thuộc của ln Ct theo thời gian Từ dữ liệu bảng 3.6 và hình 3.33, với những giả thiết đã đặt ra có thể nhận thấy: đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc ln Ct vào t có dạng đƣờng thẳng tuyến tính bậc nhất với hệ số hồi qui R2 > 0,92; sự suy giảm nồng độ glycerol trong dung dịch khi thực hiện q trình oxy hóa điện hóa tại bề mặt điện cực tổ hợp 3 kim loại mạnh hơn so với sử dụng vật liệu điện cực Pt khối. Từ kết quả trên, cho phép tính hằng số tốc độ phản ứng theo giả định phản ứng bậc 1 cho q trình oxy hóa điện hóa glycerol tại bề mặt điện cực tƣơng ứng khi sử dụng:
- Vật liệu điện cực tổ hợp Pt-Pd-Ni/GC là k = 6,810-4
(s-1); và
- Vật liệu điện cực Pt khối là k = 3,410-4 (s-1).
3.4. CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA CỦA VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC TỔ HỢP BỐN KIM LOẠI Pt-Pd-Ni-Co TRÊN NỀN GLASSY CARBON
3.4.1. Chế tạo vật liệu tổ hợp bốn kim loại Pt-Pd-Ni-Co/glassy carbon
Theo một số cơng trình nghiên cứu [1, 3], sự thay đổi cấu trúc của mạng tinh thể nickel ảnh hƣởng đáng kể tới hoạt tính xúc tác của vật liệu có chứa Ni. Hoạt tính xúc tác của nickel tăng lên khi tăng hệ số khuếch tán H+ trong cấu trúc Ni(OH)2, điều này có liên quan tới vi cấu trúc của chúng. Cấu trúc tinh thể của Ni(OH)2 có thể thay đổi có lợi cho q trình oxy hóa - khử khi cho thêm một số phụ gia vào thành phần vật liệu. Sự có mặt của chất cho thêm làm xuất hiện các khuyết tật vùng
làm tăng độ dẫn của vật liệu, đồng thời làm tách cặp oxy hóa - khử O2/OH- và Ni2+/Ni3+ ra xa nhau, do đó làm tăng hiệu suất q trình oxy hóa. Mặt khác, với các vật liệu Ni có chứa Co, khi tiến hành phân cực anode, Co(OH)2 bị oxy hóa thành CoOOH, đây là một phản ứng không thuận nghịch, nhờ tính dẫn điện tốt của CoOOH, hoạt tính của vật liệu đƣợc tăng lên nhiều [1]. Việc thêm Co vào thành phần vì vậy có lợi cho khả năng xúc tác của vật liệu có chứa Ni nói riêng và vật liệu tổ hợp có chứa Ni nói chung. Theo [1], khi thêm 10% Co theo khối lƣợng vào vật liệu điện cực thì kết quả thu đƣợc khi khảo sát vật liệu nhƣ hoạt tính điện hóa, độ bền hoạt động, ... rất tốt. Vì vậy, trong nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi tiến hành chế tạo vật liệu điện cực tổ hợp 4 kim loại (Pt, Pd, Ni, Co)/GC có chứa 10% Co theo tổng khối lƣợng các kim loại thƣờng trong vật liệu điện cực chế tạo và khảo sát hoạt tính xúc tác điện hóa của vật liệu chế tạo đƣợc.
Tƣơng tự, cách chọn thế điện phân ở mục trên, thành phần dung dịch, giá trị thế điện phân, tƣơng ứng với các vật liệu tổ hợp đƣợc thể hiện trên bảng 3.7.
Điện cực tổ hợp bốn kim loại đƣợc điện phân trong điều kiện nhiệt độ phòng, thời gian phản ứng điện kết tủa 300 s.
Bảng 3.7. Điều kiện chế tạo vật liệu điện cực tổ hợp Pt-Pd-Ni-Co/GC
Vật liệu điện cực Thành phần dung dịch Giá trị thế điện phân (V)
Pt-Pd-Ni-Co/GC [PtCl4]
2-/[PdCl4]2-/Ni2+/Co2+ = 1:1,5:54:6,
dung dịch đệm (NaCl, H3BO3), pH = 4 -0,25
3.4.2. Phân tích cấu trúc và hình thái học bề mặt
Vật liệu sau khi chế tạo đƣợc khảo sát hình thái học bề mặt. Hình 3.34 là ảnh SEM ở các độ phóng đại khác nhau và phổ EDX của vật liệu tổ hợp bốn kim loại trên nền glassy carbon chế tạo đƣợc.
Từ ảnh SEM ta thấy bề mặt điện cực xuất hiện các cụm hạt có kích thƣớc hạt nhỏ (cho thấy có sự ảnh hƣởng bởi việc tồn tại đồng thời kim loại Ni và Co trong tổ hợp mạ). Với kích thƣớc hạt khá nhỏ, vật liệu này đƣợc dự đoán sẽ mang lại hoạt tính xúc tác cao hơn. Kết quả phân tích phổ EDX đã lần nữa chứng minh đƣợc sự tồn tại của các kim loại trong thành phần lớp màng mỏng kim loại trên nền GC. Từ ảnh SEM và thành phần phần trăm khối lƣợng của các kim loại tính tốn đƣợc trên phổ EDX có thể thấy thế điện phân đƣợc lựa chọn là phù hợp với mục đích đƣợc nhóm nghiên cứu đƣa ra khi tổ hợp vật liệu điện cực.