4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.3. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Nhóm tác giả B. Caratão và cộng sự [22] cũng đã tổng hợp thành công TiO2 nano sợi từ Titanium tetraisopropoxide và PVP. Trong công trình nhóm đã khảo sát sự ảnh hƣởng của tỷ lệ PVP/Ti. Kết quả cho thấy khi tăng nồng độ polymer chiều dài trung bình của sợi tăng nhƣng khi giảm nồng độ Ti sau khi nung, dây có nhiều khuyết tật.
Hình 1.9. Ảnh hƣởng tỷ lệ PVP/Ti lên hình thái của vật liệu theo Caratão [9].
Các màng TiO2 đƣợc đƣa vào làm đế để lắng đọng màng CdS bằng phƣơng pháp bốc bay nhiệt [3]. Khi đo thuộc tính quang điện hóa với điện cực làm việc là các mẫu CdS/TiO2/ITO, điện cực đối là Pt, chất điện giải là
dung dịch 1 M KCl và 0,1 M Na2S, nguồn sáng UV với công suất là 20 mWcm-2. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 1.4 cho thấy lúc đầu hiệu suất tăng cùng độ dày của lớp TiO2 và đạt cực đại tại 220 nm. Khi qua giá trị này thì hiệu suất giảm mạnh và rất thấp ở độ dày 520 nm.
Bảng 1.4. Hiệu suất của CdS/TiO2/ITO ứng với các độ dày khác nhau
Độ dày TiO2 (nm) η (%) 60 0,12 120 0,13 220 0,15 320 0,05 520 0,02
Jingshan Luo và cộng sự [42] đã chế tạo thành công mảng thanh nano TiO2/CdS bằng phƣơng pháp lắng đọng hơi hóa học khi đo quang điện hóa bằng máy phân tích điện hóa 3 điện cực: những mẫu TiO2/CdS đƣợc xem là những điện cực làm việc, điện cực đối là Pt và điện cực tham chiếu là Ag/AgCl. Dung dịch electrolyte là hỗn hợp 0,35 M Na2SO3 và 0,25 M Na2S (pH = 12,4) và nguồn ánh sáng từ đèn Xenon có công suất 100 mWcm-2. Kết quả cho thấy mật độ dòng chảy của điện cực TiO2/CdS là 5,8 mAcm-2, cao gấp 45 lần và so với điện cực TiO2 chỉ có 0,13 mAcm-2.
Hình 1.10. Đặc trƣng J-V của mẫu TiO2 và các mẫu TiO2/CdS dƣới điều kiện bóng tối và chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời mô phỏng [42]
Peng và các cộng sự [43] phát hiện ra rằng các QDs CdS đƣợc tích tụ trong các lỗ của mảng ống nano TiO2 có thể làm tăng đáng kể dòng ánh sáng ngắn mạch PEC (từ 0,22 đến 7,82 mAcm-2) và hiệu quả của tế bào (lên đến 4,15 %) dƣới ánh sáng mặt trời AM 1,5 G với cƣờng độ chiếu sáng 138,4 mWcm-2. Dung dịch 1 M Na2S đƣợc sử dụng làm chất điện phân.
Fang Xu và các cộng sự đã biến tính TiO2 cấu trúc phân nhánh bằng Au để nghiên cứu ảnh hƣởng chất nền của cấu trúc phân nhánh và hiệu ứng SPR của hạt nano Au nhằm nâng cao hiệu suất tách nƣớc của quang điện cực. Vàng Au/B-TiO2 thu đƣợc thể hiện mật độ dòng 2,5 mA/cm2 ở mức 1,23 V so với RHE, cao hơn nhiều so với màng B-TiO2 và thanh nano TiO2 do hiệu ứng tƣơng tác giữa cấu trúc TiO2 phân nhánh và hiệu ứng plasmon bề mặt (SPR) của hạt nano Au.
Nhìn chung, hiệu suất tách nƣớc quang điện hoá cho đến nay đã đƣợc cải thiện khá nhiều nhờ vào sự bùng nổ của công nghệ và kỹ thuật nano. Tuy nhiên, việc ứng dụng cho thực tế sản xuất khí Hydro cần phải đƣợc tiếp tục nghiên cứu và cải thiện cả về vật liệu điện cực quang lẫn phƣơng pháp thu nhận khí hydro.
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT MẪU