3.1.1. Vật liệu điện cực biến tính một kim loại Pt/GC, Pd/GC và Ni/GC
Vật liệu sau khi chế tạo được khảo sát hình thái học bề mặt bằng phương pháp chụp ảnh SEM. Kết quả được chỉ ra trên hình 3.1
GC Pt/GC
Pd/GC Ni/GC Hình 3.1. Ảnh SEM của các vật liệu điện cực
Kết quả chụp SEM cho thấy bề mặt vật liệu biến tính sau mạ có sự thay đổi rõ rệt so với bề mặt nhẵn, mịn ban đầu của điện cực nền glassy cacbon.Sau khi phủ lớp Pt bề mặt điện cực có xuất hiện các hạt tròn đều. Lớp phủ Pd cho kích thước hạt nhỏ hơn, tuy nhiên biên hạt không rõ (gần như vô định hình). Với kích thước hạt khá nhỏ, các vật liệu này được dự đoán sẽ mang lại hoạt tính xúc tác cao hơn.Trong khi đó với nồng độ dung dịch mạ cao hơn, ảnh SEM của vật liệu Ni/GC cho hình ảnh hạt Ni kết tủa ở dạng tấm với kích thước khoảng 5 μm.
29
Nhận xét: Hình ảnh SEM thu được đã sơ bộ cho phép kết luận đã chế tạo được lớp phủ kim loại (Pt, Pd, Ni) trên nền GC bằng phương pháp kết tủa điện hóa. Bề mặt các lớp phủ cũng như hình dạng, kích thước hạt phụ thuộc vào bản chất các dung dịch muối được sử dụng.
3.1.2. Vật liệu tổ hợp hai kimloại Pt-Pd/GC, Pt-Ni/GC và Pd-Ni/GC
Ảnh chụp SEM của vật liệu tổ hợp hai kim loại được thể hiện trên hình 3.2. So sánh với hình ảnh SEM của vật liệu biến tính một kim loại trên nền GC, thấy bề mặt các vật liệu có sự khác nhau rõ rệt.
Pt-Pd/GC Pt-Ni/GC
Pd-Ni/GC
Hình 3.2. Ảnh SEM của các vật liệu điện cực tổ hợp hai kim loại trên nền GC Kích thước của các vật liệu tổ hợphai kim loại được chế tạo khá nhỏ (<500 nm), nhỏ hơn vật liệu biến tính.Vật liệu điện cực tổ hợp Pd-Ni cho lớp phủ đều, đồng nhất, kín bề mặt nền hơn vật liệu Pt-Ni. Đồng thời kích thước dạng phiến, tấm của Ni bị biến đổi về dạng hạt cầu giống Pt và Pd hơn. Hình ảnh thu được bước đầu cho phép kết luận đã đồng kết tủa nhóm 2 kim loại lên trên nền GC. Sự tồn tại của các kim loại trong
30
thành phần lớp màng mỏng kim loại trên nền GC còn được khẳng định qua kết quả phân tích phổ EDX. Các đỉnh đặc trưng trên phổ EDX cho phép xác định loại phân tử có mặt trong thành phần kết tủa được, từ đó cũng tính toán được thành phần của chúng.
Kết quả được biểu diễn trên hình 3.3, 3.4, 3.5 dưới đây :
Hình 3.3.Phổ EDX của vật liệu điện cực Pt-Pd/GC
Hình 3.4.Phổ EDX của vật liệu điện cựcPt-Ni/GC
31
Hình 3.5.Phổ EDX của vật liệu điện cực Pd-Ni/GC
Kết quả phân tích phổ EDX cho thấy sự xuất hiện các mức năng lượng đặc trưng cho các kim loại với thành phần tương ứng trên bề mặt vật liệu. Do đó, có thể khẳng định đã chế tạo được vật liệu tổ hợp hai kim loại trên nền GC theo phương pháp đã lựa chọn. Ngoài ra, kết quả EDX cũng chỉ ra rằng:thành phần kim loại trong vật liệu tổ hợp thu được khác với tỉ lệ nồng độ muối ban đầu của hai kim loại. Hàm lượng Ni thu được trên lớp mạ Pt-Ni/GC lớn hơn trên vật liệu Pd-Ni/GC,chứng tỏ việc đồng kết tủa Pd-Ni diễn ra khó hơn so với đồng kết tủa Pt-Ni.
3.1.3. Vật liệu tổ hợp ba kim loại Pt-Pd-Ni/GC
Vật liệu sau khi chế tạo được khảo sát hình thái học bề mặt, hình 3.6 là ảnh SEM của vật liệu tổ hợp ba kim loại trên nền glassy cacbon chế tạo được. So sánh với chụp SEM của vật liệu biến tính một kim loại, vật liệu tổ hợp hai kim loại trên nền GC, có thể thấy sự có mặt của kim loại thứ ba trong thành phần ảnh hưởng đáng kể đến hình thái học bề mặt của vật liệu tổ hợp.
32
Hình 3.6. Ảnh SEM của vật liệu điện cực tổ hợp ba kim loại Pt-Pd-Ni/GC (tỉ lệ1:1,5:60)
Vật liệu điện cực tổ hợp Pt-Pd-Ni cho thấy các hạt kim loại đã được kết tủa và phân tán đồng đều trên nền GC. Ngoài ra kết quả chụp SEM cũng cho thấy tồn tại các cụm hạt kim loại trên bề mặt vật liệu với kích thước hạt trung bình lớn hơn kích thước hạt của vật liệu tổ hợp hai kim loại. Tuy nhiên vật liệu này cho lớp phủ kín hết vật liệu nền, kín hơn hẳn so với hai vật liệu tổ hợp hai kim loại, tạo nên cấu trúc đa lớp cho bề mặt vật liệu. Sự hình thành của lớp màng mỏng kim loại trên nền GC còn được khẳng định qua kết quả phân tích phổ EDX
Hình 3.7. Phổ EDX của vật liệu điện cực Pt-Pd-Ni/GC (tỉ lệ1:1,5:60)
33
Kết quả phân tích EDX cho thấy sự xuất hiện các mức năng lượng đặc trưng cho các kim loại Pt, Pd, Ni với thành phần tương ứng trên bề mặt vật liệu.
Nhận xét : Đã chế tạo thành công các vật liệu biến tính một kim loại Pt/GC, Pd/GC, Ni/GC, các vật liệu tổ hợp hai kim loại Pt-Pd/GC, Pt-Ni/GC, Pd-Ni/GC, vật liệu tổ hợp ba kim loại Pt-Pd-Ni/GC