| TT |
Họ và tên |
Chức vụ |
Biên chế/
Hợp đồng/
Cộng tác viên
|
Địa chỉ phòng làm việc |
Email
Chú ý thay (*) = vast.ac.vn
|
| 1 |
ThS. Lê Anh Tú |
Phó Trưởng phòng |
Biên chế |
Phòng: 223, Nhà: A2 |
tula@ims.(*) |
| 2 |
TS. Đào Nguyên Thuận |
|
Biên chế |
Phòng: 104, Nhà: A2 |
thuandn@ims.(*) |
| 3 |
TS. Trần Thu Hương |
|
Biên chế |
Phòng: 224, Nhà: A2 |
huongtt@ims.(*) |
| 4 |
TS. Dương Thị Giang |
|
Biên chế |
Phòng: 222, Nhà: A2 |
giangdt@ims.(*) |
| 5 |
TS. Nguyễn Tiến Thành |
|
Biên chế |
Phòng: 103, Nhà: A2 |
thanhnt@ims.(*) |
| 6 |
KS. Nguyễn Đức Thành |
|
Biên chế |
Phòng: 221, Nhà: A2 |
thanhnd@ims.(*) |
| 7 |
ThS. Phạm Hoàng Minh |
|
Biên chế |
Phòng: 222, Nhà: A2 |
minhph@ims.(*) |
| 8 |
ThS. Đỗ Thị Duyên |
|
Biên chế |
Phòng: 103, Nhà: A2 |
duyendt@ims.(*) |
| 9 |
CN. Trần Thị Hương Giang |
|
Hợp đồng |
Phòng: 103, Nhà: A2 |
giangtth@ims.(*) |
| 10 |
PGS.TS. Phạm Hồng Dương |
|
Cộng tác viên |
Phòng: 222, Nhà: A2 |
duongph@ims.(*) |
CÁC THÀNH TỰU CHÍNH
1. Phát triển vật liệu bán dẫn loại p cho điện cực thoát hydro trong thiết bị quang điện phân nước
Hiện nay, Nhóm nghiên cứu đang tập trung phát triển vật liệu bán dẫn loại p cho điện cực thoát hydro và bước đầu thu được một số kết quả đáng chú ý. Chúng tôi đã tổng hợp các nanoflake MoS2 bằng phương pháp thủy nhiệt ở các nhiệt độ từ 180 đến 270 °C nhằm khảo sát ảnh hưởng của điều kiện tổng hợp đến cấu trúc, hình thái và hiệu suất xúc tác trong phản ứng thoát hydro (HER). Kết quả cho thấy mẫu tổng hợp ở 210 °C (MS210) thể hiện hình thái nanoflake 2D đồng đều, độ dày thấp (~6,67 nm), bề mặt hoạt tính cao và mức độ kết tinh tốt (Hình 1A). Mẫu này đạt hiệu suất điện xúc tác HER vượt trội, với mật độ dòng lên đến 85 mA/cm2 tại −770 mV, mức quá thế η10 = 254 mV, Tafel slope 57 mV/dec (gợi ý cơ chế Volmer–Heyrovsky) (Hình 6 B) và điện trở truyền điện tích Rct chỉ 1,72 Ω.cm2. Ngoài ra, điện cực MS210 cho thấy độ ổn định cao khi chỉ suy giảm 11% sau 300 giây vận hành và đạt sản lượng hydro tới 70 mmol/g/300s, vượt trội so với các mẫu còn lại. Các kết quả này cho thấy nhiệt độ thủy nhiệt 210 oC là điều kiện tối ưu để chế tạo điện cực MoS2 hiệu quả cho ứng dụng xúc tác điện hóa phản ứng thoát hydro trong môi trường axít.
Hình 1. Ảnh SEM của vật liệu MoS2 được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt (A); Kết quả đo thử nghiệm MoS2 làm điện cực thoát hydro (B); và thử nghiệm kết hợp MoS2 với TiO2 để tăng cường hoạt tính quang điện hóa trong vùng ánh sáng khả kiến (C).
