Nghiên cứu tổng hợp và biến tính ms2 m sn w với g c3n4 làm chất xúc tác quang và vật liệu anode pin sạc lithium ion

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu tổng hợp và biến tính ms2 m sn w với g c3n4 làm chất xúc tác quang và vật liệu anode pin, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Hương
• Người hướng dẫn: GS. Võ Viễn
• Trường học: Trường Đại học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
• Đề tài: Tổng hợp và Biến Tính MS2/g-C3N4 (M=Sn, W): Ứng dụng Xúc Tác Quang và Anode Pin Lithium-ion
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Bình Định

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.7. Điểm mới của luận án
• 2. DANH MỤC
• 2.1. Danh mục các từ viết tắt
• 2.2. Danh mục bảng
• 2.3. Danh mục hình vẽ
• 3. NỘI DUNG CHÍNH
• 3.1. Tổng hợp và đặc trưng vật liệu
• 3.1.1. Tổng hợp vật liệu composite MS2/g-C3N4 (M = Sn, W)
• 3.1.2. Tổng hợp vật liệu MS2 (M = Sn, W) bằng phương pháp nung trực tiếp pha rắn
• 3.1.3. Đặc trưng vật liệu
• 3.2. Đánh giá hoạt tính quang xúc tác
• 3.3. Đặc trưng điện hóa
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc trưng vật liệu
• 4.1.1. Vật liệu composite SnS2/g-C3N4
• 4.1.2. Vật liệu composite WS2/g-C3N4
• 4.2. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác
• 4.2.1. Vật liệu composite SnS2/g-C3N4
• 4.2.2. Vật liệu composite WS2/g-C3N4
• 4.3. Khảo sát đặc tính điện hóa
• 4.3.1. Vật liệu composite SnS2/g-C3N4
• 4.3.2. Vật liệu composite WS2/g-C3N4
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu MS2 Biến Tính G C3N4 Cho Ứng Dụng

Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp và biến tính các vật liệu composite dựa trên MS2 (M = Sn, W) và g-C3N4. Mục tiêu là tạo ra các vật liệu có khả năng ứng dụng trong hai lĩnh vực chính: xúc tác quang và vật liệu anode pin sạc lithium ion. Ô nhiễm môi trường và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng là những động lực chính thúc đẩy nghiên cứu này. Phương pháp xúc tác quang sử dụng năng lượng mặt trời để phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ được xem là giải pháp đầy hứa hẹn. Đồng thời, việc phát triển các vật liệu anode tiên tiến cho pin lithium ion (LIBs) là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu lưu trữ năng lượng hiệu quả. Nghiên cứu này hướng đến việc khai thác tiềm năng của MS2/g-C3N4 như một vật liệu đa ứng dụng trong cả hai lĩnh vực này. Luận án này cam kết tuân thủ các quy định về liêm chính khoa học và trích dẫn nguồn tài liệu một cách chính xác. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào việc phát triển hệ thống vật liệu cấu trúc lớp, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực năng lượng và môi trường.

1.1. Giới thiệu chung về vật liệu xúc tác quang MS2 G C3N4

MS2 (M = Sn, W) và g-C3N4 là những chất bán dẫn tiềm năng cho xúc tác quang do có vùng cấm hẹp, diện tích bề mặt lớn và độ bền hóa học cao. Tuy nhiên, hiệu suất của chúng bị hạn chế bởi tốc độ tái hợp nhanh của cặp electron - lỗ trống quang sinh. Do đó, việc biến tính để nâng cao hiệu suất xúc tác quang là rất quan trọng. G-C3N4 được sử dụng như vật liệu nền cho điện cực anode LIBs (theo Tài liệu gốc). Phương pháp tổng hợp vật liệu composite là quy trình một bước ở pha rắn.

1.2. Ưu điểm của việc sử dụng vật liệu Composite MS2 G C3N4

Vật liệu composite MS2/g-C3N4 kết hợp ưu điểm của cả hai thành phần, tạo ra hiệu ứng hiệp lực giúp tăng cường quá trình phân tách điện tích và giảm tái hợp. Điều này dẫn đến cải thiện hiệu suất điện hóa và hoạt tính xúc tác quang. Cấu trúc composite được tổng hợp theo quy trình một bước ở pha rắn. Nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng các pha (MS2, g-C3N4) đến khả năng phân hủy chất ô nhiễm và dung lượng lưu trữ lithium, từ đó đưa ra các ứng dụng tiềm năng cho hai lĩnh vực trên. Vật liệu này có tiềm năng thay thế anode graphite trong pin lithium ion, theo các nghiên cứu gần đây.

