การสังเคราะห์แพลทินัมโคบอลต์บนคาร์บอนในรูปแบบ core-shell เพื่อใช้ในปฏิกิริยา ออกซิเดชันที่ขั้วแคโทดของเซลเชื้อเพลิงแบบเยื่อเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

Abstract

งานวิจัยนี้นี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโลหะคู่ที่มีโครงสร้างแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มของโลหะแพลทินัม-โคบอลต์บนตัวรองรับคาร์บอนเพื่อใช้ในปฏิกิริยาออกซิเจนรีดักชั่น โดยใช้วิธีการเตรียม 2 วิธี ได้แก่ การเติมโลหะโคบอลต์บนคาร์บอนด้วยวิธีแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตที่แข็งแรง พบว่าโคบอลต์มีการกระจายตัวอย่างดีบนคาร์บอน โดยมีขนาดผลึกเฉลี่ย 1.6 นาโนเมตร ที่ปริมาณโคบอลต์เป็นร้อยละ 5.0 โดยน้ำหนัก และการพอกพูนโลหะแพลทินัมบนโคบอลต์ด้วยวิธีการพอกพูนแบบไม่ใช้ไฟฟ้า สัดส่วนของการปกคลุมโลหะแพลทินัมบนโคบอลต์ ที่ 0.75, 1.0, 1.5 และ 2.0 โมโนเลเยอร์ ใช้สารละลายกรดคลอโรแพลทินิค (H2PtCl6) เป็นสารตั้งต้น, ไดเมธิลเอมีนโบเรน (DMAB) เป็นสารรีดิวซ์ และโซเดียมซิเตรตเป็นสารปรับเสถียร ปริมาณไดเมธิลเอมีนโบเรนต่อโซเดียมซิเตรตต่อคลอโรแพลทินิคแอนไอออน คิดเป็น 5:5:1 โดยโมล ค่าความเป็นกรด-ด่างที่ 10 อุณหภูมิห้อง ในการทดลองไดเมธิลเอมีนโบเรนจะถูกใส่เข้าไปในบีกเกอร์ที่บรรจุสารตั้งต้น สารปรับความเสถียร ด้วยอัตรา 1.67 มิลลิลิตรต่อนาที เป็นเวลา 30 นาทีและมีการกวนสารตลอดเวลา พบว่า สารละลายกรดคลอโรแพลทินิคมีความเสถียร และไม่พบการดูดซับของคลอโร แพลทินิคแอนไอออนบนคาร์บอน ปริมาณแพลทินัมที่พอกพูนบนโคบอลต์ที่สัดส่วนปกคลุมทางทฤษฎี.75, 1.0, 1.5 และ 2.0 โมโนเลเยอร์ ในหน่วยร้อยละโดยน้ำหนักเป็นดังนี้ 5.5, 7.2, 10.9 และ 15.2 ตามลําดับ การ วิเคราะห์โครงสร้างและขนาดผลึกด้วยเครื่องเอกซ์เรย์ดิฟแฟรคชันพบว่าขนาดผลึกเฉลี่ยแพลทินัมประมาณ 2.0-2.5 นาโนเมตร และพบโครงสร้างแบบอัลลอยด์ ส่วนการวิเคราะห์โครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเครื่องกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (STEM) พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม-โคบอลต์ตัวรองรับคาร์บอนเกิดโครงสร้างแบบแกนกลางและเปลือกหุ้ม