Các điện cực dị thể MoS2-TiO2 đã được chúng tôi chế tạo bằng phương pháp quay phủ kết hợp giữa MoS2 và bột TiO2. Kết quả đo UV–Vis và phổ PL cho thấy việc đưa MoS2 vào TiO2 giúp mở rộng vùng hấp thụ ánh sáng từ tử ngoại sang khả kiến, đồng thời làm giảm năng lượng vùng cấm từ 3,22 eV (TiO2) xuống còn 2,83 eV với tỷ lệ MoS2 là 20 wt%. Tuy nhiên, tính quang điện hóa của các điện cực không tăng tuyến tính theo lượng MoS2, mà đạt cực đại ở mẫu MT15 (15 wt%), với hiệu suất quang điện đạt ~0,03% tại 0,42 V (vs. RHE), cao hơn mẫu TiO2 tinh khiết (0,028% tại 0,55 V). Mẫu này cũng thể hiện đặc tính động học tốt với độ dốc Tafel thấp (62 mV/dec) và thế khởi phát nhỏ (0,19 V), phản ánh khả năng phân tách điện tích hiệu quả hơn (Hình 6 C). Tuy nhiên, ở vùng thế dương cao (>0,5 V), dòng quang điện của các mẫu chứa MoS2 có xu hướng giảm so với TiO2, được cho là do hiện tượng tích tụ lỗ trống tại MoS2, gây tăng tái tổ hợp điện tích và làm suy giảm hiệu suất. Do đó, có thể thấy rằng mặc dù MoS2 đóng vai trò cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng và dẫn truyền điện tích ở vùng thế thấp, nhưng lại cần được kiểm soát về hàm lượng và điều kiện điện thế để tránh cản trở hiệu suất ở vùng thế cao. Sự phối hợp tối ưu giữa TiO2 và MoS2 trong điện cực MT15 cho thấy tiềm năng của vật liệu dị thể này như một photoanode hiệu quả trong hệ quang điện phân nước hoạt động dưới ánh sáng khả kiến.
2. Nghiên cứu chế tạo linh kiện pin mặt trời dựa trên vật liệu Au/TiO2
|
Hình 2. Cấu trúc pin mặt trời nghiên cứu (a) và quy trình chế tạo điện cực Au/TiO2 (b).
Hướng nghiên cứu về pin mặt trời plasmonic trạng thái rắn (Hình 2) đã được xem xét nghiên cứu nhằm khắc phục những khó khăn trên, tuy nhiên hiệu suất loại pin này còn khá thấp. Cấu trúc plasmonic Au/TiO2 giúp cải thiện hiệu suất chuyển đổi quang-điện 34% so với điện cực chỉ có TiO2, tuy nhiên hiệu suật của pin mới chỉ đạt 1,97%. Hiệu suất này còn tuy chưa cao nhưng là một bước tiến hứa hẹn trong lĩnh vực pin mặt trời trạng thái rắn (Hình 3b, Bảng 1).
|
|
(a)
|
(b)
|
|
Hình 3. Phổ quét thế tuyến tính và Hiệu suất chuyển đổi quang - điện của các màng TiO2 và Au/TiO2 (a); Đặc trưng I-V của một số cell đã chế tạo thử nghiệm (b).
|
| Bảng 1. Một số thông số đo thực nghiệm trên một số mẫu pin với cấu trúc glass/FTO/(Au/TiO2/Dye)/PEDOT:PSS/Pt/FTO/glass. |
| Mẫu |
Voc (V) |
Isc (A) |
Jsc (mA/cm2) |
Imax (A) |
Vmax (V) |
Pmax (mW) |
HS điền đầy |
Hiệu suất (%) |
| Cell-0 |
0,55 |
0,00162 |
4,24 |
0,00126 |
0,444 |
0,55998870 |
62,3 |
1,47 |
| Cell-1 |
0,61 |
0,00173 |
4,51 |
0,00141 |
0,526 |
0,74322866 |
69,2 |
1,95 |
| Cell-2 |
0,62 |
0,00184 |
4,81 |
0,00145 |
0,516 |
0,74966762 |
65,0 |
1,97 |
| Cell-3 |
0,63 |
0,00188 |
4,89 |
0,00128 |
0,536 |
0,68917274 |
58,1 |
1,81 |
3. Vật liệu nano quang, từHình 4 là kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM) của mẫu Ag3PO4, kết quả cho thấy mẫu có chất lượng tinh thể tốt, đơn pha.
Hình 4. Ảnh TEM (A,B) và FFT(C), Mapping-EDX của nano tinh thể Ag3PO4
Các kết quả quang xúc tác của mẫu màng nổi Ag3PO4 (hình 5) có thời gian phân hủy RhB lâu hơn so với các mẫu Ag3PO4 dạng bột, tuy nhiên với ưu điểm là khả năng thu hồi vật liệu xúc tác, tăng tần suất tái sử dụng nên việc cải thiện hiệu suất quang xúc tác của các tấm màng nổi Ag3PO4 vẫn sẽ là hướng nghiên cứu tiềm năng và sẽ tiếp tục được phát triển.
