Luận văn với mục tiêu: khảo sát ảnh hưởng của lớp đệm Halogenua đối với sự hình thành màng đơn lớp TAP trên bề mặt điện cực Cu(111) và nghiên cứu ứng dụng của chúng cho quá trình khử O2. Mời các bạn cùng tham khảo tóm tắt luận văn để nắm chi tiết nội dung.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN VAI TRÒ CỦA LỚP ĐỆM HALOGENUA ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH MÀNG ĐƠN LỚP PHORPHYRIN TRÊN BỀ MẶT ĐƠN TINH THỂ ĐỒNG TRONG HỆ ĐIỆN HĨA Chun ngành: Hóa Vơ Mã số: 84 40 113 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Bình Định, năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Người hướng dẫn : TS HUỲNH THỊ MIỀN TRUNG PGS.TS NGUYỄN PHI HÙNG Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn bảo vệ Hồi đồng đánh giá luận văn thạc sĩ chuyên ngành Hóa Vô ngày tháng năm 2018 Trường Đại học Quy Nhơn Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin tư liệu, Trường Đại học Quy Nhơn - Khoa Hóa, Trường Đại học Quy Nhơn MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Việc chế tạo màng mỏng có cấu trúc hai chiều bề mặt đơn tinh thể đơn lớp phân tử hữu tự xếp từ phân tử riêng lẻ trở thành phương pháp quan trọng điều chế hệ vật liệu nano Đặc biệt, việc kiểm sốt q trình tự xếp màng đơn lớp bề mặt đơn tinh thể dẫn điện bán dẫn yếu tố then chốt cho trình thiết kế chế tạo thiết bị điện tử kích thước nano Cùng với đời kính hiển vi quét xuyên hầm (STM) năm 1981 hiển vi quét xuyên hầm điện hóa (ECSTM) năm 1988 cho phép nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc bề mặt vật liệu cấp độ nguyên/phân tử Các porphyrin biết đến chất màu quan trọng số trình tự nhiên Đặc biệt, porphyrin chất diệp lục tồn dạng màng đóng vai trị cho hấp thụ photon ánh sáng trình quang hợp xanh Vì vậy, loại màng cho ứng dụng vào thiết bị điện tử có kích thước nano mô theo tồn chúng tự nhiên, chẳng hạn làm đầu dò cảm biến khí cảm biến sinh học hay làm màng chuyển đổi pin nhiên liệu pin mặt trời Đến thời điểm tại, có hướng nghiên cứu màng đơn lớp porphyrin tự xếp: + Ảnh hưởng bề mặt đơn tinh thể + Vai trò nguyên tử kim loại liên kết tâm porphyrin +Ảnh hưởng nhóm chức ngoại vi Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu ảnh hưởng điện tích nhóm chức lên cấu trúc bề mặt tính chất điện hóa màng porphyrin cơng bố 4 + Ngồi ra, cịn có vài nghiên cứu khác ảnh hưởng nhiệt độ, dung mơi, độ pH, chất pha tạp, … lên hình thành tính bền vững màng đơn lớp porphyrin Như trình bày trên, màng đơn lớp porphyrin ứng dụng rộng rãi thiết bị điện tử kích thước nano Tuy nhiên, tính bền vững khả hoạt động chúng môi trường không khí có độ ẩm cao - mơi trường hoạt động thực thiết bị điện tử, câu hỏi mở Do đó, việc mở rộng nghiên cứu màng đơn lớp porphyrin cấp độ phân tử môi trường thực cần