Nâng cao hiệu suất xúc tác điện hóa của vật liệu cấu trúc nano xốp co3o4 thông qua hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ MỸ PHƢỢNG NÂNG CAO HIỆU SUẤT XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU CẤU TRÚC NANO XỐP Co3O4 THÔNG QUA HIỆN TƢỢNG CỘNG HƢỞNG PLASMON BỀ MẶT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Bình Định - Năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ MỸ PHƢỢNG NÂNG CAO HIỆU SUẤT XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU CẤU TRÚC NANO XỐP Co3O4 THÔNG QUA HIỆN TƢỢNG CỘNG HƢỞNG PLASMON BỀ MẶT Chuyên ngành : Vật lí chất rắn Mã số : 44 01 04 Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: TS Nguyễn Thị Hồng Trang Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: TS Đồn Minh Thủy LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực, kết nghiên cứu đƣợc thực Trƣờng Đại học Quy Nhơn dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Thị Hồng Trang TS Đoàn Minh Thủy tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ Học viên Nguyễn Thị Mỹ Phƣợng LỜI CẢM ƠN Đề tài “NÂNG CAO HIỆU SUẤT XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU CẤU TRÚC NANO XỐP Co3O4 THÔNG QUA HIỆN TƢỢNG CỘNG HƢỞNG PLASMON BỀ MẶT” nội dung nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp sau hai năm theo học chƣơng trình Cao học chuyên ngành Vật lý chất rắn trƣờng Đại học Quy Nhơn Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Hồng Trang, TS Đoàn Minh Thủy ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn tận tình, hỗ trợ, định hƣớng động viên tơi suốt q trình thực nghiệm, giúp tơi thực tốt luận văn Trong q trình thực luận văn, nhận đƣợc nhiều quan tâm tạo điều kiện tốt từ thầy cô giáo tổ môn Khoa học Vật liệu - khoa Khoa học tự nhiên Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trƣờng Đại Học Quy Nhơn Đặc biệt, NCS Nguyễn Văn Nghĩa ngƣời đã nhiệt tình truyền dạy kiến thức, phƣơng pháp nghiên cứu công cụ hỗ trợ đắc lực cho q trình nghiên cứu luận văn Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cơ Cuối tơi xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè anh chị em lớp Vật lý Chất rắn – K21 động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu khoa học Học viên Nguyễn Thị Mỹ Phƣợng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu a Đối tƣợng nghiên cứu b Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 4 Cấu trúc đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU Co3O4 1.1.1 Giới thiệu phân loại dạng cấu trúc Co3O4 1.1.2 Tính chất vật liệu Co3O4 1.1.3 Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liệu nano Co3O4 1.1.4 Ứng dụng vật liệu nano Co3O4 1.2 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PLASMONIC NANO 1.2.1 Tổng quan tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt (LSPR) 1.2.2 Tổng quan vật liệu vàng (Au) 1.2.2.1 Cấu trúc vật liệu vàng 1.2.2.2 Ứng dụng vật liệu vàng 10 1.