ĐIỆN CỰC NANO CẤU TRÚC 3D - PHÂN LỚP DỊ THỂ CỦA CdS/ZnO/Pt/WO3 TRONG VIỆC NÂNG CAO HIỆU SUẤT TÁCH NƯỚC QUANG ĐIỆN HÓA
Tập 130 Số 1C (2021), Nghiên cứu
Tập 130 Số 1C (2021)

ĐIỆN CỰC NANO CẤU TRÚC 3D - PHÂN LỚP DỊ THỂ CỦA CdS/ZnO/Pt/WO3 TRONG VIỆC NÂNG CAO HIỆU SUẤT TÁCH NƯỚC QUANG ĐIỆN HÓA

Nghiên cứu
https://doi.org/10.26459/hueunijns.v130i1C.5887
Đã xuất bản 2021-09-30
Trương Thị Hiên
Viện Nghiên cứu Lý thuyết và Ứng dụng, Đại học Duy Tân, Hà Nội, 1 Phùng Chí Kiên, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Vũ Thị Bích*
Viện Nghiên cứu Lý thuyết và Ứng dụng, Đại học Duy Tân, Hà Nội, 1 Phùng Chí Kiên, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Phan Thi Binh
Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Mai Thị Thanh Thùy
Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Mẫn Minh Tân
Viện Nghiên cứu Lý thuyết và Ứng dụng, Đại học Duy Tân, Hà Nội, 1 Phùng Chí Kiên, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Nguyễn Tiến Đại
Khoa Môi trường và Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Duy Tân, 254 Nguyễn Văn Linh, Thanh Khê, Đà Nẵng, Việt Nam
Trần Thị Trang
Khoa Công nghệ Hóa học và Môi Trường, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, Khoái Châu, Hưng Yên, Việt Nam
Chu Thị Thu Hiền
Bộ môn Hóa học, Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng, 55 Giải Phóng, Đồng Tâm, Hà Nội, 100000, Việt Nam
Trần Thị Minh Nguyệt
Bộ môn Hóa học, Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng, 55 Giải Phóng, Đồng Tâm, Hà Nội, Việt Nam
Nguyễn Mạnh Hùng
Bộ môn Vật liệu & Công nghệ Vật liệu, Khoa Cơ Khí, Học Viện Kỹ thuật Quân sự, 236 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội, Việt Nam
PDF

Từ khóa

cấu trúc 3D
thanh nano ZnO/CdS cấu trúc phân lớp dị thể
tấm WO3
tách nước quang điện hóa
sản xuất hydro 3D structure
heterojunction layers
CdS/ZnO/Pt/WO3 electrode
hydrogen production
photoelectrochemical cell

Cách trích dẫn

1.
Hiên TT, Vũ TB, Phan TB, Mai TTT, Mẫn MT, Nguyễn T Đại, Trần TT, Chu TTH, Trần TMN, Nguyễn MH. ĐIỆN CỰC NANO CẤU TRÚC 3D - PHÂN LỚP DỊ THỂ CỦA CdS/ZnO/Pt/WO3 TRONG VIỆC NÂNG CAO HIỆU SUẤT TÁCH NƯỚC QUANG ĐIỆN HÓA. hueuni-jns [Internet]. 30 Tháng Chín 2021 [cited 3 Tháng Bảy 2024];130(1C):31-4. Available at: https://jos.hueuni.edu.vn/index.php/hujos-ns/article/view/5887
##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.acm-sig-proceedings## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.acs-nano## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.apa## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.associacao-brasileira-de-normas-tecnicas## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.chicago-author-date## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.harvard-cite-them-right## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.ieee## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.modern-language-association## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.turabian-fullnote-bibliography## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.style.vancouver##

Tải trích dẫn

##plugins.generic.citationStyleLanguage.download.ris## ##plugins.generic.citationStyleLanguage.download.bibtex##
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Tóm tắt

Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu chế tạo điện cực có cấu trúc 3D phân lớp dị thể (cây – cành – nhánh) CdS/ZnO/Pt/WO3 ứng dụng cho tách nước quang điện hóa. Điện cực được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt và lắng đọng lớp nguyên tử. Hình thái học, cấu trúc tinh thể, và thành phần nguyên tố của điện cực này được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét (FE–SEM), kính hiển vị điện tử truyền qua (HR–TEM) và nhiễu xạ tia X (XRD). Nghiên cứu tính chất quang điện hóa của cấu trúc CdS/ZnO/Pt/WO3, chúng tôi thu được mật độ dòng quang điện là 8,5 mA·cm-2 và hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hydro 7,9 %% tại thế cung cấp –0,85 V trong dung dịch chất điện ly Na2S với nồng độ 0,5 mol/L. Cấu trúc 3D phân lớp này có mật độ dòng quang điện của điện cực cao hơn gấp hai lần so với các cấu trúc CdS/ZnO trên điện cực thủy tinh phủ oxit thiếc pha tạp bằng flo. Đây là một hướng tiếp cận rất hứa hẹn tổng hợp các cấu trúc nano phân lớp dị thể nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất hydro.

