Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất quang xúc tác của hệ vật liệu graphitic carbon nitride

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶNG NGUYÊN GIÁP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA HỆ VẬT LIỆU GRAPHITIC CARBON NITRIDE LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶNG NGUYÊN GIÁP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA HỆ VẬT LIỆU GRAPHITIC CARBON NITRIDE Ngành: Quang học Mã số: 44 01 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán hướng dẫn khoa học: TS PHẠM HOÀI LINH PGS.TS NGUYỄN VĂN ĐĂNG THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất quang xúc tác hệ vật liệu graphitic carbon nitride” cơng trình nghiên cứu Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, không trùng lặp với đề tài khác chưa công bố tài liệu Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan Thái Nguyên, tháng 11 năm 2019 Tác giả Đặng Nguyên Giáp Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới TS Phạm Hoài Linh, Viện Khoa học Vật Liệu - Viện Hàn Lâm Khoa học Việt Nam Trong suốt trình làm thực nghiệm hồn thiện đề tài, ln hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, động viên khích lệ để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Đăng tạo điều kiện, giúp đỡ, hướng dẫn em trình nghiên cứu, thực nghiệm luận văn Em xin cảm ơn thầy anh chị thuộc phịng Vật lí vật liệu Từ Siêu dẫn - Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, trung tâm Khoa học Công nghệ Nano trường đại học Sư phạm Hà Nội, tạo điều kiện làm thực nghiệm truyền đạt cho em kiến thức khoa học vô quý báu q trình làm luận văn Cuối tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới gia đình - người động viên, giúp đỡ, chia sẻ khó khăn với tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 11 năm 2019 Tác giả Đặng Nguyên Giáp Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VẬT LIỆU g-C3N4 .4 1.1 Cấu trúc vật liệu g-C3N4 1.1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu g-C3N4 1.2 Tính chất quang học vật liệu g-C3N4 1.2.1 Cấu trúc vùng lượng .7 1.2.2 Phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR) .9 1.2.3 Tính chất hấp thụ quang 10 1.2.4 Tính chất huỳnh quang (PL) vật liệu g-C3N4 12 1.3 Khả quang xúc tác vật liệu g-C3N4 14 1.3.1 Cơ chế quang xúc tác 14 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả quang xúc tác g-C3N4 16 Chương THỰC NGHIỆM 19 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu 19 2.2 Các kĩ thuật đo đạc khảo sát 20 2.2.1 Phép đo giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) 20 2.2.2 Phép đo FTIR (phương pháp đo phổ hồng ngoại) 20 2.2.3 Phép đo hiển vi điện tử quét (SEM) 21 2.2.4 Phép đo phổ huỳnh quang (PL) 22 2.2.5 Phép đo phổ hấp thụ (UV-vis) 23 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X 25 3.2 Phổ hồng ngoại FTIR 27 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn iv 3.3 Ảnh FESEM 29 3.4 Phổ huỳnh quang (PL): Đo ánh sáng kích thích 325 nm .30 3.5 Phổ hấp thụ UV-vis vật liệu 34 3.6 Quang xúc tác 37 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Stt K.hiệu FTIR PL SEM TEM UV-Vis X(XR) Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ rộng vùng cấm g-C3N4 Bảng 3.1 Kết tính tốn số mạng hệ g-C3N4 27 Bảng 3.2 Kết vị trí đỉnh phổ phát xạ g-C3N4 .32 Bảng 3.3 Kết đo giá trị độ rộng vùng cấm hệ vật