Đề tài Nghiên cứu điều chế và tính chất điện hóa của lớp phủ composite Niken - Cơ bản bằng phương pháp điện hóa

o thu ®­îc cã nhiÒu tÝnh chÊt quý gi¸, ®­îc øng dông phæ biÕn trong thùc tÕ ®êi sèng còng nh­ trong khoa häc kÜ thuËt. Trong dung dÞch muèi ®¬n Ni vµ Co cã thÕ ®iÖn cùc t­¬ng ®èi gÇn nhau, nªn hai kim lo¹i nµy dÔ dµng kÕt tña ®ång thêi t¹o thµnh hîp kim Ni-Co. Coban còng t¹o hîp kim dÔ dµng víi wonfram b»ng con ®­êng ®iÖn ph©n. Líp m¹ W-Co cã ®é cøng cao vµ chÞu nhiÖt tèt, bÒn trong nhiÒu m«i tr­êng. Hîp kim W-Co ®­îc øng dông nhiÒu trong kü thuËt qu©n sù. M¹ Coban tõ dung dÞch sunfat: CoSO4.7H2O 300 g/l NaCl 17 g/l H3BO3 45 g/l Líp m¹ thu ®­îc dÎo, b¸m tèt. ThÐp bÒn axit cã thÓ lµm anot trong qu¸ tr×nh m¹ coban, kh«ng dïng kim lo¹i coban lµm anot v× nã dÔ thô ®éng trong dung dÞch m¹. Trong thùc tÕ cã thÓ sö dông dung dÞch floborat ®Ó m¹ coban víi thµnh phÇn t­¬ng tù nh­ thµnh phÇn dung dÞch floborat dïng m¹ niken. Pha chÕ vµ ®iÒu chØnh dung dÞch m¹ coban t­¬ng tù nh­ dung dÞch m¹ niken. 1.6. M¹ composite [2, 3] M¹ composite (hay cßn gäi lµ m¹ phøc hîp) lµ c«ng nghÖ m¹ khi cho c¸c h¹t r¾n kÝch th­íc nhá, kh«ng hoµ tan trong n­íc vµo dung dÞch ®iÖn ph©n lµm cho nã kÕt tña trªn bÒ mÆt kim lo¹i nÒn cïng víi kim lo¹i m¹, kÕt qu¶ thu ®­îc líp m¹ kim lo¹i cã lÉn c¸c h¹t r¾n gièng nh­ vËt liÖu composite. KÝch th­íc c¸c h¹t ®én r¾n nµy th­êng dao ®éng trong kho¶ng 0,01 - 50 mm, hµm l­îng kho¶ng tõ 1 ®Õn 50% thÓ tÝch. B¶n chÊt cña kim lo¹i nÒn vµ c¸c h¹t ph©n t¸n, mèi quan hÖ sè l­îng cã thÓ lµm thay ®æi trong ph¹m vi réng, thËm chÝ cßn Ên ®Þnh c¶ tÝnh chÊt ®a d¹ng cña líp phñ. Cã thÓ sö dông c¸c bét cña c¸c nguyªn tè riªng biÖt lµm pha ph©n t¸n (thÝ dô nh­ chÊt B, C, Si), nh­ng th­êng dïng c¸c hîp chÊt ho¸ häc trªn c¬ së v« c¬ hoÆc h÷u c¬ - c¸c hîp chÊt khã ch¸y, ®é cøng cao, bÒn hãa chÊt... C¸c h¹t ph©n t¸n mÞn tham gia vµo thµnh phÇn bÓ m¹ nhÊt thiÕt ph¶i lu«n duy tr× ë tr¹ng th¸i huyÒn phï (cã nghÜa lµ bÓ m¹ lu«n ë thÓ huyÒn phï). Tïy theo tÝnh chÊt vµ sè l­îng pha ph©n t¸n, líp m¹ composite cã thÓ cã nh÷ng tÝnh chÊt cao vÒ ®é cøng, ®é chÞu mµi mßn, chÞu nhiÖt, bÒn ¨n mßn ë nhiÖt ®é cao, tÝnh chèng ma s¸t vµ c¸c ®Æc tÝnh sö dông cÇn thiÕt kh¸c. Trong qu¸ tr×nh h×nh thµnh líp m¹ composite mét sè tÝnh chÊt ®­îc n©ng cao nh­ ®é cøng, chÞu mµi mßn, ®é bÒn kÐo, bÒn nÐn, ®é bÒn mßn, chÞu nhiÖt, chÞu t¶i, chÞu ma s¸t,v.v... TÝnh chÊt líp m¹ composite phô thuéc phøc t¹p vµo nhiÒu yÕu tè. Nãi chung, tÝnh chÊt cña líp m¹ composite phô thuéc vµo mèi quan hÖ cña c¸c thµnh phÇn (nÒn vµ thµnh phÇn ph©n t¸n), phô thuéc vµo thµnh phÇn ®iÖn dÞch (nång ®é c¸c chÊt ®iÖn li, hµm l­îng h¹t ®én, kÝch th­íc h¹t ®én, pH...), vµo giai ®o¹n xö lÝ bÒ mÆt tr­íc khi m¹, vµo ®iÒu kiÖn ®iÖn kÕt tña kim lo¹i (mËt ®é dßng ®iÖn, d¹ng dßng ®iÖn, nhiÖt ®é, tèc ®é khuÊy trén, thêi gian m¹...) vµ phô thuéc c¶ vµo qu¸ tr×nh gia c«ng tiÕp theo - xö lý nhiÖt, hîp kim ho¸ khuyÕch t¸n, chiÕu laze... Thµnh phÇn nÒn cña líp m¹ lµ yÕu tè c¬ b¶n quyÕt ®Þnh tÝnh chÊt líp m¹ vµ c¶ c«ng nghÖ m¹ cô thÓ. Tïy theo yªu cÇu vÒ líp m¹ kh¸c nhau mµ chän thµnh phÇn nÒn thÝch hîp. M¹ Niken Coban composite ®­îc thùc hiÖn trªn c¬ së m¹ Niken - Coban víi c¸c h¹t r¾n ®­îc cho vµo trong dung dÞch m¹. Qu¸ tr×nh m¹ sö dông m¸y khuÊy tõ ®Ó t¹o huyÒn phï. Ch­¬ng 2: Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1. C¸c ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1.1. Ph­¬ng ph¸p dßng- thÕ tuÇn hoµn [4, 7] Ph­¬ng ph¸p dßng - thÕ tuÇn hoµn (cyclic voltammetry – CV) cßn gäi lµ ph­¬ng ph¸p ®o ph©n cùc vßng hay ph­¬ng ph¸p vol-ampe vßng quÐt xung tam gi¸c, ®­îc sö dông ®Ó nghiªn cøu tÝnh chÊt ®iÖn ho¸ còng nh­ ®éng häc vµ c¬ chÕ ph¶n øng cña chÊt nghiªn cøu trªn c¸c ®iÖn cùc kh¸c nhau. Ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp ¸p ®Æt lªn ®iÖn cùc nghiªn cøu ®iÖn thÕ cã d¹ng x¸c ®Þnh ®­îc quÐt theo h­íng anot hay cat«t ®Ó quan s¸t dßng t­¬ng øng. Trong ph­¬ng ph¸p ®o nµy, bÒ mÆt ®iÖn cùc nghiªn cøu ph¶i ®­îc phôc håi tr­íc mçi thÝ nghiÖm, dung dÞch kh«ng cã khuÊy trén, sù chuyÓn khèi ®­îc thùc hiÖn b»ng khuyÕch t¸n ®Æc biÖt. Ph¹m vi ®iÖn ¸p phô thuéc vµo viÖc lùa chän dung m«i , chÊt ®iÖn ly nÒn vµ b¶n chÊt ®iÖn cùc. D¹ng cña ®­êng ph©n cùc vßng: Ea Ec ic ia V H×nh 4: D¹ng ®­êng ph©n cùc vßng i(mA/cm2) §­êng ph©n cùc vßng lµ mét ®­êng tuÇn hoµn biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a mËt ®é dßng i (mA/cm2) vµ thÕ (V). §­êng cong biÓu diÔn quan hÖ i-E cã c¸c ®Ønh ®Æc tr­ng ip,a øng víi Ep,a vµ ip,c øng víi Ep,c lµ dßng - thÕ anot vµ catot t­¬ng øng. Trong qu¸ tr×nh thuËn nghÞch Ox+ne « Red, do khuÕch t¸n khèng chÕ, Randles vµ Sensick ®· ®­a ra mèi quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn cùc cùc ®¹i víi tèc ®é quÐt thÕ : ip = 2.687.105.n3/2.A.Do1/2.Co.v1/2 Trong ®ã: n: sè electrom tham gia ph¶n øng v: tèc ®é quÐt thÕ (mv/s) A: diÖn tÝch ®iÖn cùc (cm2) C: nång ®é chÊt ph¶n øng (mol/lit) D: hÖ sè khuÕch t¸n (cm2/s) ip: mËt ®é dßng pic (mA/cm2) HiÖu ®iÖn thÕ (DE) ®¸nh gi¸ møc ®é thuËn nghÞch cña qu¸ tr×nh: DE = Ep,a- Ep,c = 0.059/n Trong qu¸ tr×nh bÊt thuËn nghÞch: Ox + ne ® Red, ph­¬ng tr×nh dßng cùc ®¹i tu©n theo Nichoson-Shain cã d¹ng: iP = 2.99.105.n.(a.na)1/2.A.Co.Do1/2.v1/2 Trong ®ã: a: HÖ sè chuyÓn Na: sè electron trao ®æi biÓu kiÕn NÕu trong qu¸ trÝnh ®iÖn ho¸ cã x¶y ra c¸c ph¶n øng ho¸ häc tr­íc vµ sau ph¶n øng ®iÖn ho¸ th× quan hÖ i - E kh«ng cßn tuyÕn tÝnh n÷a. Theo ph­¬ng ph¸p ®o nµy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc c¸c b­íc khö riªng biÖt cña chÊt ph¶n øng, kho¶ng thÕ x¶y ra ph¶n øng víi c¸c gi¸ trÞ i, E vµ ®Æc biÖt lµ tÝnh chÊt thuËn nghÞch- bÊt thuËn nghÞch cña qu¸ tr×nh ®iÖn ho¸.Trong ph­¬ng ph¸p nµy ta cã thÓ sö dông mét chu tr×nh (quÐt mét lÇn) hay lÆp nhiÒu chu tr×nh liªn tôc (quÐt nhiÒu vßng). Trong phÐp ®o nhiÒu chu tr×nh, c¸c ®­êng i-E ®­îc quÐt liªn tôc, trong ®ã ®iÖn thÕ ¸p dông ®­îc biÕn ®æi tuÇn hoµn theo thêi gian. Dïng ®­êng cong ph©n cùc x¸c ®Þnh dßng ¨n mßn Tr¹ng th¸i thÝ nghiÖm cña hÖ ¨n mßn lµ kh«ng cã dßng ®iÖn do c¸c qu¸ tr×nh ®iÖn cùc c©n b»ng víi nhau (tæng dßng an«t b»ng dßng cat«t) §Ó x¸c ®Þnh møc ®é ¨n mßn ®iÖn ho¸ ta cÇn x¸c ®Þnh dßng ¨n mßn iam vµ thÕ ¨n mßn Eam cña hÖ , x©y dùng ®­êng cong ph©n cùc b»ng c¸ch ph©n cùc hÖ ra khái tr¹ng th¸i c©n b»ng råi ngo¹i suy vÒ tr¹ng th¸i kh«ng cã dßng ®iÖn. C¸ch tÝnh: B­íc 1: Ph©n cùc an«t, cat«t, x©y dùng ®­êng cong E-logi B­íc 2: TÝnh tèc ®é ¨n mßn b»ng c¸ch ngo¹i suy c¸c ®­êng ph©n cùc catot va anot trong kho¶ng tu©n theo ph­¬ng tr×nh Tafel d¹ng E – log i. T¹i ®iÓm giao nhau cña hai ®­êng th¼ng Tafel trªn, ta x¸c ®Þnh ®­îc dßng ¨n mßn i¨m øng víi thÕ ¨n mßn E¨m. E¨m E logi logi¨mm Ea= aa + balogia Ec= ac + bclogic H×nh 5:D¹ng ®­êng ph©n cùc E-logi 2.1.2. Ph­¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X Nguyªn lý: Cho chïm tia X truyÒn qua mét chÊt ë tr¹ng th¸i r¾n hoÆc khÝ, chïm tia nµy sÏ t­¬ng t¸c víi c¸c ®iÖn tö trong c¸c nguyªn tö cña chÊt nghiªn cøu hoÆc ngay c¶ víi nh©n nguyªn tö nÕu chïm tia cã n¨ng l­îng ®ñ lín. Mét phÇn n¨ng l­îng