https://doi.org/10.26459/hueunijns.v130i1C.5887
PDF

Tài liệu tham khảo

  1. Fujishima A, Honda K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature. 1972;238(5358):37-8.
  2. Walter MG, Warren EL, McKone JR, Boettcher SW, Mi Q, Santori EA, et al. Solar water splitting cells. Chemical reviews. 2010;110(11):6446-73.
  3. Li X, Yu J, Low J, Fang Y, Xiao J, Chen X. Engineering heterogeneous semiconductors for solar water splitting. Journal of Materials Chemistry A. 2015;3(6):2485-534.
  4. Li Z, Luo W, Zhang M, Feng J, Zou Z. Photoelectrochemical cells for solar hydrogen production: current state of promising photoelectrodes, methods to improve their properties, and outlook. Energy & Environmental Science. 2013;6(2):347-70.
  5. Abe R. Recent progress on photocatalytic and photoelectrochemical water splitting under visible light irradiation. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2010;11(4):179-209.
  6. Van de Krol R, Grätzel M. Photoelectrochemical hydrogen production: Springer; 2012.
  7. Khaselev O, Turner JA. A monolithic photovoltaic-photoelectrochemical device for hydrogen production via water splitting. Science. 1998;280(5362):425-7.
  8. Peharz G, Dimroth F, Wittstadt U. Solar hydrogen production by water splitting with a conversion efficiency of 18%. International Journal of Hydrogen Energy. 2007;32(15):3248-52.
  9. Licht S, Wang B, Mukerji S, Soga T, Umeno M, Tributsch H. Efficient solar water splitting, exemplified by RuO2-catalyzed AlGaAs/Si photoelectrolysis. The Journal of Physical Chemistry B. 2000;104(38):8920-4.
  10. Heller A, Vadimsky RG. Efficient solar to chemical conversion: 12% efficient photoassisted electrolysis in the [p-type InP (Ru)]/HCl-KCl/Pt (Rh) cell. Physical Review Letters. 1981;46(17):1153.
  11. Chen HM, Chen CK, Liu R-S, Zhang L, Zhang J, Wilkinson DP. Nano-architecture and material designs for water splitting photoelectrodes. Chemical Society Reviews. 2012;41(17):5654-71.
  12. Lin Y, Yuan G, Liu R, Zhou S, Sheehan SW, Wang D. Semiconductor nanostructure-based photoelectrochemical water splitting: A brief review. Chemical Physics Letters. 2011;507(4-6):209-15.
  13. Cho IS, Chen Z, Forman AJ, Kim DR, Rao PM, Jaramillo TF, et al. Branched TiO2 nanorods for photoelectrochemical hydrogen production. Nano letters. 2011;11(11):4978-84.
  14. Wang G, Yang X, Qian F, Zhang JZ, Li Y. Double-sided CdS and CdSe quantum dot co-sensitized ZnO nanowire arrays for photoelectrochemical hydrogen generation. Nano letters. 2010;10(3):1088-92.
  15. Liu Y, Li W, Li J, Yang Y, Chen Q. Enhancing photoelectrochemical performance with a bilayer-structured film consisting of graphene–WO3 nanocrystals and WO3 vertically plate-like arrays as photoanodes. RSC Advances. 2014;4(7):3219-25.
  16. Liu X, Wang F, Wang Q. Nanostructure-based WO3 photoanodes for photoelectrochemical water splitting. Physical Chemistry Chemical Physics. 2012;14(22):7894-911.
  17. Wang H, Bai Y, Zhang H, Zhang Z, Li J, Guo L. CdS quantum dots-sensitized TiO2 nanorod array on transparent conductive glass photoelectrodes. The Journal of Physical Chemistry C. 2010;114(39):16451-5.
  18. Luo J, Ma L, He T, Ng CF, Wang S, Sun H, et al. TiO2/(CdS, CdSe, CdSeS) nanorod heterostructures and photoelectrochemical properties. The Journal of Physical Chemistry C. 2012;116(22):11956-63.
  19. Chen C, Ali G, Yoo SH, Kum JM, Cho SO. Improved conversion efficiency of CdS quantum dot-sensitized TiO2 nanotube-arrays using CuInS2 as a co-sensitizer and an energy barrier layer. Journal of Materials Chemistry. 2011;21(41):16430-5.
  20. Hieu HN, Dung NQ, Kim J, Kim D. Urchin-like nanowire array: a strategy for high-performance ZnO-based electrode utilized in photoelectrochemistry. Nanoscale. 2013;5(12):5530-5538.
