Nghiên cứu tổng hợp vật liệu cấu trúc xốp nano co3o4 biến tính bề mặt bằng các hạt nano kim loại ứng dụng trong pin kẽm không khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN MAI VĂN CẦM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CẤU TRÚC XỐP NANO Co3O4 BIẾN TÍNH BỀ MẶT BẰNG CÁC HẠT NANO KIM LOẠI ỨNG DỤNG TRONG PIN KẼM KHƠNG KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Bình Định - Năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN MAI VĂN CẦM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CẤU TRÚC XỐP NANO Co3O4 BIẾN TÍNH BỀ MẶT BẰNG CÁC HẠT NANO KIM LOẠI ỨNG DỤNG TRONG PIN KẼM KHƠNG KHÍ Chun ngành : Vật lí chất rắn Mã số : 8440104 Ngƣời hƣớng dẫn thứ : TS Nguyễn Thị Hồng Trang Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai : TS Đoàn Minh Thủy LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực, kết nghiên cứu thực hiên Trường Đại học Quy Nhơn hướng dẫn TS Nguyễn Thị Hồng Trang TS Đoàn Minh Thủy – Bộ môn Vật lý Khoa học vật liệu, Khoa Khoa học tự nhiên, Trường Đại học Quy Nhơn Các tài liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Học viên Mai Văn Cầm LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy giáo, cô giáo khoa Khoa học tự nhiên, trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu trường Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Hồng Trang TS Đồn Minh Thủy tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy ThS NCS Nguyễn Văn Nghĩa nhiệt tình hướng dẫn sử dụng thiết bị, đồ dùng thí nghiệm phương pháp nghiên cứu cho tơi suốt q trình làm thực nghiệm Xin cảm ơn tập thể lớp Cao học Vật lý chất rắn khóa 21 ln hỗ trợ, động viên tơi suốt q trình thực luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu nano Co3O4 1.1.1 Cấu trúc tinh thể 1.1.2 Tính chất vật lý hóa học 1.1.3 Ứng dụng vật liệu nano Co3O4 xúc tác điện hóa 1.2 Tổng quan vật liệu Rutheni 1.2.1 Cấu trúc vật liệu Ru 1.2.2 Ứng dụng kim loại Ru 1.2.2.1 Một số ứng dụng phổ biến kim loại Ru 1.2.2.2 Ứng dụng kim loại Ru xúc tác điện hóa 1.3 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano 10 1.3.1 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu 10 1.3.1.1 Phương pháp ―khuôn‖ mềm 11 1.3.1.2 Phương pháp ―khuôn‖ cứng 11 1.3.2 Một số phương pháp biến tính bề mặt vật liệu 11 1.3.2.1 Phương pháp ngâm tẩm (ngâm tẩm mao quản) 11 1.3.2.2 Phương pháp Polyol cấp nhiệt vi sóng 12 1.3.2.3 Phương pháp chiếu tia UV 14 1.4 Tổng quan pin kẽm – khơng khí 14 1.4.1 Cấu tạo pin kẽm – khơng khí 14 1.4.2 Các trình xúc tác điện hóa pin kẽm – khơng khí 16 1.4.2.1 Q trình khử oxy (ORR) 17 1.4.2.2 Quá trình khử tiến hóa oxy (OER) 19 1.4.3 Các hướng nâng cao hiệu suất pin kẽm – khơng khí 21 1.5 Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài 22 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU 27 2.1 Thiết bị chế tạo mẫu 27 2.2 Các dụng cụ hóa chất sử dụng 27 2.2.1 Dụng cụ 27 2.2.2 Hóa chất 28 2.3 Quy trình chế tạo mẫu Co3O4 có cấu trúc xốp nano biến tính bề mặt hạt nano kim loại Ru 29 2.3.1 Tổng hợp Polystyrene (PS) 29 2.3.2 Tổng hợp Co3O4 có cấu trúc xốp nano 31 2.3.3 Biến tính bề mặt Co3O4 IO có cấu trúc xốp nano hạt nano kim loại Ru 32 2.4 Một số phương pháp khảo sát mẫu 36 2.4.