Nghiên cứu điều chế và tinh chất điện hóa của lớp phủ Platin và compozit của nó trên nền chất dẫn điện : Luận văn ThS. Hóa học: 60 44 31

Khảo sát tính chất điện hoá của các điện cực đã chế tạo được trong các dung dịch khác nhau.... Tính chất điện hóa của các điện cực nghiên cứu trong dung dịch H2SO4 1M.... Khảo sát tính c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN LAN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA LỚP PHỦ PLATIN VÀ COMPOZIT CỦA NÓ

TRÊN NỀN CHẤT DẪN ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN LAN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA LỚP PHỦ PLATIN VÀ COMPOZIT CỦA NÓ

Trang

1.1 Giới thiệu về Platin 2

1.1.1 Tính chất vật lý 2

1.1.2 Tính chất hóa học 2

1.1.2.1 Tính chất hóa học của Platinum 2

1.1.2.2 Hợp chất của Platin 4

1.1.3 Ứng dụng của Platin 6

1.2 Giới thiệu về Thiếc 6

1.2.1 Tính chất vật lý 6

1.2.2 Tính chất hóa học 6

1.3 Giới thiệu Niken 9

1.3.1 Tính chất vật lý 9

1.3.2 Tính chất hóa học của Niken 10

1.3.3 Tính chất của NiCl2. 10

1.4 Giới thiệu về Graphit 11

1.4.1 Cacbon 11

1.4.2 Graphit-than chì 12

1.4.3 Cấu trúc graphit 13

1.5 Phương pháp sol-gel và kỹ thuật chế tạo màng 13

1.5.1 Khái quát về phương pháp sol-gel 13

1.5.2 Phương pháp sol-gel 14

1.5.2.1 Phương pháp thủy phân muối 14

1.5.2.2 Phương pháp thuỷ phân alkoxit 16

1.5.2.3 Phương pháp PPM 18

1.5.3 Phương pháp chế tạo màng mỏng 20

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.1 Hóa chất 25

2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 25

2.2 Nội dung thực nghiệm 25

2.2.1 Chế tạo điện cực graphit xốp 25

2.2.2 Chế tạo các dung dịch chất mang (Polymeric Precursor) 26

2.2.3 Chế tạo điện cực 27

2.3 Phương pháp nghiên cứu 27

2.3.1 Phương pháp đo tỷ trọng và độ xốp 27

2.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét-Kỹ thuật phân tích EDX (SEM-EDX)

28 2.3.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray) 28

2.3.4 Phương pháp phân tích nhiệt vi sai 28

2.3.5 Phương pháp đường cong phân cực đơn [5] 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Khảo sát một số tính chất của vật liệu ban đầu 30

3.1.1 Tính chất của vật liệu graphit 30

3.1.1.1 Kết quả đo tỷ trọng và độ xốp 30

3.1.1.2 Kết quả khảo sát thành phần pha của mẫu vật liệu graphit 30 3.1.1.3 Kết quả phân tích SEM 32

3.1.2 Khảo sát nhiệt độ phân hủy của NiCl2, SnCl2, H2PtCl6 34

3.2 Chế tạo điện cực 36

3.2.1 Chế tạo điện cực graphit xốp 36

3.2.2 Chế tạo điện cực chứa Pt, Sn, Ni/graphit xốp 37

3.2.2.1 Điện cực Pt/graphit xốp 38

3.2.2.2 Điện cực Ni/graphit xốp 39

3.2.2.3 Điện cực Sn/grraphit xốp 41

3.2.2.4 Điện cực Pt-Ni/grraphit 43

3.2.2.5 Điện cực Pt-Sn/grraphit 45

3.2.2.6 Điện cực Pt-Ni-Sn/grraphit 47

3.3 Khảo sát tính chất điện hoá của các điện cực đã chế tạo được trong các dung dịch khác nhau

49 3.3.1 Tính chất điện hóa của các điện cực nghiên cứu trong dung dịch H2SO4 1M

49 3.3.2 Khảo sát tính chất điện hoá của các điện cực đã chế tạo được trong dung dịch KOH 2M

52

3.3.3 Khảo sát tính chất điện hoá của các điện cực đã chế tạo

đƣợc trong dung dịch ferro-ferri xyanuakali 0,01M trong dung dịch KOH 0,1M

55

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số hằng số vật lý của nguyên tử Cacbon

Bảng 3.1 Kết quả đo tỷ trọng của graphit

Bảng 3.2 Giá trị dòng và thế cân bằng của điện cực graphit xốp, graphit xốp phủ Pt,

Ni, Sn trong dung dịch ferro-ferri xyanuakali 0,01M trong dung dịch KOH 1M Bảng 3.3 Giá trị dòng và thế cân bằng của điện cực graphit xốp phủ Pt- Ni, Pt-Sn, Pt-Ni-Sn trong dung dịch ferro-ferri xyanuakali 0,01M trong dung dịch KOH 1M Bảng 3.4 Giá trị dòng và thế cân bằng của điện cực graphit xốp, graphit xốp phủ Pt,

Ni, Sn trong dung dịch H2SO4 1M

Bảng 3.5 Giá trị dòng và thế cân bằng của điện cực Graphit xốp phủ Pt-Ni; Pt-Sn; Pt-Ni-Sn trong dung dịch H2SO4 1M

Bảng 3.6 Giá trị dòng và thế cân bằng của điện cực graphit xốp, graphit xốp phủ Pt,

Ni, Sn trong dung dịch KOH 2M

Bảng 3.7 Giá trị dòng và thế cân bằng của điện cực Graphit xốp phủ Ni; Sn;Pt-Ni-Sn trong dung dịch KOH 2M

Pt-DANH MỤC CÁC HÌNH

H×nh 1.1 CÊu tróc cña tinh thÓ graphit

Hính 1.2 Sơ đồ tổng hợp oxit bằng phương pháp Sol-Gel

Hính 3.3 Ảnh SEM của mẫu vật liệu nền sau khi xử lý bằng giấy ráp C600

Hính 3.4 Ảnh SEM của mẫu vật liệu nền sau khi xử lý bằng giấy ráp C2000 Hính 3.5 Kết quả phân tìch nhiệt NiCl2 trong môi trường khì trơ