thiết Các nghiên cứu hệ điện hóa xem mơ hình lý tưởng để kiểm chứng khả hoạt động màng đơn lớp porphyrin điều kiện thực Phân tử 5,10,15,20-tetrakis-(4-trimethyl ammonium phenyl)porphyrin (viết tắt TAP) chứa bốn nhóm chức trimethyl ammonium phenyl [C6H5(CH3)3N]+ có tính phân cực cao ngoại vi Sự có mặt nhóm dự đốn làm thay đổi đáng kể tính chất màng đơn lớp TAP so với màng porphyrin (porphin) Tuy nhiên, nghiên cứu cấu trúc màng đơn lớp TAP cấp độ nguyên tử/phân tử cơng bố tính đến thời điểm Hơn nữa, anion vô vơ cho ảnh hưởng trực tiếp đến khả hấp phụ porphyrin dung dịch Từ nhận định khoa học trên, tơi định chọn đề tài: “Vai trị lớp đệm halogenua hình thành màng đơn lớp porphyrin bề mặt đơn tinh thể đồng hệ điện hóa” cho luận văn thạc sĩ 5 Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát ảnh hưởng lớp đệm halogenua hình thành màng đơn lớp TAP bề mặt điện cực Cu(111) nghiên cứu ứng dụng chúng cho trình khử O2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Màng đơn lớp phân tử TAP lớp đệm halogenua (halogenua clorua, bromua, iotua) 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thực quy mơ phịng thí nghiệm Nội dung nghiên cứu 4.1 Chế tạo vật liệu Các hệ vật liệu màng đơn lớp TAP/halogenua/Cu(111) 4.2 Đặc trưng vật liệu - Khảo sát tính chất điện hóa, hình thái học cấu trúc bề mặt hệ vật liệu cấp độ nguyên tử/phân tử - Khảo sát ứng dụng khử O2 hệ vật liệu TAP/Cl/Cu(111) Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp chế tạo vật liệu Các hệ vật liệu chế tạo phương pháp lắng đọng điện hóa 5.2 Phương pháp đặc trưng vật liệu - Tính chất điện hóa hệ vật liệu khảo sát phương pháp quét vòng tuần hồn (CV) - Hình thái học cấu trúc bề mặt màng đơn lớp đặc trưng phương pháp hiển vi quét xuyên hầm điện hóa (EC-STM) - Ứng dụng khử O2 hệ vật liệu TAP/Cl/Cu(111) khảo sát phương pháp quét tuyến tính (LSV) 6 Các phép đo CV, LSV thực Phịng thí nghiệm Khoa Hóa Khoa Vật lý, Trường Đại học Quy Nhơn Phép đo EC-STM thực KU Leuven, Bỉ Ý nghĩa khoa học - Bổ sung kiến thức ảnh hưởng yếu tố tương tác hấp phụ chất bề mặt điện cực lên hình thành tính bền vững màng đơn lớp TAP - Chế tạo vật liệu cung cấp thông tin khả ứng dụng chúng thiết bị điện tử Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận Kết luận CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 GiỚI THIỆU VỀ PORPHYRIN 1.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỒNG 1.3 QUÁ TRÌNH TỰ SẮP XẾP CÁC PHÂN TỬ PHÂN TỬ HỮU CƠ TRÊN BỀ MẶT KIM LOẠI 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 HÓA CHẤT 2.2 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 2.3 CHUẨN BỊ HÓA CHẤT 2.4 CHẾ TẠO VẬT LIỆU 2.5 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA CỦA HỆ VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CV 