Quang điện hóa (Photoelectrochemistry - PEC) là công nghệ chuyển đổi trực tiếp năng
Quang điện hóa (Photoelectrochemistry - PEC) là công nghệ chuyển đổi trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học thông qua các phản ứng oxI hóa - khử tại bề mặt chất bán dẫn. Trong một hệ PEC điển hình, khi chất bán dẫn tiếp nhận photon có năng lượng lớn hơn độ rộng vùng cấm Eg, các electron e- sẽ bị kích thích nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, để lại các lỗ trống (h+). Sự phân tách và di chuyển của các cặp điện tích này tới bề mặt tiếp giáp là chìa khóa để phân tách nước, tạo ra hydrogen – nguồn nhiên liệu sạch của tương lai.
Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi của hệ PEC bị giới hạn bởi khả năng hấp thụ phổ mặt trời của vật liệu. Các chất bán dẫn truyền thống như TiO2 thường có vùng cấm rộng, chỉ hoạt động dưới tia UV. Để tối ưu hóa, các nhà khoa học đã chuyển hướng sang Bismuth Vanadate (BiVO4). Với vùng cấm hẹp (khoảng 2,4 eV), BiVO4 có khả năng hấp thụ hiệu quả vùng ánh sáng khả kiến. Trong cấu trúc tinh thể của nó, pha đơn tà (monoclinic) được coi là trạng thái tối ưu nhất cho hoạt tính quang hóa.
Mặc dù có khả năng hấp thụ ánh sáng tốt, BiVO4 lại gặp trở ngại lớn do tốc độ tái hợp của các cặp e-/h+ diễn ra cực nhanh và khả năng truyền vận điện tích kém. Để giải quyết, giải pháp tạo cấu trúc dị thể đã được áp dụng. Bằng cách kết hợp BiVO4 với một chất bán dẫn khác có mức năng lượng phù hợp (như WO3), các điện tích sẽ được dẫn truyền theo các hướng khác nhau, làm giảm thiểu sự tái hợp.
Tại Việt Nam, các nghiên cứu khoa học, không chỉ dừng lại ở việc tối ưu hệ PEC để thu hydrogen mà còn ứng dụng các màng BiVO4 cấu trúc nano để phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải, mở ra tiềm năng to lớn trong công nghệ xử lý môi trường bền vững.
Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 dưới đây:
Theo đoạn văn bản, điều kiện tiên quyết để một photon có thể kích thích electron nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn trong chất bán dẫn là gì?
Đáp án đúng là: B
Điều kiện để photon có thể kích thích electron nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn trong chất bán dẫn.
Đáp án cần chọn là: B
Trong công nghệ PEC, mục đích cuối cùng của việc tách và di chuyển các cặp điện tích tới bề mặt tiếp giáp là gì?
Đáp án đúng là: D
Mục đích của việc tách và di chuyển các cặp điện tích tới bề mặt tiếp giáp.
Đáp án cần chọn là: D
Tại sao BiVO4 được coi là "ngôi sao mới" thay thế các chất bán dẫn truyền thống?
Đáp án đúng là: A; B
Đặc điểm vượt trội của BiVO4.
Đáp án cần chọn là: A; B
Chọn từ thích hợp điền vào ô trống:
Sự phân tách nước trong hệ PEC tạo ra _______ được coi là nguồn nhiên liệu sạch vì không phát thải carbon khi sử dụng.
Đáp án đúng là: hydrogen
Sản phẩm của sự phân tách nước PEC.
Đáp án cần điền là: hydrogen
Nhận định sau đây là đúng hay sai: “Hiệu suất của BiVO4 đơn lẻ thường bị giới hạn do các electron và lỗ trống bị triệt tiêu lẫn nhau rất nhanh trước khi thực hiện phản ứng.”
Đáp án đúng là: A
Hạn chế của BiVO4 khi làm xúc tác quang đơn lẻ.
Đáp án cần chọn là: A
Nối các thông tin ở cột A với vai trò/đặc điểm ở cột B.
Đáp án đúng là: 1-c; 2-d; 3-b; 4-a
Phân tích vai trò, đặc điểm của các đặc tính kỹ thuật.
Đáp án cần chọn là: 1-c; 2-d; 3-b; 4-a
Kéo thả từ phù hợp để hoàn thành đoạn văn mô tả quá trình chuyển đổi năng lượng trong hệ PEC sử dụng BiVO4:
Quá trình bắt đầu khi bề mặt chất bán dẫn hấp thụ các từ ánh sáng mặt trời để giải phóng điện tích. Các lỗ trống sinh ra sẽ tập trung tại bề mặt tiếp giáp với dung dịch để thực hiện phản ứng tạo ra khí oxygen. Trong khi đó, các electron không ở lại bề mặt mà di chuyển qua mạch ngoài để tới , nơi chúng thực hiện phản ứng khử để giải phóng khí hydrogen sạch.
Đáp án đúng là: photon; điện li; oxi hóa; đối cực
Quá trình chuyển đổi năng lượng trong hệ PEC sử dụng BiVO4.
Đáp án cần chọn là: photon; điện li; oxi hóa; đối cực
Nguyên nhân kỹ thuật nào khiến các nhà khoa học phải sử dụng thêm chất bán dẫn hỗ trợ như WO3?
Đáp án đúng là: C
Nhược điểm của BiVO4.
Đáp án cần chọn là: C
Ứng dụng mở rộng của màng nano BiVO4 tại Việt Nam hướng tới mục tiêu gì?
Đáp án đúng là: A
Ứng dụng các màng BiVO4 cấu trúc nano.
Đáp án cần chọn là: A
Tại sao việc nghiên cứu các hệ dị thể (heterojunction) lại là "chìa khóa" để đưa công nghệ PEC vào ứng dụng thực tế?
Đáp án đúng là: B
Phân tích vai trò của xúc tác dị thể.
Đáp án cần chọn là: B
Quảng cáo
Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Hỗ trợ - Hướng dẫn
-
024.7300.7989
-
1800.6947
(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com