Hính 3.6 Kết quả phân tìch nhiệt SnCl2 trong môi trường khì trơ

Hính 3.7 Kết quả phân tìch nhiệt H2PtCl6.6H2O trong môi trường khì trơ

Hính 3.8 Ảnh SEM của mẫu vật liệu nền sau khi xử lý bằng axit H2SO4

Hính 3.9 Kết quả SEM-EDX của điện cực Pt/graphit xốp

Hính 3.10 Kết quả SEM-EDX của điện cực Ni/graphit xốp

Hính 3.11 Kết quả SEM-EDX của điện cực Sn/graphit xốp

Hính 3.12 Ảnh SEM của điện cực Pt/graphit xốp

Hính 3.13 Ảnh SEM của điện cực Ni/graphit xốp

Hính 3.14 Ảnh SEM của điện cực Sn/graphit xốp

Hính 3.15 Kết quả SEM-EDX của điện cực Pt-Ni/graphit xốp

Hính 3.16 Kết quả SEM-EDX của điện cực Pt-Sn/graphit xốp

Hính 3.17 Kết quả SEM-EDX của điện cực Pt-Ni-Sn/graphit xốp

Hính 3.18 Ảnh SEM của điện cực Pt-Ni/graphit xốp

Hính 3.19 Ảnh SEM của điện cực Pt-Sn/graphit xốp

Hính 3.20 Ảnh SEM của điện cực Pt-Ni-Sn/graphit xốp

Hính 3.21 Đường cong phân cực các điện cực trong dung dịch ferro-ferri xyanuakali 0,01M trong dung dịch KOH 0,1M: 1 – Graphit xốp; 2 – Graphit xốp phủ Pt; 3 – Graphit xốp phủ Ni ; 4 – Graphit xốp phủ Sn

Hính 3.22 Đường cong phân cực các điện cực trong dung dịch ferro-ferri xyanuakali 0,01M trong dung dịch KOH 0,1M: 1 – Graphit xốp phủ Pt-Ni; 2 – Graphit xốp phủ Pt-Sn; 3 – Graphit xốp phủ Pt-Ni-Sn

Hính 3.23 Đường cong phân cực các điện cực trong dung dịch H2SO4 1M: 1 – Graphit xốp; 2 – Graphit xốp phủ Pt; 3 – Graphit xốp phủ Ni ; 4 – Graphit xốp phủ

MỞ ĐẦU

Việc nghiên cứu chế tạo điện cực có hoạt tình xúc tác điện hóa đang thu hút được sự quan tâm của nhiều tác giả khoa học trên thế giới bởi những ứng dụng rất hiệu quả của chúng trong một số lĩnh vực công nghệ: xúc tác, chuyển hóa các hợp chất hữu

cơ, chế tạo điện cực cho các nguồn điện, xử lì môi trường [8-13]

Platin vẫn được biết đến là kim loại có khả năng xúc tác tốt cho nhiều phản ứng hóa học, đặc biệt là phản ứng oxi hóa khử trong xử lì môi trường Trong những năm trở lại đây thí có hướng nghiên cứu là phủ Platin lên bề mặt điện cực graphit đang được quan tâm Tuy nhiên do Platin có giá thành cao cho nên người ta tím cách thay thế Platin bằng các kim loại khác hoặc bằng hỗn hợp Platin và compozit của nó đã và đang được nghiên cứu rộng rãi [10] Trong thời gian gần đây, việc nghiên cứu chế tạo màng mỏng Platin, Thiếc, Niken và compozit của nó trên nền dẫn điện Titan được sử dụng làm điện cực xúc tác cho quá trính oxi hóa metanol, etanol đã được nhiều tác giả quan tâm [16-25] Đây là vật liệu có nhiều tình chất ưu việt hơn hẳn các vật liệu khác nhờ kìch thước tinh thể nhỏ-cỡ nanomet, diện tìch bề mặt ví thế lớn nên dẫn đến một số tình chất khác của vật liệu thay đổi, rất phù hợp với vật liệu xúc tác

Nhằm đóng góp vào lĩnh vực này, chúng tôi tập trung nghiên cứu chế tạo màng phủ Platin; Thiếc; Niken; Platin-Thiếc, Platin-Niken; Platin-Thiếc-Niken bằng

phương pháp sol-gel trên nền Graphit xốp với đề tài: Nghiên cứu điều chế và tính

chất điện hóa của lớp phủ platin và compozit của nó trên nền chất dẫn điện

Luận văn bao gồm các nội dung chình sau:

1 Khảo sát một số tình chất của vật liệu nền graphit

2 Chế tạo điện cực Graphit xốp và tình chất điện hóa của nó

3 Chế tạo các điện cực Graphit xốp phủ Platin; Thiếc; Niken; Platin-Thiếc, Platin-Niken; Platin-Thiếc-Niken

4 Khảo sát tình chất điện hóa của điện cực chế tạo được

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về Platin [2,3]

Platin rất dễ hấp phụ Hydro và Oxy, ứng dụng là vật liệu xúc tác trong các phản ứng hóa học

Dưới đây là một số hằng số vật lý của Platin:

1.1.2.1 Tính chất hóa học của Platin

Về mặt hóa học, các kim loại họ Platin rất bền và rất kém hoạt động so với kim loại họ sắt, chúng là các kim loại quý cùng với vàng và bạc

Ở điều kiện thường, Platin không bị gỉ trong không khì Platin tác dụng chậm với Brom lỏng ở nhiệt độ thường Khi đun nóng, Platin tác dụng với khì Clo theo các phản ứng sau:

Pt + 2Cl2 → PtCl4 (275-300oC, trong luồng Cl2) (1)

Pt + 3Cl2 → (PtIIPtVI)Cl6 (400oC) (2)

Pt + Cl2 → PtCl2 (500oC trong luồng Cl2) (3) Platin rất bền đối với oxi, ngay cả khi ở nhiệt độ cao Ví vậy, những chén nung, bát nung, thuyền nung trong phòng thì nghiệm thường được làm bằng Platin

Platin rất thụ động hóa học, không phản ứng với nước, kiềm, cacbon monooxit Đối với các axit, Platin chỉ tan trong nước cường thủy:

2Pt + 4HNO3 + 16HCl → 2H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O (4)

