Trong phần điều chế này ngoài việc ảnh hƣởng của thành phần tiền chất axit Chloroplatinic (H2PtCl6.6H2O) thì môi trƣờng pH cũng có những ảnh hƣởng đáng chú ý. Ba môi trƣờng pH khác nhau pH=6,5; pH=11; pH=11,3 đã đƣợc lựa chọn để khảo sát nhằm tìm ra môi trƣờng tốt nhất cho quá trình chế tạo. Bảng 3.4 và hình 3.4 là kết quả đã đo đƣợc trong những môi trƣờng pH khác nhau của vật liệu xúc tác điện hóa nanocomposit platin trên carbonVulcan XC-72R không xử lý.
Bảng 3.4: Hoạt tính xúc tác của nanocomposit Pt/VC-25 với môi trường pH khác nhau.
Xúc tác ipa/ipc
Hoạt tính
Đƣờng quét tới (0,0-0,9V) Đƣờng quét về (0,9-0,0) ipa (mA/cm2) ipa’ (mA/mgPt) Ef (V) ipc (mA/cm2) ipc’ (mA/mgPt) Eb (V) Pt/VC-25-6,5 0,76 10,28 442,46 0,68 13,60 585,62 0,54 Pt/VC-25-11 0,58 12,04 518,31 0,70 20,87 898,58 0,47 Pt/VC-25-11,3 0,86 8,61 370,71 0,70 9,99 430,16 0,54
Hình 3.4 Giản đồ CV của vật liệu xúc tác nanocomposit Pt/VC-25 trong
những môi trường pH khác nhau. (1) Mật độ dòng trên diện tí h điện cực (mA/cm2),
(2) Mật độ dòng trên khối lượng Pt trên điện cực (mA/mgPt).
Các kết quả trên hình 3.4 và bảng 3.4 cho thấy ảnh hƣởng của pH đến quá trình điều chế vật liệu nanocomposite Pt/Vulcan XC-72R bằng phƣơng pháp khử polyol (loại polyol đƣợc sử dụng là Etylene glycol). Trong quá trình khử ion Pt4+ bằng Etylen glycol (C2H6O2), nhóm chức OH- trên Ethylen glycol bị oxy hóa thành các nhóm chức aldehyde. Các nhóm chức aldehyde này không bền sẽ tiếp tục bị oxy hóa lên mức cao hơn tạo thành axid Glycolic và axit Oxalic. Etylen glycol (C2H6O2) là chất khử đƣợc sử dụng nhiều nhất do có khả năng làm bền hạt keo platin sinh ra trong suốt quá trình phản ứng [5].
Hình 3.5: Cơ hế quá trình o y hóa EG trong điều hế nano Platin.
Trong môi trƣờng kiềm, axit Glycolic có sự loại bỏ ion H+
tạo thành anion Glycolat trong môi trƣờng kiềm[5].
Hình 3.6: Phản ứng loại proton tạo thành anion Glycolate ủa axit Glycolic.
Ion Glycolat đƣợc xem nhƣ là chất ổn định kích thƣớc hạt nano platin do sự hình thành phức Chelate thông qua nhóm carbonyl. Các kết quả tính toán cho thấy có sự tƣơng quan qua lại giữa nồng độ ion Glycolate và pH của dung dịch. Khi pH (trong khoảng pH từ 6,5 đến 11) càng cao thì nồng độ ion Glycolate càng cao, làm cho nồng độ chất ổn định càng cao thì kích thƣớc hạt platin tạo thành càng nhỏ [5].
Tuy nhiên, khi tăng pH từ 11 lên 11,3 thì kết quả cho thấy có sự giảm hoạt tính xúc tác, điều này phù hợp với kết quả công trình nghiên cứu của nhóm tác giả Du, H.Y (2008) [5], khi tăng pH từ 11 lên 11,3 trong quá trình điều chế nanocomposite có sự kết tinh của muối NaCl làm ảnh hƣởng đến hình thái và kích thƣớc của hạt nano platin. Do đó hoạt tính xúc tác của nanocomposite cũng bị thay đổi. Từ đó chọn môi trƣờng điều chế vật liệu trong pH=11 đƣợc xem nhƣ là tối ƣu nhất.