Đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế biến dầu khí NGHIÊN cứu TĂNG CƯỜNG HOẠT TÍNH QUANG điện PHÂN nước của MẢNG ỐNG tio2

Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp đúc kết lại trình học tập, nghiên cứu tự tìm hiểu sinh viên năm học trơi qua, có hơm khơng kiến thức chuyên ngành mà kinh nghiệm sống, cơng việc Đó hành trang quan trọng mà sinh viên mang theo sống sau Qua đây, xin bày tỏ lòng biết ơn đến q Thầy Cơ giáo Khoa Hóa trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung, mơn Kỹ Thuật Dầu Khí nói riêng, cảm ơn Thầy Cơ tận tình dạy dỗ bảo suốt năm học vừa qua Đặc biệt, tơi xin bày tỏ kính trọng lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Đình Lâm, đặc biệt TS Nguyễn Đình Minh Tuấn - người định hướng, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian hồn thành khóa luận tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn đến Thầy Cơ làm việc Phòng thí nghiệm – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng hỗ trợ suốt trình thực nghiên cứu Trong trình thực hiện, nhiều nguyên nhân khác nên thiếu sót điều khó tránh khỏi Rất mong nhận góp ý q thầy để đề tài hoàn thiện Cuối cùng, xin gởi tới quý Thầy Cô lời cảm ơn chân thành! Đà Nẵng, ngày 03 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Đăng Minh nhân SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí TĨM TẮT Vật liệu mảng ống TiO2 (TNT) nghiên cứu nhằm tăng cường hoạt tính quang hóa với mục đích sử dụng làm điện cực quang điện phân nước cách doping CdS theo phương pháp tẩm nhúng liên tục Trên sở phương pháp anod hóa, mảng ống TNT tổng hợp điều kiện khác để khảo sát ảnh hưởng yếu tố điện áp, hàm lượng nước dung môi đến phát triển mảng ống Kết nghiên cứu cho thấy điện tăng chiều dài mảng ống tăng lên tăng q cao (ở 60V) khơng nhận thấy hình thành mảng ống Sự thay đổi chiều dài mảng ống theo hàm lượng nước tương tự điện Ngoài ra, trình tổng hợp TNT dung mơi glycerol cho mảng ống có chiều dài bé nhiều tổng hợp dung mơi ethyleneglycol, đường kính ống nano lại lớn Hơn nữa, doping CdS trực tiếp vào điện cực TNT anod hóa 40V 8h với dung dịch Glycerol Ethyleneglycol, mật độ dòng quang hóa tăng 6.7 lần 2.67 lần SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TNT Titanium dioxite Nanotubes Titan dioxid mảng ống nano CB Conduction band Vùng dẫn VB Valence band Vùng hóa trị Eg Band gap Vùng cấm SEM Scanning Electron Microscopys Kính hiển vi điện tử quét DSSC Dye-senstized solar cell Pin mặt trời nhạy cảm chất sáng FTO Fluorine-doped tin oxide glass Thủy tinh dẫn điện TCO Transparent conductive oxides Lớp oxit suốt dẫn điện G Glycerol EG Ethyleneglycol SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, việc khai thác sử dụng loại nhiên liệu hóa thạch ngày gia tăng trữ lượng chúng dần cạn kiệt Điều đặt toán lớn mà tất nước phát triển giới phải đối mặt Bên cạnh đó, việc sử dụng mức loại nhiên liệu không tái tạo gây tác hại vô to lớn mơi trường Chính lí đó, nhà khoa học cố gắng tìm cách để tận dụng triệt để nguồn lượng có sẵn ánh sáng mặt trời, gió, nguồn lượng địa nhiệt,… Bởi trữ lượng khổng lồ ổn định nên lượng mặt trời thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học