Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu cơ kim loại (mofs) mới từ linker anthraquinone 1,5 disulfonate và khảo sát ứng dụng trong siêu tụ điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ KIM LOẠI (MOFs) MỚI TỪ LINKERANTHRAQUINONE-1,5-DISULFONATE VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG TRONG SIÊU TỤ ĐIỆN GVHD: TS TRẦN THỊ NHUNG SVTH: NGUYỄN THẾ HIỂN S K L01 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU KHUNG HỮU CƠ KIM LOẠI (MOFs) MỚI TỪ LINKER ANTHRAQUINONE-1,5-DISULFONATE VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG TRONG SIÊU TỤ ĐIỆN SVTH : NGUYỄN THẾ HIỂN MSSV : 17128017 GVHD : TS TRẦN THỊ NHUNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT PHỐ HỒ CHÍ MINH Tp.SƢ HồPHẠM Chí Minh, tháng 12THÀNH năm 2021 ii TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thế Hiển MSSV: 17128017 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học Chun ngành: Hóa Vơ Cơ Silicate Tên khóa luận: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5-disulfonate khảo sát ứng dụng siêu tụ điện Nhiệm vụ khóa luận: Tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5disulfonate (MOF-Cu) Carbon hóa vật liệu tạo màng điện cực Khảo sát ứng dụng siêu tụ điện Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 22/2/2021 Ngày hồn thành khóa luận: 13/12/2021 Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: TS Trần Thị Nhung Nội dung hƣớng dẫn: Tồn khóa luận Nội dung yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đƣợc thơng qua Trƣởng Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2021 TRƢỞNG BỘ MÔN NGƢỜI HƢỚNG DẪN Trần Thị Nhung iii TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CN HÓA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC KHĨA 2017 (NGƯỜI HƯỚNG DẪN) THÔNG TIN CHUNG Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: Trần Thị Nhung Đơn vị công tác: Khoa CNHH&TP, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Học hàm, học vị: Tiến sỹ Chuyên ngành: Hóa lý – vơ Họ tên sinh viên: Nguyễn Thế Hiển MSSV:17128017 Chun ngành: Hóa Vơ Cơ Silicate Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5-disulfonate khảo sát ứng dụng siêu tụ điện Mã số khóa luận: NHẬN XÉT VỀ KHĨA LUẬN 2.1 Hình thức Tổng số trang: Số chƣơng: 49 Số bảng: hình: 31 Số tài liệu tham khảo: 38 Phần mềm tính tốn: EC-Lab Bố cục: rõ ràng, logic iv Số Hành văn: rõ ràng Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: phù hợp 2.2 Mục tiêu nội dung Đề tài nhằm mục tiêu nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5-disulfonate khảo sát ứng dụng siêu tụ điện 2.3 Kết đạt Tổng hợp thành công loại vật liệu MOFs chƣa đƣợc công bố từ linker Anthraquinone-1, 5-disulfonate Khảo sát đƣợc ảnh hƣởng tốc độ quét chất điện giải đến khả lƣu trữ điện vật liệu Kết thu đƣợc cho thấy vật liệu MOFs tổng hợp thể khả lƣu trữ điện tốt vật liệu MOFs-199, loại vật liệu MOFs đƣợc công bố Kết khóa luận làm tiền đề cho nghiên cứu mở rộng sau 2.4 Ưu điểm khóa luận Khối việc cơng lớn, kết thu đƣợc tốt đảm bảo tính khoa học khách quan Khóa luận trình bày