Chế tạo và nghiên cứu thuộc tính quang điện hóa tách nước của vật liệu ZnO/ZnxCd(1-x)Se có cấu trúc phân nhánh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

TRẦN THỊ NGỌC TUYỀN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU THUỘC TÍNH

QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƢỚC CỦA

VẬT LIỆU ZnO/ZnxCd(1-x)Se CÓ CẤU TRÚC

PHÂN NHÁNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN

Bình Định – Năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

TRẦN THỊ NGỌC TUYỀN

CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU THUỘC TÍNH

QUANG ĐIỆN HÓA TÁCH NƢỚC CỦA

VẬT LIỆU ZnO/ZnxCd(1-x)Se CÓ CẤU TRÚC

PHÂN NHÁNH

Chuyên ngành : Vật lý chất rắn

Mã số : 8440104

Ngƣời hƣớng dẫn: TS. HOÀNG NHẬT HIẾU

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng luận văn “Chế tạo và nhiên cứu thuộc tính

quang điện hóa tách nước của vật liệu ZnO/ZnxCd(1-x)Se có cấu trúc

phân nhánh” là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn

của TS. Hoàng Nhật Hiếu và được thực hiện tại Trường Đại học Quy

Nhơn. Những kết quả này chưa từng xuất hiện trong công bố của các tác

giả khác. Các kết quả thu được là chính xác và hoàn toàn trung thực.

Bình Định, ngày 27 tháng 07 năm 2022

Học viên

Trần Thị Ngọc Tuyền

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS.

Hoàng Nhật Hiếu – người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, động viên và

giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành tốt luận

văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Khoa học tự nhiên

và Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trường Đại học Quy Nhơn đã

tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu tại trường.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và tập thể

lớp Cao học Vật lý Chất rắn K23 đã luôn động viên, khích lệ tinh thần

tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu khoa học.

Mặc dù đã rất cố gắng trong thời gian thực hiện luận văn nhưng vì

còn hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu

nên không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự thông

cảm và những ý kiến đóng góp quý báu từ quý Thầy, Cô để luận văn

được hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Trần Thị Ngọc Tuyền

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ i

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................ii

MỤC LỤC ......................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................... vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH ...........................................................................viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................ xi

MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1

1. Lí do chọn đề tài........................................................................................ 1

2. Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài ..................................................... 2

3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu............................................................ 3

4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu.......................................... 3

5. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 3

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................. 3

NỘI DUNG....................................................................................................... 4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 5

1.1. Giới thiệu vật liệu oxit kẽm (ZnO) ........................................................ 5

1.1.1. Cấu trúc của vật liệu ZnO ............................................................... 6

1.1.2. Tính chất của vật liệu ZnO.............................................................. 7

1.1.3. Ứng dụng của vật liệu ZnO........................................................... 13

1.2. Giới thiệu hợp kim ba thành phần ZnXCd(1-X)Se.................................. 14

1.2.1. Cấu trúc của hợp kim ba thành phần ZnXCd(1-X)Se....................... 15

iv

1.2.2. Tính chất của hợp kim ba thành phần........................................... 16

1.2.3. Ảnh hưởng của hợp phần Zn, Cd, Se tới nano tinh thể bán

dẫn ba thành phần ................................................................................... 17

1.3. Hiệu ứng quang điện hóa tách nước .................................................... 19

1.3.1. Nguyên lý...................................................................................... 19

1.3.2. Cơ chế của phản ứng tách nước.................................................... 20

1.3.3. Hiệu suất của PEC......................................................................... 21

1.3.4. Yêu cầu của vật liệu làm điện cực quang ..................................... 24

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU..................................... 26

2.1. Quy trình chế tạo mẫu.......................................................................... 26

2.1.1. Thiết bị chế tạo mẫu...................................................................... 26

2.1.2. Các dụng cụ và hóa chất sử dụng.................................................. 27

2.1.3. Tạo mẫu ZnO/ZnXCd(1-X)Se .......................................................... 28

2.2. Một số phương pháp khảo sát mẫu ...................................................... 31

2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD).............................................. 31

2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy,

SEM) ....................................................................................................... 34

2.2.3. Thuộc tính hấp thụ quang (UV-Vis)............................................. 38

2.2.4. Đo thuộc tính quang điện hóa tách nước (PEC) của các cấu

trúc chế tạo với các điều kiện chế tạo thay đổi....................................... 40

2.2.5. Phương pháp đo phổ tổng trở điện hóa (EIS)............................... 40

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................... 43

3.1. Hình thái cấu trúc vi mô bằng ảnh SEM:............................................. 43

v

3.2. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố bằng phổ EDS. .................... 45

3.3. Kết quả phân tích cấu trúc bằng phổ XRD .......................................... 47

3.4. Kết quả đo phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến UV-vis￾DRS ............................................................................................................. 50

3.5. Thuộc tính quang điện hóa tách nước.................................................. 51

KẾT LUẬN CHUNG...................................................................................... 55

1. Kết quả đạt được ..................................................................................... 55

2. Những đóng góp mới .............................................................................. 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 56