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 36 2.4.2 Phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 37 2.4.3 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 37 2.4.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 38 2.4.5 Đo thuộc tính điện hóa tách nước 39 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Hình thái bề mặt vật liệu 41 3.1.1 Hình thái bề mặt cầu polystyrene (PS) 41 3.1.2 Hình thái bề mặt Co3O4 có cấu trúc xốp nano Co3O4 IO 41 3.1.3 Hình thái bề mặt vật liệu Co3O4 IO biến tính bề mặt hạt nano Ru (Ru - Co3O4 IO) 42 3.1.3.1 Hình thái bề mặt vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp chiếu tia UV 42 3.1.3.2 Hình thái bề mặt vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản 43 3.2 Thuộc tính cấu trúc vật liệu 45 3.2.1 Kết EDX vật liệu Ru - Co3O4 IO 45 3.2.2 Kết đo phổ UV-Vis 47 3.2.3 Kết phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 49 3.3 Khảo sát thuộc tính xúc tác điện hóa vật liệu 51 3.3.1 Đặc trưng quét tuyến tính (LSV) vật liệu 51 3.3.2 Khảo sát độ bền vật liệu (đặc trưng I – t) trình xúc tác điện hóa 56 3.3.3 Đặc trưng qt vịng tuần hồn (CV) vật liệu 58 KẾT LUẬN 61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ Nghĩa Tiếng Việt ZAB Zinc – air battery Pin kẽm – không khí MAB Metal – air battery Pin kim loại – khơng khí OER Oxygen evolution reaction Phản ứng tiến hóa oxy ORR Oxygen reduction reaction Phản ứng khử oxy HER Hydrogen evolution reaction Phản ứng tạo hydro Energy-dispersive X-ray Phổ tán xạ lượng tia spectroscopy X XRD X-ray Difraction Nhiễu xạ tia X SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét IO Inverse opal LSV Linear sweep voltage Thế quét tuyến tính CV Cyclic voltammetry Thế quét vịng tuần hồn EDX Vật liệu xốp nano (vật liệu mao quản) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng tính mật độ dòng j = 30 mA.cm-2 giá trị mật độ dòng j = 150 mA.cm-2 cho trình OER vật liệu khác 52 Bảng 3.2: Bảng tính độ ổn định vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO 54 Bảng 3.3: Bảng tính độ ổn định vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO 57 Bảng 3.4: 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 Ru - Co3O4 IO tổng hợp với điều kiện khác đo KOH M 59 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Tế bào đơn vị tinh thể Co3O4 Các hình cầu màu xanh nhạt màu xanh đậm biểu thị ion Co2+ Co3+, màu đỏ ion O2- Hình 1.2: a) Cấu trúc tinh thể dạng lục phương Ru, b) Một Rutheni bị bẽ gãy Hình 1.3: Một bút hiệu Lamy LX với chi tiết trang trí mạ Rutheni Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo pin kẽm – khơng khí 15 Hình 1.5: Sơ đồ đường cong phân cực pin kẽm - khơng khí Đường màu đen cân pin kẽm - khơng khí 1,65 V Đường màu đỏ điện áp thực tế phóng điện thấp 1,65 V (ứng với phản ứng khử oxy ORR) Đường màu xanh điện áp cần thiết để sạc pin kẽm – khơng khí (ứng với phản ứng tiến hóa oxy OER) 16 Hình 1.6: Cơ chế phản ứng OER cho điều kiện kiềm Đường màu xanh biểu thị tiến hóa oxy liên quan đến hình thành chất trung gian peroxide (M–OOH) Đường màu tím phản ứng trực tiếp hai chất trung gian oxo (M–O) liền kề để tạo oxy 20 Hình 2.1: Các thiết bị chụp lại phịng thí nghiệm vật lí chất rắn trường Đại học Quy Nhơn 27 Hình 2.2: Các dụng cụ điển hình trình tiến hành thực nghiệm 28 Hình 2.3: Các hóa chất sử dụng trình chế tạo mẫu 29 Hình 2.4: Quy trình tổng hợp Polystyrene (PS) 30 Hình 2.5: Quy trình tổng hợp vật liệu Co3O4 IO 31 Hình 2.6: Sơ đồ quy trình thực nghiệm biến tính bề mặt Co3O4 IO hạt kim loại Ru phương pháp ngâm tẩm mao quản 33 54 -2 Mật độ dòng điện (mA.cm ) 150 Ni foam Co3O4IO 120 Ru-Co3O4IO_NT-5mM Ru-Co3O4IO_NT-10mM Ru-Co3O4IO_NT-20mM 90 Ru-Co3O4IO_UV-20ph IrO2 60 30 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Điện (V) với RHE Hình 3.13: So sánh đặc trƣng LSV vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phƣơng pháp khác với vật liệu IrO2 đo mơi trƣờng O2 Bảng 3.2: Bảng tính q mật độ dòng j = 30 mA.cm-2 giá trị mật độ dòng j = 150 mA.cm-2 cho trình OER vật liệu khác đo môi trƣờng O2 Quá η (V) j = 30 mA cm-2 0,405 Điện E (V) j = 150 mA cm-2 1,958 Co3O4 IO 0,384 1,846 Ru - Co3O4 IO_NT-5mM 0,152 1,890 Ru - Co3O4 IO_NT-10mM 0,064 1,855 Ru - Co3O4 IO_NT-20mM 0,119 1,860 Ru - Co3O4 IO_UV-20ph 0,121 1,872 IrO2 0,324 1,799 OER Ni foam 55 -2 Mật độ dòng điện (mA.cm ) 150 a) 120 Co3O4IO - N2 Co3O4IO - O2 90 60 30 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 1.8 2.0 Điện (V) với RHE -2 Mật độ dòng điện (mA.cm ) 150 b) 120 Ru-Co3O4IO_NT-10mM - N2 Ru-Co3O4IO_NT-10mM - O2 90 60 30 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 Điện (V) với RHE Hình 3.14: So sánh đặc trƣng LSV vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO đo môi trƣờng N2 O2 a) Đặc trƣng LSV vật liệu Co3O4 IO đo môi trƣờng N2 O2, b) Đặc trƣng LSV vật liệu Ru - Co3O4 IO_NT-10mM đo môi trƣờng N2 O2 56 Dựa vào bảng 3.1, bảng 3.2 hình 3.14, thấy đặc trưng LSV vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO đo mơi trường O2 có mật độ dòng j = 30 mA.cm-2 giá trị mật độ dòng j = 150 mA.cm-2 cho trình OER cao so với đo N2 Điều cho thấy khả hoạt động điện hóa vật liệu tổng hợp khí N2 tốt khí O2 Kết giải thích mơi trường O2, khí O2 có sẵn xâm nhập vào dung dịch phản ứng điện phân, làm cản trở tiếp xúc vật liệu xúc tác chất điện phân, hạn chế tốc độ hiệu suất phản ứng tiến hóa oxy 3.3.2 Khảo sát độ bền vật liệu (đặc trƣng I – t) q trình xúc tác điện hóa -2 Mật độ dòng điện (mA.cm ) 30 25 20 15 Co3O4IO 10 Ru-Co3O4 _NT-5mM Ru-Co3O4 _NT-10mM Ru-Co3O4 _NT-20mM Ru-Co3O4 _UV-20ph 600 1200 1800 2400 3000 Thời gian (s) Hình 3.15: Đặc trƣng I - t vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO 3600 57 Bảng 3.3: Bảng tính độ ổn định vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO Mẫu vật liệu Độ ổn định (%) Co3O4 IO 92,8 Ru - Co3O4 IO_NT-5mM 96,8 Ru - Co3O4 IO_NT-10mM 97,3 Ru - Co3O4 IO_NT-20mM 93,0 Ru - Co3O4 IO_UV-20ph 94,6 Dựa vào hình 3.15 bảng 3.3 cho thấy vật liệu Co3O4 IO với giá trị mật độ dòng điện khoảng 17,5 mA.cm-2 độ ổn định khoảng 92,8 % Vật liệu Ru - Co3O4 IO_NT-5mM với giá trị mật độ dòng điện khoảng 19 mA.cm-2 độ ổn định khoảng 96,8 % Vật liệu Ru - Co3O4 IO_NT-10mM với giá trị mật độ dòng điện khoảng 25 mA.cm-2 độ ổn định khoảng 97,3 % Vật liệu Ru Co3O4 IO_NT-20mM với giá trị mật độ dòng điện khoảng 25 mA.cm-2 độ ổn định khoảng 93,0 % Vật liệu Ru - Co3O4 IO_UV-20ph với giá trị mật độ dòng điện khoảng 18 mA.cm-2 độ ổn định khoảng 94,6 % Với kết thấy có mặt hạt Ru làm cho mật độ dòng điện vật liệu Co3O4 IO tăng lên Ngoài ra, vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp chiếu tia UV 20 phút có mật độ dòng thấp so với vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản Điều biến tính bề mặt phương pháp chiếu tia UV 20 phút làm cấu trúc xốp tổ ong bị phá hủy nên hiệu suất xúc tác điện hóa vật liệu giảm dẫn đến mật độ dòng điện thấp so với biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản 58 Đối với vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản nồng độ RuCl3 ảnh hưởng đến mật độ dòng điện độ bền vật liệu, vật liệu Ru - Co3O4 IO_NT-10mM có giá trị mật dịng cao độ ổn định tốt Có thể khẳng định vật liệu Ru Co3O4 IO_NT-10mM có hiệu suất xúc tác cao có độ ổn định tốt 3.3.3 Đặc trƣng qt vịng tuần hồn (CV) vật liệu Tính chất điện hóa vật liệu thể đường phân cực vòng Vật liệu đo tốc độ quét 20 mV, vật liệu có khả hoạt động điện hóa tốt mật độ dịng đỉnh anode mật độ dòng đỉnh cathode cao hiệu điện đỉnh anode đỉnh cathode (ΔE) nhỏ Dưới 250 Co3O4IO -2 Mật độ dòng điện (mA.cm ) kết khảo sát CV mẫu vật liệu môi trường KOH M Ru-Co3O4IO_NT-5mM 200 Ru-Co3O4IO_NT-10mM Ru-Co3O4IO_NT-20mM 150 100 50 -50 -100 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Điện (V) với RHE Hình 3.16: So sánh đặc trƣng CV cho trình OER vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phƣơng pháp ngâm tẩm mao quản với nồng độ RuCl3 khác đo môi trƣờng N2 -2 Mật độ dòng điện (mA.cm ) 59 250 Co3O4IO Ru-Co3O4IO_NT-10mM 200 Ru-Co3O4IO_UV-20p 150 100 50 -50 -100 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Điện (V) với RHE Hình 3.17: So sánh đặc trƣng CV cho trình OER vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phƣơng pháp khác đo mơi trƣờng N2 Bảng 3.4: Giá trị mật độ dịng đỉnh anode (Ip,a), mật độ dòng đỉnh cathode (Ip,c), đỉnh anode (Ep,a) đỉnh cathode (Ep,c) điện cực vật liệu Ru - Co3O4 IO đƣợc tổng hợp với điều kiện khác đo KOH M Tên mẫu Ip,a Ip,c Ep,a Ep,c ΔE (mA) (mA) (V) (V) (V) Co3O4 IO 15,203 -11,421 1,493 1,178 0,315 Ru-Co3O4 IO_NT-5mM 37,424 -34,462 1,491 1.183 0,294 Ru-Co3O4 IO_NT-10mM 81,355 -66,719 1,484 1,178 0,298 Ru-Co3O4 IO_NT-20mM 60,260 -42,142 1,489 1,187 0,297 Ru-Co3O4 IO_UV-20ph 42,749 -31,594 1,486 1,181 0,296 60 Dựa vào hình 3.16, hình 3.17 bảng 3.4 cho thấy vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản với nồng độ RuCl3 10 mM (Ru - Co3O4 IO_NT-10mM) mật độ dòng đỉnh anode mật độ dòng đỉnh cathode cao nhất, giá trị hiệu điện đỉnh anode đỉnh cathode (ΔE) vật liệu Ru - Co3O4 IO khơng chênh lệch nhiều Hơn nữa, thấy vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản có kết khảo sát CV tốt so với phương pháp biến tính bề mặt chiếu tia UV Đối với vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản nồng độ RuCl3 ảnh hưởng đến khả hoạt động điện hóa vật liệu Trong đó, vật liệu Ru - Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản với nồng độ RuCl3 10 mM (Ru - Co3O4 IO_NT-10mM) vật liệu có khả hoạt động điện hóa tốt, ứng dụng xúc tác điện hóa pin kẽm – khơng khí để nâng cao hiệu suất 61 KẾT LUẬN Với mục tiêu đặt ra, đề tài thực số kết đóng góp đề tài sau: - Chế tạo thành công vật liệu cấu trúc xốp nano Co3O4 phương pháp dùng ―khuôn‖ cứng cầu PS kết hợp trình nung kết vật liệu - Đã thành cơng việc biến tính bề mặt vật liệu cấu trúc xốp nano Co3O4 hạt nano kim loại Ru phương pháp ngâm tẩm mao quản phương pháp chiếu tia UV (với điều khiển thời gian chiếu nồng độ tiền chất phù hợp) - Kết khảo sát hình thái bề mặt phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) hệ vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO chế tạo cho thấy vật liệu Co3O4 IO có dạng hình tổ ong, với lỗ xốp (mao quản) xếp trật tự với kích thước đồng - Kết khảo sát thuộc tính cấu trúc vật liệu phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX), phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy tiền chất cobalt biến đổi hoàn toàn thành tinh thể Co3O4 cấu trúc xốp nano, vật liệu sau bị biến tính bề mặt có tín hiệu hạt kim loại Ru - Kết khảo sát thuộc tính xúc tác điện hóa vật liệu để ứng dụng nâng cao hiệu suất pin kẽm – khơng khí cho thấy kết vật liệu Ru Co3O4 IO biến tính bề mặt phương pháp ngâm tẩm mao quản với nồng độ RuCl3 10mM (Ru - Co3O4 IO_NT-10mM) cho kết khảo sát LSV, I – t CV tốt Vì vật liệu tổng hợp phương pháp điều kiện vật liệu có khả xúc tác điện hóa tốt, ứng dụng pin kẽm – khơng khí để nâng cao hiệu suất pin 62 Một số hướng phát triển đề tài: - Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm tẩm đến kết vật liệu trình biến tính bề mặt vật liệu Co3O4 IO phương pháp ngâm tẩm mao quản - Khảo sát tính chất xúc tác vật liệu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO trình khử oxy (ORR – tương ứng với q trình xả (phóng điện) pin kẽm – khơng khí) để hồn thiện q trình xúc tác điện hóa vật liệu pin kẽm – khơng khí Hiện phép đo chưa thể thực phịng thí nghiệm Vật lý chất rắn – Trường Đại học Quy Nhơn chưa có thiết bị RDE (điện cực dạng đĩa quay) RRDE (điện cực dạng đĩa quay có vịng) cho q trình ORR - Chế tạo pin kẽm – khơng khí với điện cực khơng khí hệ vật liệu tổng hợp khảo sát (Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO), khảo sát đặc trưng hiệu suất pin 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Armand, M.; Tarascon, J.-M (2008), Building Better Batteries Nature, 451, 652 [2] Zhang, T.; Tao, Z.; Chen, J (2014), Magnesium–Air Batteries: From Principle to Application Mater Horiz, (2), 196–206 [3] Cheng, F.; Chen, J (2012), Metal–Air Batteries: From Oxygen Reduction Electrochemistry to Cathode Catalysts Chem Soc Rev, 41 (6), 2172– 2192 [4] Pan, H., Shao, Y., Yan, P., Cheng, Y., Han, K S., Nie, Z., … Liu, J (2016), Reversible aqueous zinc/manganese oxide energy storage from conversion reactions Nature Energy, 1(5), 16039 doi:10.1038/nenergy.2016.39 [5] Xia, C.; Black, R.; Fernandes, R.; Adams, B.; Nazar, L F (2015), The Critical Role of Phase-Transfer Catalysis in Aprotic Sodium Oxygen Batteries Nat Chem, 7, 496 [6] Lee, J.-S.; Tai Kim, S.; Cao, R.; Choi, N.-S.; Liu, M.; Lee, K T.; Cho, J (2011), Metal–Air Batteries with High Energy Density: Li–Air versus Zn–Air Adv Energy Mater, (1), 34–50 [7] Li, J., Wang, Y., Zhou, T., Zhang, H., Sun, X., Tang, J., … Zheng, G (2015), Nanoparticle Superlattices as Efficient Bifunctional Electrocatalysts for Water Splitting Journal of the American Chemical Society, 137(45), 14305–14312 doi:10.1021/jacs.5b07756 [8] Li, Y.; Gong, M.; Liang, Y.; Feng, J.; Kim, J.-E.; Wang, H.; Hong, G.; Zhang, B.; Dai, H (2013), Advanced Zinc-Air Batteries Based on High-Performance Hybrid Electrocatalysts Nat Commun, 4, 1805 [9] Chen, S., Zhao, Y., Sun, B., Ao, Z., Xie, X., Wei, Y., & Wang, G (2015), Microwave-assisted Synthesis of Mesoporous Co3O4 64 Nanoflakes for Applications in Lithium Ion Batteries and Oxygen Evolution Reactions ACS Applied Materials & Interfaces, 7(5), 3306–3313 doi:10.1021/am508136k [10] Gu, Y.; Jia, D.; Peng, Y.; Song, S.; Zhao, Y.; Zhang, J.; Wang, D (2015), Hierarchical Porous Co3O4@CoxFe3−xO4 Film as an Advanced Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction RSC Adv, (12), 8882–8886 [11] McAlpin, J G.; Surendranath, Y.; Dincǎ, M.; Stich, T A.; Stoian, S A.; Casey, W H.; Nocera, D G.; Britt, R D (2010), EPR Evidence for Co(IV) Species Produced During Water Oxidation at Neutral PH J Am Chem Soc, 132 (20), 6882–6883 [12] Ren, Y.; Ma, Z.; Bruce, P G (2012), Ordered Mesoporous Metal Oxides: Synthesis and Applications Chem Soc Rev, 41 (14), 4909– 4927 [13] Zou, X.; Su, J.; Silva, R.; Goswami, A.; Sathe, B R.; Asefa, T (2013), Efficient Oxygen Evolution Reaction Catalyzed by Low-Density NiDoped Co3O4 Nanomaterials Derived from Metal-Embedded Graphitic C3N4 Chem Commun, 49 (68), 7522–7524 [14] 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 [15] 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 [16] Ma, J., Wei, H., Liu, Y., Ren, X., Li, Y., Wang, F., … Wei, S (2020), Application of Co3O4-based materials in electrocatalytic 65 hydrogen evolution reaction: A review International Journal of Hydrogen Energy doi:10.1016/j.ijhydene.2020.05.280 [17] Axet, M R., & Philippot, K (2020), Catalysis with Colloidal Ruthenium Nanoparticles Chemical Reviews doi:10.1021/acs.chemrev.9b00434 [18] 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 [19] Lee, J.-S., Tai Kim, S., Cao, R., Choi, N.-S., Liu, M., Lee, K T., & Cho, J (2010), Metal-Air Batteries with High Energy Density: Li-Air versus Zn-Air Advanced Energy Materials, 1(1), 34– 50 doi:10.1002/aenm.201000010 [20] Jiao, Y., Zheng, Y., Jaroniec, M., & Qiao, S Z (2015), Design of electrocatalysts for oxygen- and hydrogen-involving energy conversion reactions Chemical Society Reviews, 44(8), 2060– 2086 doi:10.1039/c4cs00470a [21] Gu, P., Zheng, M., Zhao, Q., Xiao, X., Xue, H., & Pang, H (2017), Rechargeable zinc–air batteries: a promising way to green energy Journal of Materials Chemistry A, 5(17), 7651– 7666 doi:10.1039/c7ta01693j [22] Dau, H., Limberg, C., Reier, T., Risch, M., Roggan, S., & Strasser, P (2010), The Mechanism of Water Oxidation: From Electrolysis via Homogeneous to Biological Catalysis ChemCatChem, 2(7), 724– 761 doi:10.1002/cctc.201000126 [23] Linden, D.; Reddy, T B (2010), Handbook of Batteries McGraw Hill, New York, 4th edn 66 [24] Xia, C.; Black, R.; Fernandes, R.; Adams, B.; Nazar, L F (2015), The Critical Role of Phase-Transfer Catalysis in Aprotic Sodium Oxygen Batteries Nat Chem, 7, 496 [25] Pei, P.; Wang, K.; Ma, Z (2014), Technologies for Extending Zinc–Air Battery’s Cyclelife: A Review Appl Energy, 128 (C), 315–324 [26] Choi, J W.; Aurbach, D (2016), Promise and Reality of Post-LithiumIon Batteries with High Energy Densities Nat Rev Mater, 1, 16013 [27] Lam, E.; Luong, J H T (2014), Carbon Materials as Catalyst Supports and Catalysts in the Transformation of Biomass to Fuels and Chemicals ACS Catal, (10), 3393–3410 [28] Wang, Z.-L.; Xu, D.; Xu, J.-J.; Zhang, X.-B (2014), Oxygen Electrocatalysts in Metal–Air Batteries: From Aqueous to Nonaqueous Electrolytes Chem Soc Rev, 43 (22), 7746–7786 [29] Jiang, Y.; Deng, Y.-P.; Fu, J.; Lee, D U.; Liang, R.; Cano, Z P.; Liu, Y.; Bai, Z.; Hwang, S.; Yang, L.; et al (2018), Interpenetrating Triphase Cobalt-Based Nanocomposites as Efficient Bifunctional Oxygen Electrocatalysts for Long-Lasting Rechargeable Zn–Air Batteries Adv Energy Mater, (15), 1702900 [30] Guan, C.; Sumboja, A.; Wu, H.; Ren, W.; Liu, X.; Zhang, H.; Liu, Z.; Cheng, C.; Pennycook, S J.; Wang, J (2017), Hollow Co3O4 Nanosphere Embedded in Carbon Arrays for Stable and Flexible Solid-State Zinc–Air Batteries Adv Mater, 29 (44), 1704117 [31] Qu, Q.; Zhang, J.-H.; Wang, J.; Li, Q.-Y.; Xu, C.-W.; Lu, X (2017), Three-Dimensional Ordered Mesoporous Co3O4 Enhanced by Pd for Oxygen Evolution Reaction Sci Rep, 7, 41542 [32] Reier, T.; Oezaslan, M.; Strasser, P (2012), Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction (OER) on Ru, Ir, and Pt Catalysts: A Comparative 67 Study of Nanoparticles and Bulk Materials ACS Catal, (8), 1765– 1772 [33] Yeo, B S.; Bell, A T (2011), Enhanced Activity of Gold-Supported Cobalt Oxide for the Electrochemical Evolution of Oxygen J Am Chem Soc, 133 (14), 5587–5593 [34] Creus, J.; Drouet, S.; Suriñach, S.; Lecante, P.; Collière, V.; Poteau, R.; Philippot, K.; García-Antón, J.; Sala, X (2018), Ligand-Capped Ru Nanoparticles as Efficient Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction ACS Catal, (12), 11094–11102 [35] Zheng, Y.; Jiao, Y.; Zhu, Y.; Li, L H.; Han, Y.; Chen, Y.; Jaroniec, M.; Qiao, S.-Z (2016), High Electrocatalytic Hydrogen Evolution Activity of an Anomalous Ruthenium Catalyst J Am Chem Soc, 138 (49), 16174–16181 [36] Journal of Materials Engineering and Performance (2019), 7594— Volume 28(12) [37] Bajdich, M., Garcia-Mota, M., Vojvodic, A., Norskov, J K & Bell, A (2013), Theoretical investigation of the activity of cobalt oxides for the electrochemical oxidation of water J Am Chem Soc 135, 13521–13530 [38] Anita Hamar Reksten, Andrea E Russell, Peter W Richardson, Stephen J Thompson, Karina Mathisen, Frode Selanda and Svein Sunde (2019), Strategies for the analysis of the elemental metal fraction of Ir and Ru oxides via XRD, XANES, and EXAFS, Phys Chem Chem Phys., 21, 12217-12230 68 ... vật liệu cấu trúc xốp nano Co3O4 biến tính bề mặt hạt nano kim loại ứng dụng pin kẽm khơng khí? ?? để nghiên cứu 4 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo vật liệu Co3O4 có cấu trúc xốp. .. oxit cấu trúc xốp nano Cobalt oxit cấu trúc xốp nano biến tính bề mặt với hạt nano kim loại Ru Ký hiệu mẫu Co3O4 IO Ru - Co3O4 IO Cobalt oxit cấu trúc xốp nano biến tính bề mặt với hạt nano kim loại. .. HỌC QUY NHƠN MAI VĂN CẦM NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CẤU TRÚC XỐP NANO Co3O4 BIẾN TÍNH BỀ MẶT BẰNG CÁC HẠT NANO KIM LOẠI ỨNG DỤNG TRONG PIN KẼM KHƠNG KHÍ Chun ngành : Vật lí chất rắn Mã số :