6. Bố cục của luận văn
1.3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ MoS2 ỨNG DỤNG TRONG ĐIỆN HÓA
ĐIỆN HÓA VÀ QUANG ĐIỆN HÓA
Junfeng xie và các cộng sự [14] đã nghiên cứu các tấm mỏng nano siêu mỏng MoS2 được tổng hợp trên quy mô gam để ứng dụng trong các phản ứng xúc tác điện hóa sinh khí hydro. Cấu trúc đa dạng của các tấm mỏng nano siêu mỏng MoS2, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất xúc tác điện hóa của chúng. Giá trị quá thế thấp và độ dốc Tafel nhỏ, cùng với mật độ dòng catốt lớn và độ bền tuyệt vời, tất cả đều đạt được cho phản ứng xúc tác điện hóa, phản ứng sinh khí hydro.
Bingqiao Xie và cộng sự [15] đã báo cáo một cấu trúc kết hợp bao gồm MoS2 phân lớp tấm nano/graphene pha tạp N (MoS2/NG) tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ tiền chất, kết hợp MoS2/NG với hàm lượng nitơ 3,5% trên các lớp graphene có thể thu được. Các đặc trưng điện hóa chỉ ra rằng điện dung riêng lớn nhất của điện cực MoS2/NG đạt tới 245 F/g ở 0,25 A/g (và 146 F/g ở 20 A/g). Ngoài ra, điện cực thể hiện độ ổn định chu kỳ vượt trội với 91,3% điện dung duy trì sau 1000 chu kỳ ở 2 A/g. Các hiệu suất vượt trội của hỗn hợp MoS2/NG được hưởng lợi từ hiệu ứng hiệp đồng giữa các lớp MoS và graphene pha tạp N
Nhóm tác giả Bùi Thị Thu Hiền và cộng sự [16] đã tổng hợp thành công cấu trúc MoS2 dạng vảy ốc trên thanh nano FTO/ZnO bằng phương pháp thủy nhiệt và lắng đọng hơi hóa học cơ kim. Nghiên cứu sự thay đổi thời gian lắng đọng MoS2 lên thanh nano ZnO ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển đổi của điện cực quang chế tạo bằng thanh nano ZnO. Điện cực chế tạo từ ZnO/MoS2 - 90s có mật độ dòng quang điện 1,15 mA.cm-2 (hiệu suất 0,61%) ở điện thế cung cấp 0,2 V, cao hơn điện cực quang chỉ có thanh nano ZnO 6,3 lần ở cùng điều kiện khảo sát. Điện cực quang có mật độ dòng cao hơn là do mật độ tâm hoạt động ở biên cạnh của MoS2 cao hơn, gây ra quá trình phân tách nhanh cặp hạt tải và hiệu suất truyền cặp hạt tải cao hơn thông qua lớp dị cấu trúc của MoS2 – ZnO.
Qingguang Pan và các cộng sự [17] đã đưa ra kết luận rằng các điện cực dựa trên BiVO4 được thiết kế và xác nhận là có hoạt tính tách nước PEC tăng cường. Các điện cực được chuẩn bị bằng cách sử dụng quá trình lắng đọng điện di và điện di thuận tiện. Hiệu suất PEC của điện cực BiVO4-Ag- MoS2 được nâng cao đáng kể so với điện cực BiVO4. Quá trình oxy hóa nước dễ dàng hơn được thực hiện, hiển thị điện thế khởi phát thấp nhất và mật độ dòng quang lớn nhất là 2,72 mA.cm-2 ở 0,6 V so với RHE trong số tất cả các điện cực dựa trên BiVO4, lớn hơn 2,44 lần so với điện cực BiVO4 (0,79 mA cm-2 ). Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy sự phân tách hiệu quả của các cặp electron-lỗ trống (75% ở 1,23 V so với RHE), độ linh động truyền tải nhanh của các hạt tải điện (67% ở 1,23 V so với RHE), và photon nổi bật - hiệu suất dòng quang điện (IPCE là 51% và APCE là 57% ở bước sóng 420 nm) do hiệu ứng hiệp đồng giữa SPR của các hạt nano Ag và cấu trúc dị liên thể p-n của MoS2/BiVO4. Hơn nữa, các điện cực có cấu trúc dị thể p-n dựa trên BiVO4 được tăng cường plasmon là đối tượng nghiên cứu đầy hứa hẹn cho quá trình tách nước PEC.
Ying Liu và cộng sự [18] đã nghiên cứu được màng dị thể MoS2/ CdS p-n có hoạt tính quang điện hóa cao để tiến hóa H2 dưới ánh sáng nhìn thấy được điều chế thành công bằng phương pháp lắng đọng điện hóa. Cấu trúc dị thể MoS2/CdS cho thấy hoạt tính quang điện hóa cao hơn nhiều và có độ ổn định cao hơn đối với sự tách nước so với màng CdS. Cấu trúc MoS2/CdS với tỷ lệ tối ưu 0,14% thể hiện dòng quang cao nhất là 28 mA.cm-2 và IPCE cao nhất là 28% tại 420 nm ở 0 V so với Ag/AgCl. Hiệu suất quang điện hóa được cải thiện của cấu trúc dị thể MoS2/ CdS là do sự hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được tăng cường bởi MoS2 và sự hình thành tiếp giáp p-n giữa CdS và MoS2, làm tăng tốc độ phân tách hiệu quả của các hạt tải bởi trường tĩnh điện bên trong trong vùng tiếp giáp.
Federico M. Pesci và cộng sự [19] đã chứng minh rằng các lớp mỏng nguyên tử của MoS2 và WS2 có thể oxy hóa nước thành O2 dưới sự chiếu ánh sáng. Các màng mỏng của tấm mỏng nano MoS2 và WS2 được xử lý bằng dung dịch hiển thị mật độ dòng quang dương loại n là 0,45 mA.cm-2 và sự tiến hóa của O2 trong điều kiện chiếu xạ mặt trời mô phỏng. Tuy nhiên, WS2 hiệu quả hơn đáng kể so với MoS2, các dị liên kết lớn của các tấm mỏng nano MoS2 và WS2 dẫn đến hiệu suất photon tới dòng điện tới tăng gấp 10 lần so với các thành phần riêng lẻ. Điều này chứng tỏ rằng thời gian tồn tại của hạt tải điện có thể thay đổi được trong các tinh thể mỏng nguyên tử bằng cách tạo ra các dị liên kết của các thành phần và kiến trúc khác nhau.
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng phương pháp thủy nhiệt để chế tạo vật liệu MoS2 có cấu trúc lớp trên đế FTO. Quy trình chế tạo mẫu cũng như phương pháp khảo sát tính chất của mẫu được trình bày chi tiết ở các mục sau đây.