Chế tạo và nghiên cứu thuộc tính quang điện hoá tách nước của vật liệu cds cuins2 zno

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HUỲNH NGỌC HOÀI CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU THUỘC TÍNH QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƢỚC CỦA VẬT LIỆU CdS/CuInS2/ZnO Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8440104 Ngƣời hƣớng dẫn: TS Hồng Nhật Hiếu LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn “Chế tạo nghiên cứu thuộc tính quang điện hóa tách nước vật liệu CdS/CuInS2/ZnO” kết nghiên cứu thân tơi dƣới hƣớng dẫn TS Hồng Nhật Hiếu đƣợc thực trƣờng Đại học Quy Nhơn Những kết chƣa xuất công bố tác giả khác Các kết thu đƣợc xác hồn tồn trung thực Bình Định, Ngày 01 tháng 08 năm 2020 Học viên Huỳnh Ngọc Hồi LỜI CẢM ƠN Lời tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Hồng Nhật Hiếu – ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo, động viên giúp đỡ em q trình nghiên cứu để em hồn thành tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn q Thầy, Cơ khoa Vật Lý Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trƣờng Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện cho đƣợc học tập nghiên cứu trƣờng Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè tập thể lớp Cao học Vật lý Chất rắn K21 ln động viên, khích lệ tinh thần tơi suốt trình học tập nghiên cứu khoa học Mặc dù cố gắng thời gian thực luận văn nhƣng cịn hạn chế kiến thức, kinh nghiệm nhƣ thời gian nghiên cứu nên không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc thơng cảm ý kiến đóng góp q báu từ q Thầy, Cơ để luận văn đƣợc hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Huỳnh Ngọc Hoài MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU 1.Lí chọn đề tài 2.Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu: 3.Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 4.Phƣơng pháp nghiên cứu 5.Nội dung nghiên cứu 6.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 7.Cấu trúc đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU OXIT KẼM (ZnO) 1.1.1 Cấu trúc tinh thể ZnO 1.1.2 Tính chất vật liệu ZnO 1.2.GIỚI THIỆU VẬT LIỆU ĐỒNG INDIUM SULPHIDE ( CuInS2 ) 14 1.2.1 Cấu trúc vật liệu CuInS2 15 1.2.2 Tính chất vật liệu CuInS2 18 1.2.3 Ứng dụng vật liệu CuInS2 21 1.3.GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CADMIUM SULPHIDE (CdS) 22 1.3.1 Cấu trúc tinh thể CdS 22 1.3.2 Tính chất vật liệu CdS 24 1.3.3 Ứng dụng vật liệu CdS 25 1.4.HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƢỚC 25 1.4.1 Nguyên lý cấu trúc tế bào quang điện hóa 25 1.4.2 Cơ chế phản ứng 26 1.4.3 Mơ hình dải tế bào quang điện hóa 28 1.4.4 Hiệu suất tế bào quang điện hóa tách nƣớc 30 1.4.5 Các yêu cầu vật liệu quang điện cực 30 1.5 TỔNG QUANG TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƢỚC 31 1.6 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 34 1.6.1 Phƣơng pháp phủ trải (Doctor blade) 36 1.6.2 Thủy nhiệt 36 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 42 2.