Platin tan được trong axit HCl bão hòa Cl2

Pt + 2HCl (đặc, nóng) + 2Cl2 → H2[PtCl6] (5) Platin tác dụng với kiềm nóng chảy khi có mặt oxi hay chất oxi hóa khác Bởi vậy không được nấu chảy kiềm hay nung hỗn hợp chứa kiềm trong chén hay bát làm bằng Platin mà dùng chén hay bát bằng sắt niken hoặc bạc Một điểm đáng chú ý nữa là không được nung nóng các chén bát Platin ở vùng giữa ngọn lửa ví ở đó Cacbon tác dụng với Platin tạo thành Cacbua

Platin dễ nấu chảy với các kim loại họ Platin (trừ Ruteni và Osmi), với cả Fe,

Co, Ni, Cu, Au, v.v…, khó nấu chảy với Sb, Bi, Sn, Pb, Ag Do đó, không được dùng chén Pt để nấu chảy kim loại và tất cả các chất có thể giải phóng kim loại ở nhiệt độ cao (ví tạo nên các hợp chất dễ nóng chảy với Pt), nấu chảy kiềm, peoxit kim loại, xyanua, sunfua, sunfit, thiosunfat Cũng không dùng chén Pt để nấu chảy các hỗn hợp gồm có: B, Si, P, As, Sb tự do và các hợp chất của chúng với kim loại (borua, silixua…) Để làm sạch các chén Pt, ta có thể đun sôi với HCl đặc hoặc HNO3 đặc hay nấu chảy một hỗn hợp H3BO3 và KBF4

Tương tác của Pt với Hyđro phân tử cũng là một điểm nổi bật Platin bột và muội Platin hấp thụ một lượng đáng kể H2 Ở áp suất thường và ở 80oC, một thể tìch kim loại Platin có thể hấp thụ 100 thể tìch H2

1.1.2.2 Hợp chất của Platin (IV)

Trạng thái oxi hóa +4 là đặc trưng đối với Platin

c) Các tetrahalogenua PtX 4

Người ta đã biết tất cả các tetrahalogenua của Platin

4

Màu nâu vàng Màu nâu-đỏ Màu nâu-đen Màu đen

Tất cả các tetrahalogenua đều khá bền với nhiệt, PtF4 phân hủy thành nguyên

tố ở 700 – 800oC, PtI4 phân hủy ở 370oC…

Chúng tan trong nước và bị phân hủy mạnh, tetra clorua (PtCl4)dễ tan trong nước, tạo thành aquaxit H2[PtCl4(OH)2] ở trạng thái tự do Khi có mặt HCl còn tạo nên H2[PtCl6] bền vững hơn Axit này cũng như các hợp chất tương tự của Brom và Iot đều tách ra khỏi dung dịch dưới dạng hydrat tinh thể và có màu đặc trưng: H-

2[PtCl6].6H2O màu đỏ hung, H2[PtBr6].9H2O màu đỏ son, H2[PtBr6].9H2O màu đen

đỏ

d) Các phức chất của Pt(IV)

Dạng phức chất của Pt(IV) có số lượng tương đương với số phức chất Pt(II) chúng có độ bền nhiệt động học tương đương nhau Có rất nhiều phức chất thuộc các dạng [PtCl6]2-, [PtX4L2] và [PtL6]4+, trong đó X = F-

, Cl-, Br-, OH-, và L = NH3, amin

Ngoài những phức chất dạng [PtX4L2] người ta còn biết đến dãy phức chất hỗn hợp phối tử có thành phần biến đổi liên tục

Rb+, Cs+,NH4+ lại khó tan Bởi vậy người ta thường dùng axit cloroplatinic để kết tủa những cation đó:

H2[PtCl6] + 2KCl → K2[PtCl6] + 2HCl (9) Dung dịch H2[PtCl6] tác dụng với ion Ag+

không cho kết tủa AgCl mà cho kết tủa bạc cloroplatinat Ag2[PtCl6] màu đỏ tươi Điều đó cho thấy rõ ràng nồng độ của ion Cl- trong dung dịch axit là rất bé, nghĩa là ion phức [PtCl6]2- rất bền

Khi tác dụng với dung dịch kiềm, ion Cl

trong H2[PtCl6] được liên tiếp thay thế bằng ion OH- khi kiềm dư, phản ứng thay thế xảy ra hoàn toàn tạo thành muối

M2[Pt(OH)6] màu vàng nhạt trong đó M là kim loại kiềm:

H2[PtCl6] +8NaOH → Na2[Pt(OH)6] + 6NaCl + 2HCl (10)

1.1.3 Ứng dụng của Platin

Platin có ứng dụng thực tế lớn Các chén trong phòng thì nghiệm và một số

bộ phận máy trong hóa học được làm bằng Platin Trong điện kỹ thuật, người ta dùng platin để làm các cuộn dây đốt trong các lò điện, làm các dụng cụ đo nhiệt độ cao (nhiệt kế điện trở và pin nhiệt điện) Hoạt động của cặp nhiệt điện dựa vào việc tăng nhiệt độ đều đặn của sợi dây Platin rất mảnh khi đun nóng Cho nên khi đo điện trở, ta có thể xác định được nhiệt độ của không gian xung quanh sợi dây

Tạp chất Iridi có trong Platin làm tăng mạnh độ cứng và độ bền hóa học của Platin Thước mẫu quốc tế đặt ở Pari làm bằng hợp kim chứa 90% Pt và 10% Ir [2] Hợp kim của platin với rodi (90% Pt và 10% Rh) dùng làm pin nhiệt điện và các lưới làm nhiệm vụ xúc tác khi điều chế HNO3 từ amoniac

Một ứng dụng quan trọng của Platin là làm chất xúc tác cho quá trính sản xuất trong công nghiệp hóa học Tuy nhiên, gần đây, gần một nửa lượng platin khai thác trên thế giới được dùng để chế tạo đồ trang sức [2]

1.2 Giới thiệu về Thiếc [1]

1.2.1 Tính chất vật lý

Thiếc là nguyên tố thuộc phân nhóm chình nhóm IV, Thiếc chiếm 6.10-4

% của vỏ trái đất Khoáng vật chình của Thiếc là caxiterit (SnO2) Trong công nghiệp, Thiếc được sản xuất bằng cách dùng than khử caxiterit ở trong lò đứng hoặc lò lửa ở nhiệt độ khoảng 1300o

C SnO2 + 2C →Sn + 2CO (11)