2.6 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KHỬ OXI CỦA MÀNG TAP BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUÉT THẾ TUYẾN TÍNH (LSV) 2.7 KHẢO SÁT CẨU TRÚC BỀ MẶT MÀNG ĐƠN LỚP TAP BẰNG PHƯƠNG PHÁP EC-STM CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 SỰ HẤP PHỤ CỦA CÁC HALOGENUA TRÊN BỀ MẶT Cu(111) Hình 3.1 mơ tả CV Cu(111) dung dịch chứa halogenua dung dịch KCl 10 mM + H 2SO4 mM, dung dịch KBr 10 mM + H2SO4 5mM dung dịch KI 10 mM + H2SO4 mM Hình 3.1: CV Cu(111) dung dịch halogenua: Clorua, bromua iotua Vùng điện Cu(111) dung dịch giới hạn phản ứng oxi hóa hịa tan Cu (CDR) phản ứng khử tạo thành khí hiđro (HER) Các cặp pic thuận nghịch giá trị điện -0,74 V -0,42 V clorua -0,75 V -0,65 V bromua cho gây nên giải hấp tái hấp phụ clorua bromua xảy bề mặt Cu Tuy nhiên, trường hợp iotua, khơng có xuất pic hấp phụ - giải hấp Có thể q trình giải hấp iotua xảy vùng HER Hình 3.2: Hình thái học bề mặt cấu trúc nguyên tử halogen hấp phụ Cu(111): a, b) Clorua, It = nA, Ub = 50 mV; c, d) Bromua, It = nA, Ub = 55 mV; e, f) Iotua, It = nA, Ub = 40 mV Sự giải hấp – tái hấp phụ halogenua làm thay đổi hình thái học bề mặt Cu(111) Cụ thể có mặt halogenua, đường biên (step-edge) định hướng có trật tự, song song với hướng hàng chứa nguyên tử halogenua chúng tạo với góc 120 ± 10 (Hình 3.2) 9 Tuy nhiên, khơng có mặt halogenua, nguyên tử Cu đường biên linh động đường biên khơng có hình dạng rõ ràng Ở cấp độ ngun tử, hình ảnh EC–STM cho thấy halogenua hấp phụ mạnh bề mặt điện cực Cu(111) tạo thành màng đơn lớp có cấu trúc xác định: c(p × )R30 (Hình 3.2) 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CLORUA ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH MÀNG ĐƠN LỚP PORPHYRIN TRÊN BỀ MẶT Cu(111) 3.2.1 Tính chất điện hóa phân tử TAP dung dịch đệm clorua Hình 3.3 biểu diễn CV Cu(111) dung dịch đệm clorua (KCl 10 mM + H2SO4 5mM) (đường màu đen) dung dịch đệm chứa phân tử TAP (TAP 1mM + KCl 5mM + H2SO4 5mM) (đường màu đỏ) CV Cu(111) dung dịch đệm clorua đặc trưng ba vùng: (i) vùng hòa tan đồng (CDR) điện dương, (ii) vùng hấp phụ - giải hấp clorua đặc trưng cặp pic thuận nghịch –0,42 V –0,74 V, (iii) vùng hiđro bay (HER) điện âm Sự có mặt phân tử TAP dung dịch điện phân dẫn đến xuất pic khử P E = −0,54 V pic P E = −0,76 V Pic P xảy vùng giải hấp clorua có cường độ lớn so với khơng có phân tử porphyrin dung dịch Do đó, hai pic vùng âm cho liên quan đến trình khử phân tử TAP Bên cạnh đó, phản ứng HER dịch chuyển vùng âm khoảng 25 mV, điều có nghĩa phân tử TAP làm chậm trình HER 10 Hình 3.3: CV Cu(111) dung dịch đệm clorua dung dịch đệm chứa phân tử TAP Khác với porphyrin khác, phân tử TAP có khả tan nước Sau hịa tan dung dịch nước có tính axit, TAP tham gia q trình proton hóa, tạo