Vật liệu Fe-Cu được chế tạo theo phần 2.3. Trên cơ sở đó, chúng tôi tiến hành khảo sát một số tính chất như đặc điểm bề mặt, thành phần nguyên tố, đặc điểm cấu trúc của nguyên liệu Fe và vật liệu Fe-Cu bằng các phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét, hiển vi điện tử truyền qua và phương pháp nhiễu xạ tia X.
Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt, thành phần nguyên tố, đặc điểm cấu trúc của nguyên liệu Fe và vật liệu Fe-Cu được chỉ ra ở trên các hình 3.1 – 3.5 và các bảng 3.1, 3.2.
Hình 3.1. Ảnh SEM của Fe
32
Từ kết quả phân tích ảnh SEM của nguyên liệu và vật liệu tổng hợp được trên hình 3.1 và 3.2 cho thấy, đặc điểm bề mặt vật liệu tổng hợp được khác hẳn so với nguyên liệu ban đầu. Nếu ở nguyên liệu các hạt bột Fe xếp gối nhau theo từng khối, thì ở vật liệu Fe-Cu các hạt bột Fe, Cu được phân bố tương đối đồng đều trên bề mặt, kích thước nhỏ hơn 50 µm. Điều đó chứng tỏ rằng đã có sự phân bố đồng đều các hạt bột Cu xen kẽ các hạt bột Fe tạo nên các cặp vi pin Fe-Cu.
Kết quả phân tích phổ EDX của nguyên liệu Fe và vật liệu Fe-Cu trên các hình 3.3, 3.4 và các bảng 3.1, 3.2 thể hiện cụ thể sự có mặt của các nguyên tố và hàm lượng của chúng trong mỗi mẫu.
Hình 3.3. Phổ EDX của Fe
33
Bảng 3.1. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố trong mẫu nguyên liệu Fe
Nguyên tố % Khối lượng % Nguyên tử
O 8,95 25,55
Fe 91,05 74,45
Tổng cộng 100,00 100,00
Bảng 3.2. Kết quả phântích thành phần nguyên tố trong mẫu vật liệu Fe-Cu
Nguyên tố % Khối lượng % Nguyên tử
O 12,11 29,97
Fe 13,32 9,94
Cu 69,30 43,20
C 5,27 17,39
Tổng cộng 100,00 100,00
Như vậy, kết quả phân tích EDX của nguyên liệu Fe và vật liệu Fe-Cu cho thấy: Nếu như trong nguyên liệu Fe ban đầu chỉ có chủ yếu là sắt (91,05% về khối lượng) và một phần oxi (8,95% - điều này có thể là do trong quá trình bảo quản, một phần Fe trong mẫu bị oxi hóa chuyển thành các dạng sắt oxit), thì trong mẫu vật liệu hàm lượng Fe chỉ còn 13,32% về khối lượng, trong khi đó hàm lượng Cu chiếm 69,3%). Điều đó cho thấy đã có một lượng khá lớn Fe bị oxi hóa và một lượng tương ứng Cu2+ bị khử, theo các quá trình:
Fe ⇌ Fe2+ + 2e
Fe2+⇌ Fe3+ + e (Có thể có một phần Fe2+ bị oxi hóa lên Fe3+) Cu2+ + 2e ⇌ Cu
Từ đó tạo thành các cặp vi pin Fe-Cu.
Mặt khác, kết quả phân tích cấu trúc thành phần nguyên liệu Fe và vật liệu Fe- Cu tổng hợp được qua hình 3.5 cho thấy thành phần 2 phổ khác nhau rõ rệt. Điều này chứng tỏ rằng vật liệu bimetal Fe-Cu đã được chế tạo thành công và Cu đã phủ lên bề mặt Fe tạo nên các cặp vi pin Fe-Cu.
34
Hình 3.5. Giản đồ XRD của nguyên liệu Fe và vật liệu Fe-Cu