Thiếc có ba dạng thù hính có thể biến đổi lẫn nhau sinh ra những cân bằng ở các nhiệt độ nhất định

Sn Sn Sn

Thiếc α có cấu trúc tinh thể kiểu kim cương, nó là chất bột màu xám, không

có ánh kim và có tỷ khối là 5,75 Nó bền ở nhiệt độ dưới 13,2oC Ở trên nhiệt độ đó thiếc chuyển sang dạng β Thiếc β có màu trắng bạc nên gọi là thiếc trắng, tỷ khối là 7,31, bền trong khoảng nhiệt độ từ 13,2oC đến 161o

Nhiệt độ nóng chảy, (oC) : 232 Nhiệt độ sôi, (oC): 2270

Ở điều kiện thường, do thiếc bền với nước và không khì nên thực tế người ta dùng sắt Tây là sắt lá được nhúng vào thiếc nóng chảy, để làm vỏ đựng các đồ hộp trong công nghiệp thực phẩm Khoảng 40% lượng thiếc sản xuất trên thế giới được dùng vào việc này

Thiếc là kim loại có thế điện cực âm nên tan dễ dàng trong axit:

Sn + 2HCl → SnCl2 + H2 (12) Sn+ H2SO4 (l) → SnSO4 + H2 (13)

Sn +4H2SO4(đ) → SnSO4 + 2SO2 + 4H2O (14) Với axit nitric, thiếc tan dễ dàng:

3Sn + 8HNO3(l) → 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O (15) Với dung dịch kiềm, thiếc tương tác khi đun nóng và giải phóng H2:

Sn + 2KOH + 2H2O → K2[Sn(OH)4] + H2 (16)

1.2.2.2 Thiếc điclorua

Thiếc điclorua khan là chất ở dạng khối màu trắng, trong suốt, nóng chảy ở

247oC và sôi ở 623oC Nó rất dễ tan trong nước, rượu và ete Khi kết tinh từ dung dịch nước, nó ở dạng hyđrat SnCl2.2H2O Những tinh thể SnCl2.2H2O tách ra dưới dạng những lăng trụ đơn tà trong suốt và không có màu

Muối khan hay muối hyđrat đều bị thủy phân mạnh trong dung dịch tạo thành muối bazơ ìt tan

SnCl2 + H2O ↔ Sn(OH)Cl + HCl (17) Tình chất hóa học đặc trưng của SnCl2 là khử mạnh Khi để trong không khì

nó tác dụng chậm với oxi biến thành oxiclorua SnOCl2 màu vàng

2SnCl2 + O2 → 2SnOCl2 (18) Nếu đun nóng, nó trở thành SnO2 theo phản ứng:

2SnCl2 + O2 → SnO2 + SnCl4 (19) SnCl2 có thể kết hợp với HCl và với muối của kim loại kiềm tạo thành những phức chất có công thức chung là M[SnCl3] và M2[SnCl4] trong đó M là H và kim loại kiềm

Thiếc (II) clorua có những công dụng rộng rãi Ngoài việc làm thuốc thử thông dụng trong phân tìch hóa học, trong kỹ thuật nó được dùng để khử các hợp chất hữu cơ, làm chất cầm màu trong công việc in hoa trên vải

Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng tinh thể SnCl2.2H2O để pha chế các dung dịch nhúng phủ

1.3 Giới thiệu Niken [1]

C

Ni có tình sắt từ, nó bị nam châm hút và dưới tác dụng của dòng điện chúng trở thành nam châm Nguyên nhân của tình sắt từ không phải chỉ ở nguyên tử hay ion mà chủ yếu là ở mạng lưới tinh thể của chất

Niken khi kết hợp với các nguyên tố khác tạo nên nhiều hợp kim quan trọng, như : hợp kim nicrom (31%Ni, 56%Cu, 13%Zn) ìt có sự biến đổi theo nhiệt độ ; constantan (40%Ni, 60%Cu) bền với hóa chất, được dùng làm thiết vị hóa học

1.3.2 Tính chất hóa học của Niken

Niken có hoạt tình hóa học trung bính Ở điều kiện bính thường nếu không có hơi ẩm, chúng không tác dụng rõ rệt ngay với những nguyên tố không-kim loại điển hính như oxi, lưu huỳnh, clo, brom ví có màng oxit bảo vệ Khi đun nóng phản ứng xảy ra mãnh liệt, nhất là khi kim loại ở trạng thái bột mịn Ở điều kiện chia nhỏ nó

là chất tự cháy, nghĩa là nó có thể cháy trong không khì ngay ở nhiệt độ thường Nguyên nhân của hiện tượng này là tổng bề mặt tiếp xúc rất lớn giữa các hạt kim loại với không khì và sự sai lệch mạng lưới tinh thể của hạt so với kiến trúc bền của kim loại

Khi đun nóng niken ở nhiệt độ lớn hơn 500oC trong môi trường không khì niken phản ứng với oxi tạo NiO

Niken bền với khì F2 ở nhiệt độ cao, do đó những thiết bị làm việc trong môi trường khì flo thường được làm bằng kim loại Ni

Niken bền với kiềm ở trạng thái dung dịch và nóng chảy Bởi ví oxit của nó không thể hiện tình lưỡng tình

Trong dãy điện thế Ni đứng trước Sn nên nó tan trong dung dịch axit giải phóng khì hidro và tạo nên muối Ni2+ Phản ứng không sinh ra muối Ni3+

ví kim loại

và hidro mới sinh đều khử được chúng về Ni2+

Đối với không khì và nước Ni bền do vậy người ta thường dùng Ni để mạ các

đồ dùng bằng kim loại

1.3.3 Tính chất của NiCl 2

Muối NiCl2 ở dạng tinh thể hidrat NiCl2.6H2O Ở điều kiện khác có thể tách được những tinh thể hidrat với 8, 7, 4, 2 và 1 H2O Các hexahidrat của niken dễ tan

trong trong nước và trong rượu Ở dạng khan màu của muối phụ thuộc vào bản chất của anion Tan ìt trong axit clohidric đặc, kiềm hidrat amoniac, oxi, hidro Tham gia những phản ứng trao đổi và tạo phức

Một số phản ứng đặc trưng của NiCl2

NiCl2 loãng + 6H2O = [Ni(H2O)6]2+ +2Cl- (20)

NiCl2 + H2SO4(đặc) = NiSO4 + HCl (21)