liệu g-C3N4 37 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc lớp g-C3N4, với đơn vị: s-triazine (a), sheptazine (b) Hình 1.2 Kiểu xếp lớp g-C3N4 (a) xếp lớp kiểu AA (b) xếp lớp kiểu AB Hình 1.3 Kiểu xếp lớp AB vật liệu g-C3N4: (a) dạng s-triazine; (b) dạng sheptazine Hình 1.4 Giản đồ XRD vật liệu g-C3N4 sau nung Urê nhệt độ khác Hình 1.5 (a) Cấu trúc vùng lượng (b)mật độ trạng thái điện tử vật liệu g-C3N4 đơn lẻ Hình 1.6 (a) Phổ FTIR, (b) phổ tán xạ Raman (c) phóng đại phổ tán xạ Raman Melamine hệ mẫu g-C3N4 nung nhiệt độ khác 10 Hình 1.7 a) Phổ hấp thụ g-C3N4 nung nhiệt độ 550oC theo thời gian khác b) đồ thị (αhν) thay đổi theo lượng photon (b) 11 Hình 1.8 Phổ huỳnh quang vật liệu g-C3N4: (a) theo nhiệt độ nung; (b) làm khớp Gauss mẫu 450°C; (c) chế hình thành đỉnh; (d) thay đổi vị trí đỉnh theo nhiệt độ 13 Hình 1.9 Cơ chế quang xúc tác vật liệu bán dẫn 14 Hình 1.10 Kết xử lí quang xúc tác vật liệu g-C3N4 16 Hình 1.11 Pha tạp số nguyên tố khác vào cấu trúc g-C3N4 (a)CN (b) CN-Na2 (c) CN-K2 17 Hình 1.12 Sơ đồ bề rộng vùng cấm vật liệu g-C3N4 (trái) vật liệu g-C3N4 pha tạp với nguyên tố khác (phải) 18 o Hình 2.1 Quy trình chế tạo hệ vật liệu g- C3N4 550 C thời gian khác 0,5h; 1h; 2h; 3h; 4h 19 Hình 2.2 Các tín hiệu nhận từ mẫu 21 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ đo huỳnh quang 22 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn viii Hình 3.1 Giả nun Hình 3.2 Phó Hình 3.3 Phổ Hình 3.4 Phó Hình 3.5 200 Ảnh nha Hình 3.6 Phổ 325 Hình 3.7 Phổ Hình 3.8 Phổ Hình 3.9 Phổ Hình 3.10 Phổ Hình 3.11 Phổ hấp thụ UV-vis mẫu g-C3N4 chế tạo theo thời gian khác Hình 3.12 Phổ lượng vùng cấm UV-vis mẫu g-C3N4 chế tạo theo thời gian khác Hình 3.13 Phổ thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (1h) Hình 3.14 Phổ hấp thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (2h) với mẫu g-C3N4 (3h) Hình 3.16 Phổ hấp thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (4h) Hình 3.17 Kết phân hủy RhB chiếu sáng đèn mô ánh sáng mặt trời mẫu chế tạo Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 32 vùng cấm liên kết sp C-N [48] Kết phù hợp với kết thu từ phổ FTIR, tăng thời gian nung, cường độ dao động gắn với liên kết vòng tri-s-triazine giảm dao động nhóm amino tăng cường Bảng 3.2 Kết vị trí đỉnh phổ phát xạ g-C3N4 Mẫu 1h 2h 3h 4h Hình 3.6 Phổ huỳnh quang mẫu ánh sáng kích thích có bước sóng 325 nm Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 33 Hình 3.7 Phổ huỳnh quang kết khớp hàm Gaussian mẫu 1h Hình 3.8 Phổ huỳnh quang kết khớp hàm Gaussian mẫu 2h Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 34 Hình 3.9 Phổ huỳnh quang kết khớp hàm Gaussian mẫu 3h Hình 3.10 Phổ huỳnh quang kết khớp hàm Gaussian mẫu 4h Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 35 3.5 Phổ hấp thụ UV-vis vật liệu Hình 3.11 trình bày phổ hấp thụ UV-vis mẫu g-C 3N4 chế tạo theo thời gian nung khác Kết cho thấy, bờ hấp thụ mẫu khoảng bước sóng từ 420-460 nm, tương ứng với dịch chuyển mức lượng từ vùng hóa trị hình thành obitan 2p N tới vùng dẫn tạo obitan 2p C [51] Khi thời gian đốt tăng từ 1h lên 4h, bờ hấp thụ có xu hướng dịch phía ánh sáng có bước sóng dài Từ bờ hấp thụ phổ hấp thụ, sử dụng cơng thức ℎ = (ℎ − ) xác định giá trị độ rộng vùng cấm E g [52] Trong công thức trên, A số n phụ thuộc vào việc chuyển mức lượng: n = 1/2 