có bố cục rõ ràng Một phần kết đề tài nằm đề tài nghiên cứu khoa học 2.5 Những thiếu sót khóa luận Cịn số lỗi đánh máy cách hành văn chƣa hay NHẬN XÉT TINH THẦN VÀ THÁI ĐỘ LÀM VIỆC CỦA SINH VIÊN Sinh viên siêng năng, chủ động xếp đề xuất cơng việc, chịu khó Có tinh thần học hỏi tiếp thu nhanh Tuy nhiên, cịn nóng vội ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN Đƣợc bảo vệ  Không đƣợc bảo vệ Bổ sung thêm để đƣợc bảo vệ v ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN Nội dung đánh giá STT Điểm tối đa Điểm đánh giá Chất lƣợng viết 30 26 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy đủ/đa dạng…) 20 Bố cục viết (chặt chẽ, cân đối) 10 Nội dung khóa luận Phương pháp nghiên cứu phù hợp, đảm bảo độ tin cậy, xử lý số liệu Nội dung thực hiện, kết đề tài đảm bảo tính khoa học, công nghệ Kết luận phù hợp với mục tiêu, nội dung nghiên cứu 60 20 55 Hiệu ứng dụng chuyển giao công nghệ 10 Kỹ năng, thái độ sinh viên 10 Kỹ thực nghiệm, xử lý tình Thái độ làm việc nghiêm túc 5 100 90 TỔNG ổ 18 20 10 20 18 10 Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2021 Giảng viên hƣớng dẫn Trần Thị Nhung vi CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CN HÓA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC KHĨA 2017 (NGƯỜI PHẢN BIỆN) THƠNG TIN CHUNG Họ tên ngƣời phản biện: Đặng Đình Khơi Đơn vị công tác: Trƣờng ĐH SPKT TPHCM Học hàm, học vị: Tiến sĩ Chuyên ngành: Vật liệu nano Họ tên sinh viên: Nguyễn Thế Hiển MSSV: 1712801 Chuyên ngành: CNKT Hóa vơ Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5-Disulfonate khảo sát ứng dụng siêu tụ điện Mã số khóa luận: NHẬN XÉT VỀ KHĨA LUẬN 2.1 Hình thức Tổng số trang: 49 Số chƣơng: 03 Số tài liệu tham khảo: 19 Số bảng: 03 Số hình: 29 Phần mềm tính tốn: 01 Bố cục: Hợp lý, gồm chƣơng tổng quan, thực nghiệm-phƣơng pháp nghiên cứu kết quả-bàn luận Hành văn: Trôi chảy dễ hiểu vii Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: Chấp nhận đƣợc 2.2 Mục tiêu nội dung - Tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1, 5disulfonate (MOF-Cu) - Carbon hóa vật liệu tạo màng điện cực - Khảo sát ứng dụng siêu tụ điện 2.3 Kết đạt Tổng hợp thành công vật liệu MOFs phƣơng pháp nhiệt dung môi Khảo sát mẫu MOF-Cu-600 sau carbon hóa Khảo sát khả tích điện thơng qua ứng dụng siêu tụ điện 2.4 Ưu điểm khóa luận Mẫu MOF-Cu-600 đƣợc tổng hợp thành công ứng dụng siêu tụ điện cho thấy có khả tích trữ điện cao mẫu MOF-199-600 đƣợc cơng bố trƣớc 2.5 Những thiếu sót khóa luận Nội dung khố luận hồn chỉnh Có vài sai sót đánh máy tả trình bày văn CÂU HỎI PHẢN BIỆN (ít 02 câu hỏi) Căn vào đâu tác giả chọn điều kiện carbon hoá 600 C giờ? o Giải thích phổ XRD mẫu CuA-600 có xuất peak cao khoảng 44 khác biệt với phổ XRD CuO calculated? ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA PHẢN BIỆN Đƣợc bảo vệ X Không đƣợc bảo vệ Bổ sung thêm để đƣợc bảo vệ viii o ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm đánh giá Chất lƣợng viết 30 28 Hình thức trình bày (đẹp, rõ ràng, tài liệu tham khảo đầy đủ/đa dạng…) 20 Bố cục viết (chặt chẽ, cân đối) 10 Nội dung khóa luận Phương pháp nghiên cứu phù hợp, đảm bảo độ tin cậy, xử lý số liệu Nội dung thực hiện, kết đề tài đảm bảo tính khoa học, công nghệ Kết luận phù hợp với mục tiêu, nội dung nghiên cứu 70 20 60 Hiệu ứng dụng 10 TỔNG 19 30 10 100 18 26 8 88 Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2021 Giảng viên phản biện Đặng Đình Khơi ix TĨM TẮT KHĨA LUẬN Trong khóa luận tốt nghiệp này, với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5-disulfonate khảo sát ứng dụng siêu tụ điện”, tổng hợp thành công vật liệu MOF-Cu MOF-199 phƣơng pháp nhiệt dung mơi Sau đó, tiến hành xác định cấu trúc tinh thể vật liệu qua phƣơng pháp: phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phƣơng pháp phân tích nhiệt khối lƣợng (TGA), phƣơng pháp phổ hồng ngoại (FT-IR), phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) khảo sát khả tích điện ứng dụng siêu tụ điện Vật liệu MOF-Cu sau tổng hợp đƣợc tiến hành phân tích cấu trúc phƣơng pháp phân tích vật liệu Trong đó, kết phân tính SEM cho thấy vật liệu có hình dạng đan xen vào kính thƣớc tinh thể khoảng 20 µm Với kết phân tích XRD, xuất peak chứng minh vật liệu MOF-Cu có cấu trúc tinh thể Từ kết phân tích phổ hồng ngoại (FT-IR), chứng tỏ vật liệu MOF-Cu tồn cấu trúc ligand AQDS cấu trúc cầu nối SBUs Với ƣu điểm diện tích bề mặt riêng lớn, độ xốp cao khả điều chỉnh đƣợc cấu trúc, vật liệu MOFs loại vật liệu tiềm cho ứng dụng lƣu trữ điện Nhƣng đặc tính dẫn điện nên vật liệu MOFs nên cần đƣợc tiến hành carbon hóa mơi trƣờng khí trơ trƣớc dùng làm điện cực để khảo sát cho ứng dụng Vật liệu MOF-Cu đƣợc tiến hành carbon hóa 600oC mơi trƣờng khí trơ Argon giờ, tạo thành vật liệu MOF-Cu-600, sau tiến hành khảo sát khả tích điện ứng dụng siêu tụ điện so sánh với mẫu chuẩn MOF-199 carbon hóa điều kiện, tạo thành MOF-199-600 Sau carbon hóa vật liệu kiểm tra lại cấu trúc phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Qua kết phân tích SEM, nhận thấy hình dạng vật liệu dạng đan xen vào Kính thƣớc tinh thể khoảng 20 µm khơng thay đổi kích thƣớc hình dạng so với MOF-Cu ban đầu Với kết phân x hình 3.15 đến hình 3.18, ta nhận thấy mẫu MOF-Cu-600 thể rõ cƣờng độ tín hiệu peak oxi hóa - khử dung dịch chất điện giải theo thứ tự Li2SO4, Na2SO4 KOH tốc độ 25 mV/s, 50 mV/s, 100 mV/s lƣu trữ theo chế chế giả điện dung Với tốc độ quét 200 mV/s mẫu môi trƣờng dung dịch chất điện giải lƣu trữ theo chế chế lớp điện tích kép Qua kết giá trị điện dung mẫu MOF-Cu-600, mẫu cho giá trị điện dung tốt chất điện giải Li2SO4 sau Li2SO4 sau KOH Vậy chất điện giải không ảnh hƣởng đến chế lƣu trữ điện dung mà ảnh hƣởng đến cƣờng độ tín hiệu mẫu Chất điện giải cho kết điện dung tốt Li2SO4 Na2SO4 sau KOH 3.2.2 Vật liệu MOF-199 Tiến hành quét tuần hoàn mẫu MOF-199-600, so sánh khả tích điện vật liệu tốc độ quét 50 mV/s 100 mV/s môi trƣờng chất điện giải Li2SO4 Na2SO4 So sánh khả tích điện hai mẫu qua kết phân tích điện dung hai mẫu phần mềm EC-Lab 3.2.2.1 Ảnh hưởng tốc độ quét Sau khảo sát ảnh hƣởng tốc độ quét vật liệu MOF-Cu carbon hóa 600oC, ta chọn