NiCl2 + 8HNO3(30%) = 3Ni(NO3)2 + 3Cl2 + 4H2O (22)

NiCl2 + NaOH = NiCl(OH) + NaCl (23)

NiCl2 + NaOH = Ni(OH)2 + 2NaCl (24)

1.4 Giới thiệu về Graphit [2]

1.4.1 Cacbon

Cacbon thiên nhiên gồm chủ yếu một hỗn hợp của hai đồng vị bền: 12C với tỉ

lệ 98,89 % và 13C với tỉ lệ 1,11% Ngoài ra trong cacbon còn có những vết của đồng

vị phóng xạ 14C Đồng vị 14C có trong khì quyển ở dạng khì CO2 với nồng độ không đổi Một số hằng số vật lý của cacbon ở bảng 1:

Bảng 1.1: Một số hằng số vật lý của nguyên tử Cacbon

Cấu hính electron He2s22p2 Năng lượng ion hóa E 11,26 kJ/mol Năng lượng ion hóa E+

24,37 kJ/mol Năng lượng ion hóa E2+

47,86 kJ/mol Năng lượng ion hóa E3+

64,47 kJ/mol

Độ âm điện theo Pao-linh 2,5

Cũng như các nguyên tố không kim loại khác, cacbon gồm một số dạng thù hính khác nhau Hai dạng tinh thể tồn tại tự do trong thiên nhiên là kim cương và than chí có tình chất rất khác nhau ví cấu trúc rất khác nhau

1.4.2 Graphit-than chì

Than chí có cấu trúc lớp, trong đó mỗi nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa

sp2 liên kết cộng hóa trị với ba nguyên tử cacbon xung quanh cùng nằm trong một lớp tạo thành vòng sáu cạnh; Những vòng này liên kết với nhau tạo thành một lớp

vô tận Sau khi tạo thành liên kết , mỗi nguyên tử cacbon còn có một electron trên obitan nguyên tử 2p không lai hóa sẽ tạo nên liên kết  với một trong ba nguyên tử cacbon bao quanh Độ dài liên kết C-C trong vòng benzen có độ bội là 1,5, liên kết trong than chí có độ bội là xấp xỉ 1,33 Nhưng khác với benzen, liên kết  trong than chí là không định xứ trong toàn lớp tinh thể Do đó khác với kim cương, than chí có màu xám, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt Trên thực tế than chí được dùng làm điện cực

Tùy theo cách sắp xếp của các lớp đối với nhau, than chí có hai dạng tinh thể: lục phương và mặt thoi Than chí lục phương thường có ở trong thiên nhiên Trong tinh thể than chí lục phương, mỗi nguyên tử cacbon của lớp trên không nằm đúng ở trên nguyên tử cacbon của lớp dưới mà nằm đúng ở trên nguyên tử cacbon của lớp dưới nữa, nghĩa là lớp thứ nhất trùng với lớp thứ ba, thứ năm, Và lớp thứ hai trùng với lớp thứ tư, thứ sáu Trong tinh thể than chí mặt thoi, nguyên tử cacbon của lớp thứ nhất nằm đúng ở trên nguyên tử cacbon của lớp thứ tư, lớp thứ bảy, khoảng cách giữa các lớp là 3,35Å nghĩa là gần bằng tổng bán kình Vandevan của hai nguyên tử cacbon Như vậy các lớp trong tinh thể than chí liên kết với nhau bàng lực Vandevan nên than chí rất mềm và sờ vào thấy trơn

Do có cấu trúc lớp, một số tình chất lý học của than chí phụ thuộc vào phương ở trong tinh thể Vì dụ như độ dẫn điện và độ cứng của than chí theo phương song song với lớp tinh thể đều lớn hơn so với theo phương vuông góc lớp

Tương tự kim cương, than chớ cú nhiệt độ núng chảy rất cao Lợi dụng tỡnh chất này người ta dựng than chớ để làm chộn nung và nồi nấu chảy kim loại Than chớ cú tỉ khối là 2,27g/cm3

bộ hơn kim cương cho nờn muốn biến than chớ thành kim cương cần cú ỏp suất rất cao Tuy vậy than chớ bền hơn kim cương, nhiệt chuyển kim cương sang dạng than chớ là -1,828kJ/mol ở nhiệt độ và ỏp suất thường Quỏ trớnh chuyển kim cương sang than chớ xảy ra rất chậm ở nhiệt độ thường cho nờn kim cương cú thể tồn tại lõu dài ở điều kiện thương Khi đun núng ở xấp xỉ 1500o

C, trong điều kiện khụng cú khụng khỡ, kim cương biến thành than chớ

1.4.3 Cấu trúc của graphit

Graphit là chất tinh thể xám, màu đen Tinh thể graphit có cấu trúc lỡp (hình 1.1)

Trong một lỡp, mỗi nguyên tử cacbon liên kết cộng hóa trị vỡi ba nguyên tử cacbon lân cận nằm ở đỉnh một tam giác đếu, lực liên kết giữa các nguyên tử cacbon trong một lỡp là 524 kJ/mol Các lỡp lân cận liên kết vỡi nhau bằng lực t-ơng tác yếu, chỉ khoảng 7 kJ/mol, nên các lỡp dễ tách khỏi nhau Khoảng cách giữa các lỡp là 0,335 nm, lỡn hơn khoảng cách giữa các nguyên tử cacbon trong một lỡp (0,142 nm) Do cấu trúc lỡp mà graphit dễ dàng cho phép các nguyên tử, ion lạ xâm nhập vào tạo thành nhiếu loại hợp chất mỡi có các tính chất đặc biệt

H×nh 1.1 CÊu tróc cña tinh thÓ graphit

1.5 Phương pháp sol-gel và kỹ thuật chế tạo màng [7,9,15,16,20]

1.5.1 Khái quát về phương pháp sol-gel [7,20]

Phương pháp sol-gel do R.Roy đề xuất năm 1956, cho phép trộn lẫn các chất

ở mức độ phân tử Do đó, sản phẩm thu được có độ đồng nhất và độ tinh khiết cao,

bề mặt riêng lớn, kìch thước hạt nhỏ, khả năng tạo composit với thành phần khác nhau mà phương pháp nóng chảy không thể tổng hợp được