chuyển mức trực tiếp cho phép, n = chuyển mức gián tiếp phép Theo công bố vật liệu g-C 3N4, độ rộng vùng cấm vật liệu xác định vùng cấm xiên [46, 51] Do đó, độ rộng vùng cấm mẫu xác định 1/2 cách ngoại suy phần tuyến tính đường cong biểu diễn phụ thuộc (hνα) 1/2 theo lượng (hν) (Tauc plots) Hình 3.6 minh họa phu thuộc (hνα) theo lượng (hν) Các giá trị độ rộng vùng cấm trình bày bảng 3.3 Kết thu từ bảng 3.3 thấy thời gian nung ảnh hưởng đến độ rộng vùng cấm mẫu g-C3N4 Khi tăng thời gian đốt từ 1h đến 4h độ rộng vùng cấm mẫu giảm từ 2.63 eV 2.52 eV Theo công bố tác giả Fang [49], thu hẹp độ rộng vùng cấm có liên quan đến gia tăng mức độ polymer hóa tăng cường hệ thống liên kết pi Như vậy, thu hẹp động rộng vùng cấm liên quan đến tăng cường liên kết điện tử obitan pi gia tăng tính ổn định cấu trúc hóa học hay chất lượng tinh thể g-C 3N4 Kết thu từ phổ nhiễu xạ XRD FTIR cho thấy chất lượng tinh thể g-C 3N4 tăng khi tăng thời gian phản ứng Như vậy, kết nghiên cứu lần cho thấy vật liệu g-C 3N4 có độ tinh thể cao độ rộng vùng cấm thu hẹp lại Với độ rộng vùng cấm mẫu khoảng 2.63 eV- 2.53 eV hứa hẹn tăng cường khả quang xúc tác vùng ánh sáng nhìn thấy Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 36 Hình 3.11 Phổ hấp thụ UV-vis mẫu g-C3N4 chế tạo theo thời gian khác Hình 3.12 Phổ lượng vùng cấm UV-vis mẫu g-C3N4 chế tạo theo thời gian khác Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 37 Bảng 3.3 Kết đo giá trị độ rộng vùng cấm hệ vật liệu g-C3N4 3.6 Quang xúc tác Khả quang xúc tác mẫu g-C 3N4 đánh giá suy giảm nồng độ dung dịch Rhodamine B (RhB), chiếu xạ nguồn sáng mặt trời chuẩn AM 1.5G hãng Newport, Mỹ Nồng độ RhB mẫu quang xúc tác xác định thông qua cường độ đỉnh phổ hấp thụ UVvis bước sóng 554 nm Tốc độ suy giảm nồng độ C/C o, định lượng dựa việc so sánh cường độ đỉnh hấp thụ đặc trưng bước sóng 554 nm RhB theo thời gian thực quang xúc tác khác Để đảm bảo trình hấp phụ nhả hấp mẫu với RhB cân bằng, mẫu khấy dung dịch RhB tối với thời gian Hình 3.13, 3.14, 3.15 3.16 biểu diễn phổ hấp thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C 3N4 1h, 2h, 3h 4h Hình 3.17 đồ thị biểu diễn thay đổi cường độ hấp thụ dung dịch RhB hệ mẫug-C 3N4 nung thời gian khác Quá trình khử khảo sát thời gian 3h Kết hình 3.17 cho thấy với hình thái dạng tấm, mẫu g-C 3N4 biểu khả hấp phụ RhB sau khuấy bóng tối Tuy nhiên thấy, mẫu nung thời gian lâu khả hấp phụ tốt Nhận định hoàn toàn phù hợp với kết thu từ XRD FESEM Có thể thấy tăng thời gian đốt, kích thước g-C 3N4 giảm dần độ xốp vật liệu tăng cường Điều dẫn đến diện tích bề mặt tiếp xúc với RhB mẫu nung thời gian lâu tốt hơn, khả hấp phụ cao Cùng với khả hấp phụ, kết quang xúc tác mẫu cho thấy thời gian nung lâu mẫu thể khả quang xúc tác phân hủy RhB tốt Mẫu 4h có khả phân hủy RhB tốt nhất, phân hủy gần 100% dung dịch RhB sau 60 phút chiếu sáng Kết kết đáng ý so sánh với số công bố trước vật liệu g-C3N4 [53, 54] Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 38 Như biết, việc nâng cao hiệu xuất quang khử vật liệu quang xúc tác phụ thuộc vào yếu tố: i) Vật liệu có diện tích bề mặt lớn tăng cường diện tích tiếp xúc tăng cường khả hấp phụ với chất cần phân hủy ii) Thời gian tách cặp điện tử lỗ trống dài giúp tăng cường lượng điện tử di chuyển bề mặt tiếp xúc vật liệu môi trường sinh nhiều tâm khử bề mặt