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO MẪU 42 2.1.1 Thiết bị chế tạo mẫu 42 2.1.2 Quy trình chế tạo điện cực ZnO/FTO cấu trúc nano phƣơng pháp phủ trải 44 2.1.3 Quy trình chế tạo điện cực CuInS2/ZnO phƣơng pháp thủy nhiệt 44 2.1.4 Quy trình chế tạo điện cực CdS/CuInS2/ZnO phƣơng pháp hóa 45 2.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT MẪU 45 2.2.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 45 2.2.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM) 48 2.2.3 Phổ tán sắc lƣợng tia X (EDS) 51 2.2.4 Phổ hấp thụ UV-Vis 53 2.2.5 Đo thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc (PEC) 54 2.2.6 Đo thể tích khí hiđrơ điện phân tách nƣớc 55 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 3.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÌNH THÁI BỀ MẶT BẰNG ẢNH SEM 57 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC BẰNG ĐO PHỔ XRD 59 3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ BẰNG ĐO PHỔ EDS 60 3.4 THUỘC TÍNH HẤP THỤ QUANG 63 3.5 THUỘC TÍNH QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƢỚC 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao) DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DBC Phƣơng pháp phủ trải (Doctor blade coating) EDS Phổ tán sắc lƣợng tia X (energy dispersive spectroscopy) FTO Kính phủ lớp dẫn điện suốt FTO (Fluorine-doped Tin Oxide) PEC Tế bào quang điện hóa ( Photo Electrochemical Cell) QDs Các chấm lƣợng tử (quantum dots) UV-Vis Tử ngoại khả kiến (Ultraviolet – Visible) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) XRD Nhiễu xạ tia X (X- Ray Diffraction) DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cấu trúc tinh thể ZnO [10] Hình (a) Cấu trúc kiểu lập phƣơng đơn giản kiểu NaCl (b) rocksalt [10] Hình Cấu trúc lập phƣơng giả kẽm (a) lập phƣơng giả kẽm zinc blende (b) [10] Hình Biểu diễn mức lƣợng ZnO pha tạp với ion kim loại kiểu n (a) kiểu p (b) hình thành mức lƣợng hóa trị pha tạp với phi kim (c) [17] 12 Hình Sơ đồ mô tả cấu trúc chalcopyrite xuất phát từ cấu trúc kim cƣơng theo quy tắc Grimm-Sommerfeld [19] 16 Hình Cấu trúc kim cƣơng CuInS2 [19] 17 Hình Sơ đồ cấu trúc vùng cấm CuInS2 với kí hiệu đóng góp trạng thái nguyên tử tƣơng ứng với mức lƣợng [22] 20 Hình Cấu trúc tinh thể CdS kiểu lục giác (a) kiểu lập phƣơng (b) [26] 23 Hình Cấu trúc hệ tách nƣớc quang điện hóa ba điện cực 26 Hình 10 Cơ chế phản ứng quang điện hóa 27 Hình 11 Sơ đồ dải lƣợng hệ điện hóa điện cực bán dẫn – kim loại: chƣa tiếp xúc (a), tiếp xúc nhƣng chƣa chiếu sáng (b), tiếp xúc chiếu sáng (c) tiếp xúc chiếu sáng ngồi (d) [29] 29 Hình 12 Giản đồ cho thấy khe lƣợng vật liệu xít khác so sánh với mức chân không mức điện cực hydrogen chất điện phân pH = [31] 31 Hình 13 Phƣơng pháp Doctor blade 31 Hình Các thiết bị đƣợc chụp phịng thí nghiệm vật lí chất rắn trƣờng Đại học Quy Nhơn: (a) Cân phân tích điện tử, (b) Tủ sấy, 43 Hình 2 Tóm tắt q trình