Nghiên cứu chế tạo vật liệu màng mỏng chứa Platin, Thiếc trên nền dẫn điện và hoạt tính điện hóa của chúng


Hình 28: Đường cong phân cực vòng của điện cực PtSn/C trong dung dịch H



tải về 2.64 Mb.
trang17/17
Chuyển đổi dữ liệu28.05.2018
Kích2.64 Mb.
#39134
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

Hình 28: Đường cong phân cực vòng của điện cực PtSn/C trong dung dịch H2SO4 0.5M và etanol có nồng độ thay đổi

  1. 0.1M 2. 0.25M 3. 0.5M 4. 1M

Điện cực PtSn/C cũng tương tự, dòng oxi hóa tăng cao tỉ lệ thuận với nồng độ etanol trong dung dịch. Ở nồng độ cao, giá trị thế bắt đầu sự oxi hóa cũng nhỏ hơn. Tuy nhiên giá trị dòng oxi hóa trong dung dịch etanol 0,5M và 1 M khác nhau không nhiều và trong dung dịch etanol 1M thì điện cực Pt/C có khả năng oxi hóa tốt hơn điện cực PtSn/C.



Đối với điện cực graphit xốp, sự oxi hóa điện hóa xảy ra không chỉ trên bề mặt điện cực mà còn xảy ra trong các mao quản của lỗ xốp. Để tìm hiểu thêm về khả năng oxi hóa điện hóa etanol theo chiều sâu của lỗ xốp, chúng tôi tiến hành thí nghiệm ảnh hưởng của độ dày điện cực Graphit xốp đến khả năng oxi hóa điện hóa etanol. Các kết quả nghiên cứu được thể hiện trên hình 29.Với thời gian xử lí bề mặt như nhau, các điện cực có độ dày khác nhau sẽ có độ xốp khác nhau, khả năng oxi hóa của các điện cực tăng lên tuyến tính theo độ xốp của bề mặt điện cực. Tuy nhiên, điện cực dày 2 cm và 3 cm có dòng và thế oxi hóa khác nhau không nhiều, điều này có thể được giải thích bởi sự khống chế khuếch tán trong lỗ xốp, chỉ có phần lỗ xốp phía bên ngoài là có hiệu quả. Vì thế, trong một thời gian xử lí nhất định, thu được độ xốp của vật liệu tương ứng với khả năng xúc tác của điện cực trong môi trường nghiên cứu.



Hình 29: Đường cong phân cực vòng của điện cực Pt/C có độ dày thay đổi, trong dung dịch H2SO4 0.5M và C2H5OH 0,5M.

1. Độ dày 1cm 2. Độ dày 1,5 cm

3. Độ dày 2cm 4. Độ dày 3 cm
Vật liệu chế tạo điện cực không những cần có hoạt tính cao mà còn phải có thời gian sống trong quá trình oxi hóa, yếu tố này có ý nghĩa quan trọng để hướng đến ứng dụng vào thưc tế. Vì vậy chúng tôi tiến hành đo độ bền của điện cực nghiên cứu trong dung dịch etanol 0,5M trong môi trường H2SO4 0,5M. Các điều kiện thí nghiệm giống như điều kiện xác định khả năng oxi hóa của điện cực: Tốc độ quét: 10 mV/s, độ nhạy 2, nhiệt độ phòng, khoảng thế: 0,11,3. Chúng tôi tiến hành đo đường phân cực vòng trong vòng 4 giờ, sau 60 vòng quét (210 phút), thế và dòng oxi hóa của điện cực giảm dần vì nồng độ etanol giảm, và các đỉnh anot giảm ứng với đường số 5. Nhưng sau khi thêm etanol vào dung dịch và tiến hành oxi hóa điện hóa thì khả năng oxi hóa lại tăng (đường số 6).



Hình 30: Đường cong phân cực vòng của điện cực Pt/C trong dung dịch H2SO4 0.5M và C2H5OH 0,5M quét theo thời gian.