thành đi-axit bền theo phương trình: TAP(0) + 2H+ ↔ [H2TAP(0)]2+ Khi điện quét vùng âm hơn, TAP [H2TAP(0)]2+ cho trải qua trình khử tương ứng với pic khử P P2 (Hình 3.3) với tham gia tổng cộng electron trao đổi Pic P1 ứng với trình khử TAP [H 2TAP(0)]2+ với tham gia electron: 11 Hình 3.4: Quá trình khử thứ phân tử TAP Pic P2 tương ứng với trình khử thứ hai TAP trao đổi electron theo sơ đồ sau: Hình 3.5: Quá trình khử thứ hai phân tử TAP 12 Có thể nhận thấy điều kiện hấp phụ cạnh tranh, tức dung dịch chứa đồng thời clorua TAP CV Cu(111) chứa pic hấp phụ giải hấp đặc trưng clorua Điều chứng tỏ clorua hấp phụ bề mặt Cu(111) nhanh so với TAP lớp halogen đóng vai trò lớp đệm hấp phụ TAP bề mặt Cu(111) 3.2.2 Cấu trúc bề mặt màng đơn lớp TAP lớp đệm clorua Như đề cập phần 3.2.1, điện cực Cu(111) tiếp xúc với dung dịch điện phân chứa phân tử TAP, anion clorua hấp phụ trước tạo thành cấu trúc bề mặt Cu(111) Hình ảnh EC-STM thu cho thấy phân tử TAP xếp cách có trật tự bên lớp đệm clorua, hình thành miền phân tử toàn bề mặt điện cực (Hình 3.6) Góc tự hình thành đường biên (Hình 3.6a) 120 ± chứng tỏ hấp phụ TAP bề mặt không làm ảnh hưởng đến cấu trúc lớp đệm clorua phía Các miền phân tử quan sát xếp tịnh tiến (Ia Ib, Hình 3.6a) lệch 120 ± (Ia Ic, Hình 3.6a) Các phân tử miền xếp thành hàng song song với đường biên, nghĩa song song với hàng clorua lớp đệm Trên sở phép đo line profile (LP) (Hình 3.6c), khoảng cách phân tử hàng 1,75 ± 0,1 nm Hình ảnh ECSTM độ phân giải cao cho thấy phân tử TAP riêng lẻ (Hình 3.6b) có dạng hình vng rỗng tâm chứng tỏ phân tử TAP nằm ngang bề mặt lớp đệm 13 Hình 3.6: a-b) Hình thái học cấu trúc bề mặt màng đơn lớp TAP lớp đệm clorua, It = 0,3 nA, Ub = 150 mV; c) Phép đo LP cho thấy khoảng cách hai phân tử TAP 1,75 ± 0,1 nm Ô mạng sở màng đơn lớp TAP mô tả ma trận (3 x 4) so với cấu trúc lớp đệm clorua Kết số mạng đơn lớp TAP xác định ± 0,1 nm ± 0,1 nm Mô hình mơ tả hình thành màng đơn lớp TAP lớp đệm clorua đưa hình 3.7 Từ đó, mật độ phân tử TAP xác định 2,8 x 1013 phân tử/cm2 14 Hình 3.7: Mối quan hệ xếp đơn lớp TAP với lớp đệm clorua, a) It = 0,2 nA, Ub = 180 mV, b) It = nA, Ub = 20 mV; c) Mơ hình cấu trúc màng đơn lớp TAP hình thành bề mặt 3.2.3 Quá trình giải hấp tái hấp phụ màng đơn lớp TAP lớp đệm clorua Như đề cập phần 3.2.1, điện quét hướng âm, phân tử TAP trải qua hai trình khử kèm với thay đổi mật độ electron màng đơn lớp Kết điện quét qua đỉnh pic P1, trình giải hấp phân tử TAP xảy bề mặt lớp đệm clorua tương tác tĩnh điện chúng với lớp đệm giảm (Hình 3.8a-c) Nếu điện tiếp tục quét qua pic P 2, phân tử TAP gần giải hấp hồn tồn (Hình 3.8d) Bên cạnh đó, 15 tính định hướng đường biên giảm chứng tỏ clorua giải hấp khỏi bề mặt Cu(111) Hình 3.8: Quá trình giải hấp TAP