chế tạo mẫu 45 Hình Nhiễu xạ tia X mặt tinh thể 46 Hình Sơ đồ ngun lí cấu tạo máy XRD 48 Hình Cấu tạo SEM 49 Hình Tƣơng tác điện tử với mẫu 49 Hình Cấu tạo hệ đo điện hóa ba điện cực 55 Hình Sơ đồ cấu tạo hình ảnh thực tế hệ đo khí hidrơ 55 Hình Ảnh SEM bề mặt cấu trúc ZnO hạt nano; a) ảnh phóng đại thấp, b) ảnh phóng đại cao lồng vào b) ảnh cắt ngang a)……………………………………………………………………… 57 Hình Ảnh SEM bề mặt cấu trúc CuInS2/ZnO hạt nano; a) ảnh phóng đại thấp, b) ảnh phóng đại cao 58 Hình 3 Ảnh SEM bề mặt cấu trúc CdS/CuInS2/ZnO hạt nano; 59 Hình Phổ XRD 59 Hình Vùng phổ quét phổ EDS mẫu CuInS2/ZnO 61 Hình Vùng phổ quét phổ EDS mẫu CdS/CuInS2/ZnO 62 Hình Phổ UV-vis 63 Hình Mật độ dịng quang thuộc tính PEC vật liệu CuInS2/ZnO theo thời gian mọc CuInS2 64 Hình Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng thuộc tính PEC vật liệu CuInS2/ZnO theo thời gian mọc CuInS2 64 Hình 10 Mật độ dịng quang thuộc tính PEC vật liệu CdS/CuInS2/ZnO theo thời gian mọc CuInS2 65 Hình 11 Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng thuộc tính PEC vật liệu CdS/CuInS2/ZnO theo thời gian mọc CuInS2 66 Hình 12 Mật độ dòng quang theo thời gian 0.3V dƣới điều kiện chóp tắt ánh sáng 67 Hình 13 Độ ổn định dịng quang dƣới điều kiện chiếu sáng liên tục 69 Hình 14 Đồ thị biểu diễn thể tích khí H2 thu đƣợc theo thời gian đơn vị diện tích điện cực 69 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Các thông số vật lý ZnO dạng khối [12] 10 Bảng Danh sách số mạng, tham số biến dạng tứ giác η, tham số chuyển dời anion vùng cấm thấp nhiệt độ phòng hợp chất CuIII-VI2 điển hình [22] .19 Bảng Một số thơng số tính chất màng mỏng CuInS2 nhiệt độ phịng .20 Bảng Các thơng số vật liệu CdS 24 Bảng Thành phần nguyên tố tính tốn từ phổ EDS 61 Bảng Thành phần ngun tố tính tốn từ phổ EDS 62 Bảng 3 Thế tích khí H2 thu đƣợc theo thời gian 69 61 Hình Vùng quét phổ phổ EDS mẫu CuInS2/ZnO Bảng Thành phần ngun tố tính tốn từ phổ EDS Nguyên tố OK SK Cu K Zn K In L Tổng Khối lƣợng (%) 21,23 2,38 1,49 70,18 4,72 100,00 Nguyên tử (%) 52,26 2,93 0,92 42,27 1,62 100,00 Tƣơng tự hình 3.6 vùng quét phổ phổ EDS mẫu vật liệu CdS/CuInS2/ZnO, kết phân tích cho thấy có xuất đỉnh đặc trƣng cho nguyên tố Zn, O, S, Cu, In, Cd tỉ lệ phần trăm (nguyên tử khối lƣợng) đƣợc tính tốn từ phổ EDS đƣợc trình bày bảng 3.2 Dựa vào phổ EDS ta nhận thấy kết trùng khớp với 62 phổ XRD Kết đo phổ EDS lần chứng minh vật liệu CdS/CuInS2/ZnO đƣợc chế tạo thành cơng Hình Vùng qt phổ phổ EDS mẫu CdS/CuInS2/ZnO Bảng Thành phần ngun tố tính tốn từ phổ EDS Ngun tố Khối lƣợng (%) Nguyên tử (%) OK 19,98 51,17 SK 2,31 2,96 Cu K 0,35 0,23 Zn K 66,63 41,75 Cd L 8,64 3,15 In L 2,09 0,74 Tổng 100,00 100,00 63 3.4 THUỘC TÍNH HẤP THỤ QUANG Để cho thấy khả hấp thụ quang vùng nhìn thấy phổ mặt trời điện cực, tiến hành đo phổ hấp thụ UV-Vis cho mẫu ZnO, CuInS2/ZnO CdS/CuInS2/ZnO Kết đo đƣợc trình bày nhƣ cho thấy hình 3.7 Hình Phổ UV-vis mẫu ZnO, CuInS2/ZnO CdS/CuInS2/ZnO Kết