II. Thách Thức và Vấn Đề Hiệu Suất Xúc Tác Quang Cần Cải Thiện

Mặc dù MS2 và g-C3N4 có nhiều ưu điểm, nhưng tốc độ tái hợp nhanh của cặp electron - lỗ trống quang sinh làm suy giảm đáng kể hiệu suất xúc tác quang. Điều này đặt ra một thách thức lớn trong việc ứng dụng rộng rãi các vật liệu này. Hơn nữa, sự thay đổi thể tích lớn của MS2 trong quá trình chèn/giải chèn lithium ảnh hưởng đến công suất và độ bền của pin sạc lithium ion. Vì vậy, cần có các phương pháp biến tính hiệu quả để giải quyết những hạn chế này. Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp và biến tính MS2/g-C3N4 để vượt qua các rào cản kỹ thuật và nâng cao hiệu suất của vật liệu. Vật liệu anode dựa trên cấu trúc lớp MS2 (M = Sn, W) đang được nghiên cứu để thay thế cho graphite thương mại, theo luận án.

2.1. Hạn chế của vật liệu MS2 và G C3N4 trong xúc tác quang

Tốc độ tái hợp nhanh của cặp electron - lỗ trống quang sinh là yếu tố chính hạn chế hoạt tính xúc tác quang của MS2 và g-C3N4. Theo nghiên cứu, điều này dẫn đến giảm hiệu quả phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ. Cần có các chiến lược hiệu quả để giảm thiểu sự tái hợp và tăng cường quá trình phân tách điện tích. Việc biến tính vật liệu là một trong những giải pháp tiềm năng để cải thiện hiệu suất xúc tác quang.

2.2. Vấn đề về sự thay đổi thể tích của MS2 trong pin Lithium Ion

Sự thay đổi thể tích lớn của MS2 trong quá trình sạc và xả pin gây ra các vấn đề về độ bền và tuổi thọ của điện cực. Điều này làm giảm hiệu suất và khả năng lưu trữ năng lượng của pin sạc lithium ion. Thiết kế cấu trúc composite giữa MS2 và g-C3N4 là một hướng đi tiềm năng để giảm thiểu sự thay đổi thể tích và cải thiện hiệu suất điện hóa.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Biến Tính MS2 Bằng G C3N4 Thế Nào

Nghiên cứu sử dụng phương pháp nung trực tiếp ở pha rắn để tổng hợp vật liệu composite MS2/g-C3N4. Quá trình này bao gồm việc trộn và nghiền mịn hỗn hợp tiền chất gồm tin (IV) chloride hoặc tungstic acid và thiourea với tỷ lệ khác nhau, sau đó nung ở nhiệt độ cao. Vật liệu MS2 được tổng hợp bằng cách nung trực tiếp pha rắn composite MS2/g-C3N4 ở nhiệt độ cao hơn trong khí N2 để loại bỏ hoàn toàn g-C3N4. Các phương pháp đặc trưng vật liệu như XRD, IR, XPS, SEM, TEM, Raman, UV-vis DRS, TGA và PL được sử dụng để phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu. Theo tài liệu gốc, các thí nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm. Nghiên cứu tập trung vào việc xác định thành phần tối ưu của vật liệu composite MS2/g-C3N4 (M = Sn, W) cho mỗi ứng dụng cụ thể.

3.1. Quy trình tổng hợp vật liệu Composite MS2 G C3N4 M Sn W

Quy trình tổng hợp bắt đầu bằng việc trộn và nghiền mịn hỗn hợp tiền chất (tin (IV) chloride hoặc tungstic acid và thiourea) với tỷ lệ khối lượng khác nhau. Hỗn hợp sau đó được nung ở nhiệt độ 500°C. Tỷ lệ các chất tiền chất ảnh hưởng trực tiếp đến thành phần và cấu trúc của vật liệu composite. Việc kiểm soát chặt chẽ các thông số tổng hợp là rất quan trọng để tạo ra vật liệu có tính chất mong muốn.

