xốp
a) Khảo sát điều kiện nhiệt độ phân hủy để tạo lớp Pt, PtSn trên nền dẫn
điện graphit xốp và chế tạo các lớp phủ Pt, PtSn trên nền chất dẫn điện graphit xốp
Sử dụng phương pháp PPM (Polymeric precursor method) để tạo màng Platin; Platin, thiếc trên nền graphit xốp thì việc nghiên cứu nhiệt độ phân hủy của muối thiếc clorua và axit cloroplatinic (H2PtCl6.6H2O) là rất quan trọng. Để có được nhiệt độ phân hủy của các loại Pt-resin, Sn-resin, người ta sử dụng phương pháp phân tích nhiệt và tham khảo một số tài liệu cho thấy nhiệt độ phân hủy thích hợp màng phủ là 400:4500C. Ở nhiệt độ 400:4500C có thể hình thành lớp màng mỏng có chứa các kim loại Pt, Sn trên nền Graphit xốp.
Thu được kết quả như sau:
SnO2/C: phân hủy nhiệt ở 4500C
Pt/C: phân hủy nhiệt ở 4500C
PtSn/C: phân hủy nhiệt ở 4500C
b) Tiến hành chế tạo graphit xốp chứa Pt (Pt/C) và graphit xốp chứa Platin, thiếc (Pt,Sn/C)
Vật liệu graphit xốp sau khi xử lý được nhúng vào các dung dịch chất mang (Polymeric Precusor) đã pha chế, sau đó sấy khô mẫu ở 1400C trong 10 phút rồi đem mẫu đã sấy khô nung ở nhiệt độ 4500C trong 5 phút. Quá trình này nhúng-sấy-nung lặp lại 3 lần. Sau đó, mẫu tiếp tục được nung ở 4500C trong 2h. Hình thái của các điện cực đã chế tạo được thể hiện trên các ảnh SEM (kính hiển vi điện tử quét). Kết quả thu được trên hình như sau:
Hình 4.1: Ảnh SEM của điện cực Pt/C
Hình 4.2: Ảnh SEM của điện cực PtSn/C
Ảnh từ SEM (Scaning electron microscope – kính hiển vi điện tử quét) chứng tỏ là các hạt Pt phân bố trên bề mặt của điện cực C và chèn vào các lỗ xốp. Một cách tương đối, có thể thấy hạt Pt trên C xốp có kích thước vào khoảng 20nm còn Pt, Sn do có sự tương tác giữa Pt và Sn nên sự phân tán không đồng đều bằng các hạt Pt và kích thước hạt của mẫu Pt, Sn cũng lớn hơn so với kích thước của Pt.
Trên các hình nhiễu xạ tia X của các điện cực nghiên cứu cũng khẳng định được sự có mặt của Platin và liên hợp Platin thiếc có mặt trên các điện cực Graphit xốp. Qua quá trình phân tích thu được thế oxy hóa (Epa) và thế khử (Epc) của các điện cực như sau:
Mẫu Epa Epc E
C xốp 0,384 0,035 0,349
Pt/C 0,378 0,065 0,313
Pt, Sn/C 0,286 0,148 0,138
Bảng các giá trị Epa, Epc của các điện cực nghiên cứu trong dung dịch ferro- ferri xyanua 0,01M trong môi trường NaOH 0,1M
Sự khác nhau giữa thế oxy hóa (Epa) và thế khử (Epc) là đặc trưng cho độ thuận nghịch điện hóa của phản ứng điện cực. Nếu giá trị E càng nhỏ thì độ thuận nghịch của phản ứng điện cực càng tăng. Bảng giá trị cho thấy độ thuận nghịch của điện cực PtSn/C là tốt nhất. Từđó ta có thể dựđoán khả năng hoạt động điện hóa của điện cực Pt/C; PtSn/C đều rất tốt và có thể điện cực PtSn/C có khả năng hoạt động điện hóa cao hơn điện cực Pt/C trong một số trường hợp cụ thể. Qua những nghiên cứu đã thu được một số kết quả như sau:
Đã chế tạo được điện cực graphit xốp, khả năng tạo độ xốp phụ thuộc vào thời gian, trong dung dịch H2SO4 98%, ở 6000C và thì gian xử lý 72 giờ cho độ xốp đạt giá trị cao nhất và độ dẫn điện cao nhất.
Đã tìm ra quy trình chế tạo graphit xốp phủ Pt, PtSn. Điện cực Pt phủ trên Graphit xốp có kích thước hạt Pt cỡ nano (cỡ 20nm). Điện cực có hoạt tính điện hóa cao hơn hẳn điện cực Platin phẳng.
Điện cực graphit xốp Pt/C, PtSn/C có khả năng oxy hóa etanol cao hơn hẳn điện cực Pt phẳng; các giá trị thế oxy hóa của các điện cực Pt/C, PtSn/C gần trùng với thế của điện cực Pt phẳng và phù hợp với nhiều tác giảđã công bố.
Các điện cực chế tạo Pt/C, PtSn/C có tính ghất điện hóa cao khi sử dụng làm điện cực xúc tác oxy hóa anot etanol, có thời gian sống khá dài (trên 4 giờ) và tính lặp lại cao.