đo UV-Vis cho thấy vùng quang phổ ánh sáng nhìn thấy: Đối với mẫu điện cực ZnO hạt nano cƣờng độ hấp thụ thấp nhất, mẫu điện cực CuInS2/ZnO có cƣờng độ hấp thụ cao mẫu ZnO; cịn mẫu điện cực CdS/CuInS2/ZnO có cƣờng độ hấp thụ ánh sáng nhìn thấy cao Điều chứng minh rõ ràng có hạt CuInS2 khả hấp thụ ánh sáng tăng lên nhƣng không ta phủ tiếp lên điện cực lớp CdS hấp thụ ánh sáng nhìn thấy tăng lên rõ rệt Vì vậy, điện cực có cấu trúc CdS/CuInS2/ZnO hạt nano có khả hấp thụ ánh sáng nhìn thấy tốt nhất, hy vọng cho hiệu suất PEC cao 64 3.5 THUỘC TÍNH QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƢỚC Thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc điện cực chế tạo, đƣợc đo với điều kiện nhƣ trình bày chi tiết phần thực nghiệm Hình 3.8 mật độ dịng quang dƣới chiếu sáng đèn Xenon (cƣờng độ 75 mAcm-2) theo quét tuyến tính mức từ -0,6 (V) đến 1,2 (V) tƣơng ứng hình 3.9 hiệu suất chuyển đổi quang điện hóa đƣợc tính tốn theo cơng thức phƣơng trình (1.8) cấu trúc ZnO CuInS2/ZnO với thời gian mọc CuInS2 khác Hình Mật độ dịng quang điện cực CuInS2/ZnO với thời gian mọc CuInS2 khác Hình Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng điện cực CuInS2/ZnO 65 Kết đo cho thấy, khơng có chiếu sáng mật độ dịng hầu nhƣ khơng nhƣng có chiếu sáng mật độ dòng tăng mạnh đạt bảo hòa nhanh -0,1 V cho tất mẫu Điều cho thấy dòng quang hiệu ứng tách nƣớc quang điện hóa sinh Từ kết tính tốn hiệu suất cho ta thấy, điện cực có ZnO hiệu suất đạt đƣợc 1,06 %, hiệu suất đạt đƣợc cao so với cấu trúc khác làm từ vật liệu ZnO Khi cấu trúc đƣợc mọc thêm CuInS2 hiệu suất tăng thêm nhƣng khơng đáng kể Cụ thể mẫu điện cực có thời gian mọc phút hiệu suất đạt đƣợc 1,15 % nhƣng thời gian mọc CuInS2 tăng lên hiệu suất lại giảm mạnh Kết cho thấy, điều kiện chế tạo vai trò CuInS2 khơng đóng góp đáng kể việc tăng cƣờng hiệu suất PEC cấu trúc CuInS2/ZnO Hình 3.10 hình 3.11 kết đo mật độ dòng quang hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng điện cực có cấu trúc CdS/CuInS2/ZnO với thời gian mọc CdS 30 phút Hình 10 Mật độ dịng quang điện cực CdS/CuInS2/ZnO với thời gian mọc CdS 30 phút 66 Hình 11 Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng điện cực CdS/CuInS2/ZnO Kết đo cho thấy, sau mọc CdS 30 phút hiệu suất PEC tất điện cực đạt đƣợc có giá trị cao Cụ thể hiệu suất 4,9%, 3, 5%, 4,6%, 5% 5,2% CdS/5pCuInS2/ZnO, tƣơng ứng với CdS/10pCuInS2/ZnO, điện cực CdS/ZnO, CdS/15pCuInS2/ZnO CdS/30pCuInS2/ZnO Điều cho thấy CdS vật liệu có tiềm ứng dụng tốt lĩnh vực PEC Hiệu suất đạt cực đại xảy với mẫu CdS/30pCuInS2/ZnO với mẫu CdS/5pCuInS2/ZnO, điều không đƣợc hiểu biết tốt, cần thêm nhiều thời gian làm thêm nhiều thí nghiệm để nghiên cứu điều nghiên cứu khác Để đánh giá khả ứng dụng thực tế điện cực chế tạo, độ hồi đáp dòng quang theo thời gian dƣới điều kiện chóp tắt ánh sáng đèn Xenon độ làm việc ổn định điện cực theo thời gian dài đƣợc đo kiểm tra cho mẫu điện cực CdS/30pCuInS2/ZnO nhƣ trình bày chi