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO 13 1.3.1 Tổng hợp vật liệu 13 1.3.1.1 Phương pháp “khuôn” mềm 14 1.3.1.2 Phương pháp “khuôn” cứng 14 1.3.2 Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liệu biến tính bề mặt 15 1.3.2.1 Phương pháp Polyol cấp nhiệt vi sóng 15 1.3.2.2 Phương pháp ngâm tẩm mao quản 16 1.3.2.3 Phương pháp chiếu tia tử ngoại (UV) 16 1.4 TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH XÚC TÁC ĐIỆN HĨA 17 1.4.1 Các q trình xúc tác điện hóa 17 1.4.1.1 Q trình xúc tác cho phản ứng tiến hóa oxy (OER) 18 1.4.1.2 Quá trình xúc tác cho phản ứng tiến hóa hydro (HER) 19 1.4.2 Ứng dụng hiệu ứng cộng hƣởng plasmon bề mặt việc tăng hiệu suất cho q trình điện hóa 20 1.5 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 22 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 25 2.1 Thiết bị chế tạo mẫu 25 2.2 Các dụng cụ hóa chất sử dụng 26 2.2.1 Dụng cụ 26 2.2.2 Hóa chất 26 2.3 Quy trình chế tạo vật liệu Co3O4 có cấu trúc xốp nano biến tính bề mặt với hạt plasmonic nano Au 27 2.3.1 Chuẩn bị khuôn cứng (tổng hợp cầu PS) 27 2.3.2 Chế tạo vật liệu Co3O4 có cấu trúc xốp nano 28 2.3.3 Biến tính bề mặt vật liệu Co3O4 có cấu trúc xốp nano với hạt plasmonic nano Au 30 2.4 Một số phƣơng pháp khảo sát mẫu 32 2.4.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 32 2.4.2 Phƣơng pháp phổ tán xạ lƣợng tia X (EDX) 34 2.4.3 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ (UV-Vis) 34 2.4.4 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X 35 2.4.5 Phƣơng pháp đo thuộc tính điện hóa tách nƣớc 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 HÌNH THÁI BỀ MẶT CỦA VẬT LIỆU 38 3.1.1 Hình thái bề mặt cầu polystyrene (PS) 38 3.1.2 Hình thái bề mặt vật liệu Co3O4 cấu trúc xốp nano (Co3O4 - IO) 38 3.1.3 Hình thái bề mặt vật liệu Co3O4 IO biến tính bề mặt hạt nano Au (Au-Co3O4 IO) phƣơng pháp chiếu tia UV 40 3.1.3.1 Ảnh hưởng thời gian chiếu UV lên hình thái bề mặt vật liệu Au-Co3O4 IO 40 3.1.3.2 Ảnh hưởng nồng độ muối HAuCl4 lên hình thái bề mặt vật liệu Au-Co3O4 IO 42 3.2 THUỘC TÍNH CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU 44 3.2.1 Kết EDX vật liệu Au-Co3O4 IO 44 3.2.2 Kết đo phổ UV-Vis 48 3.2.3 Kết đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 49 3.3 KHẢO SÁT THUỘC TÍNH XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU 50 3.3.1 Đặc trƣng quét tuyến tính (LSV) vật liệu 51 3.3.1.1 Đặc trưng quét tuyến tính (LSV) cho trình OER vật liệu 51 3.3.1.2 Đặc trưng quét tuyến tính (LSV) cho trình HER vật liệu 57 3.3.2 Khảo sát độ bền vật liệu (đặc trƣng I – t) trình xúc tác điện hóa 61 3.3.3 Đặc trƣng qt vịng tuần hồn (CV) vật liệu 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ Nghĩa tiếng Việt OER Oxygen evolution reaction Phản ứng tạo ôxi HER Hydrogen evolution reaction Phản ứng tạo hiđrô ORR Oxygen reduction reaction Phản ứng khử ôxi HOR Hydrogen oxidation reaction Phản ứng oxi hóa hydro SPR Surface plasmon resonance Cộng hƣởng plasmon bề mặt LSPR Local Surface plasmon Cộng hƣởng plasmon bề mặt resonance cục XRD X-ray Difraction Nhiễu xạ tia X SEM Scanning Electron Kính hiển vi điện tử quét Microscope EDX Energy-dispersive X-ray Phổ tán xạ lƣợng tia X spectroscopy UV-Vis Ultraviolet - visible Phổ hấp thụ quang học vùng tử ngoại – khả kiến IO Inverse opal Vật liệu xốp nano (vật liệu mao quản) LSV Linear Sweep Voltage Thế quét tuyến tính CV Cyclic Voltammetry Thế qt vịng tuần hồn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số phƣơng pháp tổng hợp vật liệu Co3O4 Bảng 1.2 Con đƣờng phản ứng tổng thể cho OER dung dịch axit kiềm 18 Bảng 1.3 Con đƣờng phản ứng tổng thể cho HER dung dịch axit kiềm 19 Bảng 2.1 Kí hiệu mẫu cần khảo sát luận văn 31 Bảng 3.1 Bảng tính điện E(V) cho mẫu mật độ dòng