Năm 1972, hai nhà khoa học người Nhật, Fujishima Honda [1] khám phá khả phân tách nước điện cực TiO2 tác dụng ánh sáng Sự kiện mở kỷ nguyên lĩnh vực nghiên cứu hệ xúc tác quang dị thể sở vật liệu TiO2 vật liệu bán dẫn ưu điểm ổn định, giá thành rẻ đồng thời an toàn người mơi trường Và đặc biệt TiO có cấu trúc mảng ống TNT nhận quan tâm lớn nhà khoa học nhiều nghiên cứu cấu trúc ống TiO2 có bề mặt hấp thu ánh sáng cao bột TiO2 [1] Tuy nhiên, khó khăn sử dụng TiO2 việc khai thác lượng mặt trời với độ rộng vùng cấm khoảng 3.0 – 3.2 (eV), thể hoạt tính quang hóa mạnh vùng ánh sáng tử ngoại (UV) [2] Vùng chiếm khoảng - 5% lượng mặt trời [3], sử dụng TiO2 ánh sáng mặt trời, hiệu quang hóa thu thường thấp Một điểm đáng ý lượng ánh sáng khả kiến chiếm tới khoảng 40% lượng ánh sáng mặt trời [3], đó, năm gần đây, nhà khoa học giới thực nhiều nghiên cứu để tăng cường hoạt tính TiO2 cách thêm vào cấu trúc TiO chất nguyên tố khác N, Fe, Cu, Cu2O, ZnS, CdS [4] [5] nhằm thu hẹp band-gap TiO2 CdS chất bán dẫn nghiên cứu sử dụng nhiều Do band-gap nhỏ (khoảng 2.4eV) [6] cường độ hấp thụ ánh sáng khả kiến tương đối lớn, nên CdS xem vật liệu bán dẫn lý tưởng ứng dụng quang điện phân nước so với vật liệu bán dẫn khác Trong nghiên cứu này, CdS sử dụng để doping lên vật liệu TNT tổng hợp theo phương pháp anốt hóa với mục đích chế tạo điện cực quang điện phân nước SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Mảng ống TiO2 (TNT) 1.1.1 Đặc tính 1.1.1.1 Cấu trúc thành phần tinh thể TNT Titan đioxit (TiO2) chất bán dẫn, cấu trúc tinh thể gồm dạng: anatase, rutile brookite [7] [8] • Rutile: trạng thái tinh thể bền TiO Rutile dạng bravais tứ phương với hình bát diện tiếp xúc đỉnh Rutile pha có độ xếp chặt cao so với hai pha lại (Hình 1-1) Hình 1- Cấu trúc tinh thể rutile • Anatase: dạng có hoạt tính quang hóa mạnh pha Anatase dạng bravais tứ phương với hình bát diện tiếp xúc cạnh với trục tinh thể bị kéo dài Anatase thường có màu nâu sẫm, đơi có màu vàng xanh, có độ sáng bóng tinh thể kim loại Tuy nhiên lại dễ rỗ bề mặt, vết xước có màu trắng (Hình 1-2) Hình 1- Cấu trúc tinh thể anatase SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí • Brookite: Có hoạt tính quang hóa yếu, thường gặp nên đề cập nghiên cứu ứng dụng (Hình 1-3) Hình 1- Cấu trúc tinh thể brookite Ngoài ra, người ta phát cấu trúc dạng lớp TiO [9] [10] [11] [12] (ví dụ TiO2(B) [13]) q trình tổng hợp thủy nhiệt, số dạng thù hình khác áp suất cao [14] Trong tự nhiên dạng tinh thể anatase rutile thường phổ biến dạng khác Cấu trúc dạng tinh thể anatase rutile thuộc hệ tinh thể tetragonal Cả dạng tinh thể tạo nên từ đa diện phối trí TiO cấu trúc theo kiểu bát diện (Hình 1-4), đa diện phối trí xếp khác không gian Tuy nhiên tinh thể anatase đa diện phối trí mặt bị biến dạng mạnh so với rutile, khoảng cách Ti-Ti ngắn khoảng cách Ti-O dài Điều ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử hai dạng tinh thể, kéo theo khác tính chất vật lý hóa học Hình 1- Đa diện phối trí TiO2 TiO2 xếp vào chất bán dẫn loại n bị thiếu oxy mạng tinh thể Việc thiếu nguyên tử oxy giữ cho tồn cụm tinh thể trung hòa điện làm xuất trạng thái khuyết tật vùng