tiết hình 3.12 3.13 67 Hình 12 Mật độ dòng quang theo thời gian 0.3V dƣới điều kiện vịng chóp tắt ánh sáng Hình 3.12 cho thấy giá trị mật độ dòng quang đo 0,3 V (vs Ag/AgCl) dƣới điều kiện ánh sáng tắt bật vòng Kết cho thấy, dịng quang bật ngắt nhanh khơng có tƣợng suy giảm dòng quang suốt vòng on-off ánh sáng Điều chứng minh rằng, cấu trúc chế tạo có độ hồi đáp quang tốt, ứng dụng tốt thực tế Hình 3.13 Độ ổn định dòng quang dƣới điều kiện chiếu sáng liên tục 68 Hình 3.13 mật độ dịng quang điều kiện chiếu sáng liên tục đo 0,3 V (vs Ag/AgCl) khoảng thời gian 3000 giây Dựa vào kết đo mật độ dòng quang thời điểm đầu thời điểm cuối, chúng tơi tính đƣợc phần trăm độ suy giảm mật độ dòng quang thời gian 3000 giây là: J P  J0  J 9,3  8,9 100%  100%  4,3% J0 9,3 Nhƣ vậy, kết cho thấy khoảng thời gian đo tƣơng đối dài mà mật độ dòng quang giảm 4,3% nhỏ Kết lần khẳng định, độ ổn định quang độ hồi đáp quang tuyệt vời cấu trúc chế tạo Từ kết đạt đƣợc đo dịng quang trên, chúng tơi ý khả ứng dụng thực tế cho việc sản xuất khí hydro Do đó, chúng tơi thiết kế đo thể tích khí hydro sinh thực tế Thiết kế hệ đo cách đo đƣợc trình bày chi tiết phần thực nghiệm chƣơng Kết đo đƣợc tổng kết nhƣ cho thấy bảng 3.3 hình 3.14 Bảng 3 Thế tích khí H2 thu đƣợc theo thời gian Thời gian đo (s) Thể tích khí Hiđrơ (ml/cm2) 300 0,3 600 0,45 900 0,75 1200 1500 1,3 1800 1,6 2100 1,8 2300 2500 2,2 2800 2,4 69 Hình 14 Đồ thị biểu diễn thể tích khí H2 thu đƣợc theo thời gian đơn vị diện tích điện cực Hình 3.14 cho thấy, thể tích khí hyđrơ sinh tăng tuyến tính theo thời gian chiếu sáng hàm thời gian chiếu sáng Điện cực CdS/30pCuInS2/ZnO với thời gian mọc CdS 30 phút cho thể tích khí hyđrơ cao 2,4 ml.cm-2 sau 2800 giây chiếu sáng So sánh với báo cáo gần [40][41] thể tích khí hydro thu đƣợc 2,4 ml.cm-2 sau 2800 giây chiếu sáng nghiên cứu kết cao 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết chế tạo khảo sát thuộc tính quang điện hóa điện cực quang rút số kết luận sau: Bằng phƣơng pháp phủ trải kết hợp phƣơng pháp thủy nhiệt hóa ƣớt chế tạo thành cơng vật liệu điện cực quang cấu trúc hạt nano gồm ZnO, CuInS2/ZnO, CdS/CuInS2/ZnO Khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc điện cực chế tạo đƣợc Kết rằng, điện cực quang dựa cấu trúc CdS/CuInS2/ZnO cho hiệu suất tách nƣớc cao nhất, hiệu suất đạt đƣợc 5,2% với điều kiện chế tạo là: phủ trải lớp ZnO lên điện cực FTO, thời gian mọc thủy nhiệt hạt nano CuInS2 30 phút nhiệt độ 90 C, thời gian mọc CdS 30 phút nhiệt độ phòng Độ hồi đáp quang độ bền làm việc điện cực đƣợc đo kiểm tra Kết cho thấy điện cực cấu trúc CdS/30pCuInS2/ZnO có độ hồi đáp quang nhanh theo vịng on-off ánh sáng Điện cực cho thấy độ bền làm việc tốt, dƣới chiếu sáng liên tục khoảng thời gian 3000 giây, mật độ dòng quang giảm khoảng 4,3 % Thể tích khí hydro sinh thực tế phản ứng tách nƣớc đƣợc đo kết cho thấy điện cực CdS/30pCuInS2/ZnO cho thể tích khí hydro cao 2,4 ml.cm-2 sau 2800 giây chiếu sáng