điện j = 30mA.cm-2 j = 250mA.cm-2 53 Bảng 3.2 Bảng tính q cho q trình OER vật liệu AuCo3O4IO biến tính với thời gian chiếu UV 30 phút , với nồng độ HAuCl4 khác không chiếu sáng (dark) chiếu sáng đèn Xenon (light) 55 Bảng 3.3 Bảng tính cho trình HER vật liệu AuCo3O4IO biến tính với thời gian chiếu UV 30 phút , với nồng độ HAuCl4 khác không chiếu sáng (dark) chiếu sáng đèn Xenon (light) 60 Bảng 3.4 Bảng tính điện E(V) cho mẫu mật độ dòng điện j = -20mA.cm-2 j = 150mA.cm-2 60 Bảng 3.5 Giá trị mật độ dòng đỉnh anode (Ip,a), mật độ dòng đỉnh cathode (Ip,c), đỉnh anode (Ep,a), đỉnh cathode (Ep,c), điện cực vật liệu Au-Co3O4 IO biến tính với nồng độ HAuCl4 10mM thời gian chiếu UV khác (10 phút, 20 phút, 30 phút) đo 1M KOH 65 65 Bảng 3.5 Giá trị mật độ dòng đỉnh anode ( Ipa), mật độ dòng đỉnh cathode (Ipc), đỉnh anode (Ep,a) đỉnh cathode (Epc) điện cực vật liệu Au-Co3O4 IO biến tính với nồng độ HAuCl4 10 mM thời gian chiếu UV khác (10, 20, 30 phút) đo 1M KOH Điều kiện Ipa Ip,c Ep,a Ep,c ΔE chiếu sáng (mA) (mA) (V) (V) (V) Dark 35,97 -26,84 1,56 1,07 0,49 Light 35,97 -26,84 1,56 1,07 0,49 Au-Co3O4 IO – Dark 55,09 -38,57 1,65 1,19 0,46 10 mM, 10 ph Light 60,88 -47,77 1,62 1,17 0,45 Au-Co3O4 IO – Dark 53,27 -39,34 1,55 1,09 0,46 10 mM, 20 ph Light 65,41 -46,01 1,62 1,22 0,44 Au-Co3O4 IO – Dark 56,78 -40,72 1,49 1,17 0,32 10 mM, 30 ph Light 66,15 -46,84 1,46 1,19 0,27 Tên mẫu Co3O4 IO Kết cho thấy vật liệu Au-Co3O4 xúc tác tốt cho q trình điện hóa vật liệu Co3O4, đồng thời thời gian chiếu UV ảnh hƣởng đến tính chất điện hóa Au-Co3O4 mơi trƣờng KOH 1M Cụ thể: Tất mẫu vật liệu Au-Co3O4 có giá trị mật độ dòng đỉnh anot (Ipa) mật độ dòng đỉnh catot (Ipc) cao, hiệu đỉnh anot catot nhỏ so với mẫu Co3O4 Khi chiếu UV 30 phút, giá trị mật độ dòng đỉnh anot (Ipa) mật độ dòng đỉnh catot (Ipc) cao, hiệu đỉnh anot catot nhỏ so với điều kiện chiếu UV 10 phút, 20 phút So sánh mẫu vật liệu Au-Co3O4 IO -10mM, 30 phút chiếu sáng có giá trị mật độ dịng đỉnh anot (Ipa) mật độ dòng đỉnh catot (Ipc) cao, hiệu đỉnh anot catot nhỏ đáng kể so với không chiếu sáng Trong 66 hai điều kiện khảo sát, độ chênh lệch giá trị mật độ dòng đỉnh anot 9,37 (mA) mật độ dòng đỉnh catot 6,12 (mA) Độ chênh lệch cho thấy chiếu sáng mẫu vật liệu Au-Co3O4 IO -10mM, 30 phút tăng hiệu suất xúc tác Mật độ dòng điện (mA.cm-2) điện hóa Mật độ dịng điện (mA.cm-2) Điện (V với RHE) Điện (V với RHE) Hình 3.21 Đặc trƣng CV trình xúc tác điện hóa vật liệu Au-Co3O4 IO biến tính với nồng độ HAuCl4 khác (5 mM, 10 mM 20 mM) điều kiện a) không chiếu sáng, b) chiếu sáng với đèn Xenon 67 Bảng 3.6 Giá trị mật độ dòng đỉnh anode ( Ipa), mật độ dòng đỉnh cathode (Ipc), đỉnh anode (Ep,a) đỉnh cathode (Epc) điện cực vật liệu Au-Co3O4 IO biến tính với nồng độ HAuCl4 khác (5 mM, 10 mM 20 mM) đo 1M KOH Điều kiện Ip,a Ip,c Ep,a Ep,c ΔE chiếu sáng (mA) (mA) (V) (V) (V) Dark 35,97 -26,84 1,56 1,07 0,49 Light 35,97 -26,84 1,56 1,07 0,49 Au-Co3O4 IO – Dark 55,59 -46,01 1,54 1,10 0,53 mM, 30 ph Light 66,89 -47,31 1,54 1,09 0,45 Au-Co3O4 IO – Dark 56,78 -40,72 1,49 1,17 0,32 10 mM, 30 ph Light 66,15 -46,84 1,46 1,19 0,27 Au-Co3O4 IO – Dark 58,71 -43,64 1,66 1,20 0,46 20 mM, 30 ph Light 62,18 -45,75 1,67 1,19 0,48 Tên mẫu Co3O4 IO Dựa vào hình 3.21 bảng số liệu 3.6 cho thấy giá trị hiệu điện đỉnh anôt đỉnh catôt (ΔE) vật liệu Au-Co3O4 