tốc độ quét tối ƣu 50 mV/s 100 mV/s để khảo sát mẫu MOF199 -600 để so sánh khả tích điện hai loại vật liệu Kết phân tích đƣợc thể bên dƣới: 36 Current density/A g -1 1.2 0.8 0.4 0.0 -0.4 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 0.0 0.2 0.4 MOFs-Cu-600 50 mV/s MOFs-Cu-600 100 mV/s MOF-199-600 50 mV/s MOF-199-600 100 mV/s 0.6 0.8 1.0 Potenial/V Hình 3.18: Phổ qt tuần hồn mẫu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199-600 dung dịch chất điện giải Na2SO4 tốc độ quét 50 mV/s 100 mV/s Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu MOFs-Cu-600 50 mV/s MOFs-Cu-600 100 mV/s MOF-199-600 50 mV/s MOF-199-600 100 mV/s Current density/A g -1 -1 0.0 0.2 0.4 0.6 Potenial/V 0.8 1.0 Hình 3.19: Phổ quét tuần hoàn mẫu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199-600 dung dịch chất điện giải Li2SO4 tốc độ quét 50mV/s 100 mV/s 37 Từ kết phân tích phổ qt tuần hồn mẫu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199600, dung dịch chất điện giải Li2SO4, Na2SO4 tốc độ quét 50 mV/s 100 mV/s, ta nhận thấy: - Mẫu MOF-199-600: đƣờng cong quét tuần hồn khơng xuất peak oxi hốkhử đƣờng cong qt tuần hồn mẫu có xu hƣớng phình cho thấy mẫu gần nhƣ có cấu trúc carbon Vậy mẫu lƣu trữ theo chế lớp điện tích kép - Mẫu MOF-Cu-600: phổ quét tuần hồn xuất peak oxi hóa khoảng 0,38 V đến 0,67 V xuất peak khử khoảng 0,12 V đến 0,32 V CuO tham gia phản ứng oxi-hóa khử Mẫu MOF–Cu–600 lƣu trữ theo chế giả điện dung - Trong mẫu vật liệu MOF-199-600 khơng cịn cấu trúc CuO mà thay vào cấu trúc carbon vơ định hình Cịn mẫu MOF-Cu-600 có CuO tham gia phản ứng oxihóa khử thể đƣợc peak oxi-hóa khử phổ quét tuần hoàn - Ngoài ra, cƣờng độ tín hiệu mẫu MOF-Cu-600 cho tín hiệu cao từ 7-9 lần so với cƣờng độ tín hiệu mẫu MOF-199-600 Vậy mẫu MOF-Cu carbon hóa 600oC có khả lƣu trữ điện tốt mẫu MOF199 carbon hóa 600oC 38 3.2.2.2 Ảnh hưởng chất điên giải Current density / A g -1 2.5 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu MOFs-Cu-600C dd điện giải Na 2SO4 MOFs-Cu-600C dd điện giải Li 2SO4 MOF-199-600C dd điện giải Na 2SO4 MOF-199-600C dd điện giải Li 2SO4 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Potenial/V Hình 3.20: Phổ quét tuần hoàn mẫu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199 -600 dung dịch chất điện giải Na2SO4 Li2SO4 tốc độ quét 50 mV/s Current density / A g -1 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu MOFs-Cu-600C dd điện giải Na2SO4 MOFs-Cu-600C dd điện giải Li2SO4 MOF-199-600C dd điện giải Na2SO4 MOF-199-600C dd điện giải Li2SO4 -1 0.0 0.2 0.4 Potenial/V 0.6 0.8 1.0 Hình 3.21: Phổ qt tuần hồn mẫu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199-600 dung dịch chất điện giải Na2SO4 Li2SO4 tốc độ quét 100 mV/s 39 Phổ quét tuần hoàn mẫu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199-600oC dung dịch chất điện giải Na2SO4, Li2SO4 tốc độ quét 50 mV/s 100 mV/s, cho ta thấy: - Dung dịch chất điện giải không ảnh hƣởng đến đến chế lƣu trữ điện hai mẫu, mà ảnh hƣởng đến cƣờng độ tín hiệu mẫu - Dung dịch chất điện giải Li2SO4 cho