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



tải về 2.64 Mb.
trang5/17
Chuyển đổi dữ liệu28.05.2018
Kích2.64 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
Hình 11: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy XRD

1: Nguồn tia Rơnghen; 2: Mẫu nghiên cứu

3, 5: Bộ trực chuẩn; 4: Tinh thể phân tích; 6: Detecter

2.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scaning electron microscopy-SEM) [8,30]

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp SEM là sử dụng tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu. Ảnh đó khi đến màn ảnh quang có thể đạt độ phóng đại yêu cầu. Chùm tia điện tử được tạo ra từ catot qua hai tụ quay sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm tia điện tử đập vào bề mặt của mẫu sẽ phát ra các điện tử phát xạ thứ cấp. Mỗi điện tử phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành một tín hiệu ánh sáng. Chúng được khuyếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh. Độ sáng, tối trên màn ảnh phụ thuộc vào số điện tử thứ cấp phát ra từ mẫu nghiên cứu và phụ thuộc vào hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu

Phương pháp SEM cho phép xác định được kích thước trung bình và hình dạng tinh thể của các hạt và các vật liệu có cấu trúc tinh thể khác.

2.5. Phương pháp phân tích nhiệt [7,8]

Trong quá trình gia nhiệt, các mẫu rắn có thể xảy ra các quá trình biến đổi hoá lý khác nhau như: sự phá vỡ mạng tinh thể, sự biến đổi đa hình, sự tạo thành và nóng chảy của các dung dịch rắn, sự thoát khí, bay hơi, thăng hoa của các tướng hoá học...Phương pháp phân tích nhiệt là một nhóm các kỹ thuật trong đó một hoặc một vài thuộc tính của mẫu được khảo sát theo nhiệt độ. Một số kỹ thuật cơ bản trong phân tích nhiệt là: Phân tích nhiệt vi sai (Differencial Thermal Analysis-DTA), Phân tích thay đổi trọng lượng (khối lượng) theo nhiệt độ (Thermal Grevimetric Analysis-TG), Nhiệt lượng vi sai quét (DSC), Phân tích cơ-nhiệt (TMA), hai kỹ thuật đo phổ biến nhất hiện nay là DTA và TG.

Giản đồ nhiệt DTA mô tả sự phụ thuộc chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu đo và mẫu so sánh theo nhiệt độ hoặc theo thời gian khi nhiệt độ tác động lên mẫu đo được quét theo chương trình. Thông tin cơ bản nhận được từ giản đồ nhiệt DTA là các hiệu ứng nhiệt: hiệu ứng thu nhiệt ứng với xuất hiện mức cực tiểu, hiệu ứng toả nhiệt ứng với xuất hiện mức cực đại trên đường DTA, chuyển pha (chuyển thể thuỷ tinh).

Giản đồ nhiệt TG thể hiện sự phụ thuộc khối lượng theo nhiệt độ hay thời gian khi nhiệt tác động lên mẫu theo chương trình quét. Từ giản đồ TG có thể nhận biết các quá trình biến đổi có kèm theo thay đổi khối lượng, các quá trình chuyển pha từ không có từ tính sang pha có từ tính hay ngược lại.

Ngoài ra còn có giản đồ nhiệt DTG, giản đồ này thu được từ giản đồ gốc TG bằng phép lấy vi phân theo thời gian. Đây thuần tuý là xử lý toán học. Đạo hàm DTG sẽ thể hiện vận tốc của quá trình biến đổi khối lượng, cực trị trên giản đồ nhiệt DTG tương ứng với điểm uốn trên giản đồ TG. Vận tốc biến đổi khối lượng thường biểu diễn theo mg/phút. Giản đồ nhiệt DTG cung cấp thêm thông tin bổ sung về quá trình biến đổi khối lượng. Nó có ích khi chúng ta quan tâm tới khía cạnh động học của quá trình biến đổi xảy ra trong hệ.Ngoài ra, Giản đồ DTG nói chung thường cải thiện đáng kể khả năng phân giải của dữ liệu: Khi các quá trình xảy ra rất sát nhau, thậm chí chồng chập, che phủ nhau có thể tách rời ra bằng giải pháp này. Đây là giản đồ thu được từ giản đồ TG và làm giàu thông tin cho giản đồ TG, vì vậy, nó được dùng kết hợp với TG.