vật liệu iii) Năng lượng vùng cấm giảm giúp cho vật liệu có khả hấp thụ dải rộng ánh sáng vùng nhìn thấy Theo kết thu từ hình 3.17, hiệu xuất quang xúc tác mẫu có thời gian nung dài cho kết tốt Điều lí giải vai trị diện tích bề mặt, tốc độ tái hợp cặp điện tử lỗ trống thu hẹp độ rộng vùng cấm mẫu có thời gian nung lâu Có thể quan sát thấy suy giảm cường độ tăng thời gian nung mẫu Bước sóng (nm) Hình 3.13 Phổ thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (1h) Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 39 Bước sóng (nm) Hình 3.14 Phổ hấp thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (2h) Hình 3.15 Phổ hấp thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (3h) Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 40 Bước sóng (nm) Hình 3.16 Phổ hấp thụ RhB sau thực phản ứng quang xúc tác với mẫu g-C3N4 (4h) Hình 3.17 Kết phân hủy RhB chiếu sáng đèn mô phỏng ánh sáng mặt trời mẫu chế tạo Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 41 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm hệ mẫu g-C 3N4 chế tạo phương pháp polymer hóa từ ure khơng khí, chúng tơi đưa kết luận sau: Đã chế tạo thành công hệ vật liệu g-C 3N4 tinh khiết dạng phương pháp polymer hóa ure theo thời gian nung khác Vật liệu tạo thành đơn pha g-C3N4 thời gian nung 1h khơng có xuất pha tạp chất Các g-C3N4 có độ xốp cao, phù hợp với hoạt động quang xúc tác Đã nghiên cứu ảnh hưởng cấu trúc tinh thể hệ vật liệu g-C 3N4 nung với thời gian khác 1h;2h;3h;4h Kết cho thấy tăng thời gian nung vật liệu có độ kết tinh tốt Tuy nhiên, kích thước tinh thể mẫu giảm dần theo thời gian nung Điều cho thấy thời gian nung yếu tố công nghệ ảnh hưởng mạnh đến ổn định cấu trúc vật liệu Đã khảo sát độ rộng vùng cấm mẫu chế tạo theo thời gian nung khác Kết cho thấy, thời gian nung tăng từ 1h lên 4h, bờ hấp thụ có xu hướng dịch phía ánh sáng có bước sóng dài dịch vùng ánh sáng khả kiến Kết hợp kết nghiên cứu từ XRD, FTIR phổ hấp thụ, lần cho thấy vật liệu g-C3N4 có độ tinh thể cao độ rộng vùng cấm thu hẹp lại Với độ rộng vùng cấm mẫu khoảng 2.63 eV -2.53 eV khả quang xúc tác vùng ánh sáng nhìn thấy khả thi Khả quang xúc tác mẫu khảo sát thông qua việc đánh giá suy giảm nồng độ dung dịch RhB có chứa g-C3N4 ánh sáng mặt trời Kết cho thấy, nhiệt độ nung ảnh hưởng tới khả quang xúc tác mẫu g-C3N4 Với mẫu 1h, dung dịch RhB phân hủy 90% thời gian chiếu sáng 140 phút Với mẫu có thời gian nung 2h,3h thời gian phân hủy RhB giảm dần Kết quang xúc tác tốt tìm thấy mẫu với thời gian nung 4h, dung dịch RhB phân hủy gần 100% sau thời gian 60 phút Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO S Z, et al., Green synthesis of carbon nanotube-graphene hybrid aerogels and their use as versatile agents for water purification J Mater Chem, 2012 22: p 8767-8771 Moreno-Castilla, C., Adsorption of organic molecules from aqueous solutions on carbon materials Carbon, 2004 42: p 83-94 Zhu, Y.W., et al., Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications Adv Mater., 2010 22 (35): p 3906-3924 Patnaik, S., D.P Sahoo, and K Parida, An overview on Ag modified g-C3N4 based nanostructured materials for energy and environmental applications Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018 82: p 1297-1312 Masih, D., Y Ma, and S Rohani, Graphitic C3N4 based noble-metal-free