1.2.2.1Tính xúc tác:
Bạch kim có tính ổn định cao và là vật liệu có hoạt động xúc tác điện tử đối với các phản ứng quan trọng trong các pin nhiên liệu thông qua quá trình cung cấp năng lượng trong các quá trình oxy hóa điện hóa của hydro và phân tử hữu cơ khối lượng nhỏ. Những phản ứng này bao gồm các phản ứng oxy hóa hydro (HOR), quá trình phản ứng oxy hóa methanol (MOR), phản ứng oxy hóa ethanol (EOR), axit formic quá trình oxy hóa axit formic, và phản ứng khử oxy (ORR). Xúc tác điện tử của platin cũng có cho thấy tiềm năng để sử dụng trong cảm biến sinh học nonenzymatic do hoạt tính xúc tác điện tử của chúng đối với quá trình oxy hóa glucose. Chất xúc tác platin cũng đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng cảm biến hóa học, cũng như trong các ngành ô tô và xăng dầu, các ngành công nghiệp. Vai trò của Pt như một chất xúc tác cho việc dò tìm khí CO, quá trình oxy hóa CO và NOx trong chuyển đổi xúc tác, tinh chế xăng dầu, sản xuất hydro, và chống ung thư. Người ta biết rằng bạch kim là vật liệu rất tốn kém do dự trữ hiếm trên trái đất; do đó, một số các cuộc thảo luận sẽ tập trung vào cách sử dụng xúc tác điện tử dựa trên vật liệu chủ yếu là Platin để có thể làm giảm chi phí sản xuất bằng cách tăng cường hoạt động của Pt qua việc phân tán vật liệu cấu trúc nano trên các vật liệu khác nhằm tăng cường diện tích bề mặt cao và thông qua mặt kết nối với các kim loại khác để tạo thành chất xúc tác điện tử hai hoặc ba thành phần.
Ở kích thước nano, có nhiều nguyên tử trên bề mặt do đó có hoạt tính xúc tác ưu việt khác so với vật liệu khối [3].
1.2.2.2Tính chất quang:
Vật liệu cấu trúc nano kim loại quý thể hiện tính chất quang khác với kim loại khối tương ứng. Do đó, cấu trúc này là trọng tâm của nhiều nghiên cứu tiềm năng cho nhiều ứng dụng. Sự kiểm soát của các thành phần, kích thước và hình thái học của vật liệu nano thông qua phương pháp chế tạo khác nhau là rất quan trọng để đưa chúng vào các ứng dụng cụ thể.
Mỗi loại vật liệu nano đều có tính chất quang và tính chất quang đối với mỗi loại là khác nhau do cấu trúc nano khác nhau. Vật liệu bị thu hẹp đến cấu trúc nano thì đường kính nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng ánh sáng. Ánh sáng với bước sóng thích hợp có thể bị phân tán tới hạt- được bao bọc bởi chất nền với chỉ số khúc xạ khác nhau.
Tính chất quang của vật liệu nano platin ở dạng màng mỏng hay dây nano, hạt nano … đã được nghiên cứu dựa trên phổ hấp thụ, phổ Raman, phổ phát xạ… Hình dạng khác nhau của nano platin ảnh hưởng nhiều đến tính chất quang do ánh sáng tới bị phản xạ khác nhau đối với những hình dạng hạt khác nhau. Điều này cũng dẫn đến màu sắc của hạt thay đổi [1].
1.2.2.3Tính chất từ:
Platinum là một kim loại chuyển tiếp với lớp vỏ 5d bị lấp đầy một phần. Trong dạng vật liệu khối , Pt cho thấy không có bằng chứng của từ tính bề mặt , và dải 5d của Pt là quá rộng để tạo ra độ phân cực spin. Khám phá từ tính của Pt và vật liệu nano dựa trên Pt đã thu hút được sự quan tâm lớn do tiềm năng cho các ứng dụng trong các phương tiện truyền thông lưu trữ từ tính. Từ tính của vật liệu kim loại một thành phần có thể được cải thiện đáng kể thông qua sự hình thành hợp kim với các kim loại khác. Từ tính của hợp kim có nhiều bất đẳng hướng từ hơn, độ từ cảm cao hơn, và lực kháng từ rộng hơn so với vật liệu khối. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh các tính chất từ của vật liệu nano Pt cũng kết hợp tốt với các kim loại sắt từ như Co và Fe. Declin và các cộng sự đã nghiên cứu hiện