cƣờng độ tín hiệu tốt đến dung dịch chất điện giải Na2SO4 3.2.2.3 So sánh kết điện dung Sử dụng phần mềm EC-Lab, để xác định so sánh điện dung của mẫu vật liệu MOF-Cu-600 mẫu MOF-199-600 tốc độ 50 mV/s 100 mV/s hai dung dịch chất điện điện giải Na2SO4 Li2SO4 Kết phân tích điện dung đƣợc trình bày bảng 3.2 Dung dịch Tốc độ quét Chu kỳ điện giải (mV/s) 50 Na2SO4 10 100 10 50 Li2SO4 10 100 10 C (F/g) MOF-Cu-600 9,5597 8,9662 10,231 10,231 11,403 11,068 17,857 16,776 15,507 12,304 11,56 10,887 C (F/g) MOF-199-600 2,541547 2,243266 1,975645 2,251289 2,025215 1,724928 2,459826 1,924174 1,482087 3,410435 1,938087 1,588522 Bảng 3.2 Giá trị điện dung mẫu MOFs-Cu-600 mẫu MOF-199-600 dung dịch chất điện giải Na2SO4 Li2SO4 40 Kết phân tích xác định điện dung hai mẫu vật liệu MOF-Cu-600 MOF-199600 hai dung dịch chất điện giải Na2SO4 Li2SO4, từ phần mềm EC-Lab cho ta thấy: - Điện dung mẫu MOF-Cu-600: + Trong môi trƣờng chất điện giải Na2SO4 tốc độ quét 50 mV/s giá trị điện dung nhỏ giá trị điện dung tốc độ quét 100 mV/s + Trong môi trƣờng chất điện giải Li2SO4 giá trị điện dung tốc độ quét 50 mV/s có giá trị điện dung lớn giá trị điện dung tốc độ quét 100 mV/s - Điện dung mẫu MOF-199-600: + Trong môi trƣờng chất điện giải Na2SO4 giá trị điện dung tốc độ quét 50 mV/s lớn giá trị điện dung tốc độ quét 100 mV/s + Trong môi trƣờng chất điện giải Li2SO4 tốc độ quét 100 mV/s giá trị điện dung lớn giá trị điện dung tốc độ quét 50 mV/s - Vậy môi trƣờng chất điện giải Li2SO4 cho kết giá trị điện dung cao môi trƣờng điện giải Na2SO4 - Khi so sánh kết điện dung hai mẫu vật liệu MOF-Cu-600 MOF-199-600: ta nhận thấy khả tích trữ điện dung mẫu MOF-Cu-600 lớn mẫu MOF-199-600 khoảng từ 5-8 lần.Vậy mẫu MOF-Cu-600 có khả tích trữ điện cao mẫu MOF-199-600 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu khung hữu kim loại (MOFs) từ linker Anthraquinone-1,5-disulfonate khảo sát ứng dụng siêu tụ điện”, đạt đƣợc số thành tựu sau đây: 1/ Tổng hợp thành công vật liệu MOFs: MOF-Cu MOF-199 phƣơng pháp nhiệt dung môi Kết phân tích SEM cho thấy vật liệu MOF-Cu có hình dạng đan xen vào Kính thƣớc tinh thể MOF-Cu khoảng 20 µm Kết phân tích XRD, chứng tỏa MOF-Cu có cấu trúc tinh thể phổ FT-IR chứng minh có cấu trúc ligand AQDS cấu trúc cầu nối SBUs cấu trúc MOF-Cu Kết phân tích XRD MOF-199, xuất peak tinh thể so sánh với phổ XRD chuẩn thể mức độ tinh khiết cao 2/ Kết khảo sát carbon hóa mẫu MOF-Cu-600 qua phƣơng pháp SEM nhận thấy hình dạng vật liệu dạng đan xen vào Kính thƣớc tinh thể vật liệu khoảng 20 µm khơng thay đổi so hình dạng kích thƣớc với MOF-Cu ban đầu Qua kết phân tích XRD, peak tinh thể MOF-Cu ban đầu sau carbon hóa chuyển thành peak đặc trƣng cấu trúc CuO để đạt trạng thái cấu trúc bền 3/ Kết khảo sát khả tích điện thơng qua ứng dụng siêu tụ điện cho thấy tốc độ quét chất điện giải sử dụng có ảnh hƣởng tới khả tích điện chế tích điện vật liệu, cụ thể: - Ảnh hƣởng tốc độ quét: tốc độ quét từ 25 mV/s - 100 mV/s lƣu trữ điện theo chế giả điện dung Khi tăng đến tốc độ 200 mV/s mẫu MOF-Cu-600 có xu hƣớng thay đổi chế