Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite titan dioxit graphene oxit dạng khử ứng dụng chế tạo điện cực anot trong pin mặt trời chất màu nhạy quang ( FULLTEXT liên hệ zalo 0353764719 )

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH Gc2 TRUONG DAI HOC BACH KHOA 000 LÊ VĂN CƯỜNG NGHIÊN CỨU TỎNG HOP VAT LIEU COMPOSITE TITAN DIOXIT/GRAPHENE OXIT DANG KHU UNG DUNG CHE TAO DIEN CUC ANOT TRONG PIN MAT TROI CHAT MAU NHAY QUANG (Synthesis of titanium dioxide /reduced graphene oxide composite materials for fabrication of anodes in dye-sensitized solar cells) Chuyén nganh: KY THUAT HOA HOC Mã số: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ | TP HO CHi MINH, thang 09 nam 2020 | Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHỌC - HCM Cán hướng dan khoa học: TS Phạm Trọng Liêm Châu (Ghi rõ họ tên, học ham, hoc vi, va chit ky) Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hữu Hiếu (Ghi rð họ, tên, học ham, hoc vi, va chit ky) Cán chấm nhận xét l: - : : c2 222222 2222222222212 1221512521255 25 (Ghi rồ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: - -cc 2c 2222222111211 5151151211211 51 1xx (Ghi rồ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, thang nam 2020 Thành phân Hội đông đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ - 755-5555 sxs+csss — Chu tịch PGS.TS Nguyén Tran Ha o eccccccesecsesssessessesssesseesesssessessesseesees — Uy vién phan bién PGS.TS Nguyễn Thai Hoang o e.eccecceccsessessessesseseesesveseeseeseeeee — Uy vién phan bién PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong 22525: — Ủy viên TS Đặng Bảo TTung óc SH nhiệt — Thu ky Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHU TICH HOI DONG (Họ tên chữ ký) TRUONG KHOA KY THUAT HOA HOC (Họ tên chữ ký) LOI CAM ON Lời đâu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến đẳng sinh thành người thân quan tâm động viên, giúp đỡ điều kiện tốt cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn Tác giả xin bày gửi lời cảm ơn chân thành đến người đưa đò tận tâm: Thây TS Phạm Trọng Liêm Châu Thây PGS.TS Nguyễn Hữu Hiêu Thây PGS.TS Nguyễn Thái Hoàng Thây ThS Nguyễn Cảnh Minh Thăng, người Thay da tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình làm luận văn định hướng cho tác giả đê có kết tốt Tác giả xin cảm ơn bạn: Lê Trần Trung Nghĩa, Nguyễn Đức Thịnh, Lê Tiến Phát Nguyễn Thị Trà My, Hô Hữu Đạt Lê Khắc Hưng anh Trần Minh Hiền dành thời gian quý báu đê giúp tác giả trinh thực đề tài đưa lời khuyên kinh nghiệm hợp lý q trình viết luận văn Bên cạnh tác giả xin gửi lời tri ân đến quý Thây Cô Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia TP Hơ Chí Minh, đặc biệt q Thây Cơ Khoa Kỳ Thuật Hóa Học tận tâm dạy truyền đạt kiến kiến thức suốt thời gian học tập vừa qua Tác giả chân thành cảm ơn tập thê nghiên cứu viên, anh chị học viên cao học bạn sinh viên Phịng Thí Nghiệm Trọng Điêm Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh — Cơng Nghệ Hóa Học Dâu Khí (CEPP Lab) Trường Đại Học Bách Khoa — Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Phịng Thí Nghiệm Trọng Diém Đại Học Quốc Gia TP Hơ Chí Minh — Hoa Ly Ung Dung (APC Lab), Truong Dai Học Khoa Học Tự Nhiên - Đại Học Quốc Gia TP Hơ Chí Minh tận tình giúp đỡ bảo kinh nghiệm tốt cho tác giả thực luận văn TP Hơ Chí Minh, tháng năm 2020 Tác giả Lê Văn Cường TOM TAT LUAN VAN Trong luận văn nay, vat liéu composite titan dioxitgraphene oxit dạng khử (TiO›/rGO) tông hợp từ tiền chất titanium isopropoxide (Ti[OCH(CH:)›]: — TiP) øraphene oxit (øraphene oxide — GO) băng phương pháp đơng kết tủa Trong đó, GO tơng hợp từ øraphite băng phương pháp Hummers