tia X sÏ bÞ mÊt ®i do hiÖu øng t¸n x¹, ph­¬ng truyÒn cña chïm tia X sÏ bÞ thay ®æi khi t­¬ng t¸c, khi ®ã t¸n x¹ cã thÓ lµm thay ®æi hoÆc kh«ng thay ®æi b­íc sãng cña bøc x¹ tíi. Theo nguyªn ký cÊu t¹o tinh thÓ, m¹ng tinh thÓ d­îc x¸c ®Þnh tõ c¸c nguyªn tö hoÆc ion ph©n bè ®Òu ®Æn trong kh«ng gian theo mét quy luËt s¸c ®Þnh. Khi chïm tia X tíi bÒ mÆt tinh thÓ vµ ®i s©u vµo bªn trong m¹ng l­íi th× m¹ng l­ãi nµy ®ãng vai trß nh­ mét c¸ch tö nhiÔu x¹ dÆc biÖt, c¸c nguyªn tö, ion bä kÝch thÝch bëi chïm tia X sÏ trë thµnh c¸c t©m ph¸t ra c¸c tia ph¶n x¹. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nguyªn tö hay ion trong tinh thÓ còng kho¶ng A0 tinh thÓ tøc lµ vµo kho¶ng b­íc sãng tia X. Do ®ã khi chïm tia X ®Ëp vµo m¹t tinh thÓ vµ ®i vµo bªn trong nã th× m¹ng tinh thÓ ®ãng vai trß cña mét c¸ch tö nhiÔu x¹ ®Æc biÖt. Theo ph­¬ng tr×nh Vulf – Bragg l = 2.d.sinq d: Kho¶ng c¸ch gi÷a hai mÆt ph¼ng nguyªn tö thuéc m¹ng l­íi cña tinh thÓ ph©n tÝch. q: lµ gãc gi÷a chïm tia X víi mÆt ph¼ng ph¶n x¹. q d H×nh 6 : S¬ ®å tia tíi vµ tia ph¶n x¹ trªn tinh thÓ Khi biÕt ®­îc d, q sÏ tÝnh ®­îc l lµ b­íc sãng lµ b­íc sãng cña tia ph¶n x¹. Khi chiÕu chïm tia X lªn mÉu víi c¸c gãc kh¸c nhau ta thu ®­îc gi¶n ®å nhiÔu x¹ tia R¬nghen, mµ mçi chÊt tinh thÓ cã mét bé v¹ch phæ t­¬ng øng víi c¸c gi¸ trÞ d vµ c­êng ®é I ®Æc tr­ng. ViÖc t×m ra trªn gi¶n ®å ®ã sù gièng nhau c¶ vÒ vÞ trÝ lÉn tû lÖ c­êng ®é cña chÊt nghiªn cøu vµ chÊt chuÈn ®· biÕt lµ c¬ së cña phÐp ph©n tÝch phæ ®Þnh tÝnh. 2.1.3. Ph­¬ng ph¸p hiÓn vi ®iÖn tö quÐt SEM vµ ph©n tÝch EDX Ph­¬ng ph¸p hiÓn vi ®iÖn tö quÐt SEM Ph­¬ng ph¸p SEM (Scanning Electron Microscopy) sö dông chïm tia ®iÖn tö ®Ó t¹o ¶nh mÉu nghiªn cøu. ¶nh ®ã khi ®Õn mµn huúnh quang cã thÓ ®¹t ®é phãng ®¹i theo yªu cÇu. Chïm tia ®iÖn tö ®­îc t¹o ra tõ catot qua hai “tô quang” ®iÖn sÏ ®­îc héi tô lªn mÉu nghiªn cøu. Khi chïm tia ®iÖn tö ®Ëp vµo mÉu sÏ ph¸t ra c¸c chïm ®iÖn tö ph¶n x¹ vµ ®iÖn tö truyÒn qua. C¸c ®iÖn tö ph¶n x¹ vµ truyÒn qua nµy ®­îc ®i qua ®iÖn thÕ gia tèc vµo phÇn thu vµ biÕn ®æi thµnh mét tÝn hiÖu ¸nh s¸ng, tÝn hiÖu ®­îc khuÕch ®¹i, ®­a vµo m¹ng l­íi ®iÒu khiÓn t¹o ®é s¸ng trªn mµn ¶nh. Mçi ®iÓm trªn mÉu cho mét ®iÓm t­¬ng øng trªn mµn. §é s¸ng tèi trªn mµn ¶nh phô thuéc vµo l­îng ®iÖn tö ph¸t ra tíi bé thu vµ phô thuéc vµo h×nh d¹ng bÒ mÆt mÉu nghiªn cøu. Ph­¬ng ph¸p SEM th­êng ®­îc sö dông ®Ó nghiªn cøu bÒ mÆt, kÝch th­íc, h×nh d¹ng tinh thÓ cña vËt liÖu. Kü thuËt ph©n tÝch nguyªn tè b»ng EDX EDX (Energy dispersive X-ray analysis) lµ mét kü thuËt ®­îc dïng ®Ó ph©n tÝch nguyªn tè hay ph©n tÝch thµnh phÇn hãa häc cña mÉu chÊt. Kü thuËt ph©n tÝch nµy dùa trªn nguyªn lý t­¬ng t¸c gi÷a tõ tr­êng vµ vËt chÊt. Tia X ph¸t ra tõ mÉu chÊt sÏ va ch¹m víi nh÷ng phÇn tö tÝch ®iÖn. §Ó kÝch thÝch sù ph¸t x¹ tia X, dßng n¨ng l­îng cao cña c¸c phÇn tö tÝch ®iÖn nh­ lµ dßng electron hay photon, hay dßng tia X ®­îc chiÕu tËp trung lªn mÉu chÊt. Trong mÉu chÊt, mçi nguyªn tö cã nh÷ng electron tån t¹i ë nh÷ng møc n¨ng l­îng rêi r¹c. Nh÷ng møc n¨ng l­îng ®ã, cßn gäi lµ nh÷ng líp electron, bao xung quanh h¹t nh©n. Khi nhËn n¨ng l­îng, electron ë líp vá trong sÏ bÞ t¸ch ra vµ t¹o nªn mét hè electron. Cßn electron ë líp vá ngoµi sÏ chui vµo hè nµy. Sù di chuyÓn ®ã ph¸t ra mét n¨ng l­îng vµ n¨ng l­îng nµy h×nh thµnh nªn tia X. Sè l­îng vµ n¨ng l­îng cña tia X ®­îc ph¸t ra cã thÓ ®­îc ®o bëi phæ ph©n t¸n n¨ng l­îng EDX. V× n¨ng l­îng cña tia X ®Æc tr­ng cho sù kh¸c nhau gi÷a c¸c møc n¨ng l­îng cña mçi nguyªn tè, còng chÝnh lµ ®Æc tr­ng cho cÊu tróc nguyªn tö cña mçi nguyªn tè t¹o nªn thµnh phÇn cña mÉu chÊt ®­îc ®o. 2.1.4. §o tõ ®é b·o hßa C¸c ®­êng cong tõ hãa cña c¸c mÉu chÊt ®· ®­îc ®o b»ng thiÕt bÞ tõ kÕ mÉu rung. §ã lµ mét thiÕt bÞ dïng ®Ó x¸c ®Þnh momem tõ cña mÉu. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ nµy dùa trªn c¬ së hiÖn t­îng c¶m øng ®iÖn tõ. B»ng c¸ch thay ®æi vÞ trÝ t­¬ng ®èi cña mÉu cã momen tõ M víi cuén d©y thu, tõ th«ng qua tiÕt diÖn ngang cña cuén d©y sÏ thay ®æi theo thêi gian vµ xuÊt hiÖn trong nã mét suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng. C¸c tÝn hiÖu ®o ®­îc chuyÓn sang gi¸ trÞ cña ®¹i l­îng tõ cÇn ®o b»ng mét hÖ sè chuÈn cña hÖ ®o. §Ó thùc hiÖn ®­îc phÐp ®o nµy, mÉu ®­îc rung víi tÇn sè x¸c ®Þnh trong vïng tõ tr­êng ®ång nhÊt cña mét nam ch©m ®iÖn. Tõ tr­êng nµy sÏ tõ hãa mÉu vµ khi mÉu rung sÏ t¹o ra hiÖu ®iÖn thÕ c¶m øng trªn cuén d©y thu tÝn hiÖu. TÝn hiÖu ®­îc thu nhËn, khuyÕch ®¹i råi ®­îc xö lÝ trªn m¸y tÝnh vµ cho ta biÕt gi¸ trÞ tõ ®é cña mÉu. 2.2. Thùc nghiÖm 2.2.1. Dông cô vµ thiÕt bÞ Phßng §iÖn ho¸-Khoa ho¸- §¹i Häc KHTN - ThiÕt bÞ ®iÖn ph©n - M¸y khuÊy tõ, m¸y gia nhiÖt, nhiÖt kÕ Potentiostat PGS-HH8 CE WE RE §iÖn cùc so s¸nh (CE): Calomen 3- §iÖn cùc lµm viÖc(WE) §iÖn cùc phô trî (RE):Platin 4- Dung dÞch nghiªn cøu H×nh 7: S¬ ®å thiÕt bÞ ®o Potentiostat PGS-HH8 2 1 3 4 M¸y in M¸y tÝnh M¸y ®o PGS-HH8 & m¸y tÝnh xö lÝ kÕt qu¶ TÝnh chÊt ®iÖn ho¸ cña ®iÖn cùc ®­îc kh¶o s¸t trªn m¸y PGS HH-8 ghÐp nèi víi m¸y tÝnh t¹i phßng §iÖn ho¸, khoa Ho¸ häc, tr­êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §HQG Hµ Néi víi b×nh ®iÖn ph©n ba ®iÖn cùc: ®iÖn cùc lµm viÖc, ®iÖn cùc so s¸nh - ®iÖn cùc calomen b·o hoµ, ®iÖn cùc ®èi - ®iÖn cùc Platin, dung dÞch nghiªn cøu. ¶nh SEM cña mÉu ®­îc chôp ¶nh qua kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt trªn m¸y SEM- ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam: 10kV, kho¶ng c¸ch lµm viÖc 8400 mm, gi¸ trÞ phãng ®¹i tèi ®a x 200.000 Phæ XRD ®­îc ghi trªn m¸y VNU - SIMENS - 5005, víi èng ph¸t tia X b»ng ®ång víi b­íc sãng Ka = 1,5406 Ao, gãc quÐt 2q t­íng øng víi mçi chÊt, tèc ®é quÐt 0,2 0/s Khoa Hãa – Tr­íng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn. §o tõ ®é b»ng m¸y VSM DMS 880 cña h·ng Digital Measurement Systems (Mü) víi tõ tr­êng cùc ®¹i lµ 13,5 Koe t¹i TT KHVL 2.2.2. Ho¸ chÊt NiSO4.7H2O Lo¹i AR cña Trung Quèc CoSO4.7H2O Lo¹i AR cña Trung Quèc NiCl2.6H2O Lo¹i AR cña Trung Quèc KOH Lo¹i AR cña Trung Quèc H2SO4 Lo¹i AR cña Trung Quèc NaCl Lo¹i AR cña Trung Quèc H3BO3 Lo¹i AR cña Trung Quèc K4[Fe(CN)6] Lo¹i AR cña Trung Quèc K3[Fe(CN)6] Lo¹i AR cña Trung Quèc C2H5OH Merk §ång tÊm dïng lµm ®iÖn cùc, diÖn tÝch 1 cm2. Bét Al2O3 (kÝch th­íc nhá h¬n 0,5 mm) N­íc cÊt mét lÇn, vµ mét sè ho¸ chÊt kh¸c. 2.2.3. Néi dung ®Ò tµi * §iÒu kiÖn hai kim lo¹i Ni – Co phãng ®iÖn ®ång thêi * Líp phñ Niken - Coban - ¶nh h­ëng cña mét sè yÕu tè ®Õn thµnh phÇn líp phñ Ni-Co + ¶nh h­ëng cña cña tØ lÖ nång ®é mol/l ®Õn thµnh phÇn líp phñ + ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thµnh phÇn líp phñ - §¸nh gi¸ tÝnh chÊt líp phñ Ni – Co + §é dÉn ®iÖn cña líp phñ trong dung dÞch Feroferi kalixyanua + §¸nh gi¸ tÝnh chÊt cña líp phñ trong KOH + §é bÒn cña líp phñ trong m«i tr­êng NaCl * Líp phñ composite Ni - Co - Al2O3 - ¶nh h­ëng cña mét sè yÕu tè ®Õn thµnh phÇn líp phñ composite + ¶nh h­ëng cña Al2O3 ®Õn thµnh phÇn líp phñ composite + ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thµnh phÇn líp phñ composite - §¸nh gi¸ tÝnh chÊt líp phñ composite + §é dÉn ®iÖn cña líp phñ composite trong dung dÞch Feroferi kalixyanua + §¸nh gi¸ tÝnh chÊt cña líp phñ composite trong dung dÞch KOH + §é bÒn cña líp phñ composite trong dung dÞch NaCl * §¸nh gi¸ tõ tÝnh cña líp phñ hîp kim vµ líp phñ composite * Nghiªn cøu kh¶ n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxi hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm cña c¸c líp phñ hîp kim vµ líp phñ composite Ni-Co - §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxi hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm - ¶nh h­ëng cña Al2O3 ®Õn kh¶ n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxi hãa trong m«i tr­êng kiÒm - ¶nh h­ëng cña nång ®é etanol ®Õn kh¶ n¨ng oxi hãa cña líp phñ composite Ch­¬ng 3: KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.1. §iÒu kiÖn phãng ®iÖn ®ång thêi cña Ni – Co §Ó nghiªn cøu kh¶ n¨ng phãng ®iÖn ®ång thêi cña Ni – Co chóng t«i tiÕn hµnh ph©n cùc catot, kho¶ng thÕ tõ 0 ®Õn -1,2V trong c¸c dung dÞch muèi ®¬n Ni2+, Co2+ vµ dung dÞch hçn hîp Ni2+ - Co2+ . Tõ ®ã ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ®iÖn kÕt tña ®ång thêi cña Niken vµ Coban. C¸c thÝ nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh víi ®iÖn cùc Platin, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, nhiÖt ®é 25oC, tèc ®é quÐt thÕ 50mV/s. H×nh 8: §­êng ph©n cùc cña ®iÖn cùc Pt trong c¸c dung dÞch muèi Ni2+, Co2+, Ni2+-Co2+ (chiÒu tõ 0 ®Õn -1,2V) 1: Dung dÞch Ni2+ 2: Dung dÞch Co2+ 3: Dung dÞch Ni2+ - Co2+ Tõ h×nh 8, cã thÓ thÊy ®­êng ph©n cùc catot sè 1, øng víi qu¸ tr×nh kÕt tña Niken kim lo¹i b¾t ®Çu ë kho¶ng thÕ -0,82V, ®­êng sè 2 øng víi qu¸ tr×nh kÕt tña Coban kim lo¹i b¾t ®Çu ë kho¶ng thÕ -0,65V, cßn víi ®­êng sè 3 øng víi qu¸ tr×nh ®ång kÕt tña Ni-Co ë kho¶ng thÓ -0,75V, n»m gi÷a kho¶ng thÕ xuÊt hiÖn kÕt tña Ni vµ kÕt tña Co. Tõ c¸c ®­êng ph©n cùc catot ta còng thÊy r»ng nÕu c¸c kim lo¹i kÕt tña lÇn l­ît th× sÏ xuÊt hiÖn lÇn l­ît c¸c pÝc kÕt tña Ni vµ Co riªng biÖt, tuy nhiªn trªn ®­êng sè 3 l¹i kh«ng xuÊt hiÖn hai pic riªng biÖt nµy, nh­ vËy cã thÓ kÕt luËn Ni vµ Co cã kh¶ n¨ng ®ång kÕt tña. 3.2. Líp phñ hîp kim 3.2.1.¶nh h­ëng cña mét sè yÕu tè ®Õn thµnh phÇn líp phñ hîp kim 3.2.1.1. ¶nh h­ëng tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+:Co2+ ®Õn thµnh phÇn líp phñ hîp kim §Ó nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña tØ lÖ mol/lÝt Ni2+: Co2+ ®Õn thµnh phÇn líp m¹, chóng t«i tiÕn hµnh thÝ nghiÖm chÕ t¹o líp m¹ trªn c¸c ®iÖn cùc nÒn ®ång. C¸c ®iÖn cùc ®em lµm thÝ nghiÖm ®· ®­îc lµm s¹ch b»ng Etanol vµ axit H2SO4 10%, ®¸nh bãng vµ röa l¹i b»ng n­íc cÊt. C¸c mÉu ®iÖn cùc ®­îc ®em m¹ víi c¸c dung dÞch muèi cã tØ lÖ mol/lÝt Ni2+/Co2+ kh¸c nhau (b¶ng 3). ThÝ nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh ë ®iÒu kiÖn t=50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45 mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. B¶ng 3: Thµnh phÇn c¸c dung dÞch m¹ víi tØ lÖ mol/lit Ni2+/Co2+ kh¸c nhau Tªn mÉu NiSO4 (mol/l) CoSO4 (mol/l) TØ lÖ mol/l Ni2+/Co2+ H3BO3 (mol/l) NaCl (g/l) HK_1 1 0 0,5 15 HK_2 1 0,05 20:1 0,5 15 HK_3 1 0,1 10:1 0,5 15 HK_4 1 0,2 5:1 0,5 15 HK_5 1 0,5 2:1 0,5 15 HK_6 0 1 0,5 15 Sau khi mang mÉu ®iÖn cùc ®i ph©n tÝch EDX, kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng 4 B¶ng 4: KÕt qu¶ ph©n tÝch EDX cña c¸c mÉu ®iÖn cùc ë 50oC Tªn mÉu HK_1 HK_2 HK_3 HK_4 HK_5 HK_6 % Ni 100 58,95 43,11 31,88 18,42 0 % Co 0 41,05 56,89 68,12 81,58 100 Tõ b¶ng 3 vµ 4 cã thÓ thÊy nång ®é