Để khai thác triệt để thông tin của các giản đồ nhiệt, người ta thường dùng giản đồ kết hợp TG+DTG+DTA. Sự bổ sung thông tin giữa các giản đồ sẽ làm cho việc đồng nhất các quá trình nhiệt xảy ra trong hệ trở nên dễ dàng hơn.

Dựa vào đường phân tích nhiệt, chúng ta có thể thu được những dữ kiện về một số tính chất của chất rắn như:


  • Độ bền nhiệt của chất nghiên cứu, các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền nhiệt.

  • Tốc độ của quá trình.

  • Xác định được chất có hay không chứa nước. Chất chứa nước có hiệu ứng mất nước là hiệu ứng thu nhiệt. Nhiệt độ của hiệu ứng mất nước kết tinh này thường thấp hơn nhiệt độ của hiệu ứng mất nước cấu trúc.

  • Hiện tượng đồng phân hình học, hiện tượng đa hình của chất thường kèm theo hiệu ứng toả nhiệt.



CH¦¥NG 3. THùC NGHIÖM

3.1. Chuẩn bị thí nghiệm

3.1.1. Hóa chất

Tinh thể SnCl2.2H2O loại PA của Merck

H2PtCl6 loại PA của Merck

Ethylene glycol (EG) loại AR của Trung Quốc

Citric Acid (CA) loại AR của Trung Quốc

Iso propanol loại AR của Trung Quốc

Axit sunfuric đặc loại AR của Trung Quốc

C2H5OH loại PA của Merck

Axit Oxalic.2H2O loại AR của Trung Quốc

Nền C xốp kích thước 1cm×1cm

Nước cất và các loại hóa chất khác.

Điện cực Platin phẳng: diện tích 0,8 cm2



3.1.2. Dụng cụ, thiết bị

Cân kỹ thuật hai số, Cân kỹ thuật bốn số

Tủ sấy, lò nung, bình định mức và một số thực nhiệm khác

Thực nghiệm TA và DTA tiến hành trên thiết bị TG-50H và DTA-50H (Shimadzu-Japan) thuộc khoa Hóa, trường đại học khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội. Điều kiện thực nghiệm: tốc độ quét nhiệt là 10oC/phút, môt trường không khí. Chén để mẫu làm bằng hợp kim Pt.

Ảnh SEM của mẫu được chụp qua kính hiển vi điện tử quét trên máy Hitachi S-4800 tạị phòng thí nghiệm trọng điểm - viện khoa học Việt Nam.

Phổ XRD được chụp trên máy X-Ray SIEMEN D5005 của Đức tại Khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự Nhiên, ống phát tia CuKa (λ = 1,5406 Ǻ) và tia MoKa (λ = 0,70900 Ǻ) có lọc tia, điện áp 35 KV, cường độ dòng ống phát 30 mA, góc quét 2θ từ 200 – 800, tốc độ góc quét 0,2 độ/ phút.

Tính chất điện hóa của điện cực được khảo sát trên máy PGS HH8 được ghép nối với máy tính tại phòng điện hóa, trường Đại Học Khoa học Tự nhiên

Điều kiện đo: Tốc độ quét thế 10mV/s, Độ nhạy 2 (mA),




U1= -0,1V, U2=1,3V

3.2. Nội dung thực nghiệm

3.2.1 Chế tạo điện cực graphit xốp

Tấm graphit công nghiệp sau khi đã được gia công đến hình dáng và kích thước của một điện cực (có diện tích bề mặt là 1cm2) được mài nhẵn và bóng bằng giấy ráp mịn loại C1000 và C2000. Sau đó, điện cực Graphit đã mài nhẵn được ngâm trong dung dịch H2SO4 98% ở 600C nhằm mục đích oxi hóa các tạp chất hữu cơ có trong Graphit.