3.2. Phương pháp loại bỏ pha nền G C3N4 để tổng hợp MS2

Vật liệu MS2 được tổng hợp bằng cách nung trực tiếp pha rắn composite MS2/g-C3N4 ở nhiệt độ cao hơn (650°C) trong môi trường khí N2. Quá trình này loại bỏ hoàn toàn pha nền g-C3N4, để lại vật liệu MS2 tinh khiết. Việc kiểm soát nhiệt độ và môi trường khí là rất quan trọng để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn g-C3N4 mà không làm thay đổi cấu trúc của MS2.

3.3. Các phương pháp đặc trưng vật liệu MS2 G C3N4

Vật liệu tổng hợp được đặc trưng bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như XRD, IR, XPS, SEM, TEM, Raman, UV-vis DRS, TGA và PL. Các phương pháp này cho phép xác định cấu trúc, thành phần, hình thái, tính chất quang học, tính chất điện tử và tính chất nhiệt của vật liệu. Dữ liệu thu được từ các phương pháp đặc trưng này được sử dụng để đánh giá chất lượng của vật liệu và mối tương quan giữa cấu trúc và tính chất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Xúc Tác Quang Phân Hủy RhB Hiệu Quả

Các vật liệu tổng hợp được đánh giá hoạt tính xúc tác quang bằng phản ứng xúc tác quang phân hủy Rhodamine B (RhB) trong nước. Đây là một phương pháp chuẩn để đánh giá khả năng phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ của vật liệu xúc tác quang. Hiệu suất phân hủy RhB được xác định bằng cách đo sự thay đổi nồng độ RhB theo thời gian dưới ánh sáng. Nghiên cứu này cũng khảo sát cơ chế phản ứng xúc tác quang để hiểu rõ hơn về quá trình phân hủy RhB. Hoạt tính xúc tác của vật liệu được đánh giá theo phương pháp chuẩn thông qua phản ứng xúc tác quang phân hủy dung dịch thuốc nhuộm RhB. Sản phẩm phản ứng được phân tích bằng phép đo UV-vis.

4.1. Phân tích định lượng Rhodamine B RhB bằng UV Vis

Nồng độ RhB được xác định bằng phương pháp phổ UV-Vis. Dựa vào phổ UV-vis của dung dịch RhB, ta có thể xây dựng đường chuẩn để định lượng RhB. Theo tài liệu gốc, sản phẩm phản ứng được phân tích bằng phép đo UV-vis, qua đó đánh giá hiệu quả phân hủy RhB của vật liệu xúc tác quang. Phân tích định lượng RhB là bước quan trọng để đánh giá hoạt tính xúc tác quang.

4.2. Cơ chế phản ứng xúc tác quang phân hủy RhB

Nghiên cứu khảo sát cơ chế phản ứng xúc tác quang để hiểu rõ hơn về quá trình phân hủy RhB. Việc xác định các gốc tự do tham gia vào phản ứng và vai trò của từng thành phần trong vật liệu composite là rất quan trọng. Hiểu rõ cơ chế phản ứng giúp tối ưu hóa hoạt tính xúc tác quang của vật liệu và mở ra các ứng dụng tiềm năng trong xử lý ô nhiễm môi trường.

4.3. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính xúc tác

Nghiên cứu cần khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như cường độ ánh sáng, pH của dung dịch, nồng độ chất xúc tác và sự có mặt của các chất khác đến hoạt tính xúc tác. Việc tối ưu hóa các yếu tố này giúp tăng cường hiệu suất xúc tác quang và mở rộng phạm vi ứng dụng của vật liệu. Phân tích dữ liệu hoạt tính quang xúc tác cần bao gồm đánh giá định lượng và so sánh hiệu suất của các vật liệu tổng hợp khác nhau.

V. Điện Hóa Đánh Giá Khả Năng Lưu Trữ Lithium Cho Pin

Các vật liệu tổng hợp được sử dụng để làm điện cực anode pin lithium ion. Các điện cực được lắp ráp dạng pin cúc áo (coin cell), sau đó thực hiện quét thế vòng tuần hoàn (CV), đo phóng nạp dòng tĩnh (Galvanostatic charge – discharge) và đo dung lượng sạc xả ion Li+. Các phép đo này cung cấp thông tin về tính chất điện hóa của vật liệu và khả năng lưu trữ lithium. Tính chất điện hóa của vật liệu được đánh giá bằng phương pháp quét thế vòng tuần hoàn, đo phóng nạp dòng tĩnh và đo dung lượng sạc xả ion Li+. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá khả năng lưu trữ năng lượng và độ bền của điện cực anode làm từ vật liệu composite.