dung dÞch muèi Ni2+ : Co2+ ban ®Çu ¶nh h­ëng kh¸ nhiÒu ®Õn thµnh phÇn cña líp m¹. Khi tØ lÖ nång ®é Ni2+ : Co2+ lµ 20:1 (HK_2) th× thµnh phÇn cña Ni:Co trong líp m¹ lµ 1,44/1 ; khi tØ lÖ nång ®é Ni2+/Co2+ lµ 10:1 (HK_3) th× thµnh phÇn Ni:Co trong líp m¹ gi¶m cßn 0,76:1 ; khi tØ lÖ nång ®é Ni2+/Co2+ lµ 5:1 (HK_4) th× thµnh phÇn gi¶m xuèng xÊp xØ 0,46:1; vµ khi tØ lÖ nång ®é Ni2+/Co2+ lµ 2:1 (HK_5) th× chØ cßn 0,23:1 . Tõ ®©y cã thÓ thÊy r»ng kh¶ n¨ng ®iÖn kÕt tña cña Co2+ t­¬ng ®èi cao so víi Ni2+ vµ khi t¨ng dÇn nång ®é Co2+ trong dung dÞch lªn th× thµnh phÇn cña Co kim lo¹i trong líp m¹ còng t¨ng lªn. 3.2.1.2. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thµnh phÇn líp phñ hîp kim §Ó nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thµnh phÇn cña líp m¹, chóng t«i tiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c mÉu ®iÖn cùc ë hai nhiÖt ®é kh¸c nhau lµ t1=25oC vµ t2=50oC. C¸c dung dÞch m¹ ®­îc chuÈn bÞ nh­ b¶ng 3. ThÝ nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh ë ®iÒu kiÖn tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45 mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau khi ®em c¸c mÉu ®iÖn cùc ®i ph©n tÝch EDX, kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng 4 vµ 5 B¶ng 5: KÕt qu¶ ph©n tÝch EDX c¸c mÉu ®iÖn cùc ë 25oC Tªn mÉu HK_1 HK_2 HK_3 HK_4 HK_5 HK_6 % Ni 100 70,58 63,52 30,37 12,92 0 % Co 0 29,42 36,48 69,62 87,08 100 Nh×n vµo b¶ng 4 vµ 5 ta cã thÓ thÊy tØ lÖ thµnh phÇn Ni/Co trong líp m¹ ®èi víi c¸c mÉu ®iÖn cùc kh¸c nhau ®Òu cã sù thay ®æi khi thay ®æi nhiÖt ®é. ë 25oC thµnh phÇn cña líp m¹ trong c¸c mÉu HK_2, HK_3, cã tØ lÖ Ni/Co thÊp h¬n so víi líp m¹ khi tiÕn hµnh ë 50oC. TØ lÖ Ni/Co ë t=25oC vµ t=50oC t­¬ng øng lµ 2,4:1 vµ 1,44:1 (HK_2); 1,74:1 vµ 0,76:1 (HK_3). ë c¸c mÉu nµy, khi t¨ng nhiÖt ®é ®· lµm gi¶m kh¶ n¨ng ®iÖn kÕt tña cña ion Ni2+ xuèng hoÆc cã thÓ hiÓu khi t¨ng nhiÖt ®é lµm t¨ng kh¶ n¨ng khuÕch t¸n cña c¶ ion Ni2+ vµ Co2+, tuy nhiªn ë tØ lÖ nång ®é lo·ng h¬n, ion Co2+ cã sù gia t¨ng kh¶ n¨ng khuÕch t¸n cao h¬n so víi ion Ni2+, nªn tØ lÖ Ni trong líp m¹ gi¶m xuèng. Cßn ®èi víi c¸c mÉu HK_4, HK_5 th× tØ lÖ Ni/Co l¹i cã sù t¨ng lªn khi t¨ng nhiÖt ®é lªn 50oC. TØ lÖ Ni/Co ë t=25oC vµ t=50oC t­¬ng øng lµ 0,44:1 vµ 0.47:1 (HK_4); 0,15:1 vµ 0,23:1 (HK_5), tuy nhiªn sù gia t¨ng nµy lµ kh«ng ®¸ng kÓ. 3.2.2. §¸nh gi¸ tÝnh chÊt cña líp phñ Ni-Co 3.2.2.1. §¸nh gi¶ kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn trong dung dÞch feroferi kalixyanua §Ó nghiªn cøu kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña líp m¹, chóng t«i chÕ t¹o c¸c ®iÖn cùc víi thµnh phÇn dung dÞch ë b¶ng 3, ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®é 25oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45 mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau ®ã tiÕn hµnh ®o ®­êng ph©n cùc vßng cña c¸c mÉu ®iÖn cùc nµy trong dung dÞch Feroferi xyanua kali cã thµnh phÇn nh­ sau: NaOH 0.1M + K4[Fe(CN)6] 0.1M + K3[Fe(CN)6] 0.1M Ph¶n øng ®iÖn cùc x¶y ra: Fe(CN)63- + 1e = Fe(CN)64- H×nh 9: §­êng cong ph©n cùc vßng cña c¸c ®iÖn cùc Ni-Co trong dung dÞch Feroferi xyanua kali 1: HK_1 2: HK_2 3: HK_3 4: HK_4 5: HK_5 6:HK_6 Tõ ®­êng cong ph©n cùc ta thu ®­îc c¸c gi¸ trÞ ®Ønh pic anot vµ catot t­¬ng øng ë b¶ng 6. B¶ng 6: Gi¸ trÞ pÝc anot vµ catot cña c¸c ®iÖn cùc Ni-Co trong dung dÞch Feroferi xyanua kali Tªn mÉu ipa (mA/cm2) Epa (V) ipc (mA/cm2) Epc (V) HK_1 46,79 0,673 -39,75 -0,151 HK_2 46,39 0,74 -35,28 -0,105 HK_3 45,21 0,606 -38,44 -0,01 HK_4 44.26 0,645 -39,57 -0,09 HK_5 44,28 0,712 -43,94 -0,249 HK_6 45,76 0,702 -45,99 -0,225 Tõ b¶ng 6 cã thÓ thÊy gi¸ trÞ mËt ®é dßng t¹i ®Ønh pic anot vµ pic catot cña c¸c mÉu ®iÖn cùc lµ t­¬ng ®èi cao, ®èi víi mÉu HK_1 vµ HK_6 lµ c¸c mÉu Ni vµ Co, th× gi¸ trÞ mËt ®é dßng ipa vµ ipc lµ 46,79; 45,76 vµ -39,75 vµ -45,99 mA/cm2, cao h¬n so víi c¸c mÉu HK_2, HK_3, HK_4, HK_5 cã c¶ Ni vµ Co, tuy nhiªn sù chªnh lÖch nµy lµ t­¬ng ®èi nhá, kh«ng ®¸ng kÓ. Nh­ vËy kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña c¸c líp phñ chªnh lÖch kh«ng ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn DE cña mÉu ®iÖn cùc HK_3 b»ng 0,616 V lµ nhá nhÊt, cho thÊy ®é thuËn nghÞch cña líp phñ lµ tèt h¬n so víi c¸c ®iÖn cùc cßn l¹i. 3.2.2.2. §¸nh gi¸ tÝnh chÊt líp phñ Ni-Co trong m«i tr­êng kiÒm §Ó ®¸nh gi¸ tÝnh chÊt líp m¹ Ni-Co trong m«i tr­êng kiÒm, chóng t«i chÕ t¹o c¸c ®iÖn cùc víi thµnh phÇn dung dÞch ë b¶ng 3, ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®é 25oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45 mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau ®ã tiÕn hµnh ®o ®­êng ph©n cùc vßng cña c¸c mÉu ®iÖn cùc nµy trong dung dÞch KOH 1M. H×nh 10: §­êng cong ph©n cùc cña c¸c mÉu ®iÖn cùc HK_x trong dung dÞch KOH 1M (víi x=1, 2, 3, 4, 5, 6) 1: HK_1 2: HK_2 3: HK_3 4: HK_4 5: HK_5 6:HK_6 Gi¸ trÞ ®Ønh pÝc anot vµ catot trªn c¸c ®­êng cong ph©n cùc thu ®­îc ë b¶ng 7 B¶ng 7: Gi¸ trÞ ®Ønh pic anot vµ catot cña c¸c mÉu ®iÖn cùc HK_x trong dung dÞch KOH 1M (víi x=1, 2, 3, 4, 5, 6) Tªn mÉu ipa (mA/cm2) Epa (V) ipc (mA/cm2) Epc (V) HK_1 Pic 1 5.790 0.412 -3.540 0.272 HK_2 Pic 1 4.180 0.364 -2.152 0.250 Pic 2 3.513 0.301 -1.704 0.186 HK_3 Pic 1 4.014 0.396 -1.967 0.257 Pic 2 2.954 0.230 -1.673 0.071 HK_4 Pic 1 3.718 0.394 -1.848 0.256 Pic 2 4.382 0.202 -3.319 0.058 HK_5 Pic 1 4.145 0.385 -1.761 0.229 Pic 2 4.996 0.159 -3.823 0.013 HK_6 Pic 1 17.55 0.152 -11.450 -0.061 Tõ b¶ng 7 ta cã thÓ thÊy víi c¸c mÉu HK_1 vµ HK_6 chØ xuÊt hiÖn c¸c pic ®Æc tr­ng cña Ni vµ Co trong m«i tr­êng kiÒm víi thÕ vµ dßng t­¬ng øng lµ c¸c pic 1. Tuy nhiªn cã thÓ thÊy pic anot vµ catot cña Co lµ cao h¬n nhiÒu so víi pic anot vµ catot cña Ni. Nh×n trªn ®­êng cong ph©n cùc ta thÊy r»ng øng víi mçi ®­êng cña c¸c mÉu HK_2, HK_3, HK_4, HK_5 ®Òu xuÊt hiÖn 2pic anot vµ catot, ®ã chÝnh lµ c¸c pic ®Æc tr­ng cña Ni vµ Co trong m«i tr­êng kiÒm. §iÒu nµy cho thÊy xuÊt hiÖn c¶ hai kim lo¹i Ni vµ Co trªn mçi líp m¹. §èi víi c¸c mÉu HK_2 vµ HK_3, ta thÊy r»ng pic Ni cao h¬n pic Co øng víi hµm l­îng Ni trong líp m¹ cao h¬n hµm l­îng Co trong líp m¹. Cßn ®èi víi c¸c mÉu HK_4 vµ HK_5 th× pic Co vao h¬n pic Ni øng víi hµm l­îng Co cao h¬n hµm l­îng Ni trong líp m¹. 3.2.2.3. §¸nh gi¸ ®é bÒn cña líp phñ Ni-Co trong NaCl 3% §Ó ®¸nh gi¸ ®é bÒn cña líp m¹ trong NaCl 3% chóng t«i ®o c¸c ®­êng cong ph©n cùc cña c¸c mÉu ®iÖn cùc trong dung dÞch NaCl 3%, sau ®ã lÊy ®­êng logarit i, tõ ®ã dïng phÐp ngo¹i suy Tafel ®Ó x¸c ®Þnh logarit i, dùa vµo c¸c gi¸ trÞ logarit i x¸c ®Þnh dßng ¨n mßn iam ®Ó ®¸nh gi¸ ®é bÒn cña líp phñ. Chóng t«i chÕ t¹o c¸c ®iÖn cùc víi thµnh phÇn dung dÞch ë b¶ng 3, ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®é 25oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45 mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau ®ã ®o ®­êng ph©n cùc trong dung dÞch NaCl 3%, kÕt qu¶ thu ®­îc ë h×nh 11 H×nh 11: §­êng cong ph©n cùc cña c¸c ®iÖn cùc HK_x trong dung dÞch NaCl 3% 1: HK_1 2: HK_2 3: HK_3 4: HK_4 5: HK_5 6:HK_6 Tõ c¸c ®­êng cong logarit i trªn h×nh 