IO -10mM, 30 phút có giá trị nhỏ nhất, đồng thời mật độ dòng đỉnh anơt mật độ dịng đỉnh catơt đƣợc chiếu sáng cao, cao mẫu 20mM đặc biệt đƣợc chiếu sáng (độ chênh lệch đỉnh anôt: 3,97mA, catơt:1,09mA), mật độ dịng đỉnh anơt đỉnh catôt mẫu 10mM thấp giá trị tƣơng ứng mẫu 5mM, nhƣng chênh lệch không đáng kể (độ chênh lệch chiếu sáng đỉnh anơt: 0,74mA, catơt:0,47mA ) Điều chứng tỏ vật liệu Au–Co3O4 IO -10mM, 30 phút vật liệu có khả hoạt động điện hóa tốt 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Một số kết đóng góp đề tài: - Chế tạo thành cơng vật liệu Co3O4, Au-Co3O4 có cấu trúc tổ ong, với lỗ xốp (mao quản) xếp trật tự với kích thƣớc đồng đều, đƣờng kính trung bình khoảng 300 nm, ngăn cách thành mao quản - Kết khảo sát hình thái bề mặt, thành phần vật liệu đặc trƣng SEM, EDX, XRD, UV-vis cho thấy thành công việc phân tán tối ƣu hóa bề mặt vật liệu Co3O4 có cấu trúc xốp nano với hạt nano kim loại Au phƣơng pháp chiếu tia UV - Kết hợp kết SEM, EDX kết đo điện hóa LSV, CV, I-t, kết luận vật liệu Co3O4 IO đƣợc biến tính với hạt nano Au phƣơng pháp chiếu tia UV thời gian 30 phút, với nồng độ HAuCl4 10mM có khả cho hiệu suất xúc tác điện hóa tốt mẫu khảo sát - Kết khảo sát thuộc tính xúc tác điện hóa cho q trình tiến hóa OER – HER vật liệu Au-Co3O4 IO đƣợc chiếu sáng đèn Xenon cho thấy hiệu suất xúc tác tăng rõ rệt Từ đó, kết luận tƣợng cộng hƣởng plasmon giúp nâng cao hiệu suất xúc tác điện hóa vật liệu - Kết đề tài nhằm tìm kiếm hệ vật liệu với cấu trúc tiên tiến kết hợp với phép đo góp phần việc nghiên cứu khả tăng hiệu suất xúc tác q trình điện hóa Đồng thời, đề tài góp phần khơng nhỏ việc tìm hiểu sâu sở lý thuyết lĩnh vực tăng hiệu suất trình điện hóa việc biến tính hạt nano kim loại lên bề mặt Co3O4 IO Một số kiến nghị cho đề tài: - Khảo sát thêm điều kiện chiếu UV 40 phút, 60 phút trình biến tính bề mặt Co3O4 IO hạt nano Au với dung dịch HAuCl4 10mM để tìm điều kiện tối ƣu cho vật liệu Au-Co3O4 IO 69 - Tƣơng tự nhƣ Au, Ag, Pt đƣợc dự đoán kim loại có đặc tính plasmonic Do đó, nghiên cứu chế tạo, khảo sát vật liệu Ag, Pt-Co3O4 IO hƣớng đầy hứa hẹn lĩnh vực nâng cao hiệu suất xúc tác điện hóa thơng qua tƣợng cộng hƣởng plasmon 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Seh, Z W.; Kibsgaard, J.; Dickens, C F.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J K.; Jaramillo, T F 2017, “Combining Theory and Experiment in Electrocatalysis: Insights into Materials Design” Science 355, eaad4998 [2] Jiao, Y.; Zheng, Y.; Jaroniec, M.; Qiao, S Z “Design of Electrocatalysts for Oxygen- and Hydrogen-Involving Energy Conversion Reactions” 2015, Chem Soc Rev 44, 2060−2086 [3] Benck, J D.; Hellstern, T R.; Kibsgaard, J.; Chakthranont, P.; Jaramillo, T F “Catalyzing the Hydrogen Evolution Reaction (HER) with Molybdenum Sulfide Nanomaterials” 2014, ACS Catal 4, 3957−3971 [4] J Jing, Z Ailing, L Li and H Lun, 2015, “Nickel–cobalt-layered double hydroxide nanosheet arrays on Ni foam as a bifunctional electrocatalyst for overall water splitting” J Power Sources, 278, 445451 [5] P Chen, K Xu, Z Fang, T Yun, J Wu, X Lu, X Peng, H Ding C Wu, Y Xie “Metallic Co4N Porous Nanowire Arrays Activated by Surface Oxidation as Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction”, 2015, Angew Chem., 127, 14923-14927 [6] R Smith, M Prévot, R Fagan, Z Zhang, P Sedach, M Siu and S Trudel, C Berlinguette “Photochemical route for accessing amorphous metal oxide materials for water oxidation catalysis” 2013, Science, 340, 60-63 [7] F Song and X Hu, “Ultrathin Cobalt–Manganese Layered Double Hydroxide Is an Efficient Oxygen Evolution Catalyst” 2014, J Am Chem Soc., 136, 16481- 16484 71 [8] Y Xu, M Gao, Y Zheng, J Jiang and S Yu “Nickel/nickel(II) oxide nanoparticles anchored onto cobalt(IV) diselenide nanobelts for the electrochemical production of hydrogen” 2013, Angew Chem Int Ed 52, 8546-8550 [9] E Popczun, J McKone, C Read, A Biacchi, A Wiltrout, N Lewis and R Schaak, “Nanostructured Nickel Phosphide as an Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction”, 2013, J Am Chem Soc., 135, 9267- 9270 [10] Ren, Y., Ma, Z & Bruce, P G “Ordered mesoporous metal oxides: synthesis and applications” 2012, Chem Soc Rev 41, 4909–4927 [11] Keliang Wang, Pucheng Pei, Yichun Wang, Cheng Liao, Wei Wang, Shang wei Huang “Advanced rechargeable zinc-air battery with parameter optimization”, 2018, Applied Energy 225, 848-856 [12] Choi, C.H.; Chung, K.; Nguyen, T.-T.; Kim, D.H “Plasmon-mediated electrocatalysis for sustainable energy: From electrochemical conversion of different feedstocks to fuel cell reactions” 2018, ACS Energy Lett 3, 1415–1433 [13] Zheng, Z.; Xie, W.; Li, M.; Ng, Y H.; Wang, D W.; Dai, Y.; Huang, B.; Amal, R “Platinum Electrocatalysts with Plasmonic NanoCores for Photo-Enhanced Oxygen-Reduction” 2017, Nano Energy 41, 233−242 [14] Palaniappan Subramanian, Dalila Meziane, Robert Wojcieszak, Franck Dumeignil, Rabah Boukherroub and Sabine Szunerits “Plasmon-Induced Electrocatalysis with Multi-Component Nanostructures” 2019, Materials E43.doi:10.3390/ma12010043 [15] Mukherjee, S.; Libisch, F.; Large, N.; Neumann, O.; Brown, L.V.; Cheng, J.; Lassiter, J B.; Carter, E A.; Nordlander, P.; Halas, N J 72 “Hot Electrons Do the Impossible: Plasmon-Induced Dissociation of H2 on Au” 2013, Nano Lett 13, 240-247 [16] DuChene, J S.; Sweeny, B C.; Johnston-Peck, A C.; Su, D.; Stach, E A.; Wei, W D “Prolonged Hot Electron Dynamics in PlasmonicMetal/Semiconductor Heterostructures with Implications for Solar Photocatalysis” 2014, Angew Chem., Int Ed 53, 7887-7891 [17] Lou, Z.; Fujitsuka, M.; Majima, T Pt-Au Triangular Nanoprisms with Strong Dipole Plasmon Resonance for Hydrogen Generation Studied by Single-Particle Spectroscopy 2016, ACS Nano 10, 6299-6305 [18] Zheng, Z.; Tachikawa, T.; Majima, T “Plasmon-Enhanced Formic Acid Dehydrogenation using Anisotropic Pd-Au Nanorods Studied at the Single-Particle Level” 2015, J Am Chem Soc 137, 948-957 [19] Chen J., Wu X., Selloni A (2011), "Electronic structure and bonding properties of cobalt oxide in the spinel structure", Physical Review B, Vol 83, Iss 24, pp 245204 [20] Chen J., Wu X., Selloni A (2011), "Electronic structure and bonding properties of cobalt oxide in the spinel structure", Physical Review B, Vol 83, Iss 24, pp 245204 [21] Li L., Zhang C., Zhang R., Gao X., He S., Liu M., Li X., Chen W (2017),"2D ultrathin Co3O4 nanosheet array deposited on 3D carbon foam for enhanced ethanol gas sensing application", Sensors and Actuators B: Chemical, Vol 244, pp 664-672 [22] Sun H., Ang H.M., Tadé M.O., Wang S (2013), "Co3O4 nanocrystals with predominantly exposed facets: synthesis, environmental and energy applications", Journal of Materials Chemistry A, Vol 1, Iss 46, pp 14427 73 [23] McAlpin, J G et al EPR evidence for Co (IV) species produced during water oxidation at neutral pH (2010) J Am Chem Soc 132, 6882–6883 [24] Lƣu Minh Đại (2010), “Tổng hợp Co3O4 kích thƣớc nanomet phƣơng pháp đốt cháy gel”, Tạp chí Hóa học, T 48, số 6, tr 683 686 [25] Zhou L., Xu J., Miao H., Wang F., Li X (2005), "Catalytic oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone over Co 3O4 nanocrystals with molecular oxygen", Applied Catalysis A: General, Vol 292, pp 223- 228 [26] Liu X., Qiu G., Li X (2005), "Shape-controlled synthesis and properties of uniform spinel cobalt oxide nanocubes", Nanotechnology, Vol 16, Iss 12, pp 3035-3040 [27] Salavati-Niasari M., Khansari A (2014), "Synthesis and characterization of Co3O4 nanoparticles by a simple method", Comptes Rendus Chimie, Vol 17 , Iss 4, pp 352-358 [28] Li Z., Yu X.-Y., Paik U (2016), "Facile preparation of porous Co3O4 nanosheets for high-performance lithium ion batteries and oxygen evolution reaction", Journal of Power Sources, Vol 310, pp 41-46 [29] Yicheng Wei, Xiang Ren, Hongmin Ma, Xu Sun, Yong Zhang, Xuan Kuang, Tao Yan, Huangxian Ju, Dan Wu and Qin Wei (2013) CoC2O4·2H2O derived Co3O4 nanorods array: a high-efficiency 1D electrocatalyst for alkaline oxygen evolution reaction Chemical Communications, 54(12), 1533–1536 doi:10.1039/c7cc08423d [30] Kelly K L, Coronado E, Zhao L L, Schatz GC (2003), The optical properties of metal nanoparticles: the influence of size, shape, and dielectric environment J Phys Chem B, 107:668–677 74 [31] Choua CH, Chen FC (2014), Plasmonic nanostructures for light trapping in organic photovoltaic devices Nanoscale, 6:8444–8458 [32] Christopher P, Xin H, Marimuthu A, Linic S (2012), Singular characteristics and unique chemical bond activation mechanisms of photocatalytic reactions on plasmonic nanostructures Nat Mater, 11:1044–1050 [33] Clavero C (2014), Plasmon-induced hot-electron generation at nanoparticle/ metal-oxide interfaces for photovoltaic and photocatalytic devices Nat Photonics, 8:95–103 [34] Lehmann J, Merschdorf M, Pfeiffer W, Thon A, Voll S, Gerber G (2000), Surface plasmon dynamics in silver nanoparticles studied by femtosecond time-resolved photoemission Phys Rev Lett, 85:2921– 2924 [35] Inagaki T, Kagami K, Arakawa et (1981): Photoacoustic observation of nonradiative decay of surface plasmons in silver Phys Rev B, 24:3644–3646 [36] Vigderman L.; Khanal B P.; Zubarev E R (2012), Functional Gold Nanorods: Synthesis, Self-Assembly, and Sensing Applications Adv Mater., 24, 4811−4841 [37] Rodriguez, P.; Koper, M T (2014), Electrocatalysis on Gold Phys Chem Chem Phys 16, 13583−13594 [38] Tom Hasell (2008),Thesis submitted for the degree of doctor of philosophy “Synthesis of metal-polymernanocomposites”, University of Nottingham [39] Zhou Ying, Jin Shengming, Qiu Guanzhou, Yang Min (2005), Preparation of ultrafme nickel powder by polyol method and its 75 oxidation product, Materials Science and Engineering B 122, pp222225, [40] N R Nik Roselina, A Azizan, Z Lockman (2012), Synthesis of Nickel Nanoparticles Via Non-Aqueous Polyol Method: Effect of Reaction Time, Sains Malaysiana 41(8),pp 1037-1042, [41] Liuyang Bai, Junmei Fan, Yuebin Cao, Fangli Yuan, Ahui Zuo, Qing Tang (2009), Shape-controlled synthesis of Ni particles via polyol reduction, Journal of Crystal Growth 311, pp2474-2479 [42] M Blosi, S Albonetti, M Dondi, C Martelli, G Baldi (2011), Microwave-assisted polyol synthesis of Cu nanoparticles, J Nanopart Res 13, pp127-138 [43] Mayur Valodkar, Shefaly Modi, Angshuman Pal, Sonal Thakore (2011), Synthesis and anti-bacterial activity of Cu, Ag and Cu-Ag alloy nanoparticles: A green approach, Materials Research Bulletin 46, pp384-389, [44] de Jong, Krijn (2009) Synthesis of Solid Catalysts Wiley [45] Shi Y, Wang J, Wang C, Zhai TT, Bao WJ, Xu JJ, Xia XH, Chen HY (2015), Hot electron of Au nanorods activates the electrocatalysis of hydrogen evolution on MoS2 nanosheets J Am Chem Soc, 137:7365– 7370 [46] Chen H M., Chen C K., Chen C J., Cheng L C., Wu P C., Cheng B H., Ho Y Z., Tseng M L., Hsu Y Y., Chan T S., Lee J F., Liu R S., Tsai D P (2012), Plasmon inducing effects for enhanced photoelectrochemical water splitting: X-ray absorption approach to electronic structures ACS Nano, 6:7362–7372 [47] Liu G G, Li P., Zhao G X., Wang X., Kong J T., Liu H M., Zhang H B., Chang K., Meng X G., Kako T., Ye J H (2016) Promoting 76 active species generation by plasmon-induced hot-electron excitation for efficient electrocatalytic oxygen evolution J Am Chem Soc, 138:9128–9136 [48] Lin S C., Hsu C S., Chiu S Y., Liao T Y., Chen H M (2017), Edgeless Ag-Pt bimetallic nanocages: in situ monitor plasmoninduced suppression of hydrogen peroxide formation J Am Chem Soc, 139:2224–2233 [49] Jin Z, Wang Q Y., Zheng W T., Cui X Q (2016) Highly ordered periodic Au/TiO2 hetero-nanostructures for plasmon-induced enhancement of the activity and stability for ethanol electro-oxidation ACS Appl Mater Interfaces, 8:5273–5279 [50] Yang H., Wang Z H., Zheng Y Y., He L Q., Zhan C., Lu X H., Tian Z Q., Fang P P., Tong Y X (2016), Tunable wavelength enhanced photoelectrochemical cells from surface plasmon resonance J Am Chem Soc, 138:16204–16207 [51] Ai Y., Nguyen V Q., Ghilane J., Lacaze P C., Lacroix J C (2017) Plasmon-induced conductance switching of an electroactive conjugated polymer nanojunction ACS Appl Mater Interfaces, 9:27817–27824 [52] Fang Z, Wang Y, Liu Z, Schlather A, Ajayan P M., Koppens F H L., Nordlander P., Halas N J (2012), Plasmon induced doping of graphene ACS Nano, 6:10222–10228 [53] Zhang, H X.; Li, Y.; Li, M Y.; Zhang, H.; Zhang, J., (2018) “Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution by Plasmon-Driven Hot-Electron Excitation” Nanoscale, 10, 2236-2241 [54] Liu, G.; Li, P.; Zhao, G.; Wang, X.; Kong, J.; Liu, H.; Zhang, H.; Chang, K.; Meng, X.; Kako, T.; et al., (2016), “Promoting Active 77 Species Generation by Plasmon-Induced Hot-Electron Excitation for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution” J Am Chem Soc., 138, 9128- 9136 [55] Sidhureddy, B.; Thiruppathi, A R.; Chen, A (2017), “Au Nanoparticle Incorporated Co(OH)2 Hybrid Thin Film with High Electrocatalytic Activity and Stability for Overall Water Splitting” J Electroanal Chem., 794, 28-35 [56] Hong W.; Cai Q.; Ban R.; He X.; Jian C.; Li J.; Li J.; Liu W (2018) “High-Performance Silicon Photoanode Enhanced by Gold Nanoparticles for Efficient Water Oxidation” ACS Appl Mater Interfaces., 10, 6262-6268 [57] Choi C H.; Chung K.; Nguyen T T.; Kim, D H (2018) “Plasmonmediated electrocatalysis for sustainable energy: From electrochemical conversion of different feedstocks to fuel cell reactions” ACS Energy Lett., 3, 1415–1433 [58] Xiong Y.; Ren M.; Li D.; Lin B.; Zou L.; WangY.; Zheng H.; Zou Z.; Zhou Y.; Ding Y.; et al (2017) “Boosting Electrocatalytic Activities of Plasmonic Metallic Nanostructures by Tuning the Kinetic PreExponential Factor” J Catal., 354, 160-168 [59] H Dau, C Limberg, T Reier, M Risch, S Roggan and P Strasser (2010), Chem Cat Chem., 2, 724–761 [60] I C Man, H.-Y Su, F Calle-Vallejo, H A Hansen, J I Martı´nez, N G Inoglu, J Kitchin, T F Jaramillo, J K Nørskov and J Rossmeisl, (2011), Chem Cat Chem., 3, 1159–1165 [61] A Lasia (2010), Handbook of Fuel Cells, John Wiley & Sons, Ltd, [62] J Chou and E W McFarland (2004), Chem Commun (Cambridge), 14, 1648 78 [63] J Chou, N R Franklin, S H Baeck, T F Jaramillo, and E W McFarland (2004), Catal Lett., 95, 107 [64] C B Roldan, S H Baeck, T F Jaramillo, and E W McFarland (2003), J Am Chem Soc., 125, 12928 [65] T F Jaramillo, S H Baeck, B R Cuenya, and E W McFarland (2003), J Am Chem Soc., 125, 7148 [66] R R Adzic, N M Markovic, and V B Vesovic (1984), J Electroanal Chem Interfacial Electrochem., 165, 105 [67] N M Markovic, R R Adzic, and V B Vesovic (1984), J Electroanal Chem Interfacial Electrochem., 165, 121 [68] N A Anastasijevic, S Strbac, and R R Adzic (1988), J Electroanal Chem Interfacial Electrochem., 240, 239 [69] R R Adzic, S Strbac, and N Anastasijevic (1989), Mater Chem Phys., 22, 349 [70] S Strbac, N A Anastasijevic, and R R Adzic (1992), J Electroanal Chem., 323, 179 [71] S Strbac and R R Adzic (1996), J Electroanal Chem., 403, 169 [72] J Kim and A A Gewirth (2006), J Phys Chem B, 110, 2565 [73] M H Shao and R R Adzic (2005), J Phys Chem B, 109, 16563 [74] M S El-Deab, K Arihara, and T Ohsaka (2004), J Electrochem Soc., 151, E213 [75] J L Fernandez, D A Darren, and A J Bard (2005), J Am Chem Soc., 127, 357 [76] Y J Mergler, A van Aalst, J van Delft, and B E Nieuwenhuys (1996), Appl Catal., B, 10, 245 [77] M Haruta, S Tsubota, T Kobayashi, H Kageyama, M J Genet, and B Delmon (1993), J Catal., 144, 175 79 [78] S P Jiang, Z G Lin, and A C C Tseung (1990), J Electrochem Soc., 137, 759 [79] J Qiao, M Saito, K Hayamizu, and T Okada (2006), J Electrochem Soc., 153, A967 [80] Ma et al (2010), J Am Chem Soc Vol 132, No 8, [81] Trần Quang Huy, Nguyễn Thanh Thủy, Kính hiển vi điện tử nghiên cứu, Địa chỉ: http://emlab-nihe.blogspot.com/2011/10/kinhhien-vi-ien-tu-trong-nghien-cuu-y.html , [truy cập ngày 25/09/2020] ... việc xúc tác trình điện hóa Với tất sở lý luận trên, chọn đề tài ? ?Nâng cao hiệu suất xúc tác điện hóa vật liệu cấu trúc nano xốp Co3O4 thông qua tƣợng cộng hƣởng plasmon bề mặt? ?? Ở đây, tổng hợp vật. .. QUY NHƠN NGUYỄN THỊ MỸ PHƢỢNG NÂNG CAO HIỆU SUẤT XÚC TÁC ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU CẤU TRÚC NANO XỐP Co3O4 THÔNG QUA HIỆN TƢỢNG CỘNG HƢỞNG PLASMON BỀ MẶT Chuyên ngành : Vật lí chất rắn Mã số : 44 01... thái bề mặt vật liệu góp phần đáng kể việc làm tăng hiệu suất xúc tác điện hóa Về hình thái đơn cử cấu trúc nano xốp Cấu trúc nano xốp mang lại lợi ích cho việc thúc đẩy hiệu suất điện hóa điện