tượng từ tính của dây nano Platin bằng cách dùng các phép tính toán theo hàm mật độ và tìm ra rằng tính chất từ của chúng được biểu hiện theo quy tắc Hund. Các phép tính toán tương đối đầy đủ trình diễn trục spin xếp thẳng hàng theo chiều dây chỉ ra rằng dây nano Pt có mô men từ 0.6 B với chiều dài liên kết ở trạng thái cân bằng là 2.48 Ăngstrong. Khi các đoạn liên kết được kéo căng, momen từ tăng… Zang và các cộng sự đã nghiên cứu tính chất từ của vật liệu có cấu trúc nano Platin với các hình dạng khác nhau. Các hạt nano Platin hình thành bằng cách phân huỷ từ Platin ban đầu trong oleyamine hay 1-dodecanethinol. Hình dạng của các hạt được tổng hợp như thế được điều khiển thông qua nhiệt độ và thời gian tổng hợp. Các nhà nghiên cứu đo được rằng các hạt nano Platin có hình dạng nhánh thì có tính chất từ cao hơn các hạt nano dạng cầu. Các hạt nano dạng cầu thuận từ trong khi các hạt nano dạng nhánh là sắt từ ở nhiệt độ phòng. Các kết quả thu thập được đều cho thấy rằng tính chất sắt từ xảy ra trong vật liệu nano khi tỉ số giữa bề mặt và thể tích lớn. Các chất có hoạt tính bề mặt cũng ảnh hưởng tính chất từ của vật liệu nano Platin. Các thiol bao phủ vật liệu nano Platin đã làm nổi bật tính chất từ so với các vật liệu nano Platin được bao phủ bởi amin. Những kết quả được các nhà nghiên cứu cho rằng các mô men từ được sinh ra bằng cách phá vỡ tính đối xứng và dịch chuyển điện tích, từ đó dịch chuyển điện tích trong 1-dodecanethiol hiệu quả hơn trong oleylamine. Kết quả quan sát các mô men từ cho thấy rằng mô men từ hình thành trong các sai hỏng về cấu trúc và thay đổi ở điều kiện biên. Tính chất từ của Pt và vật liệu nano dựa trên Pt được chứng minh bằng cách sử dụng các phép tính hàm mật độ và máy từ kế SQUID. Trong khi kim loại ở dạng vật liệu khối có thể thuận từ thì việc chế tạo vật liệu nano Pt lại sinh ra tính chất sắt từ và siêu thuận từ. Chắc chắn rằng tính chất từ của vật liệu nano Platin được thúc đẩy xa hơn nữa thông qua việc thêm vào các yếu tố sắt từ như Fe và Co. Tính chất từ của Pt và các vật liệu nano dựa trên Pt phụ thuộc vào các thành phần cấu tạo và hình dạng- có thể điều chỉnh bằng cách tổng hợp một cách tối ưu hoá các điều kiện như sự có mặt của các nhân tố và nhiệt độ phản ứng [3].
1.2.2.4Ảnh hưởng của kích thước và hình dạng
Trên cơ sở mô hình năng lượng phụ thuộc vào kích thước và hình dạng bắt đầu từ hạt nano hình cầu. Các ứng dụng của vật liệu nano Pt và vật liệu nano dựa trên Pt, H.M.Lu [7] và các cộng sự đã phát triển một mô hình phân tích lần đầu tiên xác định năng lượng hoạt hoá xúc tác phụ thuộc vào kích thước và hình dạng.
Năng lượng hoạt hoá Ea(λ,D) giảm khi kích thước D giảm, nhân tố hình dạng λ tăng. Ở đây, hiệu ứng kích thước là một nhân tố chính và nhân tố hình dạng là nhân tố thứ 2. Với những hạt nano Pt có cùng kích thước, theo thứ tự năng lượng sẽ là Ea(cube) > Ea(sphere) > Ea(octahedron) > Ea(tetrahedron) bởi vì λtetrahedron> λoctahedron > λsphere > λcube . Sự phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của năng lượng hoạt hoá và hoạt tính xúc tác của hạt được xét từ các nguyên tử trên cạnh và góc của hạt. Các nguyên tử này luôn có các liên kết để trống ở phía trên có thể dẫn đến kết quả tạo sự khác biệt đáng kể về liên kết enthapy, năng lượng khử và sự hấp phụ hình học so với sự hấp phụ lên các vị trí khác. Pauling và Gold Schmidt chỉ ra rằng nếu số liên kết của một nguyên tử giảm, đường kính của ion hay kim loại sẽ tự động co lại. Thuyết về sức bền độ dài liên kết (bond-order-length- strength) cũng chỉ ra tính chưa hoàn hảo trong liên kết nguyên tử cũng là nguyên nhân gây ra các liên kết ở phía dưới của nguyên tử bề mặt với các nguyên tử bên trong sẽ gắn lại với nhau thành liên kết đơn có độ bền cao hơn. Tuy nhiên, các liên kết mất đi thì năng lượng dính kết (cohesive energy) giảm. Mặt khác, ái lực điện tử tăng vì các mức năng lượng dịch chuyển do mật độ năng lượng tăng. Bởi vì năng lượng dính kết quyết định độ ổn định của cấu trúc, ái lực điện tử đại diện cho khả năng bắt điện tử từ các nguyên tử khác, nên năng lượng dính kết giảm và tăng ái lực điện tử sẽ đẩy mạnh hoạt tính hoá học của hạt nano kim loại.