photocatalyst systems: A review Applied Catalysis B: Environmental, 2017 206: p 556-588 Mamba, G and A.K Mishra, Graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanocomposites: A new and exciting generation of visible light driven photocatalysts for environmental pollution remediation Appl Catal B, 2016 198: p 347-377 Liu, A.Y and M.L Cohen, Prediction of new low compressibility solids Science, 1989 245(4920): p 841-843 Xinchen Wang, et al., A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light Nature materials, 2009 8(1): p 76-80 Li, Y., et al., Nitrogen-rich carbon nitride hollow vessels: synthesis, characterization, and their properties The Journal of Physical Chemistry B, 2010 114(29): p 9429-9434 10 Reshak, A., S.A Khan, and S Auluck, Linear and nonlinear optical properties for AA and AB stacking of carbon nitride polymorph (C3N4) RSC Advances, 2014 4(23): p 11967-11974 11 Yang, J., et al., Synthesis and characterization of nitrogen-rich carbon nitride nanobelts by pyrolysis of melamine Applied Physics A: Materials Science & Processing, 2011 105(1): p 161-166 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 43 12 Kawaguchi, M., S Yagi, and H Enomoto and Carbon.Chemical preparation and characterization of nitrogen-rich carbon nitride powders., 2004 42(2): p 345-350 13 Huanqing Ma, H., et al., High-pressure pyrolysis study of C3N6H6: a route to preparing bulk C3N4 Journal of Physics: Condensed Matter, 2002 14(44): p 11269 14 Huang, Z., et al., and Well-dispersed gC N nanophases in mesoporous silica channels and their catalytic activity for carbon dioxide activation and conversion Applied Catalysis B: Environmental 2013 136: p 269-277 15 Dong, G., et al., and A fantastic graphitic carbon nitride (gC3N4) material: electronic structure, photocatalytic and photoelectronic properties Journal of Photochemistry and Photobiology C;Photochemistry Reviews, 2014 20: p 33-50 16 Suneet-Kumar, photocatalytic Two-dimensional energy generation carbon-based and nanocomposites environmental for remediation applications Beilstein Journal of Nanolechology, 2017 8(1): p 1571-1600 17 Xu, L., W.-Q Huang, and Z.-A.T L.-L Wang, W Hu, Y Ma, X Wang, A Pan, and G.-F Huang, Insights into Enhanced Visible-Light Photocatalytic Hydrogen Evolution of g-C3N4and Highly Reduced Graphene Oxide Composite: The Role of Oxygen Chemistry of Materials, 2015 27: p 1612-1621 18 Xiong, T., W Cen, Y Zhang, and F Dong, Bridging the g-C3N4Interlayers for Enhanced Photocatalysis ACS Catalysis, 2016 6: p 2462-2472 19 Reshak, A.H., S.A Khan, and S Auluck, Linear and nonlinear optical properties for AA and AB stacking of carbon nitride polymorph (C3N4) RSC Advances, 2014 4: p 11967 20 Junying Xu, Y.L., Shaoqin Peng, Gongxuan Lu and Shuben Li, Eosin Y, sensitized graphitic carbon nitride fabricated by heating urea for visible light photocatalytic hydrogen evolution the effect of the pyrolysis temperature of urea, Phys Chem Chem Phys 2013 15: p 7657-7665 21 Dong, G., K Zhao, and L Zhang, Carbon self-doping induced high electronic conductivity and photoreactivity of g-C3N4 Chem Commun (Camb), 2012 48(49): p 6178-80 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 44 22 Liu, J., Origin of High Photocatalytic Efficiency in Monolayer g-C3N4/CdS Heterostructure: A Hybrid DFT Study The Journal of Physical Chemistry C, 2015 119(51): p 28417-28423 23 Xu, L., W.