cai tién Sau d6, TiP phân tán với GO khử băng chất khử: natri bohidrua, axit ascorbic, glucose, va natri citrate; voi cac ti lé khói hydrazine hydrate, lượng chất khử khối lượng GO bao gém: 1:1, 5:1, 10:1, 15:1, va 20:1 Cac vật liệu composite TiOz/rGO tông hợp với ti lệ phân trăm khối lượng GO khói lượng tiền chất ban đầu (GO va TiP) lan hot 1a 0,01; 0,05; 0,25; 1,25; 6,25% Tiép theo, điện cực anot pin mặt trời chất màu nhạy quang chế tạo từ vật liệu composite TiO2/rGO băng phương pháp 1n lụa Bên cạnh do, điện cực anot đối chứng chế tạo từ TiOa Đồng thời, điện cực anot chế tạo điện cực cafot từ keo platin thương mại sử dụng đê lắp ráp pin DSSC Anh hưởng điều kiện tông hợp vật liệu composite đến hiệu làm việc pin DSSC khảo sát phương pháp: đường đặc trưng mật độ dòng — (1V) phơ tơng trở điện hóa đê chọn vật liệu composite TiO2/rGO phu hop ché tao dién Cực anot Ngồi ra, hình thái - câu trúc — đặc tính vật liệu composite TiO›/rGO phù hợp vật liệu tiền chất khảo sát băng phương pháp quang phô tử ngoại khả kiến phô hông ngoại chuyên hóa Fourier, phơ Raman phơ quang điện tử tia X giản đồ nhiễu xạ tia X phô tán sắc lượng tia X đo diện tích bề mặt riêng theo phương pháp Brunauer-Emmett-Teller, phân tích nhiệt trọng lượng: kính hiên vi điện tử quét kính hiên vi điện tử truyền qua ABSTRACT In this thesis, titantum dioxide/reducing graphene oxide (TiO2/rGO) composite materials were successfully synthesized from titanium isopropoxide precursors (Ti[OCH(CH3)2]4 - TiP) and graphene oxide (graphene oxide - GO) In particular, GO was synthesized from graphite (Gi) by improved Hummers method TiP was then dispersed with GO and reduced with reducing agents: sodium bohidride, hydrazine hydrate, ascorbic acid, glucose, and sodium citrate; with reducing agent weight to GO volume ratios including: 1:1, 5:1, 10:1, 15:1, and 20:1 to create the composite materials TiO2/rGO and rGO with mass ratios of GO were 0.01, 0.05, 0.25, 1.25, and 6.25% Next, the anode electrodes of the dye-sensitized solar cell (DSSC) were made from TiO2/rGO materials using the screen-printing method Besides, the control anode electrode is made from TiO2 Manufactured anode electrodes and cathode electrodes from commercial Plantinum paste were used to assemble DSSCs The influence of material synthesis conditions on the electrochemical characteristics and performance of the DSSC was investigated by the current density line - potential (JV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to verify the appropriate material In addition, the morphology materials and precursor - structure - characteristics of suitable TiO2/rGO materials were investigated by ultraviolet—visible spectrophotometry (UV-Vis), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, spectrum X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), measuring specific surface areas according to Brunauer-Emmett-Teller (BET), thermogravimetric analysis (TGA), field emission scanning electron microscopes microscopes electron microscopy (TEM) (FE-SEM), and transmission electron LOI CAM DOAN Tác giả xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tac gia thực hướng dân Thây TS Phạm Trọng Liêm Châu Thây PGS.TS Nguyễn Hữu Hiếu Phịng Thí Nghiệm Trọng Điêm Đại Học Quốc Gia — TP.HCM Cơng nghệ Hóa Học Dâu Khí (CEPP Lab) Trường Đại Học Bách Khoa với hỗ trợ, tư vấn từ Phịng Thí Nghiệm Trọng Điêm Hóa Lý Ứng Dụng (APC Lab), Truong Dai Hoc Khoa Hoc Tu Nhién — Dai Hoc Quốc Gia TP Hơ Chí Minh Các số liệu, kết nghiên cứu, kết luận luận văn hồn tồn trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác trước Tác giả xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Tác giả Lê Văn Cường MUC LUC DANH MUC CAC TU VIET TAT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt s-Si Single-crystalline silicon solar cell Pin mặt trời silic đơn tinh thê p-SI Poly-crystalline silicon solar cell Pin mặt trời silic đa tinh thê a-Si Amorphous silicon solar cell Pin mat trời silic vơ định hình CdTe Cadmium telluride solar cells Pin cadimi telluride CIS Cooper-indium-selenide solar cell Pin d6ng-indium-selen CIGS Cooper-indium-gallium-diselenide Pin dong-indium-gallium- solar cell diselenit CZTS Copper-zinc-tin-sulfide solar cell Pin déng-kém-thiéc sulfide OPV Organic photovoltaics Pin hữu PEC Photoelectronchemical Pin mặt trời quang điện hóa DSSC Dye-sensitized solar cell FTO Fluorine-doped tin oxide Thuy tinh oxit dẫn điện độn flo ITO ¬ Indium-doped tin oxide Thủy tỉnh oxit dẫn điện độn — indium TCO Transparent conducting oxide Thuy tinh oxit dan dién PEDOT:PS Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) Pin mặt trời chất màu nhạy quang Poly(3.4ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) HOMO Highest occupied molecular orbital Vân đạo chứa điện tử cao LUMO Lowest uoccupied molecular orbital Vân đạo trống thấp CVD Chemical vapor deposition Lăng đọng hóa học Gr Graphene Graphene Gi Graphite Graphite GiO Graphite oxide Graphite oxit GO Graphene oxide Graphene oxit rGO Reduced graphene oxide Graphene oxit dang khử TiP Titanium isopropoxide Titan isopropoxit J-V Current density — voltage Mật độ dòng - thé EIS Electrochemical impedance qa a sede a, a an a eee @ oe Phô tông trở điện hoa HSE High stability electrolyte Chat điện ly độ ôn định cao GBL y-Butyrolactone y-Butyrolactone ACN Acetonitrile Acetonitrile UV-VIS Ultraviolet—visible spectroscopy Quang phô tử ngoại khả kiến Fourier-transform infrared Phơ hơng ngoại chun hóa spectroscopy Fourier X-ray photoelectron spectroscopy Phô quang điện tử tia X X-ray diffraction Nhiéu xa tia X FTIR EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy Phô tán sắc lượng tia X BET Brunauer-Emmett-Teller Brunauer-Emmett-Teller TGA Thermogravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng lượng DTA Differential thermal analysis Phân tích nhiệt vi sai Field emission scanning electron Kính hiên vi điện tử quét độ microscopes phan giải cao Transmission electron microscopy Kính hiên vi điện tử truyền qua FE-SEM TEM (ữn “ ˆ vụ EEA # Z 22 Gn, 4% be tf k ty /% “.*ˆ * ff Cech, Wn Gun Mig Su #% wh “cade 2022 oe, tớ, ¢4 % sty, a ap ? ‘ta hath Man, wt eg wel thes %z⁄ SALES fle, Ay E2) gm # fe hogy tee, ưng 9% AGEs - 10S r WEEE ae Z 417: Youd “22 pf “Meth, wade „2 % CG Can tiles tm, MG “eth LE CB % itty WARES WOE 2, Z2 4/22/25 sưu “eed hel ° ‘itd0% ten, go EEE Cale go 12: „ su SELL: 40/2 aes 12 ? l2 bah 2z, owe eet Oe Z8? % L2 iy z 22 oe, 22 z ge EMAL: LLY z2 ot 248% a; „2 he 6s pled “) - LFS “52 be = ee 144% wl gage ự 22 # “2, gs x2, z2 281% $ a Oh OIA 2% “ z2 “ ‘sg HE 1: %2„2 Ể Be % tas “azg 4, Mag fee TS “Oh z2 1⁄2 ot x2 wath FT cai „z2? ... theo, điện cực anot pin mặt trời chất màu nhạy quang chế tạo từ vật liệu composite TiO2/rGO băng phương pháp 1n lụa Bên cạnh do, điện cực anot đối chứng chế tạo từ TiOa Đồng thời, điện cực anot chế. .. VAN Trong luận văn nay, vat liéu composite titan dioxitgraphene oxit dạng khử (TiO›/rGO) tông hợp từ tiền chất titanium isopropoxide (Ti[OCH(CH :)? ??]: — TiP) øraphene oxit (? ?raphene oxide — GO) băng... dịng — (1 V) phơ tơng trở điện hóa đê chọn vật liệu composite TiO2/rGO phu hop ché tao dién Cực anot Ngồi ra, hình thái - câu trúc — đặc tính vật liệu composite TiO›/rGO phù hợp vật liệu tiền chất