Hình 1.2 Sơ đồ tổng hợp oxit bằng phương pháp Sol-Gel

mụi

Trong những năm gần đây, sol-gel trở thành một phương pháp quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp vật liệu, đặc biệt là vật liệu dạng màng mỏng Đây cũng là phương pháp được sử dụng trong luận văn này để điều chế lớp màng mỏng của Pt

và hỗn hợp Pt-Sn, Pt-Ni, Pt-Ni-Sn trên nền graphit xốp

1.5.2 Phương pháp solgel [7,9,15,29]

Phương pháp sol-gel hiện nay được thực hiện theo 3 hướng chình:

 Thủy phân muối

 Thủy phân ankoxit

 Con đường tạo phức (hay phương pháp PPM - Polymeric Precursor Method)

1.5.2.1 Phương pháp thủy phân muối

Phương pháp này thường sử dụng các muối nitrat, clorua, nên sự thuỷ phân xem như chỉ xảy ra với các cation kim loại Mz+

Trong môi trường nước xảy ra phản ứng hydrat hoá:

Các dime này tiếp tục phát triển theo các quá trính:

Kìch thước hạt keo, cấu tạo của gel tuỳ thuộc tốc độ thuỷ phân (Vtp)và tốc độ ngưng tụ (Vnt): Vtp < Vnt : kìch thước hạt keo nhỏ

Vtp ≥ Vnt : kìch thước hạt keo lớn

Nhược điểm của phương pháp này là tổng hợp các oxit phức hợp rất khó chọn các cation kim loại thuỷ phân và ngưng tụ ở cùng điều kiện Khó khăn này có thể khắc phục bằng biện pháp thuỷ phân cưỡng chế

1.5.2.2 Phương pháp thuỷ phân alkoxit

Phương pháp này đang được sử dụng khá rộng rãi và nghiên cứu khá chi tiết

ogl (2Z-1)+

Alkoxit có công thức tổng quát là M(OR)n, trong đó Mn+

là ion kim loại hoặc phi kim có tình ái điện tử; R là gốc alkyl, n là số oxyhoá

Các alkoxit phản ứng với nước rất mạnh:

M(OR)n + nH2O → M(OH)n + nROH (30)

Thực tế phản ứng này xảy khá phức tạp Nó bao gồm hai quá trính chình

Quá trính này xảy ra theo cơ chế thế ái nhân SN: Tác nhân ái nhân (nucleophin) tấn công vào Mn+

của alkoxit (a) hính thành trạng thái chuyển tiếp (b), sau đó vận chuyển proton từ nước sang nhóm RO (c) và loại rượu ROH (d)

b) Quá trình ngưng tụ

Quá trính này xảy ra ngay sau khi sinh ra nhóm hydroxo Tuỳ theo điều kiện thực

nghiệm có thể xảy ra ba cơ chế cạnh tranh nhau: alkoxolation, oxolation, olation:

Alkoxolation:

Phản ứng tạo thành cầu nối oxo bằng cách loại phân tử rượu:

M M

Về cơ bản, quá trính này giống quá trính thuỷ phân Nhiệt động học và động

học của phản ứng do cùng các thông số như đối với sự thuỷ phân chi phối

Olation

Khi trong alkoxit có sự bão hoà phối trì chưa được thoả mãn thí có sự hính

thành cầu nối hydroxo do loại phân tử dung môi Dung môi có thể là nước, rượu :

H H H+

a): AN b): Trạng thái chuyển tiếp

M - O - M O – H M - O - M + H2O (35)

Cơ chế này giống như alkoxolation nhưng thay R bằng H

Như vậy, bốn phản ứng : thuỷ phân, alkoxolation, oxolation, olation tham gia vào sự biến đổi alkoxit thành khung oxit Do đó cấu trúc, hính thái học của các oxit thu được phụ thuộc rất nhiều vào sự đóng góp tương đối của mỗi phản ứng Sự đóng góp này có thể tối ưu hoá bằng điều chỉnh điều kiện thực nghiệm liên quan đến:

- Thông số nội: bản chất kim loại và các nhóm alkyl, cấu trúc của alkoxit

- Thông số ngoại: tỉ số thuỷ phân r = (H2O)/(alkoxit), xúc tác, nồng độ, dung môi và nhiệt độ

Dùng alkoxit là một trong những phương pháp sol gel khá thông dụng hiện nay, đặc biệt dùng trong điều chế Ti cỡ nano và cũng đã được nghiên cứu ở Việt Nam Với Ni, có thể kết hợp với điều chế composit có Ti Nhưng Alkoxit Niken là polyme và không tan, trong khi chúng chứa nhóm alkoxit có chức năng cho nên rất khó thu được sol đồng nhất với hợp chất có halogen

1.5.2.3 Phương pháp PPM (Polymeric precursor method)

Năm 1967, Pechini [9,27] tổng hợp một số oxit phức hợp Titanat MTiO3, Zirconat MZrO3 và Niobat MNb2O6 (M: Ca, Sr, Ba, Pb) PbxSry(ZrxTiy)O3 bằng cách hoà tan các oxit trong axit citric (AC) và etylenglycol (EG) Khuấy và đun nóng dung dịch cuối cùng thu được gel Nung gel ở nhiệt độ cao gần 600oC thu được oxit phức hợp Phương pháp này gọi là phương pháp Pechini hay phương pháp sol-gel citrat Nó được ứng dụng nhiều để thu được các oxit phức hợp sau khi Bednorg và

Muller (1987) khám phá ra gốm siêu dẫn ở nhiệt độ cao Phương pháp sol-gel qua con đường tạo phức với axit hữu cơ rất đa dạng, điều kiện tổng hợp rất khác nhau

Về vai trò của axit hữu cơ, Kaun [12] giả thiết axit kết hợp với dung môi tạo polyme rồi hoặc tự nó tạo phức với ion kim loại Phần hữu cơ của phức trong điều kiện xác định sẽ trùng hợp với nhau tạo thành các phân tử polyme hoặc mạng không gian ba chiều Kết quả là độ nhớt của dung dịch tăng đột ngột và sol trở thành gel:

M – O – CO –C  – C – CO – O – M

Cơ chế này chỉ xảy ra khi trong phần hữu cơ có nối đôi hoặc trong dung dịch

có chứa các chất có khả năng trùng ngưng tạo este với axit (vì dụ: etylenglycol, etylendiamin ) Yêu cầu này khắc phục được khó khăn của phương pháp thuỷ phân khi muốn tạo composit từ các muối có khả năng thuỷ phân khác nhau

