Đồ án tốt nghiệp - Nghiên cứu hoạt tính tách nước của vật liệu g-C3N4 tải trên ống nano TiO2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
--

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH TÁCH NƯỚC CỦA
VẬT LIỆU g-C3N4 TẢI TRÊN ỐNG NANO TiO2

SVTH: Đặng Nhã Uyên
MSSV: 20128170
GVHD: PGS.TS: Phạm Văn Việt

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2024

TÓM TẮT
Nhu cầu về hydrogen, đặc biệt là hydrogen xanh sản xuất từ quá trình quang điện phân
nước, đang tăng mạnh trong những năm gần đây. Khóa luận này tập trung nghiên cứu
về việc tổng hợp, khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung TiO2 dạng ống trên lá Ti bằng
phương pháp anode hóa titanium và nồng độ tiền chất lớp phủ lên ống TiO2 trong phản
ứng quang điện hóa. Các kết quả phân tích bằng kỹ thuật XRD, FTIR, SEM và DRS đã
chứng minh cho sự tổng hợp thành công của vật liệu. Kết quả LSV để đánh giá hoạt tính
tách nước của vật liệu cho thấy mẫu 0.10-gCN/TNAs nung ở 500 °C có thế khởi phát
thấp nhất (0.74 V) và có quá thế nhỏ nhất là 900 mV tại mật độ dòng 10 mA cm-2. Từ
kết quả LSV chiếu sáng và phép đo khả năng đáp ứng quang cho thấy ánh sáng đã làm
tăng cường số lượng điện tử tham gia vào quá trình phản ứng tách nước, từ đó làm tăng
hiệu suất của quá trình. Dựa vào đồ thị Kubelka-Munk và đồ thị Mott-Schottky, giản đồ
các mức năng lượng của hệ vật liệu được xây dựng và cho phép giải thích cơ chế việc
cải thiện hoạt tính quang điện hóa xúc tác cho phản ứng tách nước. Từ các kết quả cho
thấy vật liệu TNAs và g-C3N4 cho thấy tiềm năng làm điện cực quang điện hóa tách
nước.

iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii
TÓM TẮT ...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
MỞ ĐẦU ..........................................................................................................
...

...
.

[37]

B. Pandey, S. Rani, S. C. J. J. o. A. Roy, and Compounds, A scalable approach
for functionalization of TiO2 nanotube arrays with g-C3N4 for enhanced photoelectrochemical performance, vol. 846, p. 155881, 2020.

[38]

B. Chai, T. Peng, J. Mao, K. Li, and L. J. P. C. C. P. Zan, Graphitic carbon nitride
(gC 3 N 4)–Pt-TiO 2 nanocomposite as an efficient photocatalyst for hydrogen
production under visible light irradiation, vol. 14, no. 48, pp. 16745-16752,
2012.

[39]

C. Pan, J. Jia, X. Hu, J. Fan, and E. J. A. S. S. Liu, In situ construction of gC3N4/TiO2 heterojunction films with enhanced photocatalytic activity over
magnetic-driven rotating frame, vol. 430, pp. 283-292, 2018.

[40]

B. Rezaei, N. Irannejad, and A. A. J. R. E. Ensafi, 3D TiO2 self-acting system
based on dye-sensitized solar cell and g-C3N4/TiO2-MIP to enhanced
photodegradation performance, vol. 123, pp. 281-293, 2018.

[41]

W. Kim, T. Tachikawa, G. h. Moon, T. Majima, and W. J. A. C. Choi, Molecular‐
level understanding of the photocatalytic activity difference between anatase and
rutile nanoparticles, vol. 126, no. 51, pp. 14260-14265, 2014.

49

[42]

B. T. M. Nguyet, N. T. Tuoi, N. J. V. J. o. C. Van Hung, and Adsorption,
Synthesis of g-C3N4/biochar materials for photocatalytic degradation of
doxycycline in aqueous solution under visible light irradiation, vol. 12, no. 4,
pp. 115-125, 2023.

[43]

W. Liu et al., Coupling photocatalytic fuel cell based on S-scheme gC3N4/TNAs photoanode with H2O2 activation for p-chloronitrobenzene
degradation and simultaneous electricity generation under visible light, vol. 304,
p. 122336, 2023.

[44]

B. Weng, M.-Y. Qi, C. Han, Z.-R. Tang, and Y.-J. J. A. C. Xu, Photocorrosion
inhibition of semiconductor-based photocatalysts: basic principle, current
development, and future perspective, vol. 9, no. 5, pp. 4642-4687, 2019.

[45]

B. Qian, X. Yang, X. Li, and Z. J. J. o. S. S. E. Song, Fabrication of 1D/2D pgC
3 N 4@ RGO heterostructures with superior visible-light photoelectrochemical
cathodic protection performance, vol. 24, pp. 1669-1678, 2020.

[46]

P. H. Nguyen, T. M. Cao, T. T. Nguyen, H. D. Tong, and V. J. B. J. o. N. Van
Pham, Photoelectrochemical water oxidation over TiO2 nanotubes modified
with MoS2 and g-C3N4, vol. 13, no. 1, pp. 1541-1550, 2022.

50

PHỤ LỤC

Phụ lục 1. Đồ thị CV ở của các mẫu (a) TNAs 500 các mẫu gCN/TNAs được phủ ở
các nồng độ (b) 0.05, (c) 0.10, (d) 0.15, (e) 0.20.

51