lƣu trữ điện sang chế lớp điện tích kép Vậy tốc độ quét ảnh hƣởng đến chế lƣu trữ điện Ngồi ra, cƣờng độ tín hiệu mẫu tăng dần từ 25 mV/s – 100 mV/s giảm 200 mV/s Nhƣ khả tích điện vật liệu tốt tốc độ quét 100 mV/s 42 - Ảnh hƣởng chất điện giải: dung dịch chất điện giải không ảnh hƣởng đến chế lƣu trữ điện dung mà ảnh hƣởng đến cƣờng độ tín hiệu mẫu Chất điện giải cho kết điện dung tốt Li2SO4 Na2SO4 sau KOH 4/ Dựa kết phân tích phân tích phổ xác định điện dung từ phần mềm EC-Lab, ta nhận thấy khả tích trữ điện dung mẫu MOF-Cu-600 lớn mẫu MOF-199-600 khoảng từ 5-8 lần Vậy mẫu MOF-Cu-600 có khả tích trữ điện cao mẫu MOF-199-600 Những nghiên cứu luận văn làm tiền đề để nghiên cứu tìm cách tối ƣu hóa khả lƣu trữ điên vật liệu MOFs tâm Cu sau carbon hóa thơng qua yếu tố nhƣ điều kiện carbon hóa mẫu hay cải thiện quy trình cán màng để ứng dụng vấn đề lƣu trữ điện 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] W Raza, F Ali, N Raza, Y Luo, K.-H Kim, J Yang, et al., "Recent advancements in supercapacitor technology," Nano Energy, vol 52, pp 441-473, 2018 [2] L Zhang, X Hu, Z Wang, F Sun, and D G Dorrell, "A review of supercapacitor modeling, estimation, and applications: A control/management perspective," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 81, pp 1868-1878, 2018 [3] A González, E Goikolea, J A Barrena, and R Mysyk, "Review on supercapacitors: Technologies and materials," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 58, pp 1189-1206, 2016 [4] O Yaghi, H Li, and T Groy, "Construction of porous solids from hydrogenbonded metal complexes of 1, 3, 5-benzenetricarboxylic acid," Journal of the American Chemical Society, vol 118, pp 9096-9101, 1996 [5] A U Czaja, N Trukhan, and U Müller, "Industrial applications of metal–organic frameworks," Chemical Society Reviews, vol 38, pp 1284-1293, 2009 [6] R J Kuppler, D J Timmons, Q.-R Fang, J.-R Li, T A Makal, M D Young, et al., "Potential applications of metal-organic frameworks," Coordination Chemistry Reviews, vol 253, pp 3042-3066, 2009 [7] N T Tùng and P T S Nam, "Vật liệu khung kim MOFs): ứng dụng từ hấp phụ khí đến xúc tác," Vietnam Journal of Science and Technology, vol 50, p 751, 2012 [8] D J Tranchemontagne, J L Mendoza-Cortés, M O’Keeffe, and O M Yaghi, "Secondary building units, nets and bonding in the chemistry of metal–organic frameworks," Chemical Society Reviews, vol 38, pp 1257-1283, 2009 [9] H Li, M Eddaoudi, M O'Keeffe, and O M Yaghi, "Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework," nature, vol 402, pp 276-279, 1999 [10] A Schoedel and O M Yaghi, "Porosity in metal–organic compounds," Macrocyclic and Supramolecular Chemistry: How Izatt–Christensen Award Winners Shaped the Field, pp 200-220, 2016 [11] J Yang and Y W Yang, "Metal–organic frameworks for biomedical applications," Small, vol 16, p 1906846, 2020 [12] J Kim, B Chen, T M Reineke, H Li, M Eddaoudi, D B Moler, et al., "Assembly of metal− organic frameworks from large organic and inorganic 44 secondary building units: new examples and