5.1. Quy trình lắp ráp pin cúc áo và phép đo điện hóa

Pin cúc áo (coin cell) được lắp ráp theo quy trình chuẩn. Sau đó, các phép đo điện hóa như quét thế vòng tuần hoàn (CV), đo phóng nạp dòng tĩnh (Galvanostatic charge – discharge) và đo tổng trở điện hóa (EIS) được thực hiện. Các phép đo này cung cấp thông tin quan trọng về tính chất điện hóa của vật liệu và hiệu suất của pin.

5.2. Phân tích kết quả quét thế vòng tuần hoàn CV

Phép đo quét thế vòng tuần hoàn (CV) cung cấp thông tin về các phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong quá trình sạc và xả pin. Phân tích các đỉnh oxi hóa khử trên đường cong CV giúp xác định cơ chế lưu trữ lithium và tính chất điện hóa của vật liệu anode. Đánh giá các thông số điện hóa của điện cực dựa trên phổ EIS (theo tài liệu gốc).

5.3. Đánh giá dung lượng sạc xả và độ bền của điện cực Anode

Dung lượng sạc xả và độ bền của điện cực anode được đánh giá bằng phép đo phóng nạp dòng tĩnh trong nhiều chu kỳ. Dung lượng sạc xả cao và độ bền tốt là những yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của pin lithium ion. Cần so sánh dung lượng trao đổi ion lithium của SCN3 và SNS (theo tài liệu gốc).

VI. Kết Luận và Triển Vọng Vật Liệu MS2 G C3N4 Ứng Dụng Tương Lai

Kết quả nghiên cứu xác định thành phần tối ưu của vật liệu composite MS2/g-C3N4 cho mỗi ứng dụng cụ thể (xúc tác quang và vật liệu anode pin sạc lithium ion). Mối quan hệ giữa hàm lượng các pha thành phần và hiệu năng xúc tác quang – điện hóa của composite được xác định. Nghiên cứu này góp phần làm phong phú thêm về hệ thống vật liệu cấu trúc lớp ứng dụng trong lĩnh vực môi trường và năng lượng. Từ những nghiên cứu về khả năng quang xúc tác và năng lực lưu trữ lithium quy mô phòng thí nghiệm, vật liệu MS2/g-C3N4 có thể được khai thác, mở rộng thực tiễn cho các ứng dụng xử lý ô nhiễm hữu cơ trong môi trường nước hay chuẩn bị tiến tới sản xuất pin lithium nội địa.

6.1. Tối ưu hóa thành phần Composite MS2 G C3N4 cho từng ứng dụng

Nghiên cứu đã xác định thành phần tối ưu của vật liệu composite MS2/g-C3N4 cho từng ứng dụng cụ thể. Khi hàm lượng g-C3N4 cao, composite được ưu tiên cho ứng dụng xúc tác quang. Ngược lại, ở những hàm lượng g-C3N4 thấp, sử dụng composite làm anode cho LIBs thu được kết quả tốt hơn. Việc tối ưu hóa thành phần giúp khai thác tối đa tiềm năng của vật liệu trong từng lĩnh vực.

6.2. Cơ chế chuyển điện tích trong quá trình xúc tác quang

Nghiên cứu đề xuất cơ chế chuyển và phân tách điện tích theo sơ đồ S để giải thích hiệu suất xúc tác quang vượt trội của composite MS2/g-C3N4. Cơ chế này giúp giảm thiểu sự tái hợp của cặp electron - lỗ trống quang sinh và tăng cường quá trình phân hủy chất ô nhiễm. Đề xuất cơ chế chuyển và phân tách điện tích theo sơ đồ S, theo luận án.