-Q Huang, L.-L Wang, Z.-A Tian, W Hu, Y Ma, X Wang, A Pan, and G.-F Huang, , Insights into Enhanced Visible-Light Photocatalytic Hydrogen Evolution of g-C3N4and Highly Reduced Graphene Oxide Composite: The Role of Oxygen Chemistry of Materials, 2015 27: p 1612-1621 24 Wu, P., et al., Structure defects in g-C3N4 limit visible light driven hydrogen evolution and photovoltage J Mater Chem A, 2014 2: p 20338 25 Mo, Z., et al., Synthesis of g-C3N4at different temperatures for superior visible/UV photocatalytic performance and photoelectrochemical sensing of MB solution RSC Adv., 2015 5(123): p 101552-101562 26 Yua, Y., et al., High-yield Synthesis and Optical Properties of g-C3N J Name., 2015 00: p 1-3 | 27 Dong, F., Z Wang, Y Sun, W.K Ho, and H Zhang Engineering the nanoarchitecture and texture of polymeric carbon nitride semiconductor for enhanced visible light photocatalytic activity J Colloid Interface Sci, 2013 401: p 70-9 28 F Dong, Z.Z., T Xiong, Z Ni, W Zhang, Y Sun, WK Ho, In situ construction of g-C3N4/g-C3N4 metal-free heterojunction for enhanced visible-light photocatalysis, ACS applied materials & interfaces, 2013 p 11392-11401 29 Mo, Z., X She, Y Li, L Liu, L Huang, Z Chen, Q Zhang, H Xu, and H Li, Synthesis of g-C3N4at different temperatures for superior visible/UV photocatalytic performance and photoelectrochemical sensing of MB solution RSC Advances, 2015 5: p 101552-101562 30 Mo, Z., X She, Y Li, L Liu, L Huang, Z Chen, Q Zhang, H Xu, and H Li, Synthesis of g-C3N4at different temperatures for superior visible/UV photocatalytic performance and photoelectrochemical sensing of MB solution RSC Advances, 2015 5: p 101552-101562 31 X., D.Z.C.X.A.M.W., Synthesis of transition metalmodified carbon nitride polymers for selective hydrocarbon oxidation, ChemSusChem, 2011 4: p 274-281 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 45 32 Liao G Z., C.S., Quan X., Yu H T., Zhao H M, Graphene oxide modified gC3N4 hybrid with enhanced photocatalytic capability under visible light irradiation Journal of Materials Chemistry, 2012 22: p 2721-2726 33 Huang L., X.H., Li Y., Li H., Cheng X., Xia J., Xua Y., Cai G, Visiblelightinduced WO3/g-C3N4 composites with enhanced photocatalytic activity Dalton Trans, 2013 42: p 8606-8616 34 Y J Wang, R.S., J Lin, Y F Zhu, Enhancement of photocurrent and photocatalytic activity of ZnO hybridized with graphite-like C3N4 Energy & Environmental Science, 2011 4: p 2922-2929 35 L M Sun, X.Z., C J Jia, Y X Zhou, X F Cheng, P Li, L Liu, W L Fan, Enhanced visible-light photocatalytic activity of g-C3N4-ZnWO4 by fabricating a heterojunction: investigation based on experimental and theoretical studies Journal of Materials Chemistry, 2012 22: p 23428-23438 36 Liuyong Chen, X.Z., Bei Jin, Jin Luo, Xuyao Xu, Lingling Zhang, Yanping Hong Heterojunctions in g-C3N4/B-TiO2 nanosheets with exposed {001} plane and enhanced visible-light photocatalytic activities International Journal ofHydrogen Energ 2016 41: p 7292-7300 37 Fang He, G.C., Yaoguang Yu, Yansong Zhou, Yi Zhenga and Sue Hao, The synthesis of condensed C-PDA-g-C3N4 composites with superior photocatalytic performanc Chemical Communications, 2015 51: p 6824-6827 38 Ma, J., C Wang, and H He, , Enhanced