XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH BỀ MẶT TƯƠNG TÁC ĐIỆN HÓA CỦA  ĐIỆN CỰC NANO XỐP SILIC BẰNG QUÉT THẾ TUẦN HOÀN

Nguyễn Trường Giang

doi:10.34238/tnu-jst.6602

XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH BỀ MẶT TƯƠNG TÁC ĐIỆN HÓA CỦA ĐIỆN CỰC NANO XỐP SILIC BẰNG QUÉT THẾ TUẦN HOÀN

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 06/10/22 Ngày hoàn thiện: 04/11/22 Ngày đăng: 07/11/22

Các tác giả

Nguyễn Trường Giang , Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt

Các cấu trúc nano xốp dựa trên silic (NP-Si) hiện được quan tâm nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực liên quan đến quang điện hóa xúc tác (PEC). Vì vậy, xác định diện tích bề mặt tương tác điện hóa (ESA) của các cấu trúc nano Si này có vai trò quan trọng trong lựa chọn cấu trúc vật liệu và đánh giá hiệu quả xúc tác của chúng. Trong công trình này, ESA của điện cực nano xốp silic (NP-Si) được xác định bằng phương pháp quét thế tuần hoàn (CV). Điện cực nano xốp Si được chế tạo trên đế Si (loại n) bằng kỹ thuật ăn mòn điện hóa trong dung dịch axít HF. Điện cực NP-Si được quét CV trong dung dịch axit H₂SO₄ (0,1 M) trong vùng điện thế 0 ¸ 200 mV (so với điện cực chuẩn Ag/AgCl) cho xác định ESA dựa trên đặc tính điện dung của bề mặt NP-Si thông qua sự phụ thuộc tuyến tính của cường độ dòng điện hóa vào tốc độ quét của các đường CV. Điện cực nano xốp Si cũng được nghiên cứu tính ổn định bề mặt bằng kỹ thuật ngâm trong dung dịch H₂O₂. Giá trị ESA của điện cực NP-Si ở trạng thái ổn định được xác định là cỡ 150 cm² trên 1 cm² diện tích hình học bề mặt.

Từ khóa

Nano xốp silic (NP-Si); Diện tích bề mặt tương tác điện hóa (ESA); Quét thế tuần hoàn (CV); Điện dung bề mặt; Vùng điện tích kép

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] W. Zhang, Z. Zhang, and A. Núñez-Delgado, "Gas, Water and Solid Waste Treatment Technology," Processes, vol. 9, 2021, Art. no. 1397, doi: 10.3390/pr9081397.

[2] C.-S. Yuan, I.-R. Ie, J.-R. Zheng, C.-H. Hung, Z.-B. Lin, and C.-H. Shih, "A Review of Electrical Assisted Photocatalytic Technologies for the Treatment of Multi-Phase Pollutants," Catalysts, vol. 11, 2021, Art. no. 1332, doi: 10.3390/catal11111332.

[3] Y. H. Yu, J. F. Su, Y. Shih, J. Wang, P. Y. Wang, and C. P. Huang, "Hazardous wastes treatment technologies," Water Environment Research, vol. 92, pp. 1833-1860, 2020.

[4] N.-U.-A. Babar and K. S. Joya, "Spray-Coated Thin-Film Ni-Oxide Nanoflakes as Single Electrocatalysts for Oxygen Evolution and Hydrogen Generation from Water Splitting," ACS Omega, vol. 5, pp. 10641-10650, 2019.

[5] J. Li, Y. Ye, L. Ye, F. Su, Z. Ma, J. Huang, H. Xie, D. E. Doronkin, A. Zimina, J.-D. Grunwaldt, and Y. Zhou, "Sunlight induced photo-thermal synergistic catalytic CO₂ conversion via localized surface plasmon resonance of MoO_3−x," Journal of Materials Chemistry A, vol. 7, pp. 2821-2830, 2019.

[6] A. Dirany, S. Komtchou, P. Drogui, N. Delegan, M. A. E. Khakani, D. Robert, and P. Lafrance, "Degradation of atrazine in aqueous solution with electrophotocatalytic process using TiO_2-x photoanode," Chemosphere, vol. 157, pp. 79-88, 2016.

[7] P. Chen, Y. Zhang, Y. Zhou, and F. Dong, "Photoelectrocatalytic carbon dioxide reduction: Fundamental, advances and challenges," Nano Materials Science, vol. 3, pp. 344-367, 2021.