6.3. Triển vọng ứng dụng vật liệu Composite MS2 G C3N4

Vật liệu MS2/g-C3N4 có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực môi trường và năng lượng. Trong tương lai, vật liệu này có thể được sử dụng để xử lý ô nhiễm nước, sản xuất pin lithium ion hiệu suất cao và phát triển các công nghệ năng lượng bền vững. Cần nghiên cứu thêm về khả năng ứng dụng thực tế và quy mô lớn của vật liệu này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Tổng hợp và đặc trưng vật liệu. Đánh giá hoạt tính quang xúc tác. Đặc trưng điện hóa.

Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Phản ứng xúc tác quang. Giới thiệu chung về phản ứng xúc tác quang.

Cơ chế phản ứng xúc tác quang. Giới thiệu về Rhodamine B. Nguồn điện hóa học. Tổng quan về nguồn điện hóa học.

Phân loại nguồn điện hóa học. Nguồn điện sơ cấp. Nguồn điện thứ cấp. Pin nhiên liệu.

Pin sạc lithium-ion (LIBs). Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của LIBs. Nguyên tắc hoạt động. Vật liệu anode.

Vật liệu disulfide kim loại chuyển tiếp MS2 (M = Sn, W). Vật liệu tin disulfide (SnS2). Vật liệu tungsten disulfide (WS2). Ứng dụng vật liệu trên cơ sở MS2 (M = Sn, W).

Ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang. Ứng dụng làm vật liệu anode LIBs. Vật liệu graphitic carbon nitride (g-C3N4). Cấu trúc tinh thể.

Phương pháp tổng hợp. Ứng dụng vật liệu g-C3N4. Ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang. Ứng dụng làm vật liệu nền cho điện cực anode LIBs.

Vật liệu composite MS2/g-C3N4 (M = Sn, W). Tổng hợp vật liệu. Dụng cụ, thiết bị. Tổng hợp vật liệu.

Tổng hợp vật liệu g-C3N4. Tổng hợp vật liệu composite SnS2/g-C3N4 và SnS2. Tổng hợp vật liệu composite WS2/g-C3N4 và WS2. Các phương pháp đặc trưng vật liệu.

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Phương pháp phổ hồng ngoại (IR). Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Phương pháp phổ Raman.

Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM). Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 ở 77 K. Phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS).

Phương pháp phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến (UV-vis DRS). Phương pháp phổ quang phát quang (PL). Khảo sát hoạt tính quang xúc tác. Phân tích định lượng RhB.

Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ RhB. Khảo sát hoạt tính quang xúc tác của vật liệu. Khảo sát cơ chế phản ứng xúc tác quang. Đặc trưng điện hóa.

Quy trình lắp ráp pin cúc áo. Phép đo phóng nạp dòng tĩnh (Galvanostatic charge – discharge). Phép đo quét thế vòng tuần hoàn (CV). Phép đo tổng trở điện hoá (EIS).

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Đặc trưng vật liệu. Vật liệu composite SnS2/g-C3N4. Vật liệu composite WS2/g-C3N4.

Khảo sát hoạt tính quang xúc tác. Vật liệu composite SnS2/g-C3N4. Vật liệu composite WS2/g-C3N4. Khảo sát đặc tính điện hóa.

Vật liệu composite SnS2/g-C3N4. Vật liệu composite WS2/g-C3N4. 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. 113 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.

113 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. 114 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu/ Chú thích tiếng Anh Chú thích tiếng Việt Từ viết tắt CB Conduction band Vùng dẫn CE Coulombic efficiency Hiệu suất Coulomb CV Cyclic voltammetry Phép đo quét thế vòng tuần hoàn CVD Chemical vapor decomposition Lắng đọng hơi hóa học Eg Band gap energy Năng lượng vùng cấm EIS Electrochemical impedance Phổ tổng trở điện hóa spectroscopy HR-TEM High-resolution transmission Hiển vi điện tử truyền qua electron microscopy độ phân giải cao IEF Internal electric field Nội điện trường IR Infrared radiation Hồng ngoại LIBs Lithium-ion batteries Pin sạc lithium-ion OCV Open circuit voltage Thế mạch hở PL Photoluminescence Phổ quang phát quang RhB Rhodamine B Rhodamine B SAED Selected area electron diffraction Nhiễu xạ electron vùng chọn lọc SEI Solid electrolyte interface Lớp điện giải rắn SEM Scanning electron microscopy Hiển vi điện tử quét TEM Transmission electron microscopy Hiển vi điện tử truyền qua TGA Thermogravimetric analysis Phân tích nhiệt trọng lượng TMDs Transition metal dichalcogenides Dichalcogenide kim loại chuyển tiếp UV-vis Ultraviolet – visible Tử ngoại – khả kiến UV-vis DRS UV-visible diffuse reflectance Phổ phản xạ khuếch tán tử spectroscopy ngoại khả kiến VB Valance band Vùng hóa trị XPS X-ray photoelectron spectroscopy Phổ quang điện tử tia X XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tia X DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Danh mục hóa chất. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ RhB (mg/L).

