So sánh kết quả IR của GQDs-GO so với đệm carbon, GQDs và vật liệu GO, có thể nhận thấy sự xuất hiện rõ nét của các dao động đặc trưng cho các liên kết O-H, C=O và C-O của GQDs-GO so với chỉ thuần liên kết C-C trong cấu trúc đệm carbon. Cụ thể, kết quả IR của GQDs-GO xuất hiện các dao động đặc trưng cho các liên kết –OH tại số sóng 3323 cm-1, C=C tại 1642 cm-1, C-O (liên kết trong nhóm C-OH) tại 1351 cm-1 và C-O-C (liên kết không đối xứng trong cấu trúc epoxi), tại 1095 cm-1. Các dao động đặc trưng này của GQDs-GO trùng lặp với kết quả IR thu được trước đó của GQDs và sản phẩm graphen oxit (GO, kết quả kế thừa từ đề tài trước của PTNTĐ). Đây được cho là các nhóm chức đặc trưng sẽ xuất hiện trên vật liệu graphen và GQDs sau q trình oxi hóa [54, 150] và chính là cơ sở, tạo cơ hội neo bám cho các tiểu phân nano Pt dẫn đến giảm
hiện tượng kết tụ của các tiểu phân Pt. Ngồi ra, các nhóm chức chứa oxy của GQDs cịn đóng vai trị ngăn ngừa sự chồng chập của các tấm GO.
Như vậy, từ các kết quả đặc trưng ở trên bước đầu dự đoán GQDs-GO là vật liệu chất mang mang đặc tính của cả GQDs và GO.
3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng kim loại Pt tới hoạt tính xúc tác Pt/(GQDs-rGO) Pt/(GQDs-rGO)
3.3.2.1 Kết quả đặc trưng tính chất hóa lý của các xúc tác
Hình 3.36 trình bày kết quả TEM đặc trưng hình cấu trúc của các xúc tác trên cơ sở GQDs-GO tại các hàm lượng Pt khác nhau, dao động từ 1-11% (về khối lượng) trên cơ sở kế thừa kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng Pt/GQDs (mục 3.2.1), đồng thời, cũng tiến tới khảo sát và lựa chọn hàm lượng Pt thích hợp trên loại chất mang mới này.
Phân bố kích thước hạt của các xúc tác cũng được xác định thông qua kết quả TEM và trình bày chi tiết trong Hình 3.36. Kết quả chụp TEM nhằm xác định cấu trúc tế vi của các xúc tác Pt/(GQDs-rGO) tại các hàm lượng kim loại Pt khác nhau được thể hiện trên Hình 3.36. Dễ dàng nhận thấy các hạt tiểu phân nano được cho là Pt xuất hiện tương đối thưa thớt tại hàm lượng 0,98 % và 2,79 % Pt mang trên chất mang GQDs-GO. Cấu trúc tế vi của xúc tác Pt- 5(4.44)/(GQDs-rGO) và Pt-7(5.80)/(GQDs-rGO) cho thấy, các tiểu phân kim loại Pt có kích thước trung bình tương ứng khoảng 3,97 nm và 4,76 nm phân tán trên các tấm graphen và GQDs. Tuy nhiên, xuất hiện sự kết tụ của một số tiểu phân Pt trên rìa bề mặt chất mang. Trong khi đó, hình ảnh TEM đại diện cho xúc tác Pt-9(6.63)/(GQDs-rGO) lại cho thấy rằng, các hạt nano bạch kim được phân tán với mật độ cao và tương đối đồng đều trên chất mang GQDs-GO, phần lớn các hạt nano Pt nằm trong phạm vi 2– 4 nm với kích thước trung bình 3,82 nm. Xúc tác Pt-11(9.81)/(GQDs-rGO) lại cho thấy các tiểu phân Pt phân bố khơng
đồng đều, có xu hướng kết tụ thành các đám hạt lớn, các hạt lớn này xuất hiện với mật độ tương đối dày đặc.
Hình 3.36. Ảnh TEM của các xúc tác: Pt-1(0.98)/(GQDs-rGO) (a); Pt- 3(2.79)/(GQDs-rGO) (b), Pt-5(4.44)/(GQDs-rGO) (c), Pt-7(5.80)/(GQDs-
Ngồi ra, khi quan sát ảnh TEM cịn cho thấy, các tiểu phân Pt của xúc tác Pt-9(6.63)/(GQDs-rGO) cịn có xu hướng nằm trên các tấm graphen và xuất hiện cả những điểm hạt Pt mang trực tiếp trên các GQDs theo cấu trúc hạt/hạt.
Sự phân tán của pha hoạt tính Pt lên chất mang của xúc tác Pt- 9(6.63)/(GQDs-rGO) được thể hiện rõ nét qua hình ảnh HAADF-STEM (Hình 3.37) dưới đây.
Hình 3.37. HAADF-STEM của xúc tác Pt-9(6.63)/(GQDs-rGO): Pt (b), C (c), O (d).
Nhận thấy, sự phân tán của các tiểu phân Pt khá đồng đều trên bề mặt chất mang. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả từ ảnh TEM (Hình 3.36d).
Phổ FT-IR cho phép xác định phần nào các nhóm chức có trong cấu trúc chất mang và xúc tác Pt/(GQDs-rGO) tại các hàm lượng Pt (Hình 3.38).