Tuy cố gắng thực luận văn cách tốt nhƣng số vấn đề cần đƣợc nghiên cứu để hồn thiện thêm, chúng tơi đề xuất số định hƣớng nghiên cứu gồm: Nghiên cứu thêm ảnh hƣởng thông số thủy nhiệt đến thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc vật liệu CuInS2 nhƣ: thời gian, nhiệt độ, nồng độ dung dịch, … Giải thích thấu đáo với cấu trúc CdS/CuInS2/ZnO với thời gian mọc CuInS2 30 phút CdS 30 phút cho hiệu suất chuyển đổi quang cao 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K Zhang and L Guo, “Metal sulphide semiconductors for photocatalytic hydrogen production,” Catal Sci Technol., vol 3, no 7, p 1672, 2013 [2] K Das, S K Panda, S Gorai, P Mishra, and S Chaudhuri, “Effect of Cu/In molar ratio on the microstructural and optical properties of microcrystalline CuInS2 prepared by solvothermal route,” Mater Res Bull., vol 43, no 10, pp 2742–2750, Oct 2008 [3] G Sberveglieri, S Groppelli, P Nelli, A Tintinelli, and G Giunta (1995), “A novel method for the preparation of NH3 sensors based on ZnO-In thin films,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol 25, no 1– pp 588–590 [4] J A Rodriguez, T Jirsak, J Dvorak, S Sambasivan, and D Fischer (2000), “Reaction of NO2 with Zn and ZnO: Photoemission, XANES, and Density Functional Studies on the Formation of NO 3,” J Phys Chem B, vol 104, no 2, pp 319–328 [5] C Chen, J Liu, P Liu, and B Yu (2011), “Investigation of Photocatalytic Degradation of Methyl Orange by Using Nano-Sized ZnO Catalysts,” Advances in Chemical Engineering and Science, vol 01, no 01 pp 9–14 [6] F Lu, W Cai, and micro/nanoarchitectures: Y Zhang Solvothermal (2008), synthesis “ZnO hierarchical and structurally enhanced photocatalytic performance,” Advanced Functional Materials, vol 18, no pp 1047–1056 [7] Y Qiu, K Yan, H Deng, and S Yang (2012), “Secondary branching and nitrogen doping of ZnO nanotetrapods: Building a highly active network for photoelectrochemical water splitting,” Nano Letters, vol 12, no pp 407–413 72 [8] M Guptaand et al (2009), “Preparation and characterization of nanostructured ZnO thin films for photoelectrochemical splitting of water,” Bulletin of Materials Science, vol 32, no pp 23–30 [9] I S Chronakis (1889), Chapter 16 - Micro-/Nano-Fibers by Electrospinning Technology: Processing, Properties and Applications, First Edit Elsevier Ltd [10] T Olorunyolemi et al (2004), “Thermal Conductivity of Zinc Oxide: From Green to Sintered State,” J Am Ceram Soc., vol 85, no 5, pp 12491253 [11] H and ĩ Morkoỗ (2009), Doping of ZnO, in Zinc Oxide,” WileyVCH Verlag GmbH & Co KGaA, pp 245-275 [12] J G Claus F Klingshirn, Andreas Waag, Axel Hoffmann (2010), “Zinc Oxide: From Fundamental Properties Towards Novel Applications,” Springer Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg, pp 95–119 [13] J C Fan, K M Sreekanth, Z Xie, S L Chang, and K V Rao (2013), “Progress in Materials Science p-Type ZnO materials : Theory , growth , properties and devices,” Prog Mater Sci., vol 58, no 6, pp 874–985 [14] R Article (2007), “ZnO: From basics towards applications *,” vol 3073, no 9, pp 3027–3073 [15] R Article (2010), “and very recent results,” vol 1447, no 6, pp 1424–1447 [16] M Samadi, M Zirak, A Naseri, E Khorashadizade, and A Z Moshfegh (2016), “Recent progress on doped ZnO nanostructures for visible-light photocatalysis,” New York, vol 605, pp 2–19 [17] I Ivanov and J Pollmann (1981), “Electronic structure of ideal and relaxed surfaces of ZnO: A prototype ionic wurtzite semiconductor and its surface properties,” Phys Rev B, vol 24, no 12, pp 7275–7296 73 [18] M Ben Rabeh, M Kanzari, and B Rezig (2009), “Effect of zinc incorporation in CuInS2 thin films grown by vacuum evaporation method,” Acta Phys Pol A, vol 115, no 3, pp 699–703 [19] M A Contreras et al (1999), “Progress toward 20% efficiency in Cu(In,Ga)Se2 polycrystalline thin-film solar cells,” Prog Photovoltaics Res Appl., vol 7, no 4, pp 311–316 [20] C H Henry (1980), “Limiting efficiencies of ideal single and multiple energy gap terrestrial solar cells,” J Appl Phys., vol 51, no 8, pp 4494–4500 [21] Yunbin He (2003), “CuInS2 Thin Films for Photovoltaic : RF Reactive Sputter Deposition and Characterization Dissertation CuInS2 Thin Films for Photovoltaic :,” Justus-Liebig-Universität Gießen [22] G Hodes, T Engelhard, and D Cahen (1985), “Electroplated CuInS and CuInSe2 layers: Preparation and physical and photovoltaic characterization,” vol 128, pp 93–106 [23] M I Alonso, K Wakita, J Pascual, M Garriga, and N Yamamoto (2001), “Optical functions and electronic structure of CuInSe 2, CuGaSe2, CuInS2, and CuGaS2” Phys Rev B, vol 63, no 7, p 075203 [24] S P Grindle, C W Smith, and S D Mittleman (1979), “Preparation and properties of CuInS2 thin films produced by exposing sputtered Cu-In films to an H2S atmosphere,” Appl Phys Lett., vol 35, no 1, pp 24–26 [25] K Kim, S Jeong, J Y Woo, and C S Han (2012), “Successive and large-scale synthesis of InP/ZnS quantum dots in a hybrid reactor and their application to white LEDs,” Nanotechnology, vol 23, no [26] S Ma, J Xue, Y Zhou, and Z Zhang (2014), “Photochemical synthesis of ZnO/Ag 2O heterostructures with enhanced ultraviolet 74 and visible photocatalytic activity,” J Mater Chem A, vol 2, no 20, pp 7272–7280 [27] X Liu, F Wang, and Q Wang (2012), “Nanostructure-based WO3 photoanodes for photoelectrochemical water splitting,” Phys Chem Chem Phys., vol 14, no 22, pp 7894–7911 [28] T Bak, J Nowotny, M Rekas, and C Sorrell (2002), “Photoelectrochemical hydrogen generation from water using solar energy Materials-related aspects,” Int J Hydrogen Energy, vol 27, no 10, pp 991–1022 [29] S U M Khan, M Al-Shahry, and W B Ingler (2002), “Efficient photochemical water splitting by a chemically modified n-TiO2,” Science (80- )., vol 297, no 5590, pp 2243–2245 [30] T Bak, J Nowotny, M Rekas, and C Sorrell (2002), “Photoelectrochemical hydrogen