Cl/Cu(111), It = 0,1 nA, Ub = 200 mV Khi điện quét ngược hướng dương qua pic tái hấp phụ clorua, phân tử TAP hấp phụ tự xếp trở lại bề mặt lớp đệm clorua (Hình 3.9) Hình 3.9: Quá trình tái hấp phụ TAP Cl/Cu(111), It = 0,1 nA, Ub = 200 mV 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BROMUA ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH MÀNG ĐƠN LỚP TAP TRÊN BỀ MẶT Cu(111) 3.3.1 Tính chất điện hóa phân tử TAP dung dịch đệm bromua Hình 3.10 mơ tả CV Cu(111) dung dịch đệm bromua (KBr 10 mM + H2SO4 mM) (đường màu đen đứt) dung dịch đệm bromua chứa phân tử TAP (TAP mM + KBr 10 mM + H2SO4 16 mM) (đường màu xanh lá) Vùng điện Cu(111) dung dịch chứa TAP giới hạn phản ứng CDR phản ứng HER CV Cu(111) dung dịch chứa phân tử TAP có nhiều điểm khác biệt so với dung dịch đệm Thứ nhất, pic giải hấp đặc trưng bromua khơng cịn quan sát vùng điện giới hạn Do đó, pic tái hấp phụ bromua khơng xuất điện quét ngược hướng dương Thứ hai, xuất hai pic P1 P2 cho liên quan đến trình khử phân tử TAP theo phương trình 3.2-3.6 phần 3.2.1 Hình 3.10: CV Cu(111) dung dịch đệm bromua dung dịch đệm chứa phân tử TAP 3.3.2 Cấu trúc bề mặt màng đơn lớp TAP lớp đệm bromua Kết EC-STM thu cho thấy tương tự hấp phụ TAP lớp đệm clorua, góc tự hình thành đường biên lớp Cu 17 120 ± 10 (Hình 3.11a) chứng tỏ điều kiện hấp phụ cạnh tranh tức có bromua phân tử TAP dung dịch, bromua hấp phụ bề mặt Cu(111) trước, tạo thành hệ Br/Cu(111) Giống lớp clorua, lớp bromua bề mặt Cu đóng vai trò lớp đệm hấp phụ phân tử TAP Các phân tử TAP hấp phụ tồn bề mặt lớp đệm hình thành miền phân tử tịnh tiến (Ia Ib , Hình 3.11b) lệch 120 ± 10 (Ia Ic, Hình 3.11b) Trong miền, hàng phân tử TAP chạy song song với hàng bromua bên Như vậy, cấu trúc bề mặt màng TAP clorua bromua giống Hình 3.11: Hình thái học cấu trúc bề mặt màng đơn lớp TAP cấp độ phân tử lớp đệm bromua, It = 0,1 nA, Ub = 280 mV, E = -0,3 V Thông qua phép đo EC-STM điều kiện khác để xác định quan hệ mặt cấu trúc màng TAP lớp đệm bromua (Hình 3.12), sở màng TAP chứa phân tử mơ tả ma trận (3 x 3) tương ứng với cấu trúc mạng 18 lớp đệm bromua Hằng số mạng ô sở xác định ± nm ± 0,1 nm 0,1 Hình 3.12: Mối quan hệ màng TAP lớp đệm bromua Cu(111) E = -0,35 V: a) Đơn lớp TAP, It = 0,2 nA, Ub = 200 mV; b) Lớp đệm bromua, It = nA, Ub = 100 mV; c) Mơ hình cấu trúc màng đơn lớp TAP hình thành bề mặt Br/Cu(111) 3.3.3 Quá trình giải hấp tái hấp phụ màng đơn lớp TAP lớp đệm bromua Để làm sáng tỏ vai trò lớp đệm halogenua trình hấp phụ TAP, thực phép đo EC-STM hấp phụ - giải hấp – tái hấp phụ TAP Br/Cu(111) cách quét tuần hoàn khoảng -0,3 V -0,60 V (Hình 3.13) Hình ảnh EC-STM ghi lại 19 trình thực giá trị điện giống phép đo Cl/Cu(111) trình bày phần 3.2.3 Hình 3.13: Quá trình chuyển pha màng đơn lớp