cấm, gần mức obital phân tử SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 10 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí khơng bị chiếm có lượng thấp (LUMO) Trạng thái khuyết tật mức Ti 3d thấp LUMO bị chiếm giữ, tương ứng với bẫy electron trạng thái khuyết tật Theo phân tích cơng bố Miliken, điện tích titan gần chỗ trống 1.8 cụm tinh thể mặt bị khuyết oxy Như hầu hết electron bị bẫy mặt khuyết tật [15] Mảng ống TiO2 hình thành điều kiện nhiệt độ thấp (bằng phương pháp thủy nhiệt anốt hóa) trạng thái vơ định hình Quá trình chuyển pha sang anatase xảy khoảng 300 – 400oC từ anatase sang rutile 500 – 700 oC Nhiệt độ xác q trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: độ tinh khiết, kích cỡ hạt, sức căng cấu trúc vơ định hình,… [16] [17] [18] Nhiều nghiên cứu rutile phase bền mặt nhiệt động [19] [20] Tuy nhiên kích thước nano, nhiều chứng thực nghiệm lý thuyết cho thấy kích thước hạt khoảng 10 – 30 nm pha anatase bền pha rutile [14] [21] [22] [23] Hình 1-5a cho thấy trình chuyển từ trạng thái vơ định hình sang phase anatase mảng ống TNT bắt đầu 280 oC Khi tăng nhiệt độ đến 500 oC pha rutile bắt đầu xuất oxi hóa Ti mơi trường khơng khí Ở nhiệt độ cao lớp rutile dần đần hình thành khu vực đáy mảng ống Đối với mảng ống nano tách riêng biệt khỏi lớp vật liều nền, pha anatase trì tới 700oC [24] [25] tiếp tăng nhiệt độ 700 oC cấu trúc mảng ống bị phá vỡ Hình 1- (a) Kết XRD TNT; (b) Kích thước hạt tinh thể đánh giá phương pháp phân tích khác [26] SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 39 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí tức Đó lí tại 60V, ta khơng quan sát thấy có mặt mảng ống TNT, mà xuất mảnh vỡ lớp mảng nằm rải rác bề mặt điện cực Ti (Hình 3-29) Hình 3-28 Hình ảnh bề mặt chụp kính hiển vi điện tử quét mẫu TNT tổng hợp dung dịch G1.73 40V (a, b), 50V (c, d) Hình 3-29 Hình ảnh bề mặt chụp kính hiển vi điện tử quét mẫu TNT tổng hợp dung dịch anốt hóa chứa 1.73wt% H2O 60V SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 40 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng nước dung dịch anốt hóa đến hình thái mảng ống Việc nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng nước, cho ta đồ thị Hình 3-30: Hình 3- 30 Sự thay đổi chiều dài mảng ống theo hàm lượng nước tổng hợp với dung môi glycerol 40V Từ đồ thị trên, ta thấy rằng, hàm lượng nước tăng lên chiều mảng ống thu tăng lên: tương ứng với 1.73%H 2O 2.7 µm; 5%H2O µm; 16.5wt %H2O 4.5 µm Điều hàm lượng nước tăng lên độ nhớt dung dịch anốt hóa giảm xuống, mật độ dòng tăng lên Theo định luật Faraday mật độ dòng tỉ lệ với lượng TiO2 tạo thành Do đó, hàm lượng nước tăng lên, lớp màng oxit hình thành mạnh mẽ Bên cạnh đó, độ nhớt dung dịch điện phân giảm xuống, giúp cho ion F- có điều kiện khuếch tán thuận lợi đến đáy ống TNT, trình hóa tan hóa học diễn thuận lợi Bởi hai q trình tạo màng hòa tan màng tạo điều kiện thuận lợi hơn, nên mảng ống tạo có chiều dài lớn SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 41 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí Hình 3- 31 Hình ảnh chụp SEM bề mặt mẫu TNT tổng hợp với dung dịch anốt hóa có hàm lượng nước khác nhau: (a) 1.73%H2O; (b) 5%H2O; (c) 16.5%H2O 3.3 Ảnh hưởng dung môi sử dụng đến hình thái mảng ống Kết nghiên cứu rằng, mảng ống hình thành với hai dung mơi khác có hình thái hồn tồn khác Mà cụ thể đường kính ống nano chiều dài mảng ống thu có khác biệt rõ rệt SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 42 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí Hình 3-32 Chiều dài mảng ống TNT thu hai dung môi điện khác Từ Hình 3-32, ta thấy rằng, giá trị điện thế, dung mơi ethyleneglycol ln cho mảng ống có chiều dài lớn gấp khoảng lần so với dung mơi glycerol Cụ thể, quan sát hình chụp SEM bề mặt hình 33, điện 30V, 40V, 50V, mảng ống hình thành dung mơi ethyleneglycol có chiều dài µm; µm 10 µm Trong đó, dung mơi cho mảng ống với chiều dài µm; µm 3.2 µm Đặc biệt, 60V, bề mặt bị vỡ, phát thấy cấu trúc mảng ống hình thành mơi ethyleneglycol, với độ dài 13 µm (Hình 3-33) Trong đó, với dung mơi glycerol khơng phát thấy diện mảng ống TNT Bên cạnh đó, từ hình ảnh chụp SEM, ta nhận thấy mảng ống tổng hợp dung mơi glycerol có đường kính vào khoảng 130 – 140 µm, lớn đường kính mảng ống thu với dung mơi ethyleneglycol (80 – 90 µm) SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 43 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí Hình 3- 33 Ảnh chụp bề mặt mẫu TNT tổng hợp điều kiện khác nhau: a TNT – – 40 – EG5%H2O d TNT – –50 – Gly5%H2O b TNT – – 40 – Gly5%H2O e TNT – – 60 – EG5%H2O c TNT – – 50 – EG5%H2O f TNT – – 60 – Gly5%H2O SVTH: Nguyễn Đăng Minh Nhân 10H5 GVHD: TS Nguyễn Đình Minh Tuấn 3.4 Hoạt tính quang hóa mẫu TNT Các mẫu TNT sau tổng hợp điều kiện khác nhau, đánh giá hoạt tính quang hóa, từ ta chọn điều kiện cho mẫu TNT có hoạt tính quang hóa lớn Q trình chế tạo vật liệu composite CdS – TNT sử dụng điều kiện để tổng hợp TNT, làm sở cho bước tẩm CdS Mật độ dòng sáng mẫu TNT thể Hình 3-34: Hình 3-34 Kết mật độ dòng sáng mẫu TNT Như vậy, hiệu điện tăng lên mật độ dòng sáng tăng lên Mật độ sòng sáng điện 1V mẫu TNT thể Hình 3-35: Hình 3-35 Mật độ dòng sáng U = 1V dung dịch điện ly KOH 1M mẫu TNT Từ Hình 3-34 Hình 3-35, ta thấy rằng, mẫu TNT tổng hợp với dung mơi G1.73 có mật độ dòng quang hóa tăng lên, điện sử dụng tăng Tuy nhiên, dung mơi G5 mật độ dòng mẫu TNT tăng từ 88 µA/cm lên 223 µA/cm2 tăng điện áp từ 30V lên 40V, mẫu 50V có mật độ dòng quang 90 µA/cm2 thấp mẫu 40V Điều tương tự nhận thấy trường hợp sử dụng dung môi G16.5 cho q trình anốt hóa, với mật độ dòng mẫu 30, 40, 50 32 µA/cm 2, 52 µA/cm2 47 µA/cm2 Như vậy, tất mẫu tiến hành với dung môi Gly, mẫu TNT thu tổng hợp 40V với dung dịch chứa 5% nước, cho hoạt tính quang hóa cao Đối với dung dịch EG5, kết thu tương tự, mẫu 40V cho mật độ dòng lớn 250 µA/cm 2, lớn mẫu TNT tổng hợp 40V dung dịch G5 Điều hoàn toàn phù hợp với kết trước đó, dung mơi EG cho mảng ống có chiều dài lớn so với dung mơi G Từ phân tích trên, chúng tơi tiến hành tẩm CdS lên hai mẫu TNT anốt hóa dung môi G5 EG5 40V để so sánh 3.5 Doping CdS 3.5.1 Ảnh hưởng số vòng tẩm CdS đến hoạt tính quang hóa composite CdS - TNT Các mẫu TNT sau tẩm CdS theo phương pháp tẩm nhúng liên tục, xác định hoạt tính quang hóa dung dịch Na 2S 0.05M Kết mật độ dòng sáng mẫu CdS-TNT thể Hình 3-36: Hình 3-36 Mật độ dòng sáng mẫu CdS-TNT khảo sát dung dịch Na2S 0.05M Đối với mẫu TNT tổng hợp với dung dịch glycerol, mật độ dòng quang hóa tăng lên đáng kể, từ 248 µA/cm lên 1217 µA/cm2 sau tẩm CdS 20 vòng, lên 2518 µA/cm2 sau tâm 30 vòng Tuy nhiên tẩm 40 vòng CdS mật độ dòng quang hóa lúc mẫu giảm xuống 1942 µA/cm2 Đối với mẫu TNT tổng hợp dung môi EG, mẫu TNT sau tẩm 20 vòng CdS có mật độ dòng quang 757 µA/cm cao hẳn so với mẫu trước tẩm 283.3 µA/cm2 Tuy nhiên, khơng giống trường hợp dung môi G5, tăng số vòng tẩm lên 30 vòng hoạt tính quang hóa mẫu giảm xuống 591 µA/cm2 Như vậy, tẩm CdS mẫu TNT tổng hợp dung mơi glycerol cho hoạt tính quang hóa cao nhiều (khoảng lần) so với mẫu TNT thu từ ethyleneglycol Từ hình ảnh chụp SEM bề mặt mẫu TNT (Hình 3-37) biến tính CdS, ta nhận thấy rằng, CdS phân bố phía bên ngồi mảng ống, mà không sâu vào Do đó, chiều dài mảng ống lúc ảnh hưởng đến lượng CdS lên mảng ống, mà lúc đường kính ống nano đóng vai trò định Đâu lý trước tẩm CdS mẫu TNT-G5 cho hoạt tính thấp so với với mẫu TNT-EG5, sau tẩm hoạt tính TNT-G5 lại bé nhiều so với mẫu TNT-EG5 Bởi kết khảo sát trước đây, mẫu tổng hợp dung dịch điện ly chứa EG ln có đường kính bé so với mẫu TNT tổng hợp dung mơi Gly Do đó, có chiều dài ống lớn hẳn, trình tẩm CdS lên mẫu TNT-EG lại dễ dàng đạt bão hòa lượng CdS doping lên mảng TNT bé Hình 3- 37 Ảnh chụp SEM mẫu TNT-8-40-G5-CdS-20 3.5.2 Đánh giá độ bền composite CdS – TNT Mẫu TNT-8-40-G5-CdS-30 khảo sát mật độ dòng quang hóa điện U = 1V khoảng thời gian dài Kết thu thể Error: Reference source not found Hình 3-38 Kết mật độ dòng sáng mẫu TNT-8-40-G5-CdS-30 khoảng thời gian dài Từ đây, ta nhận thấy rằng: mật độ dòng quang giảm dần theo thời gian Bên cạnh đó, thời gian đầu, độ giảm mật độ dòng thấp: khoảng 100 phút khoảng thời gian tién hành khảo sát, mật độ dòng giảm khoảng 150 µA/cm (chiếm khoảng 5.2%), khoảng 100 phút giảm 800 µA/cm (khoảng 27%) Chứng tỏ CdS bị ăn mòn tác dụng ánh sáng thời gian đầu, sau q trình diễn nhanh CHƯƠNG CHƯƠNG KẾT LUẬN Q trình nghiên cứu tăng cường hoạt tính quang điện phân nước mảng ống TiO cho thấy: • Sự tác động yếu tố điện lên q trình anốt hóa hình thành mảng ống TNT: Khi điện tăng chiều dày mảng ống tăng lên Tuy nhiên điện cao mảng ống khơng hình thành (Trong nghiên cứu này, 60V khơng quan sát thấy hình thành TNT) • Hàm lượng nước yếu tố có tác động lớn đến cấu trúc mảng ống TNT hình thành: hàm lượng nước tăng lên chiều dài ống nano thu tăng lên • Mảng ống TNT thu tiến hành anốt hóa với dung mơi khác có cấu trúc không giống Chiều dày mảng ống thu dung dịch ethyleneglycol lớn dung dịch glycerol, đường kính ống nano lại bé • Khi thay đổi điều kiện điện thế, hàm lượng nước dung dịch anốt hóa dung mơi sử dụng hoạt tính quang hóa mẫu TNT thu khác Kết nghiên cứu cho thấy TNT thu tổng hợp 40V 8h với dung dịch điện ly glycerol ethyleneglycol cho hoạt tính quang hóa lớn (223.3 µA/cm2 250 µA/cm2) Do đó, q trình tẩm CdS tiến hành với mẫu TNT tổng hợp hay điều kiện để so sánh • CdS thể hoạt tính quang hóa mạnh tẩm lên vật liệu TNT hai mẫu TNT tổng hợp với hai dung mơi sau tẩm CdS có hoạt tính tăng lên lớn • Khi tăng số vòng tẩm CdS lên hoạt tính quang hóa mẫu tăng lên Tuy nhiên, lượng CdS đạt bão hòa mà ta tiếp tục số vòng tẩm CdS lên hoạt tính quang hóa mẫu giảm xuống Cụ thể mẫu TNT-G5 mẫu CdS-30 (2518 µA/cm2) cho hoạt tính lớn nhất, tăng số vòng tẩm lên 40 hoạt tính mẫu giảm xuống (1942 µA/cm 2) Đối với mẫu TNT-EG5 mẫu CdS-20 (797 µA/cm2) có hoạt tính ln hn mu CdS-30 (591 àA/cm2) Trc tm CdS mẫu tổng hợp dung mơi glycerol cho hoạt tính quang hóa hơn, phù hợp với khác biệt chiều dài mảng ống thu hai dung môi Tuy nhiên tẩm CdS lên mẫu TNT-Gly lại cho hoạt tính quang hóa lớn hơn, lúc yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính quang hóa đường kính ống nano Cụ thể mẫu TNT-8-40-G5 tẩm 30 vòng CdS mật độ dòng quang hóa 2518 µA/cm2 (gấp khoảng 10 lần so với mẫu chưa tẩm CdS) mẫu TNT-8-40-CdS-20 có độ dòng 797 µA/cm • CdS doping lên TNT không bền điều kiện chiếu sáng liên tục suốt thời gian dài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode A Fujishima, K Honda 238, 1972, Nature, pp 37 - 38 [2] Fujishima, Kazuhito Hashimoto, Toshiya Watanabe TiO2 photocatalysis Fundamentals and Applications Tokyo : BKC Tokyo, 1998 [3] R Sasikala and S R Bharadwaj Photocatalytic Hydrogen Generation from Water 325, s.l : BARCNEWSLETTER, 2012, Chemistry Division [4] J.M Calderon-Moreno Effect of polyethylene glycol on porous transparent TiO films prepared by sol-gel method 40, 2014, Science Direct, pp - 12 [5] Shuli Bai The enhanced phtocatalytic activity of CdS nanocomposites bay controlling CdS dispersion on TiO2 nanotubes 257, 2011, Science Direct, pp [6] Xiaoping CHEN, Wenfeng SHANGGUAN Hydrogen production from water splitting on CdS-based photocatalysts using solar light 2013 7, 2013, Vol 1, pp 111 - 118 [7] Chen X., Mao S S Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and application Chem Rev 2007, 107, pp 2891-2959 [8] Somiya S., Roy R Hydrothermal synthesis of fine oxide powders Bull Mater Sci 2000, Vol 23, 6, pp 453 – 460 [9] Armstrong, A R.; Armstrong, G.; Canales, J.; Bruce, P G Angew Chem., Int Ed 2004, 43, 2286 [10] Armstrong, G.; Armstrong, A R.; Canales, J.; Bruce, P G Chem Commun 2005, 19, 2454 [11] Armstrong, G.; Armstrong, A R.; Canales, J.; Bruce, P G Electrochem Solid- State Lett 2006, 9, A139 [12] Armstrong, G.; Armstrong, A R.; Canales, J.; Bruce, P G Power Sources 2005, 146, 501 [13] Marchand, R.; Broham, L.; Tournoux, M Mater Res Bull.1980, 15, 1129 [14] Muscat, J.; Swany, V.; Harrison, N M Phys Rev B 2002, 65, 224112 [15] Trasition Metal Oxides Cox, P A Clarendonpress – Oxford [16] Ghicov, A.; Albu, S.; Hahn, R.; Kim, D.; Stergiopoulos, T.; Kunze, J.; Schiller, C.- A.; Falaras, P.; Schmuki, P Chem.Asian J 2009, 4, 520 [17] Tang, H.; Prasad, K.; Sanjines, R.; Schmid, P E.; Levy, F J Appl Phys 1994, 75, 2042 [18] Bauer, S.; Pittrof, A.; Tsuchiya, H.; Schmuki, P Electrochem Commun 2011, 13, 538 [19] Ou, H.-H.; Lo, S.-L Sep Purif Technol 2007, 58, 179 [20] Fernandez-Garcia, M.; Martınez-Arias, A.; Hanson, J C.; Rodriguez, J A Chem Rev 2004, 104, 4063 [21] Zhang, H.; Banfield, J F J Mater Chem 1998, 8, 2073 [22] Zhang, H.; Banfield, J F J Phys Chem B 2000, 104, 3481 [23] Depero, L E.; Sangetti, L.; Allieri, B.; Bontempi, E.; Marino, A.; Zocchi, M J Cryst Growth 1999, 198, 516 [24] Lin, J.; Guo, M.; Yip, C T.; Lu, W.; Zhang, G.; Liu, X.; Zhou, L.; Chen, X.; Huang, H Adv Funct Mater 2013, 23, 5952 [25] Wang, J.; Zhao, L.; Lin, V.-S Y.; Lin, Z J Mater Chem 2009, 19, 3682 [26] Sekino, T Synthesis and applications of titanium oxide nanotubes In Inorganic and Metallic Nanotubular Materials: Recent Technologies and Applications; Kijima, T., Ed.; Topics in Applied Physics 117; Springer-Verlag: Berlin Heidelberg, 2010; pp 17−32 [27] Albu, S P.; Ghicov, A.; Aldabergenova, S.; Drechesel, P.; LeClere, D.; Thompson, G E.; Macak, J M.; Schmuki, P Adv Mater 2008, 20, 4135 [28] Mirabolghasemi, H.; Liu, N.; Lee, K.; Schmuki, P Chem Commun 2013, 49, 2067 [29] O’Regan, B.; Gratzel, M ̈ Nature 1991, 353, 737 [30] Gratzel, M ̈ Nature 2001, 414, 338 [31] Nazeeruddin, M K.; De Angelis, F.; Fantacci, S.; Selloni, A.; Viscardi, G.; Liska, P.; Ito, S.; Takeru, B.; Gratzel, M ̈ J Am Chem Soc.2005, 127, 16835 [32] Anodic oxidation of titanium and TA6V alloy in chromic media An electrochemical approach Zwilling V, Aucouturier M, Darque-Ceretti E 45, 1999, Electrochimca Acta, Vol 6, pp 921-929 [33] Structure and physicochemistry of anodic oxide films on titanium and TA6V alloy Zwilling V et al 1999, Surf Interface Anal, Vol 27, pp 629–637 [34] Titanium oxide nanotube arrays prepared by anodic oxidation Gong D et al 16, 2001 : s.n., J Mater Res, pp 3331–3334 [35] Fabrication of tapered, conical-shaped titania nanotubes Mor GK et al 18, 2003, J Mater Res, pp 2588–2593 [36] TiO2 Nanotube Arrays : Synthesis, Properties and Applications C.A Grimes and G.K Mor 2009, Springer Science + Business Media [37] (2011) Amphiphilic and photocatalytic behaviors of TiO2 nanotube arrays on Ti prepared via electrochemical oxidation Journal of Alloys and Compounds, 509, 221–227 Xianwu Zeng et al [38] Park J H, Kim S, Bard A J Novel carbon-doped TiO nanotube arrays with high aspect ratios for efficient solar water splitting Nano Lett, 2006, 6: 24–28 [39] Zhang L W, Fu H B, Zhu Y F Efficient TiO2 photocatalysts from surface hybridization of TiO2 particles with graphite-like carbon Adv Funct Mater, 2008, 18: 2180–2189 [40] Ji S, Murakami S, Kamitakahara M, et al Fabrication of titania/hydroxyapatite composite granules for photo-catalyst Mater Res 44 [41] Takeuchi M, Sakai S, Ebrahimi A, et al Application of highly functional Ti- oxide-based photocatalysts in clean technologies Top Cataly, 2009, 52: 1651– 659 [42] Zhang X, Lei L, Zhang J, et al A novel CdS/S-TiO nanotubes photocatalyst with high visible light activity Separ Purif Tech, 2009,66: 417–421 [43] Ferry J L, Glaze W H Photocatalytic reduction of nitroorganics over illuminated titanium dioxide: Electron transfer between excited-state nitroaromatics [44] Muscat J, Swamy V, Harrison N M First-principles calculations of the phase stability of TiO2 Phy Rev B, 2002, 65: 1–15 [45] Kumar A, Jain A K Photophysics and photochemistry of colloidal CdS-TiO coupled semiconductors-photocatalytic oxidation of indole J Mol Catal A Chemical, 2001, 165: 265–273 [46] Vasiliu