(GuNCS) và 4-TBP
Chất phụ gia GuNCS làm tăng Voc nhờ tác dụng đồng thời lên anốt (làm dịch chuyển mức Fermi [34]) và catốt. Hình 5.15 biểu diễn sự tăng của thế điện cực Pt/ I2
(0,05 M), I- (0,15 M), (tương tự điện cực catốt trong pin DSC) trong dung môi ACN theo nồng độ phụ gia GuNCS.
Hình 5. 15. Sự phụ thuộc của thế điện cực (so với Ag/AgCl) theo nồng độ GuNCS.
Thế điện cực tăng nhanh trong vùng nồng độ thấp hơn nồng độ của I- (< 0,15M). Sau đó tăng chậm hoặc tăng không đáng kể khi thêm nhiều hơn nữa phụ
gia GuNCS. Tác động của GuNCS đến thế điện cực catốt, thể hiện qua sự
dịch chuyển đỉnh khử Epc ) về phía dương, đồng thời xuất hiện đỉnh oxi hóa Epa mới trên giản đồ quét thế vòng (CV - Cyclic voltammetry) (hình 5.16).
Sự xuất hiện đỉnh oxi hóa Epa mới chứng tỏ rằng GuNCS đã phản ứng với I- trong dung dịch điện ly để tạo thành chất mới có thế oxi hóa dương hơn thế của I3-/I-. Vì thế độ dịch chuyển thế catốt tăng dần khi tăng nồng độ GuNCS, khi nồng độ GuNCS lớn hơn nồng độ I- thì thế catốt tăng chậm hoặc không tăng do I- đã chuyển hóa hết sang hợp chất mới.
Hình 5. 16. Giản đồ CV của điện cực Pt trong ACN chứa 0,05M I2 (--▲--), 0,1M GuNCS(----), hỗn hợp 0,05M I2 + 0,1M GuNCS (--■--).
Bằng ảnh hưởng trên thế điện cực catốt, chất phụ gia GuNCS đã tác động làm tăng thế mạch hở của pin DSC (hình 5.17). Thế mạch hở của pin tăng khoảng 70 mV khi nồng độ GuNCS tăng từ 0,1 M lên 0,25 M trong khi độ dịch chuyển thế catốt khoảng 40 mV (hình 5.15). Như vậy ngoài tác động lên quá trình catốt chất phụ gia GuNCS còn tác động đến anốt của pin DSC.
Chất phụ gia 4-TBP ít ảnh hưởng đến thế điện cực catốt Pt/I3-,I- hơn GuNCS. 4-TBP làm dịch thế khoảng 30 mV khi nồng độ đạt đến 0,15 M và không tăng hơn nữa khi tiếp tục thêm 4-TBP (hình 5.18). Tuy nhiên thế mạch hở của pin DSC tăng
Nguyễn Thái Hoàng Thế, V
mạnh (khoảng 100 mV) khi thêm 0,5 M chất phụ gia 4-TBP vào dung dịch điện ly (hình 5.17). Sự tăng thế mạch hở kèm theo sự giảm dòng ngắn mạch là đặc trưng phổ biến của những chất đồng hấp phụ lên anốt làm dịch chuyển mức Fermi của TiO2 được nhiều tác giả chứng minh trước đây [34], [37] .
Hình 5. 17. Đường dòng – thế của N11, N12, N13 sử dụng dung dịch điện ly E2 có chứa
0,25 M GuNCS (----), 0,5 M 4-TBP + 0,1 M GuNCS (----), 0,5 M 4-TBP + 0,25 M
GuNCS (--▲--) đo tại cường độ sáng 82 mW/cm2.
Hình 5. 18. Sự phụ thuộc thế điện cực Pt/I3-,I- (so với Ag,AgCl) theo nồng độ 4-TBP
Trong quá trình nghiên cứu tác động của 4-TBP lên thế mạch hở của pin DSC, những dung dịch điện ly có nồng độ 4-TBP khác nhau lần lượt được bơm vào cùng một pin DSC, mỗi lần thay dung dịch điện ly mới, dung dịch cũ được rút bằng bơm chân không, tốc độ dòng 30 lít/phút. Kết quả đo đường dòng - thế được biểu diễn trên hình 5.19, cho thấy thế mạch hở, dòng ngắn mạch tăng theo nồng độ 4- TBP. Trong khi đó kết quả khảo sát ở hình 5.17 so sánh đường (----) và (--▲--) cho thấy dòng ngắn mạch Isc giảm khi có chất phụ gia 4- TBP trong dung dịch điện ly. Sự tăng Isc có thể do tác động của quá trình “bơm – rút” trong khi thay đổi dung dịch điện ly của pin DSC.
Hình 5. 19. Đường I-V của DSC diện tích 0,67 cm2, sử dụng dung dịch điện ly E2 (----) với nồng độ 4-TBP thay đổi từ 0,2 M (----), 0,34 M (--▲--), 0,48 M (--■--),
0,68 M (----) đo ở cường độ sáng 100 mW/cm2.