Nghiên cứu tính chất quang điện hóa của compozit TiO2 MnO2

Bài viết tổng hợp thành công compozit TiO2-MnO2 bằng cách kết hợp hai phương pháp anot hóa và phương pháp hóa học. Đầu tiên TiO2 sẽ được tổng hợp bằng phương pháp anot hóa tại điện thế 40 V, sau đó MnO2 sẽ được kết tủa lên trên TiO2 bằng phương pháp hóa học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tính chất quang điện hóa của compozit TiO2 MnO2 Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học -Tập 29, số 02/2023 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HÓA CỦA COMPOZIT TiO2-MnO2 Đến tòa soạn 26-12-2022 Mai Thị Thanh Thùy1*, Nguyễn Thị Vân Anh1, Phan Hoàng Yến2 1. Viện Hóa học, Viện HLKH&CN Việt Nam 2. Trường Đại học Điện lực * Email: thuyttmai1980@gmail.com SUMMARY STUDY ON PHOTOELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF TiO2-MnO2 COMPOSITEThe photoelectrochemical properties of TiO2-MnO2 composite were determined by cyclic voltammetry(CV), potentiostatic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis under darkor UV illumination. The results showed that the photocurrent density of TiO 2 was enhanced when addingMnO2 into TiO2 nanotube arrays and depended on the number of cycles and the UV light intensity. UnderUV illumination, the photocurrent response of TiO2 reached 2.36 mA/cm2 and that of TiO2-MnO2 compositeincreased significantly to 3.4 mA/cm2. The presence of MnO2 in composite made conductivity increase inboth dark and light conditions thanks to Rct reduced 4 times in dark and 31 times in illumination conditions.Keywords. Photoelectrochemical current, TiO2-MnO2 composite, cyclic voltammetry, potentiostaticpolarization, electrochemical impedance spectroscopy.1. MỞ ĐẦU MnO2 là một oxit kim loại chuyển tiếp, có thể dễTrong những năm gần đây vật liệu compozit đã và dàng tổng hợp, thân thiện môi trường và có dungđang thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu lượng cao thường được sử dụng trong siêu tụ điệnở Việt Nam cũng như trên toàn thế giới bởi những hóa [15,16]. Vật liệu compozit TiO2 – MnO2 là vậttính năng vượt trội của nó. Đặc biệt khi lai ghép liệu có tính chất quang điện hóa tốt thường được sửcác oxit kim loại với nhau có thể tạo ra vật liệu mới dụng để làm siêu tụ điện hóa, làm điện cực anot chocó nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như pin liti, làm điện cực cho quá trình điện phân nước,năng lượng, xúc tác, xử lý môi trường [1-4]. TiO2 xúc tác phản ứng hóa học, [17,18]. Compozit TiO2là một trong những vật liệu bán dẫn điển hình có – MnO2 có thể được tổng hợp bằng nhiều phươngtiềm năng ứng dụng rất cao vì thân thiện môi pháp khác nhau như phương pháp lắng đọng pha hơitrường, có tính sát khuẩn, có tính quang xúc tác và [18], phương pháp lắng đọng pha lỏng[19], phươngquang điện hóa. Để tăng hiệu quả xúc tác quang pháp thủy nhiệt [20], phương pháp anot hóa hợpđiện hóa của TiO2 nhiều nghiên cứu đã tiến hành kim Ti-Mn [21],...pha tạp TiO2 với các oxit kim loại chuyển tiếp như Trong nghiên cứu trước chúng tôi đã tổng hợpV2O5 [5], SnO2[6], ZnO [7,8], WO3 [9],… kim loại thành công compozit TiO2-MnO2 bằng cách kếtchuyển tiếp nhóm 3d như V, Co, Ni, Cu,Fe, Zn hay hợp hai phương pháp anot hóa và phương pháp hóacác kim loại quý như Rh, Ru, Ir, Pt, Au [10-12] học [22]. Đầu tiên TiO2 sẽ được tổng hợp bằnghoặc phi kim như N, S, C,…[13,14]. phương pháp anot hóa tại điện thế 40 V, sau đó MnO2 sẽ được kết tủa lên trên TiO2 bằng phương pháp hóa học. Trong bài báo này chúng tôi sẽ tập 66trung nghiên cứu các tính chất quang điện hóa của điều kiện on-off 30 s chiếu đèn UV và 30 s khôngcompozit TiO2-MnO2 đã tổng hợp được để chứng chiếu. Phổ tổng trở EIS đo trong dải tần số từ 100minh ảnh hưởng của MnO2 đến tính chất quang điện kHz đến 10 mHz, biên độ 5 mV trong điều kiệnhóa của vật liệu ống nano TiO2 thông qua các phép không chiếu và có chiếu đèn UV.đo điện hóa: quét thế tuần hoàn (CV), tổng trở điện 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNhóa (EIS), thế không đổi ở điều kiện có chiếu vàkhông chiếu tia UV. 3.1. Phổ quét thế tuần hoàn CV2. THỰC NGHIỆM Tính chất điện hóa và quang điện hóa của vật liệu TiO2 cũng như compozit TiO2-MnO2 được thể hiện2.1. Hóa chất và quy trình tổng hợp vật liệu trên phổ CV (Hình 1). Quan sát hình 1a ta thấy ởHóa chất: NaOH, HCl, Na3PO4, Na2CO3, ethylene điều kiện không chiếu UV, mẫu TiO2 hầu nh ...