Hiện nay, người ta không chỉ dùng phối tử hữu cơ là Axit Citric và dung môi etylenglycol mà còn dùng nhiều hợp chất khác Nhưng bản chất vẫn là các phối tử hữu cơ liên kết với cation kim loại nhằm phân bố chúng rồi xử lý nhiệt đốt cháy phần hữu cơ để thu được sản phẩm có kìch thước hạt nhỏ và độ đồng nhất cao Trong khóa luận này, chúng tôi lựa chọn phương pháp PPM với việc sử dụng phối

tử hữu cơ là Acid Cirtic và dung môi hữu cơ là Ethylene Glycol để đưa các hạt Pt,

Sn và hỗn hợp Pt/Sn lên bề mặt điện cực graphit xốp

- Ưu điểm:

+ Có thể tạo ra sự liên kết vững chắc giữa chất nền và lớp phủ tạo màng

+ Có thể tạo ra màng phủ có chiều dày nhất định

+ Có thể trộn lẫn các chất ở qui mô phân tử, tình đồng nhất của sản phẩm cao,

độ tinh khiết hóa học cao, các giai đoạn của phản ứng có thể điều khiển được để có thể tạo được sản phẩm mong muốn, không gây ô nhiễm môi trường

+ Có thể tạo hính thù của kim loại một cách dễ dàng dưới dạng phức chất ở dạng gen

+ Nhiệt độ thiêu kết thấp, thường khoảng 200-600o

C + Thao tác đơn giản, rẻ tiền nhưng lại đạt chất lượng hiệu quả cao

- Nhược điểm

Dễ ảnh hưởng đến độ tinh khiết của vật liệu, sản phẩm cuối của phương pháp này dễ bị lẫn các tạp chất có thể do các chất đưa vào ban đầu chưa phản ứng triệt để hoặc do tạp chất là sản phẩm phụ của quá trính phản ứng phụ Bên cạnh đó độ dày tối đa có thể tạo được khoảng 5m khi đó khả năng rạn nứt là không tránh khỏi Một hạn chế nữa là sự kết tủa không mong muốn trong bất kỳ giai đoạn nào của quá trính tổng hợp Điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi về thành phần cũng như tình chất của vật liệu Khả năng ứng dụng vào công nghiệp còn hạn chế có thể do điều kiện phản ứng đặc biệt

h = C1(U/g)1/2 (phương trính Landau-Levich) (36) với: h = độ dày lớp phủ

 = độ nhớt

C1 = hằng số

U = tốc độ nhúng rút (01-15cm/phút)

Khi tốc độ nền và độ nhớt không đủ cao, cân bằng này được điều chỉnh bởi tỷ

lệ nhớt kéo với sức căng bề mặt lỏng – hơi LV theo mối quan hệ :

h = 0.94(U/LV)1/6 (U/g)1/2 (37) hay h = 0.94(U)2/3/LV1/6 (g)1/2 (38)

Sơ đồ sau mô tả bởi James và Strawbridge cho sol silicate trên nền thuỷ tinh với U = 1-15cm/phút, độ dày màng đạt được xấp xỉ giá trị tình toán Điều thú vị là

có thể chọn độ nhớt để thu được độ dày màng chình xác từ 20nm-50m khi duy trí các yếu tố khác

Gần đây, quá trính nhúng phủ theo góc cũng được phát triển Độ dày lớp phủ phụ thuộc vào góc giữa chất nền và bề mặt chất lỏng, độ dày lớp phủ khác nhau ở mặt trên và mặt dưới của nền (Hính 5) Hoặc phát triển cho bề mặt cong như kình mắt, chủ yếu thực hiện lớp phủ chống mài mòn cho nền plastic bằng xoay chai trong quá trính nhúng rút ( hính 5)

Quá trính nhúng phủ trong công nghiệp tinh thể chí tạo cốc vại (cốc Beso) hay

ly rượu đã được sử dụng hàng thế kỷ Đó là quá trính flash-tia, mẫu nóng của một thuỷ tinh không màu được nhúng vào trong thuỷ tinh nóng chảy có màu có cùng thành phần và sau đó thổi thành hính dạng tương tự

Hạn chế của nhúng phủ là phủ lên một vật liệu lớn và kiểm soát áp suất khi nhúng rút Rất nhiều nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật này [15, 16, 20, 21, 26]

b) Kỹ thuật phủ phun (spray-coating)

Kỹ thuật này sử dụng rộng rãi trong sơn hữu cơ cho những hính dạng đặc biệt như đèn hoặc container thuỷ tinh

c) Kỹ thuật phủ chảy (flow-coating)

Độ dày lớp phủ phụ thuộc vào góc nghiêng của nền, độ nhớt chất lỏng phủ và tốc độ bay hơi dung môi Kỹ thuật này thường ứng dụng cho mặt phẳng lớn Tuy nhiên, sau đó quay nền sẽ giúp đạt được lớp phủ tối ưu hơn

tố quan trọng nữa là số Reynolds không khì xung quanh

e) Kỹ thuật phủ hoá học (Chemical -coating)

Phủ hoá học được hiểu như một quá trính có xảy ra phản ứng hoá học Phần lớn gương vẫn được tạo ra theo cách tại bề mặt thuỷ tinh hoạt động như một nhân phản ứng của sự khử Ag+

thành Ag này Hoặc kết tủa đồng trên thuỷ tinh, xảy ra quá trính kim loại hoá với chất lỏng thông thường sau khi tạo mầm trên bề mặt thuỷ tinh

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Hóa chất, thiết bị

2.1.1 Hóa chất

Tinh thể SnCl2.2H2O, NiSO4.6H2O 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 graphit xốp kìch thước 1cm×1cm

Nước cất và các loại hóa chất khác

Điện cực Platin phẳng: diện tìch 1 cm2

2.2 Nội dung thực nghiệm

2.2.1 Chế tạo điện cực graphit xốp

Tấm graphit sau khi đã được gia công đến hính dáng và kìch thước yêu cầu của điện cực (có diện tìch làm việc 1cm2) được mài nhẵn và bóng bằng giấy ráp mịn loại C1000 và C2000 (Nhật bản) Sau đó, điện cực Graphit tiếp tục được xử lý trong dung dịch H2SO4 98% để tạo xốp bề mặt điện cực [7]