TAP lớp đệm bromua, It = 0,1 nA, Ub = 200 mV Sự giải hấp TAP Br/Cu(111) xảy điện quét qua đỉnh pic P1 tương tự Cl/Cu(111) Tuy nhiên, điện tiếp tục quét hướng âm, trình giải hấp TAP Br/Cu(111) xảy nhanh Cl/Cu(111) Thật vậy, E = -0,56 V, phân tử TAP giải hấp hoàn tồn Br/Cu(111) chúng giải hấp phần Cl/Cu(111) Trong đó, tái hấp phụ TAP Br/Cu(111) xảy chậm so với Cl/Cu(111) Theo đó, TAP hình thành màng đơn lớp toàn bề mặt Br/Cu(111) E = -0,29 V, Cl/Cu(111) E = - 0,37 V Kết đạt cho thấy khả hấp phụ TAP lớp đệm bromua yếu so với lớp đệm clorua 20 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA IOTUA ĐỐI VỚI SỰ HẤP PHỤ CỦA PHÂN TỬ TAP TRÊN BỀ MẶT Cu(111) 3.4.1 Tính chất điện hóa phân tử TAP dung dịch đệm iotua Hình 3.14 mô tả CV Cu(111) dung dịch đệm iotua (H2SO4 mM + KI 10 mM) (đường màu xám) dung dịch đệm chứa phân tử TAP (H2SO4 mM + KI 10 mM + TAP mM) (đường màu xanh dương) Hình 3.14 : CV Cu(111) dung dịch đệm iotua dung dịch đệm chứa phân tử TAP CV Cu(111) có thay đổi rõ rệt dung dịch đệm H2SO4 + KI thay thể dung dịch đệm có chứa phân tử TAP (H2SO4 + KI + TAP) tương tự dung dịch đệm clorua bromua, cụ thể có hai pic khử P1 P2 quan sát E1 = -0,48 V E2 = -0,72 V Điều chứng tỏ phân tử TAP bị khử vùng khảo sát So sánh với kết thu Cl/Cu(111) 21 Br/Cu(111), kết luận hai pic khử P1 P2 kết hai trình khử liên tiếp phân tử TAP theo phương trình phản ứng từ 3.2 – 3.6 trình bày phần 3.2.1 3.4.2 Sự hấp phụ phân tử TAP lớp đệm iotua Hình 3.15 mơ tả xếp phân tử TAP bề mặt lớp đệm iotua đo sau dung dịch chứa phân tử TAP cho vào hệ điện hóa Hình 3.15: a-c) Sự hấp phụ phân tử TAP lớp đệm iotua, It = 0,1 nA, Ub = 200 mV, E = -0,4 V; d) Phép đo LP tương ứng với đường màu trắng hình c cho thấy khoảng cách hai phân tử TAP 1,90 ± 0,1 nm Kết phân tích hình ảnh EC-STM cho thấy, phân tử TAP hấp phụ toàn bề mặt lớp đệm clorua bromua hình thành màng đơn lớp tương ứng, chúng xếp có trật tự 22 phần lớp đệm iotua tạo thành miền phân tử đơn lẻ (được đánh dấu mũi tên màu vàng hình 3.15a) Trên phần bề mặt cịn lại, phân tử TAP hấp phụ cách ngẫu nhiên, khơng có cấu trúc xác định (được đánh dấu mũi tên màu xanh) linh động nên hình ảnh EC-STM thu khơng rõ nét (Hình 3.15b) Sự xếp không thay đổi sau hai (2) kể từ lúc bắt đầu thực phép đo Như vậy, phân tử TAP không tạo màng đơn lớp toàn bề mặt lớp đệm iotua Dựa vào phép đo LP, khoảng cách phân tử TAP xác định khoảng 1,90 ± 0,1 nm, lớn so với khoảng cách chúng bromua clorua (Hình 3.15d) 3.5 ỨNG DỤNG KHỬ O2 CỦA MÀNG ĐƠN LỚP PORPHYRIN Phép đo LSV thực với hai (2) dung dịch sau: Dung dịch đệm (KCl 10 mM + H2SO4 mM) dung dịch đệm chứa phân tử TAP (KCl 10 mM + H2SO4 mM + TAP mM), hai sục khí O2 bão hịa Vùng điện giới hạn phép đo từ -0,1 V đến -0,4 V, xem vùng điện đặc trưng phản ứng