generation from water using solar energy Materials-related aspects,” Int J Hydrogen Energy, vol 27, no 10, pp 991–1022 [31] L Hu and G Chen (2007), “Analysis of optical absorption in silicon nanowire Arrays for photovoltaic applications,” Nano Letters, vol pp 3249–3252 [32] C A Grimes (2007), “Synthesis and application of highly ordered arrays of TiO2 nanotubes,” J Mater Chem., vol 17, no 15, pp 1451– 1457 [33] G K Mor, K Shankar, M Paulose, O K Varghese, and C A Grimes (2005), “Enhanced photocleavage of water using titania nanotube arrays,” Nano Letters, vol 5, no pp 191–195 [34] M Mapa and C S Gopinath (2009), “Combustion Synthesis of Triangular and Multifunctional ZnO 1− x N x ( x ≤ 0.15) Materials,” 75 Chem Mater., vol 21, no 2, pp 351–359 [35] N Chouhan, C L Yeh, S.-F Hu, R.-S Liu, W.-S Chang, and K.-H Chen (2011), “Photocatalytic CdSe QDs-decorated ZnO nanotubes: an effective photoelectrode for splitting water,” Chem Commun., vol 47, no 12, p 3493 [36] Y.-X Yu, W.-X Ouyang, Z.-T Liao, B.-B Du, and W.-D Zhang (2014), “Construction of ZnO/ZnS/CdS/CuInS2 Core–Shell Nanowire Arrays via Ion Exchange: p–n Junction Photoanode with Enhanced Photoelectrochemical Activity under Visible Light,” ACS Appl Mater Interfaces, vol 6, no 11, pp 8467–8474 [37] Y Choi, M Beak, and K Yong (2014), “Solar-driven hydrogen evolution using a CuInS2/CdS/ZnO heterostructure nanowire array as an efficient photoanode,” Nanoscale, vol 6, no 15, p 8914 [38] X Zou, H Fan, Y Tian, and S Yan (2014), “Synthesis of Cu2O/ZnO hetero-nanorod arrays with enhanced visible light-driven photocatalytic activity,” CrystEngComm, vol 16, no 6, pp 1149–1156 [39] Tzung-Luen Li, Yuh-Lang Lee and Hsisheng Teng “CuInS2 quantum dots coated with CdS as high-performance sensitizers for TiO2 electrodes in photoelectrochemical cells” Cite this: J Mater Chem., 2011, 21, 5089 www.rsc.org/materials [40] H Jia, Y Hu, Y Tang, and L Zhang (2006), “Synthesis and photoelectrochemical behavior of nanocrystalline CdS film electrodes,” Electrochemistry Communications, vol 8, no 8, pp 1381–1385 [41] X Wang, G Liu, G Q Lu, and H M Cheng (2010), “Stable photocatalytic hydrogen evolution from water over ZnO-CdS core-shell nanorods,” International Journal of Hydrogen Energy, vol 35, no 15, pp 8199–8205 ... cịn có nghiên cứu 2 Với lý trên, chọn đề tài ? ?Chế tạo nghiên cứu thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc vật liệu CdS/ CuInS2/ ZnO? ?? để nghiên cứu Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu: - Chế tạo điện cực ZnO/ FTO... p-n CdS/ CuInS2/ ZnO - Nghiên cứu so sánh hiệu suất tách nƣớc cấu trúc chế tạo Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Vật liệu bán dẫn cấu trúc CdS/ CuInS2/ ZnO - Phạm vi nghiên. .. dịng quang thuộc tính PEC vật liệu CdS/ CuInS2/ ZnO theo thời gian mọc CuInS2 65 Hình 11 Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng thuộc tính PEC vật liệu CdS/ CuInS2/ ZnO theo thời gian mọc CuInS2