Diện tích bề mặt riêng và kích thước lỗ xốp trung bình của các mẫu vật liệu từ phân tích BET và BJH. Hằng số tốc độ theo mô hình Langmuir – Hinshelwood. Năng lượng vùng cấm (Eg, eV) của các mẫu CN, SNS và SCNx (x = 7, 25, 30 và 35). Vị trí biên thế CB và VB của g-C3N4 and SnS2.

Hằng số tốc độ theo mô hình Langmuir – Hinshelwood. Năng lượng vùng cấm (Eg, eV) của các mẫu vật liệu CN, WS và WCNy (y = 3, 5, 10, 25, 30 và 35). Tóm tắt đặc trưng sạc/xả. Thông số điện hóa của các điện cực dựa trên phổ EIS.

Thông số điện hóa của các điện cực dựa trên phổ EIS. 106 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Cấu trúc năng lượng điện tử của vật liệu. Cơ chế xúc tác quang của chất bán dẫn.

(a) Công thức cấu tạo và (b) Cấu trúc không gian ba chiều của phân tử RhB. Cấu hình của một số loại LIBs: (a) dạng trụ, (b) dạng lăng trụ, (c) dạng cúc áo và (d) dạng túi. Sơ đồ hoạt động của LIBs điển hình. Các cơ chế lưu trữ thuận nghịch lithium ở anode.

(a) Cấu trúc tinh thể của graphite. (b) Điện thế và dung lượng riêng của một số vật liệu anode. Ảnh hưởng của sự giãn nở thể tích đối với anode dựa trên Si. Sơ đồ quá trình tổng hợp cấu trúc nano Sn 3D kiểu san hô.

Sơ đồ tổng hợp và cơ chế đan cài lithium của composite Sn/g-C3N4. (a) Cấu trúc của đơn lớp SnS2. (b) Ô cơ sở và (c) cấu trúc không gian ba chiều của SnS2. Cấu trúc đơn lớp của WS2.

Cấu trúc Eg và cơ chế phân tách cặp electron - lỗ trống quang sinh của vật liệu TiO2/WS2. Cơ chế vận chuyển điện tích sơ đồ S của vật liệu composite ba cấu tử g- C3N4/WO3/WS2. (a) Đường cong CV 10 chu kỳ đầu của SnS2/RGO-12. (b) Dung lượng sạc/xả chu kỳ đầu tiên và (c) dung lượng trao đổi ion lithium của các vật liệu SnS2/RGO- 12/24/48.

Ảnh SEM của WS2/carbon. Cấu trúc của g-C3N4: (a) Cấu trúc vòng s-triazine và (b) cấu trúc vòng tri-s- triazine. Kiểu xếp chồng ABAB của g-C3N4. Sơ đồ tổng hợp g-C3N4 từ cyanamide.

(a1) Ảnh TEM của g-C3N4. Ảnh (a2, a3) TEM và (a4) HR-TEM của Ag2O/g- C3N4. (b) Cơ chế xúc tác quang đối với vật liệu Ag2O/g-C3N4. (a) Sơ đồ tổng hợp và (b) cơ chế chuyển điện tích theo sơ đồ S của composite BiOBr/g-C3N4.

Cơ chế phản ứng xúc tác quang của composite SnS2/g-C3N4. (a) Ảnh SEM, (b) dung lượng sạc/xả bốn chu kỳ đầu ở 0,1C và (c) dung lượng trao đổi ion Li+ của composite g-C3N4@WS2. Phổ UV-vis của dung dịch RhB. Đường chuẩn định lượng RhB.

Quy trình lắp pin cúc áo. Đường cong thế phụ thuộc thời gian ở các mật độ dòng khác nhau. Mô hình đường cong CV của một phản ứng thuận nghịch đơn giản với sự thay đổi thế theo thời gian được thể hiện trong hình đính kèm. (d) Phổ Raman của SNS và SCN3.