[8] S. Y. Noh, K. Sun, C. Choi, M. Niu, M. Yang, K. Xu, S. Jin, and D. Wang, "Branched TiO₂/Si nanostructures for enhanced photoelectrochemical water splitting," Nano Energy, vol. 2, pp. 351-360, 2013.

[9] T. Song, S.-T. Lee, and B. Sun, "Silicon nanowires for photovoltaic applications: The progress and challenge," Nano Energy, vol. 1, pp. 654-673, 2012.

[10] A. Hamdi, L. Boussekey, P. Roussel, A. Addad, H. Ezzaouia, R. Boukherroub, and Y. Coffinier, "Hydrothermal preparation of MoS₂/TiO₂/Si nanowires composite with enhanced photocatalytic performance under visible light," Materials & Design, vol. 109, pp. 634-643, 2016.

[11] P. D. Tran, S. S. Pramana, V. S. Kale, M. Nguyen, S. Y. Chiam, S. K. Batabyal, L. H. Wong, J. Barber, and J. Loo, "Novel Assembly of an MoS₂ Electrocatalyst onto a Silicon Nanowire Array Electrode to Construct a Photocathode Composed of Elements Abundant on the Earth for Hydrogen Generation," Chemistry - A European Journal, vol. 18, pp. 13994-13999, 2012.

[12] A. A. Leonardi, M. J. L. Faro, and A. Irrera, "Silicon Nanowires Synthesis by Metal-Assisted Chemical Etching: A Review," Nanomaterials, vol. 11, 2021, Art. no. 383, doi: 10.3390/nano11020383.

[13] Z. Huang, N. Geyer, P. Werner, J. de Boor, and U. Gösele, "Metal-Assisted Chemical Etching of Silicon: A Review," Advanced Materials, vol. 23, pp. 285-308, 2011.

[14] J. Xu, S. Liu, Y. Yang, J. Li, C. Tian, L. Guo, S. Zhang, Y. Liu, and Z. Zhong, "Preparation of Porous Silicon by Electrochemical Etching Methods and its Morphological and Optical Properties," International Journal of Electrochemical Science, vol. 14, pp. 5188-5199, 2019.

[15] A. Santos and T. Kumeria, "Electrochemical Etching Methods for Producing Porous Silicon," Electrochemically Engineered Nanoporous Materials, vol. 220, pp. 1-36, 2016.

[16] W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, "Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range," Journal of Colloid and Interface Science, vol. 26, pp. 62-69, 1968.

[17] M. T. Pham, T. V. Nguyen, T. T. D. Vu, T. H. L. Nghiem, K. T. Tong, T. T. Tran, V. H. Chu, J.-C. Brochon, and H. N. Tran, "Synthesis, photophysical properties and application of dye doped water soluble silica-based nanoparticles to label bacteria E. coli O157:H7," Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, vol. 3, pp. 045013, 2012.

[18] H. N. Tran, T. H. L. Nghiem, T. T. Duong, M. T. Pham, T. V. Nguyen, T. T. Tran, V. H. Chu, K. T. Tong, T. T. Tran, and T. T. X. Le, "Dye-doped silica-based nanoparticles for bioapplications," Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, vol. 4, pp. 043001, 2013.

[19] U. P. Do, F. Seland, and E. A. Johannessen, "The Real Area of Nanoporous Catalytic Surfaces of Gold and Palladium in Aqueous Solutions," Journal of The Electrochemical Society, vol. 165, pp. H219-H228, 2018.

[20] A. Halimaoui, "Determination of the specific surface area of porous silicon from its etch rate in HF solutions," Surface Science Letters, vol. 306, pp. L550-L554, 1994.

[21] Ş. Doğan, N. Akın, C. Başköse, T. Asar, T. Memmedli, and S. Özçelik, "Porous Silicon: Volume-Specific Surface Area Determination from AFM Measurement Data," Journal of Materials Science and Engineering B, vol. 3, pp. 518-523, 2013.

[22] N. Burham, A. A. Hamzah, and B. Y. Majlis, "Self-Adjusting Electrochemical Etching Technique for Producing Nanoporous Silicon Membrane," New Research on Silicon - Structure, Properties, Technology, Chapter 6, pp. 125-154, 2017.

[23] D. M. Morales and M. Risch, "Seven steps to reliable cyclic voltammetry measurements for the determination of double layer capacitance," Journal of Physics: Energy, vol. 3, pp. 034013, 2021.

[24] C. C. L. McCrory, S. Jung, J. C. Peters, and T. F. Jaramillo, "Benchmarking Heterogeneous Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction," Journal of the American Chemical Society, vol. 135, pp. 16977-16987, 2013.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6602

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