1. Vòng quét thứ nhất 2. Vòng quét thứ 10

3. Vòng quét thứ 20 4. Vòng quét thứ 30

5. Vòng quét thứ 60 6. Vòng quét thứ 65
Những kết quả thu được khẳng định rằng thời gian sống của điện cực Pt/C kéo dài được ít nhất hơn 4 giờ thí nghiệm. Kết quả này là một tiền đề để chúng tôi tiếp tục những nghiên cứu tiếp theo.

KÕT LUËN
Nghiên cứu vật liệu xúc tác cho quá trình oxi hóa điện hóa trên điện cực Platin phẳng đã được rất nhiều nhà khoa học quan tâm, song việc sử dụng điện cực Graphit biến tính, platin, Platin thiếc có kích thước nano là một vấn đề rất mới mẻ. Qua những thí nghiệm chúng tôi thu được một số kết quả như sau:

  1. Đã chế tạo được điện cực graphit xốp, khả năng tạo độ xốp phụ thuộc vào thời gian, trong dung dịch H2SO4 98%, ở 600C và thời gian xử lí 72 giờ cho độ xốp đạt giá trị cao nhất và có độ dẫn điện tốt.

  2. Đã tìm ra qui trình chế tạo graphit xốp phủ Pt, PtSn. Điện cực Pt phủ trên graphit xốp có kích thước hạt Pt cỡ nano (cỡ 20 nm). Điện cực có hoạt tính điện hóa cao hơn hẳn điện cực Platin phẳng.

  3. Điện cực graphit xốp Pt/C, PtSn/C có khả năng oxi hóa etanol cao hơn hẳn điện cực Pt phẳng; các giá trị thế oxi hóa của các điện cực Pt/C, PtSn/C gần trùng với thế của điện cực Pt phẳng và phù hợp với nhiều tác giả đã công bố.

  4. Các điện cực chế tạo Pt/C, PtSn/C có tính chất điện hóa cao khi sử dụng làm điện cực xúc tác oxi hóa anot etanol, có thời gian sống khá dài (trên 4 giờ) và tính lặp lại cao.



TµI LIÖU THAM KH¶O

Tài Liệu Tham Khảo Tiếng Việt

  1. Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ, tập 2, NXB Giáo Dục, 2002.

  2. Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ, tập 3, NXB Giáo Dục, 2002.

  3. Nguyễn Thọ Khiêm, Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu xác định Platin bằng phương pháp Von-Ampe hấp phụ, 2007.

  4. Trương Ngọc Liên, Điện hóa lý thuyết, NXB Khoa học và kĩ thuật, 2007.

  5. Trịnh Xuân Sén, Điện hóa học, NXB Đại Học Quốc Gia, 2004.

  1. Lê Quốc Hùng, Hướng dẫn sử dụng thiết bị PGS-HH8.

  2. Trương Thị Thảo, Luận văn Thạc sĩ, Nghiên cứu chế tạo màng mỏng Niken Oxit bằng phương pháp Sol-Gel và khảo sát tính chất điện hóa của điện cực, 2005.

  3. Vũ Đăng Độ, Các phương pháp Vật lý trong hóa học vô cơ, NXB Giáo Dục, 2004.

Tài Liệu Tham Khảo Tiếng Anh

  1. C.Jeffer Brinker, George W. Scherer, Sol-Gel Science. The physic and chemistry of SolGel processing, Academic Pres, Sang Diego, New York, Boston, London, Sydney, Tokyo. Bkc.Inc.Tokyo Japan, 1996.

  2. Eileen Hao Yu, Kei Scott, Direct ethanol alkaline fuel cells with catalysed metal mesh anodes, School of chemical Engineering & Advanced Materials, Newcastle University, Electrochemistry Communication, pp 361-365, 2004.

  3. Estevam V. Spinace, Luciana A. Farias, Marcelo Linardi, Almir Oliveira Neto, Preparation of PtSn/C and PtSnNi/C electrocatalyst using the alcohol-reduction process, Material Letters 62 pp 2099-2102, 2007.

  4. F.C.Simoses, D.M. dos Ạnos, F. Vigier, Electroactivity of tin modified platium electrodes for etanol electrooxidation, Journal of Power Sources 167 pp 1-10, 2007.

  1. F.L.S Purtago, P. Olivi, J.M. Leger, A.R. de Andrade, G.Tremiliosi-Filho, E.R. Gonzalez, C. Lamy, K.B.Kokoh, Activity of Platinum-tin catalysts prepared by the Pechini-Adams method for electrooxxidation of ethanol, Jounal of Electroanalytical Chemistry 628 pp 81-89, 2009.

  2. G.T. Burstein, C.J. Barnet, A.R. Kucernak, K.R.Williams, Aspects of the anodic oxidation of methanol, Catalyst Today pp 425-437, 1997.

  3. H. Schmidt, M. Mennig, Wet coating tecnologies for glass, http://solgel.com, 2000.

  4. Jean Phalippou, Sol-Gel: A low temperature process for material of the new millenium, http://solgel.com, 2000.

  5. P.A. Christensen and A. Hamnett, Examples of the Application of Electrochemical Method, http://www.springerlink.com/content/g67204l104 v81220/, 1994.

  6. H. Wang, Z.Jusys, R.J. Behm, J. Power Sources 154 (2006) 351.

  1. Raghuram Chetty, Keith Scott, School of chemical Engineering & Advanced Materials, Newcastle University, Direct ethanol fuel cells with catalysed metal mesh anode, Electrochimica Acta 52 (2007) pp 4073-4081, 2006.

  2. Richard D Gonzalez, Tessie Lopez, Ricardo Gomez, Sol-Gel preparation of supported metal catalyst, Catalysis Today 35 pp 293-317, 1997.

  3. Yan Zhuo LU1, Tian Hong LU1,2, Chang Peng LIU1, Ya Wen TANG2, Wei XING1*, Methanol Tolerant PWA-Pt/C Catalyst with Excellent Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction in Direct Methanol Fuel Cell, Chinese Chemical Letters Vol. 16, No. 9, pp 1252-1254, 2005.

  4. B. Tesche, H. Schulenburg, B. Spliethoff and M.T. Reetz, Pt/C Catalysts for the Oxygen Reduction Reaction: Correlation of Carbon Support Morphology and Catalytic Activity, Microsc Microanal 11(Suppl 2), 2005.

  5. A. Bonesi, W.E. Triaca, AM. Castro Luna, Nanocatalysts for ethanol Oxidation. Synthesis and Characterisation, Poturgaliae Electrochimica Acta 2009, 27(3) pp193-201.

  6. W.J.S.Q.Song, W.Z.Li, Z.H.Zou, G.Q.Sun,Q.Xin, S.Dou-vatzides, P.Tsiakaras, J.Power Sources 140 (2005) 50.

  7. L.Jiang, G.Sun, S.Sun, J.Liu, Q.Xin, Electrochim. Acta 50 (2005) 5389.

  8. W.Jzhou,Z.H.Zhou,S.Q.Song,W.Z.Li,G.Q.Sun,P.Tsiakaras,Q.Xin, Appl.Catal.B Environ. 46 (2003) 285.

  9. Jae-Woo Kim, Su-moon Park, Electrochemical Oxidation of Ethanol at Thermal Prepared RuO2-Modified Electrodes in Alkaline Media, J. Electrochem.Soc, Vol 146(3), 1075-1080, 1999.

  10. P.M.Atkin, Physical Chemistry, Oxford Uiversity Press, Oxford Melbourne Tokyo, 1998.

  11. Liliane, G.Hubert-Pfalzgraf, Toward molecular desgin of oxide precursors for advanced materials, http://www.solgel.com, 2000.

  12. N.P. Cheremisinoff Ed. Gulg, Handbook of Heat a Mass transfer, Vol3: Catalyis, Kinetics and Reactor Engineering, 1989.







tải về 2.64 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17



Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý
    Quê hương
BÁO CÁO
Tài liệu