Ảnh SEM và HR-TEM của (a, d) SCN1, (b, e) SCN3 và (c, f) SNS. Phổ XPS (c) S2p và (d) Sn3d của SNS, SCN3 và SCN30. Sự lai hóa của các nguyên tử N và cấu trúc liên hợp π của đơn vị tri-s-triazine 72 Hình 3. Ảnh SEM của (a) WCN5, (b) WS và (c) com-WS.

Ảnh HR-TEM của (d, e và f) WCN5, (g) WS. Phổ XPS (a) C1s và (b) N1s của CN, WCN5. Phổ XPS (c) S2p, (d) W4d và (e) W4f của vật liệu WCN5. (a) Quang phân hủy RhB bởi mẫu SNS, CN, SCNx (x = 1, 3, 5, 7, 25, 30 và 35), (A) thí nghiệm với xúc tác mà không chiếu đèn và (B) thí nghiệm chiếu đèn không sử dụng xúc tác.

(b) Mô hình động học Langmuir – Hinshelwood áp dụng cho mẫu vật liệu. (d) Phổ PL được tách peak của CN tại bước sóng kích thích laser 355 nm. Đồ thị phụ thuộc hàm Kubelka – Munk vào năng lượng photon ước tính Eg của CN, SCN và composite SCNx (x = 7, 25, 30 và 35). (a) Quang phân hủy RhB và (b) mô hình động học Langmuir – Hinshelwood đối với vật liệu SCN30 trong các điều kiện khác nhau: không khí, N2, O2.

(c) Ảnh hưởng của chất dập tắt gốc tự do đến quá trình quang phân hủy RhB và (d) mô hình động học Langmuir – Hinshelwood áp dụng cho mẫu SCN30. Cơ chế quang phân hủy RhB bởi SnS2/g-C3N4 theo (a) mô hình cấu trúc dị hợp loại II và (c) sơ đồ S. (b) Sự chuyển electron do chênh lệch mức Fermi giữa hai bán dẫn. (c) Phổ PL của CN và WCN25 tại bước sóng kích thích laser 355 nm.

Đường cong CV ba chu kỳ đầu của (a) SCN3, (b) SNS, (c) CN. Dung lượng sạc/xả của (d) SCN3 ba chu kỳ đầu ở mật độ dòng 100 mA g−1, (e) SNS và (f) SCN3 trong 600 chu kỳ ở mật độ dòng 500 mA g−1. (e) Dung lượng trao đổi ion lithium của SCN3 và SNS tại 100 mA g−1. (f) Mô hình mạch tương đương cho EIS.

Ảnh SEM của (a) SNS và (b) SCN3 sau 600 chu kỳ. Hình chữ nhật bên trong là ảnh SEM của bề mặt điện cực trước khi sạc/xả và hình vuông bên trong là ảnh kỹ thuật số của các điện cực sau 600 chu kỳ. Sơ đồ tóm tắt từ quy trình tổng hợp đến phản ứng điện hóa của vật liệu composite SnS2/g-C3N4. Đường cong CV của các điện cực (a) WCN5, (b) WS, (c) com-WS trong ba chu kỳ đầu và tại chu kỳ thứ hai.

Dung lượng sạc/xả của (a) WCN5, (b) com-WS và (c) WS trong 200 chu kỳ. (d) Dung lượng trao đổi ion lithium của các điện cực tại 100 mAh g−1. (b) Khả năng lưu trữ dung lượng với các mật độ dòng khác nhau, (c) phổ EIS và (d) sự phụ thuộc tuyến tính giữa điện trở thực (Z’, Ω) và tần số góc (ω−0,5, s−0,5) của WS, com-WS và WCN5. Ảnh (a) SEM, (b, c và d) HR-TEM và (e) SAED của điện cực WCN5, và (f) ảnh SEM của điện cực com-WS sau 200 chu kỳ sạc/xả tại 1000 mAh g−1.

Hình bên trong là ảnh chụp kỹ thuật số của các điện cực (a) WCN5 và (f) com-WS. Lý do chọn đề tài Xã hội hiện đại đang đối mặt với những thách thức to lớn về vấn đề môi trường và năng lượng.