photocatalytic oxidation of NO over g-C3N4-TiO2 under UV and visible light Applied Catalysis B:Environmental, 2016 184: p 28-34 39 Goldstein J I and Newbery D E., Scanning Electron Microscpoy and X-Ray Microanalysis Kluwer Academic/Plenum Publisher, 2003 New York 40 Dong, C., et al., Morphology and defects regulation of carbon nitride by hydrochloric acid to boost visible light absorption and photocatalytic activity Applied Catalysis B: Environmental, 2017 217: p 629-636 41 Khan, M.A., et al., Facile one-step economical methodology of metal free gC3N4 synthesis with remarkable photocatalytic performance under visible light to degrade trans-resveratrol Journal of Hazardous Materials, 2019 367: p 293-303 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 46 42 M.J Bojdys, J.O.M., M Antonietti, A Thomas,, Ionothermal synthesis of crystalline, condensed, graphitic carbon nitride Chem Eur J., 2008 14: p 8177-8182 43 Papailias, I., et al., Effect of Processing Temperature on Structure and Photocatalytic Properties of g-C3N4 Applied Surface Science, 2015 358: p 278-286 44 Maeda, K., et al., Graphitic carbon nitride prepared from urea as a photocatalyst for visible-light carbon dioxide reduction with the aid of a mononuclear ruthenium(II) complex Beilstein J Org Chem, 2018 14: p 1806-1812 45 Chidhambaram, N and K Ravichandran, Single step transformation of urea into metal-free g-C3N4 nanoflakes for visible light photocatalytic applications Materials Letters, 2017 207: p 44-48 46 Wu, P., et al., Structure defects in g-C3N4 limit visible light driven hydrogen evolution and photovoltage J Mater Chem A 2014 2: p 20338 47 Arne Thomas, et al., Graphitic carbon nitride materials: variation of structure and morphology and their use as metal-free catalysts J Mater Chem, 2008 18: p 4893-4908 48 Yuan, Y., et al., High-yield synthesis and optical properties of g-C3N4 Nanoscale, 2015 7: p 12343 49 Chen, T., et al., A one-step process for preparing a phenylmodified g-C3N4 green phosphor with a high quantum yield RSC Adv., 2017 7: p 51702 50 Le Thi Mai Oanh, et al., Physica B: Condensed Matter, 2018 532: p 48-53 51 Wang, X., et al., A metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light Nat Mater., 2009 8: p 76-80 52 Long, N.N., Cấu trúc tính chất vật rắn 2007 434 53 Zou, H., et al., Photocatalytic activity enhancement of modified g-C3N4 by ionothermal copolymerization J Materiomics, 2015 1: p 340e347 54 Yan, S.C., Z.S Li, and Z.G Zou, Photodegradation of Rhodamine B and Methyl Orange over Boron-Doped g-C3N4 under Visible Light Irradiation Langmuir, 2010 266: p 3894-3901 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... KHOA HỌC ĐẶNG NGUYÊN GIÁP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT QUANG XÚC TÁC CỦA HỆ VẬT LIỆU GRAPHITIC CARBON NITRIDE Ngành: Quang học Mã số: 44 01 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán hướng dẫn khoa... chế tạo khảo sát tính chất quang xúc tác hệ vật liệu graphitic carbon nitride? ?? Mục tiêu luận văn: - Làm chủ quy trình cơng nghệ chế tạo thành công vật liệu g-C 3N4 phương pháp phân hủy ure - Nghiên. .. quang xúc Dưới tác dụng ánh sáng chế xúc tác mơ tả hình 1.11 Dưới hình ảnh minh họa chế quang xúc tác vật liệu g-C 3N4 số vật liệu composite g-C3N4 Hình 1.9 Cơ chế quang xúc tác vật liệu bán dẫn