      1. Tạo các dung dịch chất mang (Polymeric Precursor)

Các dung dịch chất mang được tính toán theo tỷ lệ số mol Pt:Sn = 50:50

Dung dịch Pt-resin gồm:

Axit Citric (CA) = 0,234g

Etylen Glycol (EG) = 0,27 ml

H2PtCl6 1g/25ml = 5ml

Dung dịch Sn-resin gồm:

Axit Citric (CA) = 0,234g

Etylen Glycol (EG) = 0,827ml

SnCl2.2H2O = 10 ml (SnCl2 0,1M trong iso-propanol)

Cách pha dung dịch: Hỗn hợp EG và CA được đun nóng ở nhiệt độ khoảng 70oC cho đến khi CA tan hết. Sau đó, cho 10ml SnCl2 0,1M trong isopropanol và 5 ml H2PtCl6 1g/25ml vào 2 hỗn hợp CA:EG tương ứng và đun nóng các hỗn hợp thu được ở khoảng 90oC trong 15 phút. Hỗn hợp Pt-resin và Sn-resin thu được tiếp tục đem siêu âm trong 10 phút với mục đích thu được dung dịch đồng nhất

Để thu được hỗn hợp PtSn-resin, ta lấy một nửa lượng Pt-resin và Sn-resin trộn với nhau và tiến hành siêu âm trong 5 phút

Như vậy, bằng cách làm trên chúng tôi đã thu được các dung dịch sau:

Dung dịch Pt-resin

Dung dịch Sn-resin

Dung dịch PtSn-resin

CH¦¥NG 4. KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

4.1. Chế tạo và tính chất điện hóa của điện cực graphit xốp

4.1.1. Chế tạo vật liệu graphit xốp để làm điện cực.

4.1.1.1. Quá trình chế tạo vật liệu graphit xốp

Chúng tôi tiến hành xử lí các điện cực Graphit trong các thời gian khác nhau và so sánh độ xốp của điện cực thu được.



4.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian đến tỷ khối trung bình của graphit

Để biết độ xốp của các điện cực, ta tiến hành cân khối lượng điện cực trước khi cho vào axit và sau đó rửa hết axit, sấy khô. Ta sẽ tính được độ giảm khối lượng của điện cực như sau:



Bảng2: Sự thay đổi của khối lượng trung bình của graphit theo thời gian xử lý.

Thời gian xử lý (giờ)

0

10

24

48

72

80

Khối lượng trung bình của Graphit trước khi xử lý (g)

0,4128

0,4086

0,4286

0,4578

0,4146

0,4231

Khối lượng trung bình của Graphit sau khi xử lý (g)

0,4128

0,4080

0,4272

0,4540

0,4095

0,4180

Độ giảm khối lượng (g)

0

0,0006

0,0014

0,0038

0,0051

0,0051

Độ giảm khối lượng riêng trung bình (g/cm3)

0

0,006

0,014

0,038

0,051

0,051

Biểu đồ của độ giảm khối lượng riêng trung bình của các điện cực theo thời gian ngâm:





Nhận xét:

  • Ở cùng điều kiện nhiệt độ, thời gian ngâm càng lâu thì độ giảm khối lượng của vật liệu graphit càng lớn, độ xốp của vật liệu graphit tăng.

  • Thời gian xử lý 72h cho độ giảm khối lượng tương đương với thời gian xử lý 80h, các điện cực sử dụng làm thí nghiệm được xử lý 72h.

Chúng tôi tiến hành chụp SEM các mẫu Graphit trước và sau khi xử lí thu được kết quả như sau:



1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2016
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương