Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite platin graphene oxit dạng khử để chế tạo điện cực catot trong pin mặt trời chất màu nhạy quang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC THỊNH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU COMPOSITE PLATIN/GRAPHENE OXIT DẠNG KHỬ ĐẺ CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC CATOT TRONG PIN MẶT TRỜI CHẤT MÀU NHẠY QUANG (Synthesis of platinum/reduced graphene oxide composite materials for fabrication of cathode electrode in dye sensitized solar cells) Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mã số: 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: TS NGUYỄN HỮU HIẾU PGS TS NGUYỄN THÁI HỒNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hữu Hiếu (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thái Hoàng (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: - Chủ tịch - ủy viên phản biện - ủy viên phản biện - ủy viên - Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Đức Thịnh MSHV: 1770455 Ngày, tháng, năm sinh: 14/07/1994 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 1770455 I TÊN ĐỀ TÀI: Tên tiếng Việt: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite platin/graphene oxit dạng khử để chế tạo điện cực catot pin mặt trời chất màu nhạy quang Tên tiếng Anh: Synthesis of platinum/reduced graphene oxide composite materials for fabrication of cathode electrode in dye sensitized solar cells II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ♦•♦ 2.1 Tổng quan Pin lượng mặt trời, pin mặt trời chất màu nhạy quang, vật liệu graphite oxit, graphene oxit, graphene, graphene oxit dạng khử, vật liệu composite platin/graphene oxit dạng khử; phương pháp chế tạo điện cực, pin, khảo sát hoạt tính điện hóa điện cực catot; thử nghiệm hiệu làm việc pin; phương pháp khảo sát hình thái - đặc tính - cấu trúc 2.2 Thực nghiệm - Tổng hợp vật liệu graphene oxit, graphene oxit dạng khử, vật liệu composite platin/graphene oxit dạng khử, hệ keo graphene oxit dạng khử platin/graphene oxit dạng khử - Chế tạo khảo sát hoạt tính điện hóa điện cực catot, khảo sát nhiệt độ nung catot - Lắp pin thử nghiệm hiệu làm việc pin - Khảo sát hình thái - đặc tính - cấu trúc vật liệu graphene oxit, graphene oxit dạng khử composite platin/graphene oxit dạng khử thích hợp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 08/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HỮU HIẾU; PGS TS NGUYỄN THÁI HOÀNG Tp HCM, ngày tháng năm 2019 PTN TĐ ĐHQG TP.HCM CNHH&DK CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN HỮU HIẾU PGS TS NGUYỄN THÁI HOÀNG TS NGUYỄN HỮU HIẾU TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC GS TS PHAN THANH SƠN NAM iii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ, bạn bè người thân quan tâm, động viên giúp đỡ điều kiện tốt cho tác giả suốt thời gian học tập thực luận vãn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy TS Nguyễn Hữu Hiếu, Thầy PGS TS Nguyễn Thái Hoàng Thầy ThS Nguyễn Cảnh Minh Thắng người Thầy tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ ttong suốt trình làm luận văn định hướng cho tác giả để có kết tốt Bên cạnh đó, tác giả xin chân thành cảm ơn bạn Lê Văn Cường, Lê Trần Trung Nghĩa, anh Trần Minh Hiền dành thời gian quý báu để giúp tác giả củng cố kiên thức ừong q trình làm thí nghiệm sửa lỗi ưong trình viết luận văn Tác giả xin gửi lời tri ân đến quý Thầy Cô trường đại học Bách Khoa, đặc biệt q Thầy Cơ khoa Kỹ thuật Hóa Học nói chung q Thầy Cơ mơn Q trình Thiết bị nói riêng tận tâm dạy truyền đạt kiến kiến thức suốt thời gian học tập vừa qua Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể nghiên cứu viên, anh chị học viên cao học bạn sinh viên phịng Thí nghiệm Trọng điểm Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh - Cơng nghệ Hóa học Dầu khí (CEPP), trường Đại học Bách Khoa phịng Thí nghiệm Trọng điểm Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh - Hóa lý ứng dụng (APC Lab), trường Đại học Khoa học Tự nhiên tận tình giúp đỡ bảo kinh nghiệm tốt cho tác giả thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Đức Thịnh TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn này, vật liệu composite platin/graphene oxit dạng khử (Pt/rGO) tổng hợp từ tiền chất graphene oxit dạng khử (rGO) axit cloroplatinic (H2PtCl6) Graphene oxit (GO) tổng hựp từ graphite (Gi) phương pháp Hummers cải tiến rGO tổng hựp từ GO phương pháp khử hóa học Sau đó, H2PtCl6 phối ưộn với rGO với tỉ lệ % rGO thay Pt là: 0, 10, 20, 30, 40, 50 100% để tổng hợp vật liệu composite Pt/rGO Bên cạnh đó, vật liệu Pt thương mại sử dụng làm điện cực đối chứng Các vật liệu Pt Pt/rGO sử dụng để chế tạo điện cực catot pin mặt ười chất màu nhạy quang (dye sensitized solar cell - DSSC) Dựa vào kết khảo sát hoạt tính điện hóa điện cực catot phương pháp qt vịng tuần hồn để xác định nhiệt độ nung thích hợp khảo sát hoạt tính điện hóa điện cực chế tạo từ vật liệu composite khác Các điện cực che tạo sử dụng để ráp DSSC hoàn chỉnh DSSC thử nghiệm hiệu làm việc đồ thị đặc trưng mật độ dịng-thế (J-V) phổ tổng ưở điện hóa (EIS) để đánh giá hiệu suất pin trình chuyển điện tích xảy ưên ranh giới catot/dung dịch điện ly Ngồi ra, hình thái - đặc tính - cấu trúc vật liệu Pt/rGO phù hợp vật liệu tiền chất khảo sát phổ hồng ngoại chuyển hóa Former (FT-IR), phổ Raman, giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán sắc lượng tia X (EDX), đo độ dẫn điện phương pháp mũi dị (4PP), đo diện tích bề mặt riêng theo Brunauer-Emmett-Teller (BET), phân tích nhiệt ưọng lượng (TGA) kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) V ABSTRACT In this thesis, platinum/graphene oxide composite (PưrGO) materials were synthesized from reduced graphene oxide (rGO) and axit chloroplatinic (H2PtCl6) Graphene oxide (GO) was synthesized from graphite (Gi) powder by improved Hummers method and rGO was synthesized from GO by chemical reduction method After that, H2PtCl6 was incorporated with rGO with % rGO replacing Pt: 0, 10, 20, 30, 40, 50 and 100% to synthesize Pt/rGO composite materials Pt/rGO composite materials were used for fabrication of cathodes in dye sensitized solar cells (DSSCs) In addition, control cathode was fabricated using commercial Pt paste Cyclic voltametry (CV) was used for investigation electrolytic activity of fabricated cathodes The appropriate annealing temperature was determined and the electrochemical activity of cathodes made from different composite materials were investigated The fabricated cathodes were used to assemble the DSSCs DSSCs were tested using current density-voltage characteristic curves (J-V) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to evaluate efficiencies of DSSCs and charge transfer processes on cathode/electrolyte interfaces In addition, characterization of suitable Pt/rGO and precursor materials were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, Xray diffaction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), four point probes (4PP), Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis, thermogravimetric analysis (TGA) and transmission electron microscopy (TEM) vi LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu thục sụ cá nhân tác giả đuợc thục duới sụ huớng dẫn hai thầy TS Nguyễn Hữu Hiếu, Truởng phòng TN Trọng điểm ĐHQG - Tp HCM Cơng nghệ Hóa học Dầu khí (CEPP), truờng Đại học Bách Khoa PGS TS Nguyễn Thái Hoàng, truờng Đại học Khoa học Tụ nhiên - ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Các số liệu, kết nghiên cứu, kết luận ttong luận văn hoàn toàn trung thục, chua tùng đuợc công bố ttong cơng trình khác truớc Tác giả xin chịu ừách nhiệm nghiên cứu Tác giả Nguyễn Đức Thịnh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iv TÓM TÁT LUẬN VĂN V ABSTRACT vi LỜI CAM ĐOAN vii MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiv LỜI MỞ ĐẦU XV CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Pin lượng mặt trời 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Các hệ pin mặt trời 1.2 Pin mặt trời chất màu nhạy quang 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Cẩu tạo 1.2.3 Nguyên lý hoạt động 1.2.4 Cải thiện hiệu làm việc pin 11 1.3 Graphite 11 1.4 Graphite oxit 12 1.5 Graphene oxit 13 1.5.1 Cẩu trúc 13 1.5.2 Phương pháp tổng hợp 14 1.6 Graphene 17 1.6.1 Lịch sử 17 1.6.2 Cẩu trúc 18 1.6.3 Tính chẩt hóa lý 19 1.6.4 ứng dụng 20 1.6.5 Phương pháp chế tạo 22 1.7 Vật liệu composite platin/graphene 26 1.7.1 Tính chẩt 26 1.7.2 Phương pháp tồng hợp TI 1.7.3 ứng dụng 29 1.8 Tính cấp thiết, mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu 29 1.8.1 Tính cẩp thiết 29 1.8.2 Mục tiêu nghiên cứu 29 1.8.3 Nội dung nghiên cứu 30 1.8.4 Phương pháp nghiên cứu 30 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 46 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị địa điểm thục 46 2.1.1 Hóa chất 46 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 47 2.1.3 Địa điểm thực 50 2.2 Thí nghiệm 51 2.2.1 Tổng hợp vật liệu 51 2.2.2 Chể tạo khảo sát hoạt tỉnh điện cực catot 55 2.2.3 Lắp pin thử nghiệm hiệu làm việc pin 60 2.2.4 Khảo sát hình thái - đặc tính - cẩu trúc vật liệu 62 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 64 3.1 Hoạt tính điện cực catot 64 3.2 Hiệu làm việc pin 66 3.2.1 Đồ thị J-V 66 3.2.2 PhổEIS 69 3.3 Hình thái - đặc tính - cấu trúc vật liệu 73 3.3.1 Phổ FT-IR 73 3.3.2 Phổ Raman 73 3.3.3 GiảnđồXRD 75 3.3.4 PhổEDX 76 3.3.5 Kết 4PP 77 3.3.6 Đồ thị BET 78 3.3.7 ĐỒthịTGA 78 3.3.8 Ảnh TEM 80 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ X trường đại học Khoa học tự nhiên - Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh (cơ sở 2) Hệ thống thiết bị đo Keithley 2400 hệ mô ánh sáng mặt ười photo simulator thể hình 2.9 Hình 2.9: Máy đo J-V Keithley 2400 hệ mơ ánh sáng mặt ười photo simulator • Đo tổng trở điện hóa DSSC đo tổng ưở điện hóa để xác định q trình chuyển điện tích giao diện xảy ưong DSSC Các pin đo ưong điều kiện cường độ chiếu sáng chuẩn hệ mô ánh sáng mặt ười photo simulator (Solarena, Thụy Điển), phần mềm phân tích kết VersaStudio EC - Lab Mầu đo Phòng 125, tòa nhà I, trường đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh (cơ sở 1) Hệ thống thiết bị đo EIS VersaStat3 hệ mô ánh sáng mặt ười photo simulator thể hình 2.10 61 Hình 2.10: Máy đo EIS VersaStat3 hệ mô ánh sáng mặt ttời photo simulator Dựa vào kết tối ưu hiệu suất tổng ừở pin để lựa chọn vật liệu phù hợp để khảo sát hình thái - đặc tính - cấu trúc 2.2.4 Khảo sát hình thái - đặc tính - cẩu trúc vật liệu Các vật liệu GO, rGO, Pt/rGO khảo sát hình thái - đặc tính - cấu trúc phương pháp phổ FT-IR, phổ Raman, giản đồ XRD, phổ EDX, đo 4PP, đồ thị BET, đồ thị TGA, ảnh TEM 2.2.4.1 Phổ FT-IR Mẩu đo phịng thí nghiệm Trọng điểm ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Cơng nghệ Hóa học Dầu khí (CEPP Lab) - Trường Đại học Bách Khoa - Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, ừên máy FTIR Alpha, hãng Bruker (Đức) Máy có thơng số kỹ thuật: Khoảng bước sóng 375 - 7500 cm1; độ phân giải 0,01 cm'1; đo giao thoa kế RockSolid với đầu dò deuterated triglycine sulfate (DTGS) thư viện phổ với 10.000 phổ hợp chất hữu 2.2.4.2 Phổ Raman Mau đo viện công nghệ Nano Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, ttên máy LabRam HR Evolution, hãng sản xuất Horiba, xuất xứ Nhật Bản Bước sóng kích thích máy 632 nm, mơi trường đo mơi trường hỗn hựp khí trơ He Ne 2.2.4.3 Giản đồ XRD Mầu đo Trung tâm công nghệ việt đức Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp Hồ Chí Minh Mầu đo với máy D2 Phaser hãng Broker - Đức Nguồn 62 xạ Cu-Ka với bước sóng Ầ = 0,154060 nm, góc quét 20 = ° - 60 °, tốc độ quét 17s với bước nhảy 0,02 Mau Gi, GO, rGO đo dạng bột mịn mẫu Pt/rGO đo dạng màng phủ ừên FTO 2.2.4.4 Phổ EDX Mầu đo Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu (COMFA) - Viện Khoa học vật liệu - Hà Nội, ttên máy JSM 6010, hãng sản xuất Jeol, xuất xứ Mỹ Cực catot làm Vonfram, điện áp gia tốc: 0,5 - 30 kv, độ phân giải nm 30 kv 15 nm kv 2.2.4.5 Đo 4PP Mẩu đo Phòng thí nghiệm Vật lý Kỹ thuật cao (Thin film lab), Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG TP Hồ Chí Minh trcn thiết bị đo điện trở mặt mũi dò, mẫu đo nén thành màng mỏng với bề dày 60 pm trcn đế lam kính 2.2.4.6 Đồ thị BET Mẩu đo trung tâm Inomar, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh thiết bị Nova 3200e hãng Quantanchrome - Mỹ Khí sử dụng phân tích N2, nhiệt độ đuổi khí 150 °C, thời gian đuổi khí h, thời gian phân tích 105,5 phút, nhiệt độ phân tích mẫu -196 °C 2.2.4.7 ĐỒ thị TGA Mẩu đo viện công nghệ Nano Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, ưên máy Thermo plus EV02, hãng sản xuất Rigaku, xuất xứ Nhật Bản, khoảng nhiệt độ đo từ nhiệt độ phòng đến 560 °C; giữ nhiệt 30 phút; độ xác: nhiệt độ 0,1 °C; khối lượng 0,1 mg; độ tăng nhiệt độ 10 °c/phút 2.2.4.8 Ảnh TEM Mau chụp phịng thí nghiệm Trọng điểm vật liệu Polyme Composite Trường Đại học Bách Khoa - Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh ttên thiết bị JEM- 1400, độ phân giải máy: 0,38 nm ảnh điểm 0,2 nm ảnh mạng, gia tốc cực đại: 120 kv, độ phóng đại 800.000 lần 63 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Hoạt tính điện cực catot Kết khảo sát hoạt tính điện hóa phương pháp cv dung dịch điện ly gồm: O,1M L1CIO4 0,5mM CioHioFe dung môi ACN nung catot 350, 400, 450 500 °C thể hình 3.1 PG0 PG30 ■0,6 -0,i -C.2 0,0 0,2 0,4 0.6 0,e Thế (V) PG1ŨỮ PG5D O.ODO S ữDCÒH — 0.0004 35 C 00002 ẵ 0.0000 0.ÙÙŨ2 Ạ.PQ0-0,6 0,4 A2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,5 Thế (V) Hình 3.1: Hoạt tính điện cực catot nung 350,400,450 500 °C Mầu PG0 thể hoạt tính tăng dần từ 350 °C đến 500 °C, biểu tăng đỉnh dịng oxy hóa (Ipa) đỉnh dịng khử (Ipc), chứng tỏ có phân hủy nhiệt hệ keo H2PtCltì tạo thành Pt làm tăng hoạt tính điện cực Hoạt tính điện cực tăng nhanh 350 °C tới 450 °C, sau tăng chậm đến 500 °C, chứng tỏ hệ keo H2PtCl$ khử gần hoàn toàn thành Pt Các mẫu PG30, PG50 PG100 cho thấy hoạt tính điện cực thấp 350 °C cao 64 450 °C, chứng tỏ tưomg tự hệ keo PGO, mẫu PG30, PG50 PG100 có phân hủy nhiệt H2PtCló tạo thành Pt làm tăng hoạt tính xúc tác Tuy nhiên, nhiệt độ 500 °C có giảm hoạt tính, chứng tỏ nhiệt độ cao 500 °C, phần rGO bị nhiệt phân làm giảm hoạt tính điện cực Sự thay đổi nhiệt độ nung ảnh hưởng tới hoạt tính mẫu PG100 vật liệu rGO có hoạt tính tốt thể thơng qua cường độ đỉnh dịng oxy hóa đỉnh dịng khử cao mẫu PG100 Màng rGO đóng vai trị làm chất kết nối hạt Pt lại với nhau, đảm bảo phân bố đồng hạt Pt trcn màng rGO, làm tăng độ dẫn điện cực [69] Với kết khảo sát, nhiệt độ 450 °C chọn để chế tạo điện cực catot DSSC Kết khảo sát hoạt tính điện hóa phưomg pháp cv điện cực catot PG0, PG10, PG20, PG30, PG40, PG50, PG100 Pt-TM nung 450 °C tình bày ttên hình 3.2 bảng 3.1 Thế (V) Hình 3.2: Đồ thị cv điện cực PG0, PG10, PG20, PG30, PG40, PG50, PG100 Pt-TM Bảng 3.1: Các giá ừị Ip Ep điện cực catot PGO, PG10, PG20, PG30, PG40, PG50, PG100 Pt-TM 65 Điện cực Epa (mV) Ipa (mA/cm2) PGO 513,31 3,209 271,61 3,320 244,14 PG10 513,31 2,721 291,14 2,664 222,17 PG20 515,75 2,263 293,58 2,216 222,17 PG30 510,86 2,170 286,25 2,007 224,61 PG40 510,86 2,094 293,58 2,233 217,28 PG50 501,10 1,925 296,02 2,005 205,08 PG100 496,22 1,502 242,31 1,378 253,91 Pt-TM 498,66 2,917 291,14 2,972 207,52 Epc(mV) Ipc (mA/cm2) (Epa - Epc) (mV) Hình 3.2 bảng 3.1 cho thấy cường độ đỉnh dịng oxy hóa khử (Ipa Ipc) điện cực catot có xu hướng giảm giảm hàm lượng Pt tăng hàm lượng rGO trình tổng hợp hệ keo in lụa Các DSSC chế tạo có giá ừị Ipa Ipc xấp xỉ nhau, thể phản ứng oxy hóa khử ttong pin xảy thuận lợi, chứng tỏ điện cực catot có hoạt tính xúc tác tốt [70] Giá ưị AE = Epa - EpC dao động ưong khoảng xác định từ 207,52 đến 253,91 mV cho thấy khả hoạt động ổn định pin vùng này, cao DSSC PG100 với khả tạo cao 253,91 mV, cho thấy khả hoạt động pin thay 100% Pt rGO tốt 3.2 Hiệu làm việc pin 3.2.1 Đồ thị J-V Đồ thị J-V DSSC sử dụng điện cực catot chế tạo trình bày hình 3.3 Các thơng số đặc trưng DSSC bao gồm: Thế mạch hở (Voc), mật độ dòng ngắn mạch (Jsc), hệ số lấp đầy (fí) hiệu suất thể bảng 3.2 66 12 Thế (V) Hình 3.3: Đồ thị J-V DSSC Bảng 3.2: Các thông số đặc trưng DSSC DSSC V oc (mV) Jsc (mA.cm'2) ff(%) Hiệu suất (%) PGO 671,33 11,02 65,88 6,96 PG10 670,19 10,64 67,11 6,84 PG20 697,15 9,64 65,11 6,25 PG30 661,12 9,62 63,98 5,81 PG40 665,10 8,50 70,45 5,69 PG50 695,46 8,28 66,15 5,44 PG100 660,23 7,58 67,36 4,81 Pt-TM 701,50 9,21 64,45 5,95 Bảng 3.2 cho thấy DSSC PGO đạt hiệu suất cao 6,96% ứng với catot sử dụng 100% Pt Các pin DSSC PG10, PG20, PG30, PG40, PG50, PG100 cho thấy hiệu suất 67 6,84%, 6,25%, 5,81%, 5,69%, 5,44% 4,81% Hiệu suất giảm chủ yếu J sc giảm dần từ 11,02 mA/cm2 7,58 mA/cm2 Voc dao động khoảng 670 - 700 mV ff dao động ừong khoảng 64% - 70% không lớn, chứng tỏ thay đổi thành phần vật liệu ảnh hưởng đến hai giá ưị Pin PG10 PG20 có hiệu suất tốt hon pin Pt- TM cho thấy việc thêm lượng rGO thích hựp giúp cải thiện hiệu suất pin Kết cho thấy pin chế tạo từ vật liệu composite Pt/rGO có hiệu suất cao tưong đưong so với pin chế tạo từ điện cực Pt-TM, chứng tỏ vật liệu Pt/rGO thích hợp để sử dụng làm vật liệu chế tạo catot ừong pin DSSC Trong pin DSSC, hiệu suất pin phụ thuộc lớn vào trao đổi điện tích điện cực catot dung dịch điện ly thông qua bề mặt tiếp xúc vật liệu catot Trong đó, hạt Pt dễ bị kết tụ Do đó, vật liệu rGO có độ dẫn điện cao diện tích bề mặt riêng lớn, giúp phân tán hạt nano Pt, giảm kết tụ hạt nano Pt [69], Diện tích bề mặt vật liệu tăng lên tạo điều kiện thuận lợi cho dịch chuyển điện tử điện cực catot, nên dù lượng vật liệu Pt giảm, hiệu suất pin trì mức cao Vì vậy, việc sử dụng vật liệu Pt/rGO giúp chế tạo pin DSSC vừa có hiệu suất cao gần pin chế tạo từ điện cực Pt, vừa mang lại hiệu kinh tế Hình 3.4 thể mối liên hệ % rGO thay theo hiệu suất độ giảm hiệu suất Điểm tối ưu cho thấy tỉ lệ rGO thay 30% tưong ứng với mẫu PG30 68 35 □ «!> ■ Ẹ '2 'OT