simplifying principles for complex structures," Journal of the American Chemical Society, vol 123, pp 8239-8247, 2001 [13] W Lestari, I Winarni, and F Rahmawati, "Electrosynthesis of Metal-Organic Frameworks (MOFs) Based on Nickel (II) and Benzene 1, 3, 5-Tri Carboxylic Acid (H3BTC): An Optimization Reaction Condition," in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, p 012064 [14] L T Nguyen, T T Nguyen, K D Nguyen, and N T Phan, "Metal–organic framework MOF-199 as an efficient heterogeneous catalyst for the aza-Michael reaction," Applied Catalysis A: General, vol 425, pp 44-52, 2012 [15] S H Doan, V H Nguyen, T H Nguyen, P H Pham, N N Nguyen, A N Phan, et al., "Cross-dehydrogenative coupling of coumarins with Csp 3–H bonds using an iron–organic framework as a productive heterogeneous catalyst," RSC advances, vol 8, pp 10736-10745, 2018 [16] J Yang, Q Zhao, J Li, and J Dong, "Synthesis of metal–organic framework MIL101 in TMAOH-Cr (NO3) 3-H2BDC-H2O and its hydrogen-storage behavior," Microporous and Mesoporous Materials, vol 130, pp 174-179, 2010 [17] T Loiseau, C Serre, C Huguenard, G Fink, F Taulelle, M Henry, et al., "A rationale for the large breathing of the porous aluminum terephthalate (MIL‐53) upon hydration," Chemistry–A European Journal, vol 10, pp 1373-1382, 2004 [18] J B DeCoste, G W Peterson, H Jasuja, T G Glover, Y.-g Huang, and K S Walton, "Stability and degradation mechanisms of metal–organic frameworks containing the Zr O (OH) secondary building unit," Journal of Materials Chemistry A, vol 1, pp 5642-5650, 2013 [19] O K Farha, I Eryazici, N C Jeong, B G Hauser, C E Wilmer, A A Sarjeant, et al., "Metal–organic framework materials with ultrahigh surface areas: is the sky the limit?," Journal of the American Chemical Society, vol 134, pp 15016-15021, 2012 [20] H Furukawa, N Ko, Y B Go, N Aratani, S B Choi, E Choi, et al., "Ultrahigh porosity in metal-organic frameworks," Science, vol 329, pp 424-428, 2010 [21] H Furukawa, K E Cordova, M O’Keeffe, and O M Yaghi, "The chemistry and applications of metal-organic frameworks," Science, vol 341, 2013 [22] A J Howarth, Y Liu, P Li, Z Li, T C Wang, J T Hupp, et al., "Chemical, thermal and mechanical stabilities of metal–organic frameworks," Nature Reviews Materials, vol 1, pp 1-15, 2016 45 [23] S Loera-Serna and E Ortiz, "Catalytic applications of metal-organic frameworks," Luis N, Advanced Catalytic Materials-Photocatalysis and Other Current Trends, IntechOpen, pp 95-122, 2016 [24] N A Khan and S.-H Jhung, "Facile syntheses of metal-organic framework Cu (BTC) (H O) under ultrasound," Bulletin of the Korean Chemical Society, vol 30, pp 2921-2926, 2009 [25] N A Khan and S H Jhung, "Synthesis of metal-organic frameworks (MOFs) with microwave or ultrasound: Rapid reaction, phase-selectivity, and size reduction," Coordination Chemistry Reviews, vol 285, pp 11-23, 2015 [26] J Gordon, H Kazemian, and S Rohani, "Rapid and efficient crystallization of MIL-53 (Fe) by ultrasound and microwave irradiation," Microporous and Mesoporous