khử oxi bề mặt Cu Đặc tính xúc tác màng đơn lớp tự xếp hình thành phân tử bề mặt Cu(111) trình khử O khảo sát thông qua biến đổi cường độ dòng điện theo hàm điện Về nguyên tắc, phản ứng q trình vật lý, hóa học xảy bề mặt điện cực Cu làm thay đổi điện dung bề mặt phân cách rắn - lỏng tức làm thay đổi cường độ dòng điện/mật độ dịng điện hệ Hình 3.16 mơ tả đồ thị quét tuyến tính LSV Cu(111) hai (2) dung dịch 23 Hình 3.16: Đồ thị LSV mơ tả q trình khử O2 dung dịch đệm dung dịch chứa phân tử TAP Kết cho thấy, dung dịch đệm sục khí O đến trạng thái bão hịa mật độ dịng thấp (đường màu đen), nghĩa phản ứng khử oxi xảy bề mặt Cu(111) vùng khảo sát với tốc độ chậm Cường độ dòng tăng mạnh thực phép đo với dung dịch chứa phân tử TAP (đường màu đỏ) Điều cho thấy phân tử TAP có hoạt tính xúc tác dương trình khử O2 bề mặt Cu KẾT LUẬN Đã chế tạo hệ vật liệu màng đơn lớp TAP tự xếp bề mặt halogenua/Cu(111) phương pháp lắng đọng điện hóa từ dung dịch chứa phân tử 24 Đã khảo sát tính chất điện hóa phân tử TAP phương pháp CV Trong vùng điện giới hạn Cu(111), TAP tham gia hai (2) trình khử nhân porphin Đã khảo sát hình thái học cấu trúc bề mặt cấp độ nguyên tử/phân tử màng đơn lớp TAP bề mặt halogenua/Cu(111) phương pháp EC-STM Đã nghiên cứu vai trò halogenua hình thành màng đơn lớp TAP bề mặt Cu(111) Trong điều kiện cạnh tranh, halogenua hấp phụ bề mặt Cu(111) nhanh phân tử TAP, màng halogen hình thành đóng vai trò lớp đệm hấp phụ xếp phân tử TAP chúng Sự tồn màng đơn lớp TAP bề mặt lớp đệm phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa phân tử TAP tương tác tĩnh điện chúng với lớp đệm Khả hấp phụ TAP bề mặt halogenua/Cu(111) giảm dần từ clorua đến iotua mật độ điện tích âm tương ứng giảm dần TAP hình thành màng đơn lớp có cấu trúc xác định clorua bromua độ bền màng hữu clorua cao so với bromua Trong đó, lớp iotua, phân tử TAP khơng có khả xếp thành màng đơn lớp toàn bề mặt điện cực Đã bước đầu khảo sát ứng dụng khử O2 hệ vật liệu màng phương pháp quét tuyến tính (LSV) Kết thu cho thấy hệ màng đơn lớp porphyrin có hoạt tính xúc tác dương trình khử O2 ... trên, định chọn đề tài: ? ?Vai trò lớp đệm halogenua hình thành màng đơn lớp porphyrin bề mặt đơn tinh thể đồng hệ điện hóa? ?? cho luận văn thạc sĩ 5 Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát ảnh hưởng lớp đệm. .. cứu vai trò halogenua hình thành màng đơn lớp TAP bề mặt Cu(111) Trong điều kiện cạnh tranh, halogenua hấp phụ bề mặt Cu(111) nhanh phân tử TAP, màng halogen hình thành đóng vai trị lớp đệm hấp... phụ mạnh bề mặt điện cực Cu(111) tạo thành màng đơn lớp có cấu trúc xác định: c(p × )R30 (Hình 3.2) 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA CLORUA ĐỐI VỚI SỰ HÌNH THÀNH MÀNG ĐƠN LỚP PORPHYRIN TRÊN BỀ MẶT Cu(111) 3.2.1