công nghệ nano _ nano tio2

CÔNG NGHỆ NANO ĐỀ TÀI: TINH THỂ NANO TRONG PIN MẶT TRỜI (SOLAR CELL) GVHD: TH.S ĐỖ ĐẶNG THUẬN SVTH: PHẠM PHƯỚC TÀI NỘI DUNG TRÌNH BÀY • Định nghĩa • Các đặc tính vật lý-nguyên tử • Nguyên lý hoạt động • Tính chất vật liệu TiO2 • Cơ chế truyền tải dịng điện • Ứng dụng • Kết luận • Tài liệu tham khảo ĐỊNH NGHĨA • Pin mặt trời bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) – phần tử bán dẫn có chứa bề mặt số lượng lớn cảm biến ánh sáng điot quang, thực biến đổi ánh sáng thành lượng điện • Solar cells thiết bị điện chuyển đổi lượng ánh sáng trực tiếp tạo điện nhờ hiệu ứng quang điện • Tinh thể nano solar cells tế bào lượng mặt trời phủ nhiều lớp tinh thể nano lên bề mặt nhằm tăng hiệu suất cho Pin ĐẶC TÍNH VẬT LÝ-NGUYÊN TỬ • Điện cực chế tạo từ thủy tinh có phủ lớp oxit dẫn điện (TCO) suốt Trên lớp TCO có phủ hạt nano TiO2 Trên hạt TiO2 có phủ lớp màu nhạy sáng ( N3,N719, N749,…), số trường hợp người ta sử dụng chấm lượng tử thay cho chất màu • Một chất điện li đặt hai điện cực có vai trị nhận điện cực trả cho chất màu • Điện cực đối đặt cấu tạo từ đế TCO có phủ lớp màng Pt để xúc tác phản ứng với chất điện li Cấu trúc Pin mặt trời DSSC dùng điện cực TiO2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG hv + Dye -> Dye* Dye* + TiO2 -> e-(TiO2 ) Dye* e-(TiO2 ) ITO -> TiO2 e (ITO) 3I 2Dye -> I3 2Dye I3 + 2e (C.E) -> 3I (C.E) TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO TIO • TiO2 tồn dạng tinh thể: Anatase, rutile brookite tự nhiên • TiO2 trơ mặt hóa học, khơng tác dụng với nước, dung dịch axit loãng kiềm (trừ HF) Cấu trúc tinh thể pha TiO2 • TiO2 tác dụng với axit sunfuric đặc nóng kiềm nóng chảy TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU NANO TIO • Tính chất nhiệt • Tính chất điện • Tính chất quang • Tính chất quang xúc tác TÍNH CHẤT NHIỆT VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN • Tinh thể TiO2 tồn pha Rutile pha bền nhiệt độ cao • Tinh thể TiO2 có điện trở suất cao • Trong tinh thể TiO2 tồn lượng lớn khuyết oxi -> ảnh hưởng đến tính dẫn điện TiO2 TÍNH CHẤT QUANG VÀ QUANG XÚC TÁC CỦA TIO • TiO2 có chiết suất cao, tính trơ tốt gần khơng màu -> pigment lý tưởng • Hệ số hấp thụ TiO2 nhỏ nên ảnh hưởng đến trình chuyển electron từ vùng nhận sang vùng đối xứng tinh thể • Q trình quang xúc tác: Khuếch tán chất tới bề mặt xúc tác Hấp thụ lên bề mặt Hấp thụ photon khuếch tán đến bề mặt Các phần tử bị kích thích tham gia phản ứng với chất hấp phụ Nhả hấp phụ sản phẩm Khuếch tán sản phẩm vào pha khí lỏng CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC • Các phần tử chất tham gia phản ứng hấp thụ lên bề mặt chất xúc tác gồm hai loại: • Các phần tử có khả nhận e- (acceptor) • Các phần tử có khả cho e- ( Donor) • Q trình chuyển điện tử có hiệu phân tử chất hữu vô bị hấp phụ trước bề mặt chất xúc tác bán dẫn (SC) hv + (SC) -> e- + h+ A + e- -> AD + h+ -> D+ 10 CƠ CHẾ QUANG XÚC TÁC • Các tác nhân ảnh hưởng đến chế quang xúc tác TiO2 Phương pháp chế tạo • Độ kết tinh tinh thể • Nhiệt độ nung • Diện tích hiệu dụng bề mặt • Khối lượng xúc tác • Cường độ chiếu sáng 11 ỨNG DỤNG Phân hủy NO2 Tách H2 từ nước Khử mùi TiO2 Tự làm Xử lý nước Diệt khuẩn 12 KẾT LUẬN • TiO2 chất sử dụng phổ biến công nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn nano hấp thụ ánh sáng mặt trời chuyển thành điện nhờ ưu điểm vượt trội hẳn số chất bán dẫn khác giá thành hiệu suất sử dụng nên TiO2 mở rộng ứng dụng cho nhiều lĩnh vực môi trường cơng nghiệp 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO • sách Hóa học Nano- cơng nghệ vật liệu nguồn tác giả Nguyễn Đức nghĩa • http://www.hus.vnu.edu.vn/files/TomTat/TomTat-NguyenVanTuyen-2012.pdf • https:// www.researchgate.net/publication/281148723_Types_of_Solar_Cells_and_App lication • https://www.youtube.com/watch?v=j4u09hi9DXI 14 ... điện cực TiO2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG hv + Dye -> Dye* Dye* + TiO2 -> e- (TiO2 ) Dye* e- (TiO2 ) ITO -> TiO2 e (ITO) 3I 2Dye -> I3 2Dye I3 + 2e (C.E) -> 3I (C.E) TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU NANO TIO • TiO2. .. http://www.hus.vnu.edu.vn/files/TomTat/TomTat-NguyenVanTuyen-2012.pdf • https:// www.researchgate.net/publication/281148723_Types_of_Solar_Cells_and_App lication • https://www.youtube.com/watch?v=j4u09hi9DXI 14 ... TiO2 chất sử dụng phổ biến công nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn nano hấp thụ ánh sáng mặt trời chuyển thành điện nhờ ưu điểm vượt trội hẳn số chất bán dẫn khác giá thành hiệu suất sử dụng nên TiO2