Materials, vol 162, pp 36-43, 2012 [27] U Mueller, H Puetter, M Hesse, M Schubert, H Wessel, J Huff, et al., "Method for electrochemical production of a crystalline porous metal organic skeleton material," ed: Google Patents, 2011 [28] N Stock and S Biswas, "Synthesis of metal-organic frameworks (MOFs): routes to various MOF topologies, morphologies, and composites," Chemical reviews, vol 112, pp 933-969, 2012 [29] H Yang, X Song, T Yang, Z Liang, C Fan, and X Hao, "Electrochemical synthesis of flower shaped morphology MOFs in an ionic liquid system and their electrocatalytic application to the hydrogen evolution reaction," RSC Advances, vol 4, pp 15720-15726, 2014 [30] A Pichon, A Lazuen-Garay, and S L James, "Solvent-free synthesis of a microporous metal–organic framework," CrystEngComm, vol 8, pp 211-214, 2006 [31] S Tuukkanen and M Krebs, "Printable power storage: batteries and supercapacitors," Organic and printed electronics, 1st edn Pan Stanford Publishing, New York, pp 265-291, 2016 [32] C Zhong, Y Deng, W Hu, J Qiao, L Zhang, and J Zhang, "A review of electrolyte materials and compositions for electrochemical supercapacitors," Chemical Society Reviews, vol 44, pp 7484-7539, 2015 [33] U Gulzar, S Goriparti, E Miele, T Li, G Maidecchi, A Toma, et al., "Nextgeneration textiles: from embedded supercapacitors to lithium ion batteries," Journal of Materials Chemistry A, vol 4, pp 16771-16800, 2016 [34] N Liu, R Chen, and Q Wan, "Recent advances in electric-double-layer transistors for bio-chemical sensing applications," Sensors, vol 19, p 3425, 2019 46 [35] Y Wu, "Metal Oxides in Energy Technologies." [36] Y Yan, P Gu, S Zheng, M Zheng, H Pang, and H Xue, "Facile synthesis of an accordion-like Ni-MOF superstructure for high-performance flexible supercapacitors," Journal of Materials Chemistry A, vol 4, pp 19078-19085, 2016 [37] N T Tùng, "Nghiên cứu tổng hợp vật liệu MOF-Cu cho ứng dụng xúc tác phân hủy hợp chất hữu cơ," Luận Văn, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh, 2020 [38] H Itoi, H Nishihara, T Ishii, K Nueangnoraj, R Berenguer-Betrian, and T Kyotani, "Large pseudocapacitance in quinone-functionalized zeolite-templated carbon," Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol 87, pp 250-257, 2014 47 PHỤ LỤC Để xác định lại cấu trúc MOF-199 sau carbon hóa điều kiện 600oC môi trƣờng Argon giờ, kiểm tra qua phƣơng pháp phân tích nhiệt TGA-DSC kết thể qua hình Hình 1: Giản đồ phân tích nhiệt TGA-DSC MOF-199 Từ giản đồ phân tích nhiệt TGA-DSC MOF-199, từ khoảng nhiệt độ 80 – 187oC, peak thu nhiệt ứng với việc nƣớc vật lý, nƣớc cấu trúc vật liệu bay phần dung môi Trong khoảng nhiệt độ từ 200 đến 350oC, khối lƣợng xảy mạnh lên đến 42.83% với bay hồn tồn dung mơi cháy phân hủy toàn khung hữu có cấu trúc MOF-199 Khi nung đến 820oC khối lƣợng tồn q trình 81.44% khối lƣợng vật liệu mẫu gần nhƣ giữ nguyên không thay đổi 48 Kết phân tích TGA-DSC, ta chọn nhiệt độ 600oC để carbon hóa mẫu MOF-199 phù hợp khoảng nhiệt độ từ 200 đến 350oC mẫu phân hủy toàn khung hữu 49