  21. Quang ND, Kim D, Hien TT, Kim D, Hong S-K, Kim C. Three-dimensional hierarchical structures of TiO2/CdS branched core-shell nanorods as a high-performance photoelectrochemical cell electrode for hydrogen production. Journal of The Electrochemical Society. 2016;163(6):H434.
  22. Qi X, She G, Liu Y, Mu L, Shi W. Electrochemical synthesis of CdS/ZnO nanotube arrays with excellent photoelectrochemical properties. Chemical Communications. 2012;48(2):242-4.
  23. Tak Y, Hong SJ, Lee JS, Yong K. Fabrication of ZnO/CdS core/shell nanowire arrays for efficient solar energy conversion. Journal of Materials Chemistry. 2009;19(33):5945-51.
  24. Hieu HN, Vuong NM, Kim D. Optimization of CdS/ZnO electrode for use in photoelectrochemical cell. Journal of The Electrochemical Society. 2013;160(11):H852-H7.
  25. Li J, Hoffmann MW, Shen H, Fabrega C, Prades JD, Andreu T, et al. Enhanced photoelectrochemical activity of an excitonic staircase in CdS@ TiO2 and CdS@ anatase@ rutile TiO2 heterostructures. Journal of Materials Chemistry. 2012;22(38):20472-6.
  26. Sun W-T, Yu Y, Pan H-Y, Gao X-F, Chen Q, Peng L-M. CdS quantum dots sensitized TiO2 nanotube-array photoelectrodes. Journal of the American Chemical Society. 2008;130(4):1124-5.
  27. Chi C-F, Lee Y-L, Weng H-S. A CdS-modified TiO2 nanocrystalline photoanode for efficient hydrogen generation by visible light. Nanotechnology. 2008;19(12):125704.
  28. Jang JS, Joshi UA, Lee JS. Solvothermal synthesis of CdS nanowires for photocatalytic hydrogen and electricity production. The Journal of Physical Chemistry C. 2007;111(35):13280-7.
  29. Lu Y-R, Yin P-F, Mao J, Ning M-J, Zhou Y-Z, Dong C-K, et al. A stable inverse opal structure of cadmium chalcogenide for efficient water splitting. Journal of Materials Chemistry A. 2015;3(36):18521-7.
  30. Hieu HN, Vuong NM, Jung H, Jang DM, Kim D, Kim H, et al. Optimization of a zinc oxide urchin-like structure for high-performance gas sensing. Journal of Materials Chemistry. 2012;22(3):1127-34.
  31. Liu D, Kamat PV. Photoelectrochemical behavior of thin cadmium selenide and coupled titania/cadmium selenide semiconductor films. The Journal of Physical Chemistry. 1993;97(41):10769-73.
  32. Myung Y, Jang DM, Sung TK, Sohn YJ, Jung GB, Cho YJ, et al. Composition-tuned ZnO− CdSSe core− shell nanowire arrays. ACS nano. 2010;4(7):3789-800.
  33. Luo J, Im J-H, Mayer MT, Schreier M, Nazeeruddin MK, Park N-G, et al. Water photolysis at 12.3% efficiency via perovskite photovoltaics and Earth-abundant catalysts. Science. 2014;345(6204):1593-6.
  34. Hien TT, Kim C, Vuong NM, Quang ND, Kim D, Chinh ND, et al. Enhanced carrier collection efficiency in hierarchical nano-electrode for a high-performance photoelectrochemical cell. Journal of Power Sources. 2016;336:367-75.
  35. Abdi FF, Han L, Smets AH, Zeman M, Dam B, Van De Krol R. Efficient solar water splitting by enhanced charge separation in a bismuth vanadate-silicon tandem photoelectrode. Nature communications. 2013;4(1):1-7.
  36. Brillet J, Yum J-H, Cornuz M, Hisatomi T, Solarska R, Augustynski J, et al. Highly efficient water splitting by a dual-absorber tandem cell. Nature Photonics. 2012;6(12):824-8.
  37. Urbain F, Smirnov V, Becker J-P, Rau U, Ziegler J, Kaiser B, et al. Application and modeling of an integrated amorphous silicon tandem based device for solar water splitting. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2015;140:275-80.
Creative Commons License

công trình này được cấp phép theo Creative Commons Ghi công-Chia sẻ tương tự 4.0 License International .

Bản quyền (c) 2021 Array