48] P Kubelka and F Munk (1931), “The Kubelka-Munk Theory of Reflectance”, Zeitschrift für Tech Phys, vol 12, pp 593-601 [49] 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, 4, pp 9-14 [50] T X Sén (2009), Điện hóa học, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội, [51] S U M Khan, M Al-Shahry, and W B Ingler (2002), “Efficient photochemical water splitting by a chemically modified n-TiO2”, Science (80) [52] S C Yan, Z S Li, and Z G Zou (2009), “Photodegradation performance of g-C3N4 fabricated by directly heating melamine”, Langmuir [53] T Kasuga, M Hiramatsu, A Hoson, T Sekino, and K Niihara (1999), “Titania nanotubes prepared by chemical processing”, Adv Mater., vol 11, no 15, pp 1307–1311 e ... điện cực quang g- C3N4 /TiO2 cấu trúc ống nano ứng dụng lĩnh vực quang điện hóa? ?? Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu - Chế tạo điện cực quang g- C3N4/ TiO2 cấu trúc ống nano ứng dụng lĩnh vực quang điện hóa. .. tượng: Vật liệu bán dẫn dùng làm điện cực quang quang điện hóa * Phạm vi nghiên cứu - Vật liệu TiO2 cấu trúc ống nano - Vật liệu g- C3N4/ TiO2 cấu trúc nano - Khảo sát tính chất quang điện hóa điện. .. - Nghiên cứu ảnh hƣởng tỉ lệ khối lƣợng TiO2 g- C3N4 đến trình chế tạo điện cực quang g- C3N4/ TiO2 cấu trúc ống nano từ tối ƣu hóa hiệu suất chuyển đổi quang điện cực e 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên