Nâng cao hiệu suất tách nước quang điện hóa sử dụng quang điện cực cấu trúc zno cds cuins2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN HÀ NGỌC DUNG NÂNG CAO HIỆU SUẤT TÁCH NƢỚC QUANG ĐIỆN HÓA SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN CỰC CẤU TRÚC ZnO/CdS/CuInS2 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Bình Định – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN HÀ NGỌC DUNG NÂNG CAO HIỆU SUẤT TÁCH NƢỚC QUANG ĐIỆN HÓA SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN CỰC CẤU TRÚC ZnO/CdS/CuInS2 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 “Nâng cao hiệu suất tách nước quang điện hóa sử dụng quang điện cực cấu trúc ZnO/CdS/ CuInS2” kết nghiên cứu thân hướng dẫn TS Hoàng Nhật Hiếu thực trường Đại học Quy Nhơn Những kết chưa xuất công bố tác giả khác Các kết thu xác hồn tồn trung thực Bình Định, ngày 30 tháng 06 năm 2019 Học viên Nguyễn Hà Ngọc Dung LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Hồng Nhật Hiếu – người tận tình hướng 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 – Trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu trường Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè tập thể lớp Cao học Vật lý Chất rắn K20 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 cịn hạn chế kiến thức, kinh nghiệm thời gian nghiên cứu nên không tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp q báu từ q Thầy, Cơ để luận văn hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Nguyễn Hà Ngọc Dung MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA 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 Mục tiêu đề tài Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU OXIT KẼM (ZnO) 1.1.1 Cấu trúc tinh thể ZnO 1.1.1.1 Cấu trúc kiểu lục giác wurtzite 1.1.1.2 Cấu trúc lập phương đơn giản kiểu NaCl 1.1.1.3 Cấu trúc lập phương giả kẽm 1.1.2 Tính chất vật liệu ZnO 1.1.2.1 Tính chất điện vật liệu ZnO 10 1.1.2.2 Tính chất quang vật liệu ZnO 12 1.1.3 Cấu trúc vùng lượng 15 1.1.4 Ứng dụng vật liệu ZnO 17 1.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CADIUM SULPHIDE (CdS) 19 1.2.1 Cấu trúc tinh thể CdS 20 1.2.2 Tính chất vật liệu CdS 21 1.2.3 Ứng dụng vật liệu CdS 22 1.3 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU ĐỒNG INDIUM SULPHIDE (CuInS2) 23 1.3.1 Cấu trúc vật liệu CuInS2 24 1.3.2 Tính chất vật liệu CuInS2 26 1.3.3 Ứng dụng vật liệu CuInS2 30 1.4 HIỆU ỨNG TÁCH NƢỚC QUANG ĐIỆN HÓA 32 1.4.1 Nguyên lý cấu trúc tế bào quang điện hóa 32 1.4.2 Cơ chế phản ứng 33 1.4.3 Mơ hình dải tế bào quang điện hóa 34 1.4.4 Hiệu suất tế bào quang điện hóa tách nước 36 1.4.5 Các yêu cầu vật liệu quang điện cực 36 1.5 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƢỚC 37 1.6 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 40 1.6.1 Phương pháp phun điện 40 1.6.1.1 Định nghĩa 40 1.6.1.2 Cấu tạo hệ phun điện 40 1.6.1.3 Nguyên lí làm việc 41 1.6.1.4 Các đặc tính quan trọng phun điện 41 1.6.2 Thủy nhiệt 42 1.6.2.1 Định nghĩa 42 1.6.2.2 Nguyên lí chung phương pháp thủy nhiệt 43 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 47 2.1 THỰC NGHIỆM 47 2.1.1 Hóa chất 47 2.1.2 Thiết bị, dụng cụ 47 2.1.3 Quy trình chế tạo quang điện cực ZnO cấu trúc sợi nano phương pháp phun điện 49 2.1.4 Quy trình chế tạo quang điện cực ZnO cấu trúc trúc phân nhánh phương pháp thủy nhiệt 50 2.1.5 Quy trình chế tạo quang điện cực cấu trúc ZnO/CdS 51 2.1.6 Quy trình chế tạo quang điện cực cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2 51 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VẬT LIỆU 52 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 52 2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM) 54 2.2.2.1 Định nghĩa 54 2.2.2.2 Cấu tạo 55 2.2.2.3 Nguyên lý chung phương pháp 56 2.2.3 Phổ tán sắc lượng tia X (EDS) 58 2.2.4 Đo thuộc tính quang điện hóa tách nước (PEC) 60 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61 3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT HÌNH THÁI BỀ MẶT BẰNG ẢNH SEM 61 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC BẰNG ĐO PHỔ XRD 66 3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ BẰNG ĐO PHỔ EDS 67 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT THUỘC TÍNH QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƢỚC 69 3.4.1 Ảnh hưởng hình thái cấu trúc vật liệu đến thuộc tính quang điện hóa tách nước 69 3.4.2 Ảnh hưởng thời gian mọc CuInS2 đến thuộc tính quang điện hóa 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN THẠC SĨ (BẢN SAO) DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT UV-Vis Tử ngoại khả kiến (Ultraviolet – Visible) ITO Kính phủ lớp dẫn điện suốt ITO (Indium Tin Oxide) XRD Nhiễu xạ tia X (X- Ray Diffraction) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy) PEC Tế bào quang điện hóa ( Photo Electrochemical Cell) EDS Phổ nhiễu xạ điện tử (energy dispersive spectroscopy) DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể ZnO Hình 1.2 Cấu trúc kiểu lập phương đơn giản kiểu NaCl (a) rocksalt (b) Hình 1.3 Cấu trúc lập phương giả kẽm (a) lập phương giả kẽm zinc blende (b).9 Hình 1.4 Biểu diễn mức lượng ZnO pha tạp với ion kim loại kiểu n (a) kiểu p (b) hình thành mức lượng hóa trị pha tạp với phi kim (c) [18] 12 Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc vùng lượng ZnO 15 Hình 1.6 Vùng Brillouin mạng tinh thể ZnO 16 Hình 1.7 Biểu diễn trường tinh thể spin quỹ đạo vùng hóa trị 4,2 K ZnO 17 Hình 1.8 Cấu trúc tinh thể CdS kiểu lục giác (a) kiểu lập phương (b) 20 Hình 1.9 Sơ đồ mơ tả cấu trúc chalcopyrite xuất phát từ cấu trúc kim cương theo quy tắc Grimm-Sommerfeld 24 Hình 1.10 Cấu trúc kim cương CuInS2 25 Hình 1.11 Sơ đồ cấu trúc vùng cấm CuInS2 với kí hiệu đóng góp trạng thái nguyên tử tương ứng với mức lượng 28 Hình 1.12 Sơ đồ ba pha nguyên tố CuInS2 29 Hình 1.13 Cấu trúc hệ tách nước quang điện hóa ba điện cực 32 Hình 1.14 Cơ chế phản ứng quang điện hóa 33 Hình 1.15 Sơ đồ dải lượng hệ điện hóa điện cực bán dẫn – kim loại: chưa tiếp xúc (a), tiếp xúc chưa chiếu sáng (b), tiếp xúc chiếu sáng (c) tiếp xúc chiếu sáng ngồi (d) [31] 35 Hình 1.16 Giản đồ cho thấy khe lượng vật liệu xít khác so sánh với mức chân không mức điện cực hydrogen chất điện phân pH = [33] 37 Hình 1.17 Cấu tạo hệ phun điện 41 Hình 1.18 Giản đồ biểu diễn mối liên hệ số điện môi theo nhiệt độ áp suất 44 Hình 1.19 Sự thay đổi bán kính mầm tinh thể theo lượng tự Gibbs 45 65 Hình 3.5 Ảnh SEM cấu trúc ZnO/CdS-3D Hình 3.5 ảnh SEM cấu trúc ZnO/CdS-3D đạt thời gian mọc CdS 30 phút Nó cho thấy sau mọc CdS dây nano trở nên nhám toàn bề mặt dây nano xuất hạt nano nhỏ liti làm cho đường kính dây nano trở nên to khoảng cách khe dây nano ZnO trở nên chật hẹp, chứng tỏ CdS mọc tinh thể dạng hạt nano lên bề mặt dây nano ZnO 66 Hình 3.6 Ảnh SEM cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2-3D Hình 3.6 ảnh SEM cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2-3D đạt sau mọc thủy nhiệt CuInS2 thời gian giờ, 90°C cấu trúc ZnO/CdS-3D Ảnh SEM cho thấy cấu trúc dạng nano mọc dây nano Điều chứng tỏ điều kiện khảo sát, CuInS2 mọc tinh thể bề mặt ZnO/CdS với cấu trúc dạng nano 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CẤU TRÚC BẰNG ĐO PHỔ XRD Để chứng minh thêm mọc tinh thể CuInS2 CdS, mẫu ZnO/CdS/CuInS2-Fb ZnO/CdS/CuInS2-3D đặc trưng phổ nhiễu xạ tia X máy SEIMENS D5005 Đại Học Quốc Gia Hà Nội cho thấy hình 3-7 67 Hình 3.7 Giản đồ XRD mẫu ZnO/CdS/CuInS2-Fb ZnO/CdS/CuInS2-3D Trên giản đồ XRD hai mẫu ta nhận đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh vị trí 2θ = 32,2°; 34,4°, 36,3° 47,5° tương ứng với mặt mạng (100), (002), (101) (102) cấu trúc wurtzite Kết hoàn toàn trùng khớp với thẻ chuẩn (JCPDS 36-1451) ZnO Đồng thời, giản đồ nhiễu xạ tia X ta cịn nhận đỉnh vị trí 26° 44° tương ứng với mặt mạng (111) (220) CdS (JCPDS 10-0454) đỉnh yếu vị trí 27,9° tương ứng với mặt mạng (112) CuInS2 (JCPDS 47-1372) Ngoài ra, giản đồ XRD ta cịn nhận vài đỉnh vị trí khác, quy cho tạp chất cịn lại q trình chế tạo 3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ BẰNG ĐO PHỔ EDS Để xác định thành phần tỉ lệ phần trăm nguyên tố mẫu ZnO/CdS/CuInS2 sử dụng phép đo EDS Hình 3-8 phổ EDS mẫu vật liệu ZnO/CdS/CuInS2-3D, kết phân tích cho thấy có xuất đỉnh đặc trưng cho nguyên tố Zn, O, Cd, S, Cu, In tỉ lệ phần trăm (nguyên tử khối lượng) tính tốn từ phổ EDS trình 68 bày bảng 3-1 Trên phổ EDS ta nhận đỉnh đặc trưng cho nguyên tố khác K, Ca Si Kết trùng khớp với phổ XRD, đỉnh phổ cho tạp chất cịn mẫu hợp chất K, Ca Si Kết đo phổ EDS lần chứng minh vật liệu ZnO/CdS/CuInS2 chế tạo thành cơng Hình 3.8 Phổ EDS mẫu ZnO/CdS/CuInS2-3D Bảng 3.1 Thành phần ngun tố tính tốn từ phổ EDS Element Weight% Atomic% OK 4,55 15,34 Si K 2,48 4,76 SK 22,96 38,59 KK 2,52 3,47 Ca K 1,19 1,61 Cu K 10,37 8,80 Zn K 2,08 1,71 Cd L 52,24 25,04 69 In L 1,60 Totals 100,00 0,68 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT THUỘC TÍNH QUANG ĐIỆN HĨA TÁCH NƢỚC 3.4.1 Ảnh hƣởng hình thái cấu trúc vật liệu đến thuộc tính quang điện hóa tách nƣớc Thuộc tính quang điện hóa tách nước điện cực chế tạo, đo so sánh với hình thái cấu trúc vật liệu khác nhau, kết cho thấy Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.9 Mật độ dịng quang thuộc tính PEC cấu trúc khác ZnO/CdS-Fb, ZnO/CdS-3D, ZnO/CdS/CuInS2-Fb ZnO/CdS/CuInS2-3D 70 Hình 3.10 Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng thuộc tính PEC cấu trúc khác ZnO/CdS-Fb, ZnO/CdS-3D, ZnO/CdS/CuInS2-Fb ZnO/CdS/CuInS2-3D Hình 3.9 đồ thị biểu diễn phụ thuộc mật độ dòng quang chiếu sáng đèn Xenon (cường độ 100 mAcm-2) theo quét tuyến tính mức từ -0,6 (V) đến 0,6 (V) tương ứng hình 3.10 hiệu suất chuyển đổi quang điện hóa tính tốn theo cơng thức phương trình (1.11) loại điện cực quang ZnO/CdS-Fb, ZnO/CdS-3D, ZnO/CdS/CuInS2-Fb ZnO/CdS/CuInS2-3D cho so sánh Kết cho thấy, điều kiện đo quang điện cực cấu trúc ZnO/CdS/CuInS23D có mật độ dòng quang cao tương ứng hiệu suất chuyển đổi quang cao so sánh với cấu trúc lại Cụ thể, hiệu suất chuyển đổi quang điện cực ZnO/CdS/CuInS2-3D 3,51% cao 2,4; 1,8 1,5 lần so sánh với hiệu suất 1,46% điện cực ZnO/CdS-Fb, 1,9% điện cực ZnO/CdS-3D 2,34% điện cực ZnO/CdS/CuInS2-Fb theo thứ tự Kết 71 đạt mong đợi, cho thấy vật liệu CuInS2 vật liệu tiềm để làm điện cực quang cho hiệu suất cao nhờ vào khả hấp thụ ánh sáng cao vùng nhìn thấy phổ mặt trời (CuInS2 có khe lượng nhỏ 1,53 eV) Hơn nữa, vật liệu CuInS2 kết cặp với bán dẫn liền kề vật liệu CdS tạo lớp tiếp xúc p-n, nhờ giúp cải thiện thêm khả tách cặp điện tử lỗ trống ngăn cản khả tái hợp điện tử trình vận chuyển đến điện cực 3.4.2 Ảnh hƣởng thời gian mọc CuInS2 đến thuộc tính quang điện hóa Để tìm thời gian mọc tối ưu cho hiệu suất cực đại điện cực quang, tiến hành mọc thủy nhiệt CuInS2 với khoảng thời gian thay đổi 0,5 giờ, Hình 3.11 đường biểu diễn mật độ dòng quang điện cực ZnO/CdS/CuInS2-3D với thời gian mọc khác Kết cho thấy, tất giá trị quét điện cực mọc thời gian cho mật độ dòng quang cao Đồng thời kết khảo sát hiệu suất chuyển đổi quang điện cực điện cực ZnO/CdS/CuInS2-3D mọc cho hiệu suất cao (Hình 3.12) Sự đạt hiệu suất cực đại thời gian mọc thủy nhiệt cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2-3D chưa hiểu biết cách xác, cần phải tìm hiểu làm nhiều thí nghiệm khác để giải thích Tuy nhiên, hiểu vượt kích thước nano cho hiệu ứng hấp thụ ánh sáng hiệu Hơn nữa, vượt kích thước nano tạo hàng rào ngăn cản vận chuyển điện tử gây tái hợp điện tử bẫy điện tử làm giảm hiệu suất tách nước Do đó, điều kiện thực nghiệm luận văn thời gian mọc thủy nhiệt cho hiệu suất tách nước cao cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2-3D 72 Hình 3.11 Mật độ dịng quang thuộc tính PEC cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2-3D với thời gian mọc khác Hình 3.12 Hiệu suất chuyển đổi quang tƣơng ứng thuộc tính PEC cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2 với thời gian khác 73 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 phương pháp phun điện kết hợp phương pháp thủy nhiệt chế tạo thành công vật liệu điện cực quang cấu trúc ZnO-Fb, ZnO-3D, ZnO/CdS-Fb, ZnO/CdS-3D, ZnO/CdS/CuInS2-Fb ZnO/CdS/CuInS2-3D Khảo sát thuộc tính quang điện hóa tách nước điện cực chế tạo Kết rằng, điện cực quang dựa cấu trúc ZnO/CdS/CuInS2-3D cho hiệu suất tách nước cao nhất, hiệu suất đạt 3,51% với điều kiện chế tạo là: thời gian phun điện sợi nano ZnO phút, thời gian mọc thủy nhiệt nhánh nano ZnO giờ, thời gian mọc CdS 30 phút thời gian mọc thủy nhiệt CuInS2 Tuy cố gắng thực luận văn cách tốt số vấn đề cần nghiên cứu để hoàn thiện thêm, chúng tơi đề xuất số định hướng nghiên cứu gồm: - Nghiên cứu thêm ảnh hưởng thông số thủy nhiệt đến thuộc tính quang điện hóa tách nước vật liệu CuInS2 như: nhiệt độ, nồng độ dung dịch, 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K Zhang and L Guo (2013), “Metal sulphide semiconductors for photocatalytic hydrogen production,” Catal Sci Technol., vol 3, no 7, p 1672 [2] K Das, S K Panda, S Gorai, P Mishra, and S Chaudhuri (2008), “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 [3] J.-H Yun, Y H Ng, S Huang, G Conibeer, and R Amal (2011), “Wrapping the walls of n-TiO2 nanotubes with p-CuInS2 nanoparticles using pulsed-electrodeposition for improved heterojunction photoelectrodes,” Chem Commun., vol 47, no 40, p 11288 [4] 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 [5] 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 NO3,” J Phys Chem B, vol 104, no 2, pp 319–328 [6] 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 [7] F Lu, W Cai, and micro/nanoarchitectures: Y Zhang Solvothermal (2008), synthesis “ZnO hierarchical and structurally enhanced photocatalytic performance,” Advanced Functional Materials, 75 vol 18, no pp 1047–1056 [8] 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 [9] 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 [10] I S Chronakis (1889), Chapter 16 - Micro-/Nano-Fibers by Electrospinning Technology: Processing, Properties and Applications, First Edit Elsevier Ltd [11] Nguyễn Duy Phương (2006), “Nghiên cứu chế tạo khảo sát số tính chấtcủa màng mỏng ZnO khả ứng dụng chúng.” , Luận văn tiến sĩ khoahọc, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Hà Nội [12] 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 [13] H and ĩ Morkoỗ (2009), “Doping of ZnO, in Zinc Oxide,” WileyVCH Verlag GmbH & Co KGaA, pp 245-275 [14] 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 [15] 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 [16] R Article (2007), “ZnO: From basics towards applications *,” vol 3073, no 9, pp 3027–3073 [17] R Article (2010), “and very recent results,” vol 1447, no 6, pp 76 1424–1447 [18] 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 [19] 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 [20] 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 [21] S Ma, J Xue, Y Zhou, and Z Zhang (2014), “Photochemical synthesis of ZnO/Ag 2O heterostructures with enhanced ultraviolet and visible photocatalytic activity,” J Mater Chem A, vol 2, no 20, pp 7272–7280 [22] 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 [23] 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 [24] Yunbin He (2003), “CuInS2 Thin Films for Photovoltaic : RF Reactive Sputter Deposition and Characterization Dissertation CuInS2 Thin Films for Photovoltaic :,” Justus-Liebig-Universität Gießen [25] 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 [26] G Hodes, T Engelhard, and D Cahen (1985), “Electroplated CuInS2 and CuInSe2 layers: Preparation and physical and photovoltaic 77 characterization,” vol 128, pp 93–106 [27] 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 [28] J A Groenink and P H Janse (1987), “A Generalized Approach to the Defect Chemistry of Ternary Compounds,” Zeitschrift für Phys Chemie, vol 110, no 1, pp 17–28 [29] 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 [30] 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 [31] 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 [32] 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 [33] 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 [34] L Hu and G Chen (2007), “Analysis of optical absorption in silicon nanowire Arrays for photovoltaic applications,” Nano Letters, vol 78 pp 3249–3252 [35] C A Grimes (2007), “Synthesis and application of highly ordered arrays of TiO2 nanotubes,” J Mater Chem., vol 17, no 15, pp 1451– 1457 [36] 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 [37] H Nh, M Vương, V Nghĩa, and M Thủ (2017), “CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU THUỘC TÍNH QUANG ĐIỆN HĨA CỦA VẬT LIỆU CdS/ZnO CẤU TRÚC NANO PHÂN NHÁNH BA CHIỀU,” pp 456– 460 [38] I S Cho et al (2011), “Branched TiO nanorods for photoelectrochemical hydrogen production,” Nano Letters, vol 11, no 11 pp 4978–4984 [39] M Mapa and C S Gopinath (2009), “Combustion Synthesis of Triangular and Multifunctional ZnO 1− x N x ( x ≤ 0.15) Materials,” Chem Mater., vol 21, no 2, pp 351–359 [40] 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 [41] 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 [42] 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 79 [43] 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 ... với cấu trúc đơn Cu2O ZnO [43] Gần nhất, hướng phát triển để nâng cao hiệu suất tách nước sử dụng quang điện cực cấu trúc lõi - võ dây nano ZnO/ ZnS /CdS/ CuInS2 tăng cường hoạt tính quang điện hóa. .. dị thể chất lượng cao với bao phủ đồng toàn bề mặt sợi nano ZnO Với lý trên, chọn đề tài ? ?Nâng cao hiệu suất tách nước quang điện hóa sử dụng quang điện cực cấu trúc ZnO/ CdS/ CuInS2? ?? để nghiên... Hình 1.13 Cấu trúc hệ tách nƣớc quang điện hóa ba điện cực Hệ điện hóa tách nước ba điện cực nhúng dung dịch điện phân bao gồm: điện cực làm việc (WE) anode, điện cực đối (CE) cathode, điện cưc