Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Chế Tạo Điện Cực Quang G-C3N4/TiO2 Cấu Trúc Ống Nano Ứng Dụng Trong Lĩnh Vực Quang Điện Hóa

• Tác giả: Võ Thị Thu Trang
• Người hướng dẫn: TS. Đoàn Minh Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Vật lý chất rắn
• Đề tài: Chế Tạo Điện Cực Quang G-C3N4/TiO2 Cấu Trúc Ống Nano Ứng Dụng Trong Quang Điện Hóa
• Loại tài liệu: luận văn
• Địa điểm: Quy Nhơn

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Giới thiệu về quang điện hóa
• 1.2. Sơ lược về cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu quang điện hóa
• 1.3. Bản chất của quang điện hóa
• 1.4. Ứng dụng của quang điện hóa
• 1.5. Giới thiệu về titan đioxit (TiO2)
• 1.5.1. Cấu trúc của TiO2
• 1.5.2. Một số tính chất hoá học cơ bản của TiO2
• 1.5.3. Một số tính chất vật lý TiO2
• 1.5.4. Các ứng dụng và tình hình nghiên cứu vật liệu nano TiO2
• 1.5.5. Một số phương pháp tổng hợp TiO2 cấu trúc ống nano
• 1.6. Giới thiệu về graphic cacbon nitric (g-C3N4)
• 1.6.1. Đặc điểm cấu tạo
• 1.6.2. Phương pháp tổng hợp
• 1.6.3. Ứng dụng và tình hình nghiên cứu g-C3N4
• 1.6.4. Tình hình nghiên cứu vật liệu g-C3N4/ TiO2
• 1.7. Hóa chất và dụng cụ
• 1.7.1. Dụng cụ và thiết bị
• 1.8. Quy trình tổng hợp mẫu
• 1.8.1. Chế tạo vật liệu TiO2 cấu trúc ống nano
• 1.8.2. Tổng hợp vật liệu g-C3N4
• 1.8.3. Tổng hợp điện cực quang g-C3N4/TiO2 cấu trúc ống nano
• 1.9. Các phương pháp đặc trưng vật liệu
• 1.9.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 1.9.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 1.9.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 1.9.4. Phương pháp phổ UV-Vis
• 1.9.5. Đo thuộc tính quang điện hóa
• 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Kết quả nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.2. Kết quả ảnh SEM và TEM
• 2.3. Phổ phản xạ khuếch tán (UV-VIS)
• 2.4. Tính chất quang điện hóa của vật liệu
• 2.5. Tính chất quang điện hóa của TiO2
• 2.6. Tính chất quang điện hóa của g-C3N4/TiO2
• 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Luận Văn Thạc Sĩ Chế Tạo Điện Cực Quang G C3N4 TiO2

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc chế tạo điện cực quang G-C3N4/TiO2 cấu trúc ống nano, một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm lớn trong nghiên cứu quang điện hóa. Việc sử dụng các vật liệu như G-C3N4 và TiO2 không chỉ giúp cải thiện hiệu suất quang điện mà còn mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong việc sản xuất năng lượng sạch.

1.1. Giới thiệu về quang điện hóa và ứng dụng của nó

Quang điện hóa là quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học. Ứng dụng của nó rất đa dạng, từ sản xuất hydro đến xử lý môi trường.

1.2. Tầm quan trọng của vật liệu G C3N4 và TiO2

G-C3N4 và TiO2 là những vật liệu quang điện hóa quan trọng, với khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi năng lượng hiệu quả, góp phần vào sự phát triển bền vững.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Điện Cực Quang

Mặc dù G-C3N4 và TiO2 có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc tối ưu hóa hiệu suất quang điện. Các vấn đề như tốc độ tái tổ hợp electron và lỗ trống cần được giải quyết để nâng cao hiệu quả hoạt động của điện cực.

2.1. Tốc độ tái tổ hợp electron và lỗ trống

Tốc độ tái tổ hợp cao giữa electron và lỗ trống là một trong những yếu tố chính làm giảm hiệu suất quang điện của vật liệu.

2.2. Giới hạn của vùng cấm trong TiO2

Vùng cấm rộng của TiO2 (khoảng 3,2 eV) hạn chế khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy, làm giảm hiệu suất quang điện.

III. Phương Pháp Chế Tạo Điện Cực Quang G C3N4 TiO2

Để chế tạo điện cực quang G-C3N4/TiO2, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp tối ưu hóa cấu trúc mà còn nâng cao hiệu suất quang điện của vật liệu.

3.1. Phương pháp tổng hợp TiO2 cấu trúc ống nano

Phương pháp thủy nhiệt là một trong những cách hiệu quả để tổng hợp TiO2 cấu trúc ống nano, giúp cải thiện diện tích bề mặt và khả năng hấp thụ ánh sáng.

3.2. Tổng hợp vật liệu G C3N4

G-C3N4 có thể được tổng hợp từ melamin, tạo ra một vật liệu quang điện hóa ổn định và hiệu quả.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy điện cực quang G-C3N4/TiO2 có hiệu suất quang điện cao hơn so với các vật liệu riêng lẻ. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

4.1. Hiệu suất quang điện của điện cực G C3N4 TiO2

Điện cực G-C3N4/TiO2 cho thấy hiệu suất quang điện vượt trội, nhờ vào sự kết hợp giữa hai vật liệu này.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất năng lượng sạch

Vật liệu này có thể được ứng dụng trong sản xuất hydro, góp phần vào việc phát triển năng lượng sạch và bền vững.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về điện cực quang G-C3N4/TiO2 cấu trúc ống nano không chỉ mở ra hướng đi mới trong quang điện hóa mà còn hứa hẹn nhiều ứng dụng thực tiễn trong tương lai. Việc tối ưu hóa các thông số chế tạo sẽ là chìa khóa để nâng cao hiệu suất quang điện.

5.1. Tương lai của vật liệu quang điện hóa

Vật liệu quang điện hóa như G-C3N4/TiO2 sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển, với mục tiêu nâng cao hiệu suất và ứng dụng thực tiễn.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện tính ổn định và khả năng hoạt động của điện cực trong môi trường thực tế.