Tổng hợp xúc tác PtMe/rGO (Me=Ni, Co, Al, Al-Si) có hoạt tính điện hóa cao trong phản ứng oxy hóa etanol

Tóm tắt

Bài báo giới thiệu các loại xúc tác trên cơ sở Pt mang trên graphen oxit đã khử (rGO) được tổng hợp và đặc trưng bởi các phương pháp hóa lý TEM, Raman và EDX. Các xúc tác đều cho thấy, pha hoạt tính là các hạt tiểu phân kích thước đồng đều (khoảng 2÷20 nm), phân tán trên chất mang graphen. Hoạt tính điện hóa của các xúc tác này được đánh giá bằng các phương pháp quét thế - dòng tuần hoàn, phương pháp quét dòng theo thời gian ở thế cố định và phương pháp quét thế theo thời gian ở dòng cố định trong môi trường kiềm. Đáng chú ý, các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng sự tồn tại của Al, Si, Co và Ni làm tăng cường hoạt tính của Pt trong phản ứng oxy hóa điện hóa etanol theo thứ tự sau: Pt_11,5Al_12,7/rGO ≈ Pt_22,1Al_1,7Si_3,1/rGO >> Pt2,4Ni_11,1/rGO > Pt_2,5Co₁₄/ rGO > Pt_20,5/rGO. Đặc biệt, xúc tác Pt_11,5Al_12,7/rGO thể hiện độ ổn định của hoạt tính điện hóa cao nhất trong số các xúc tác khảo sát. Sự có mặt của Al và Al-Si giúp cải thiện độ phân tán của các tiểu phân nano Pt trên bề mặt chất mang rGO, dẫn đến làm tăng hoạt tính và độ ổn định hoạt tính điện hóa của xúc tác. Bên cạnh đó, xúc tác Pt_22,1Al₁,7Si_3,1/rGO, với một lượng nhỏ Si và Al, có hoạt tính tương đương xúc tác Pt_11,5Al_12,7/rGO, với lượng lớn Al. Sự cải thiện đáng kể hoạt tính oxy hóa điện hóa etanol đã mở ra tiềm năng ứng dụng các xúc tác này với vai trò là chất xúc tác trong pin nhiên liệu sử dụng etanol trực tiếp trong môi trường kiềm.