2.2.2 Chế tạo các dung dịch chất mang (Polymeric Precursor)

Các dung dịch chất mang được tình toán theo tỷ lệ số mol như tài liệu tham khảo [3-9], cụ thể:

Dung dịch 1: sol-gel-Pt với tỉ lệ nPt:nCA:nEG=1:12:96

Axit Citric (CA) = 1,535g Etylen Glycol (EG) = 3,4 ml

H2PtCl6 1g/25ml = 1 ml Dung dịch 2: sol-gel-Ni với tỉ lệ nNi:nCA:nEG=1:12:96

Axit Citric (CA) = 1,535 g Etylen Glycol (EG) = 3,4 ml NiCl2.6H2O = 0,145 g Dung dịch 3: sol-gel-Sn với tỉ lệ nSn:nCA:nEG=1:12:96

Axit Citric (CA) = 1,535g Etylen Glycol (EG) = 3,4 ml SnCl2.2H2O = 0,14 g Dung dịch 4: sol-gel-Pt-Ni với tỉ lệ nPt:nNi=1:1

Dung dịch 1 cho thêm vào 0,145 g NiCl2.6H2O Dung dịch 5: sol-gel-Pt-Sn với tỉ lệ nPt:nSn=1:1

Dung dịch 1 cho thêm vào 0,14 g SnCl2.2H2O Dung dịch 6: sol-gel-Pt-Ni-Sn với tỉ lệ nPt:nNi:nSn=50:10:40

Dung dịch 1 cho thêm vào 0,11 g SnCl2.2H2O và 0,029g NiCl2.6H2O

Cách pha dung dịch: Hỗn hợp EG và CA được đun nóng ở nhiệt độ khoảng

70oC cho đến khi CA tan hết Sau khi có dung dịch EG:CA (dung dịch keo) Để có dung dịch 1 ta cho vào dung dịch keo 1 ml H2PtCl6 1g/25ml; Để có dung dịch 2 ta cho vào dung dịch keo 0,145g NiCl2.6H2O; Để có dung dịch 3 ta cho vào dung dịch keo 0,14g SnCl2.2H2O Để có dung dịch 4 ta lấy toàn bộ dung dịch 1 thêm vào 0,145 g NiCl2.6H2O; Để có dung dịch 5 ta lấy toàn bộ dung dịch 1 thêm vào 0,14 g SnCl2.2H2O; Để có dung dịch 6 ta lấy toàn bộ dung dịch 1 thêm vào 0,11 g SnCl2.2H2O và 0,029g NiCl2.6H2O Hỗn hợp dung dịch thu được tiếp tục đem siêu

âm trong 10 phút với mục đìch thu được dung dịch đồng nhất

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

Dung dịch 1: sol-gel-Pt Dung dịch 2: sol-gel-Ni Dung dịch 3: sol-gel-Sn Dung dịch 4: sol-gel-Pt-Ni Dung dịch 5: sol-gel-Pt-Sn Dung dịch 6: sol-gel-Pt-Ni-Sn

2.2.3 Chế tạo điện cực

Điện cực graphit (sau khi xử lý trong axit) được tiến hành nhúng lần lượt trong dung dịch sol-gel có thành phần chứa Pt, Ni, Sn, Pt-Ni và Pt-Sn trong thời gian 30 giây, sau đó tiến hành sấy điện cực ở nhiệt độ 100oC, thời gian sấy 120 phút, điện cực sau khi sấy được nhúng lại lần 2 và sấy lại điều kiện như trên Sau quá trính sấy điện cực được tiến hành nung trong lò điện trở ở môi trường khì Ar (lưu lượng khì 10 ml/phút), thời gian nung 90 phút Hạ nhiệt độ lò tới nhiệt độ phòng, lấy điện cực và bảo quản điện cực trong túi PE

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp đo tỷ trọng và độ xốp

Mẫu đo tỷ trọng và độ xốp được xác định theo phương pháp cân thủy tĩnh Nguyên lý của phương pháp và các công thức tình toán được giới thiệu trong tài liệu [7, 8]

Chuẩn bị mẫu đo: Mẫu đo tỷ trọng và độ xốp được gia công cơ học tạo hính chữ nhật, bốn mặt phẳng, kìch thước 10x5x4 mm

Thiết bị khảo sát: bộ gá mẫu đo tỷ trọng và độ xốp (tự tạo), cân điện tử có độ chình xác 10-4

g

2.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét-Kỹ thuật phân tích EDX (SEM-EDX)

Hính ảnh cấu trúc bề mặt và thành phần hóa học bề mặt mẫu nghiên cứu được khảo sát bằng phương pháp kình hiển vi điện tử quét (Scaning electron microscopy - SEM) và kỹ thuật phân tìch EDX (Energy dispersive X-ray)

Chuẩn bị mẫu đo: mẫu chụp ảnh SEM-EDX là mẫu hính chữ nhật, bốn mặt phẳng, kìch thước 10x5x5 mm

Thiết bị khảo sát JEOL 6610LA (Nhật Bản)

2.3.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray)

Cấu trúc mạng tinh thể của lớp phủ, thành phần pha của lớp phủ được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X

Chuẩn bị mẫu đo: mẫu chụp ảnh SEM-EDX là mẫu hính chữ nhật, bốn mặt phẳng, kìch thước 10x5x5 mm

Thiết bị sử dụng phân tìch nhiễu xạ tia X là thiết vị SIMENS D5005,nguồn phát xạ Cu K, kình lọc tinh thể đơn sắc, đệm chuẩn bằng Al2O3, tốc độ quay 3,03o/0,5 sec

2.3.4 Phương pháp phân tích nhiệt vi sai

Nhiệt độ phân hủy của các muối được khảo sát bằng thiết bị phân tìch nhiệt vi sai

Chuẩn bị mẫu: mẫu phân tìch nhiệt vi sai là mẫu muối dạng tinh thể

Thiết bị sử dụng: thiết bị phân tìch nhiệt vi sai STA 409PC của hãng Netzch, Cộng hòa liên bang Đức

2.3.5 Phương pháp đường cong phân cực [3-6]

Tình chất điện hóa của điện cực được khảo sát bằng thiết bi đo điện hóa đa năng Autolab 3.0