Hình 5. Hình ảnh (a) Tấm màng nổi Ag3PO4@PS/Aerosil200 với nồng độ bột Ag3PO4 khác nhau, thử nghiệm nổi trong (b) nước và (c) dung dịch RhB, (d) quá trình khử màu dung dịch RhB trên tấm màng nổi 30% Ag3PO4/PS/Aerosil200 sau 6 giờ. (e,f) Hoạt động quang xúc tác của tấm màng nổi 30% Ag3PO4@PS/Aerosil200
Các hạt nano CoxFe3-xO4 với các tỉ lệ Co:Fe khác nhau cũng đã được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa, với kích thước dao động từ 14–25 nm. Phổ Mössbauer chỉ ra rằng Co ưu tiên thay thế Fe tại các vị trí A (Fe3+) và sau đó là B (Fe2+). Tính chất từ (MS, HC, K, TB) của hệ nano này thay đổi theo nồng độ Co, đạt cực đại khi x = 0,7 trước khi giảm dần ở nồng độ cao hơn (Bảng 2). Điều này mở ra tiềm năng lớn trong việc ứng dụng vật liệu nano CoxFe3-xO4 vào công nghệ nhiệt từ trị với hiệu quả cao.
Hình 6. Ảnh STEM trường tối (a) và bản đồ nguyên tố xác định bằng cách kết hợp STEM và EDX (STEM-EDX) của mẫu FC2 (b-d).
| |
Bảng 2. Các thông số từ tính của các mẫu CoxFe3-xO4. |
|
| x |
Tên mẫu |
MS (emu/g) |
HC (Oe) |
TB (K) |
K (erg/g) |
| 0 |
M0 |
54,4 |
3 |
250 |
163 |
| 0,1 |
M1 |
53,4 |
32 |
310 |
1709 |
| 0,3 |
M3 |
55,6 |
232 |
425 |
12899 |
| 0,5 |
M5 |
61,1 |
445 |
446 |
27189 |
| 0,7 |
M7 |
71,1 |
770 |
516 |
54747 |
| 0,9 |
M9 |
70,4 |
633 |
491 |
44563 |
| 1 |
M10 |
57,4 |
318 |
401 |
18253 |
CÁC CÔNG BỐ TIÊU BIỂU
- J. F. Geisz, R. M. France, K. L. Schulte, M. A. Steiner, A. G. Norman, H. L. Guthrey, M. R. Young, T. Song and T. Moriarty, Nature Energy 5 (2020) 326.
- Yeongho Kim, Suho Park, Thuy Thi Nguyen, Jiyeon Jeon, Byong Sun Chun, and Sang Jun Lee, Small Structures (2024) 2400421.
- Nguyen, Tien-Thanh, et al., Materials Science in Semiconductor Processing 127 (2021): 105714.
- Bui Thi Thu Hien, Vu Thanh Mai, Pham Thi Thuy, Vu Xuan Hoa, Tran Thi Kim Chi, Crystals 11 (2021) 1125.
- Bùi Thị Thu Hiền, Nguyen Pham Tran Anh, Vu Thanh Mai, Trần Thị Hương Giang, Trần Thị Kim Chi, Trần Thị Thương Huyền, Mater. Res. Express 11 (2024) 095502
- L. T. H. Phong, D. H. Manh, P. H. Nam, V. D. Lam, B. X. Khuyen, B. S. Tung, T. N. Bach, D. K. Tung, N. X. Phuc, T. V. Hung, Thi Ly Mai, The-Long Phan, M. H. Phan, RSC Adv. 12 (2022) 698.
- Hung Manh Do, Thi Hong Phong Le, Dang Thanh Tran, Thi Ngoc Anh Nguyen, Ivan Skorvanek, Jozef Kovac, Peter Svec Jr, Manh Huong Phan, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 9 (2024) 100658.
TRANG THIẾT BỊ CHÍNH
| TT |
Tên thiết bị |
Tính năng, khả năng |
Vị trí
lắp đặt
|
Người chịu trách nhiệm vận hành |
| 1 |
Hệ Hiển vi điện tử truyền quaphân giải caoHRTEM (JEM 2100, Jeol)Xuất xứ: Nhật Bản |
|
Phòng 101, Nhà A2 |
TS. Nguyễn Tiến ThànhTS. Lê Thị Hồng PhongThS. Đỗ Thị Duyên |
| 2 |
Máy điện hóa (CS310M, CorrTest)Xuất xứ: Trung Quốc |
|
Phòng 116b, nhà A2 |
CN. Trần Thị Hương GiangTS. Nguyễn Tiến Thành |
| 3 |
Hệ hấp thụ (DS5, Edinburgh)Xuất xứ: Trung Quốc |
|
Phòng 116b, nhà A2 |
CN. Trần Thị Hương GiangTS. Nguyễn Tiến Thành |
| 4 |
Hệ đo quang phổ tán xạ Raman(Xplora plus, Horiba)Xuất xứ: Mỹ |
|
Phòng 208, nhà A2 |
CN. TrầnTthị Hương GiangTS. Nguyễn Thu Loan |