Nghiên cứu chế tạo nanocomposite TiO2@porphyrin ứng dụng làm vật liệu quang điện hoá tách nước sản xuất hydro
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.IMBE.2025.221-227Từ khóa:
Tách nước quang điện hóa; Vật liệu lai TiO₂@porphyrin; Hydro xanh; Tự lắp ráp.Tóm tắt
Quang điện hóa (PEC) là công nghệ tích hợp khả năng hấp thụ ánh sáng của vật liệu bán dẫn với quá trình oxy hóa và tách nước trên các điện cực nhằm phân tách nước thành oxy và hydro. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo quá trình tổng hợp vật liệu lai TiO₂@porphyrin bằng phương pháp tự lắp ráp và đánh giá khả năng quang xúc tác tách nước của vật liệu lai này. Các phương pháp phân tích như phổ UV–vis, hiển vi điện tử quét (SEM), quét thế tuần hoàn (CV), phổ trở kháng điện hóa (EIS) và quét thế tuyến tính (LSV) đã được sử dụng để xác định sự hình thành vật liệu lai và đánh giá hiệu suất của quang anốt. Vật liệu nano được tổng hợp bằng phương pháp tự lắp ráp với cấu trúc dạng sợi có đường kính 30–50 nanomet và chiều dài vài micromet. Kết quả cho thấy vật liệu nano TiO₂@porphyrin có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất H₂ từ nước.
Tài liệu tham khảo
[1]. Hu, C., L. et al., “Recent progress made in the mechanism comprehension and design of electrocatalysts for alkaline water splitting,” Energy & Environmental Science, 12(9), pp. 2620–2645, (2019).
[2]. Leijtens, T., et al., “Opportunities and challenges for tandem solar cells using metal halide perovskite semiconductors,” Nature Energy, 3(10), pp. 828–838, (2018).
[3]. Dotan, H., et al., “Decoupled hydrogen and oxygen evolution by a two-step electrochemical–chemical cycle for efficient overall water splitting,” Nature Energy, 4(9), pp. 786–795, (2019).
[4]. Zhao, Z., et al., “Molecules interface engineering derived external electric field for effective charge separation in photoelectrocatalysis,” Nano Energy, 42, pp. 90–97, (2017).
[5]. Fujishima, A. and K. Honda, “Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode,” Nature, 238(5358), pp. 37–38, (1972).
[6]. Fujishima, A. and K. Honda, “Electrochemical evidence for the mechanism of the primary stage of photosynthesis,” Bulletin of the Chemical Society of Japan, 44(4), pp. 1148–1150, (1971).
[7]. Zhang, C., et al., “Porphyrin supramolecular 1D structures via surfactant‐assisted self‐assembly,” Advanced Materials, 27(36), pp. 5379–5387, (2015).
[8]. Bhosale, S. V. and D. Duc La, “Nanoscale porphyrin superstructures: properties, self-assembly and photocatalytic applications,” (2018).
[9]. La, D. D., et al., “Advances and prospects of porphyrin-based nanomaterials via self-assembly for photocatalytic applications in environmental treatment,” Coordination Chemistry Reviews, 463, p. 214543, (2022).
[10]. Wang, X., et al., “An ultrathin porphyrin-based metal-organic framework for efficient photocatalytic hydrogen evolution under visible light,” Nano Energy, 62, pp. 250–258, (2019).
[11]. Uscategui. L, A., et al., “Photocatalytic activity of a 2D copper porphyrin metal–organic framework for visible light overall water splitting,” Nanoscale Advances, 6(23), pp. 5971–5977, (2024).
[12]. Chen, Y., et al., “One-step growth of organic single-crystal p–n nano-heterojunctions with enhanced visible-light photocatalytic activity,” Chemical Communications, 49(80), pp. 9200–9202, (2013).
[13]. Li, D., et al., “Photocatalytic degradation of acid chrome blue K with porphyrin-sensitized TiO2 under visible light,” The Journal of Physical Chemistry C, 112(38), pp. 14878–14882, (2008).
[14]. Bhat, S. S., et al., “Influence of C3N4 precursors on photoelectrochemical behavior of TiO2/C3N4 photoanode for solar water oxidation,” Energies, 13(4), p. 974, (2020).
[15]. Zhang, N., et al., “Facile synthesis of CdS–ZnWO4 composite photocatalysts for efficient visible light driven hydrogen evolution,” International Journal of Hydrogen Energy, 42(4), pp. 1962–1969, (2017).