F, Diamandescu L, Macovei D, et al Fe-and Eu-doped TiO photocatalytical materials prepared by high energy ball milling Top Catal, 2009, 52: 544–556 [47] Yang P, Lu C, Hua N, et al Titanium dioxide nanoparticles co-doped with Fe 3+ and Eu3+ ions for photocatalysis Mater Lett, 2002, 57: 794–801 [48] Taoda H Development of TiO2 photocatalysts suitable for practical use and their applications in environmental cleanup Res Chem Intermed, 2008, 34: 417–426 [49] M Naghizadeh, S Ghannadi, H Abdizadeh and M.R Golobostanfard Effect of fluoride concentration and water content on morphology of titania nanotubes in ethylene glycol solution 2014 pp 907 - 911 Vol 829 [50] Rajeshwar K, de Tacconi N R, Chenthamarakshan C R Semiconductor-based composite materials: Preparation, properties, and performance Chem Mater, 2001, 13: 2765–2782 [51] Bedja I, Kamat P V Capped semiconductor colloids Synthesis and photoelectrochemical behavior of TiO2 capped SnO2 nanocrystallites J Phys Chem, 1995, 99: 9182–9188 [52] Sung Y M, Lee J K, Chae W S Controlled crystallization of nanoporous and core/shell structure titania photocatalyst particles Crystal Growth Desig, 2006, 6: 805–808 [53] Kudo, A and Y Miseki (2009), Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting, Chemical Society Reviews, 38, 253 [54] Abe, R (2010), Recent progress on photocatalytic and photoelectrochemical water splitting under visible light irradiation, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 11, 179-209 [55] Ning Liu, Kiyoung Lee, Patrik Schmuki (2012), Small diameter TiO nanotubes vs nanopores in dye sensitized solar cells, Electrochemistry Communications, 15, 1–4 [56] Meng Ni et al (2007), A review and recent developments in photocatalytic water- splitting using TiO2 for hydrogen production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11, 401–425 [57] Chong Chen, Yi Xie, Improved conversion efficiency of CdS quantum dót- sensitized TiO2 nanotube array using ZnO energy barrier layer [58] Lingjuan Liu, Jun Lv, Yucheng Wu (2013), Uniformly dispersed CdS nanoparticles sensitized TiO2 nanotubes arrays with enhanced visible-light photocatalytic activity and stability, Journal of Solid State Chemistry, 1-4 [59] D.R Baker, P.V Kamat(2009), Phtosentisitization of TiO2 nanostructures with CdS quantum dots: particulate versus tubular support architectures, Advanced Functional Materials 19 [60] J.M Macak, K Sirotna, and P Schmuki (2005), Self-organized porous titanium oxide prepared in Na2SO4/NaF electrolytes Electrochim Acta, 50, 3679–3684 .. .Đồ án tốt nghiệp Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí TÓM TẮT Vật liệu mảng ống TiO2 (TNT) nghiên cứu nhằm tăng cường hoạt tính quang hóa với mục đích sử dụng làm điện cực quang điện phân nước cách... Đình Minh Tuấn Đồ án tốt nghiệp 31 Ngành Kỹ Thuật Dầu Khí CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Vật liệu TNT nghiên cứu nhằm tăng cường hoạt tính quang hóa với mục... 1.4 Tăng cường hoạt tính quang hóa TiO2 1.4.1 Ý nghĩa việc tăng cường hoạt tính TiO2 TiO2 có ứng dụng rộng rãi, xem vật liệu tiềm Nó đối tượng ưu tiên nghiên cứu lĩnh vực tách nước phản ứng quang