Từ kết quả thớ nghiệm cú thể nhận thấy điều kiện để xuất hiện plasma trờn cả 3 vật liệu kim loại sắt, đồng, volfram là giỏ trị điện ỏp cao và cỏc yếu tố ảnh hưởng đến lượng khớ giải phúng ra trờn điện cực tạo mụi trường thớch hợp cho trạng thỏi plasma xuất hiện Phản ứng điện húa trờn cỏc điện cực với kỹ thuật điện húa cao ỏp trong mụi trường nước cú vai trũ quan trọng nhằm tạo ra lượng khớ đủ lớn trờn bề mặt điện cực theo cỏc phản ứng [5]:
Trờn catot: 2H2O + e → H2 ↑ + 2OH- Trờn anot: Me - ne → Men+ (3 6) (3 7) hoặc 2H2O + 2e → O2 ↑ + 4H+ (3 8) OH- + H+ → H2O (3 9)
Với vị trớ catot đặt ở dưới đỏy của bỡnh phản ứng lắp thẳng đứng nờn bọt khớ H2 tạo thành từ bề mặt catot sẽ thoỏt ra, nổi lờn trờn và hướng về phớa anot Theo tỏc giả Nguyễn Đức Hựng và cộng sự [6], do cú tớnh khử nờn khi
nguyờn tử hydro gặp ion kim loại trong lũng dung dịch sẽ xảy ra phản ứng: Men+ + (n/2)H2 → Me0 + nH+ ( Me đối với Cu, Fe )
WO3 + 3H2 W0 + 3H2O (3 10) (3 11) 5 kV 10 kV 15 kV Cu Fe W
Hỡnh 3 12 Đường phõn bố kớch thước keo nano cỏc kim loại đồng, sắt, volfram được hỡnh thành tại phản ứng hũa tan anot tại 5, 10, 15 kV
Cỏc hạt nano kim loại được hỡnh thành theo phản ứng (3 10), (3 11) Phõn tớch kớch thước hạt nano kim loại cho thấy hệ keo của dung dịch đồng và sắt tại 5 kV và 15 kV phõn bố khỏ tập trung với kớch thước nhỏ hơn 200 nm trong khi với điện cực volfram cú hai vựng phõn bố kớch thước nhỏ khoảng 100 nm và vựng cú kớch thước lớn cú giỏ trị khoảng 500 nm cho tới gần 1000 nm (Hỡnh 3 12) Tại điện ỏp 10 kV trờn cả 3 điện cực đều phõn thành 2
vựng kớch thước Tuy nhiờn trờn điện cực volfram cỏc hạt cú kớch thước lớn hơn và cú sự phõn bố chủ yếu trong vựng cú kớch thước lớn Điều này cho thấy tồn tại hai cơ chế hỡnh thành cỏc hạt nano khỏc nhau Cơ thế thứ nhất cỏc hạt nano kim loại được hỡnh thành từ dưới lờn (botton-up) do sự khử cỏc ion kim loại bởi cỏc nguyờn tử hydro và keo tụ lại thành những hạt cú kớch thước lớn Cơ chế thứ hai là quỏ trỡnh hỡnh thành plasma dưới tỏc động của nhiệt độ làm núng chảy và bay hơi kim loại dẫn đến hỡnh thành cỏc hạt kim loại cú kớch thước lớn trong dung dịch theo tỏc giả Lukes P và cộng sự [66] Riờng đối với volfram cỏc hạt kim loại này tiếp tục bị ăn mũn bởi H2O2 hỡnh thành cỏc hạt nano theo cơ chế từ trờn xuống (top-down) trong quỏ trỡnh phúng điện
Bảng 3 3 Kớch thước hạt của CuNPs, FeNPs và WNPs: độ lệch (∅ĐL, nm), tại đỉnh (∅ Đỉnh, nm), tập trung (∅ TT, nm) và trung bỡnh (∅TB, nm)
Bảng 3 4 trỡnh bày giỏ trị thế Zeta của dung dịch keo nano kim loại của sắt, đồng, volfram thay đổi theo điện ỏp tại 5, 10, 15 kV Kết quả cho thấy hệ keo cú giỏ trị thế Zeta khỏ tập trung và thay đổi khụng nhiều khi thay đổi điện
Điện cực Cu Fe W Điện ỏp, kV 5 10 15 5 10 15 5 10 15 ∅ĐL, nm, Đ1 25,7 15,8 6,7 5,3 14,5 10,0 5,3 14,5 10,0 ∅ ĐL, nm, Đ2 796 88,6 1 188,0 785 88,6 1 188,0 78,5 ∅ ĐL, nm, Tổng 25,7 192 6,7 446,5 2 809,0 204,4 446,5 2 809,0 204,4 ∅ Đỉnh, nm, Đ1 312,3 299,2 205,8 109,8 53,6 103,3 109,8 53,6 103,3 ∅ Đỉnh, nm, Đ2 769,3 994,2 6 716,9 485,8 994,2 6 716,9 485,8 ∅ Đỉnh, nmTổng 312,3 7693 205,8 109,8 53,6 103,3 109,8 53,6 103,3 ∅ TT, nm, Đ1 316,7 301,1 206,0 1089 57,0 105,4 109,8 57,0 105,4 ∅ TT, nm, Đ2 762,1 988,5 5 569,0 501,9 998,8 5 569,0 501 9 ∅ TT, nm,Tổng 316,7 678,2 206,0 507,6 2 287,5 284,3 507,6 2 287,5 284,3 ∅TB, nm 355,8 972,5 266,7 1 3084 1 710,8 701,4 1 308,41 710,8 701,4
ỏp Thế Zeta đạt giỏ trị lớn nhất tại điện ỏp khoảng 10 kV trờn cả ba điện cực Tại cỏc điện ỏp nghiờn cứu, giỏ trị thế Zeta đều õm và nhỏ hơn - 40 mV chứng tỏ hệ keo khỏ bền vững
Bảng 3 4 Giỏ trị thế Zeta của cỏc dung dịch keo nano kim loại đồng, sắt, volfram được hỡnh thành tại cỏc điện thế 5, 10, 15 kV