11, ¸p dông phÐp tÝnh ngo¹i suy Tafel ta thu ®­îc c¸c gi¸ trÞ dßng ¨n mßn ë b¶ng 8 B¶ng 8: Gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña c¸c mÉu ®iÖn cùc HK_x trong dung dÞch NaCl 3% (víi x=1, 2, 3, 4) Tªn mÉu HK_1 HK_2 HK_3 HK_4 HK_5 HK_6 iam (mA/cm2) 0,408 0,177 0,129 0,127 0,115 0,102 Tõ b¶ng 8 cã thÓ thÊy gi¸ trÞ mËt ®é dßng i¨m gi¶m dÇn theo c¸c mÉu, nh­ vËy kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña líp m¹ t¨ng dÇn víi thµnh phÇn Co t¨ng dÇn. Gi¸ trÞ dßng ¨n mßn cña ®iÖn cùc Niken (HK_1) gÊp 4 lÇn so víi ®iÖn cùc Coban. Cßn ®èi víi c¸c hîp kim Ni-Co cã thÓ thÊy gi¸ trÞ dßng ¨n mßn còng ®· gi¶m kho¶ng trªn 2 lÇn. Tuy nhiªn do vÊn ®Ò kinh tÕ nªn ng­êi ta cÇn gi¶m hµm l­îng cña Co trong c¸c líp m¹ xuèng ®Ó gi¶m gi¸ thµnh. 3.3. Líp phñ composite Niken - Coban 3.3.1.¶nh h­ëng cña mét sè yÕu tè ®Õn thµnh phÇn líp phñ composite 3.3.1.1. §¸nh gi¸ ¶nh h­ëng cña Al2O3 ®Õn thµnh phÇn líp phñ composite §Ó ®¸nh gi¸ ¶nh h­ëng cña Al2O3 ®Õn thµnh phÇn líp m¹, chóng t«i tiÕn hµnh thÝ nghiÖm chÕ t¹o líp m¹ víi tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+ : Co2+ nh­ trong b¶ng 9. ThÝ nghiÖm lµm víi c¸c ®iÖn cùc ®ång ë ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®é 50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. B¶ng 9: Thµnh phÇn dung dÞch ®em m¹ khi cho thªm Al2O3 Tªn mÉu NiSO4 (mol/l) CoSO4 (mol/l) TØ lÖ Ni2+/Co2+ H3BO3 (mol/l) NaCl (g/l) Al2O3 (g/l) CP_1 1 0,05 20:1 0,5 15 80 CP_2 1 0,1 10:1 0,5 15 80 CP_3 1 0,2 5:1 0,5 15 80 CP_4 1 0,5 2:1 0,5 15 80 §em c¸c mÉu ®iÖn cùc ®i ph©n tÝch EDX thu ®­îc kÕt qu¶ ë b¶ng 10 B¶ng 10: KÕt qu¶ ph©n tÝch EDX c¸c mÉu ®iÖn cùc composite Ni-Co-Al2O3 ë 50oC Tªn mÉu CP_1 CP_2 CP_3 CP_4 % Ni 70,44 60,59 40,30 17,22 % Co 25,57 35,14 52,87 75,90 % Al 2,24 3,08 4,15 3,45 % O 1,75 1,29 2,68 1,46 % Al2O3 3,99 4,37 6,83 4,91 Tõ kÕt qu¶ trong b¶ng 10, so s¸nh víi c¸c mÉu ®iÖn cùc Ni-Co (b¶ng 4), ta cã thÓ thÊy khi thªm bét Al2O3 vµo, thµnh phÇn cña Ni/Co trong líp m¹ øng víi c¸c dung dÞch t­¬ng øng cã sù thay ®æi ®¸ng kÓ. NÕu nh­ khi ch­a cã bét Al2O3, dung dÞch cã tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ lµ 20:1 (HK_2) cã thµnh phÇn Ni/Co trong líp m¹ lµ 1,44:1 th× sau khi cho bét Al2O3 vµo (CP_1) thµnh phÇn cña Ni/Co trong líp m¹ t¨ng lªn lµ 2,76:1. Ta còng thÊy kÕt qu¶ ë c¸c dung dÞch cã tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ kh¸c nhau lµ thµnh phÇn Ni/Co trong líp m¹ còng t¨ng lªn t­¬ng øng. Víi dung dÞch cã tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ lµ 10:1th× thµnh phÇn mÉu CP_2 lµ 1,72:1 ; tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ lµ 5:1 th× thµnh phÇn mÉu CP_3 lµ 0,76:1 ; tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ (2:1) th× thµnh phÇn mÉu CP_4 lµ 0,23:1. §iÒu nµy cho thÊy khi cho bét Al2O3 vµo th× kh¶ n¨ng ®iÖn kÕt tña cña ion Ni2+ ®· t¨ng lªn ®¸ng kÓ hay gi¶m kh¶ n¨ng ®iÖn kÕt tña cña ion Co2+. Tõ thµnh phÇn phÇn tr¨m cã thÓ thÊy hµm l­îng cña Al2O3 trong líp phñ t¨ng dÇn lªn cïng víi sù gia t¨ng tØ lÖ nång ®é cña ion Co2+, vµ lín nhÊt khi thµnh phÇn cña Ni/Co trong líp m¹ lµ 0,76:1 ë mÉu CP_3. Ngoµi ra chóng t«i cßn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®¸nh gi¸ s­ thay ®æi thµnh phÇn líp m¹ composite khi thay ®æi l­îng Al2O3 thªm vµo. ThÝ nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh víi thµnh phÇn c¸c dung dÞch nh­ trong b¶ng 11, ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é 50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. B¶ng 11: Thµnh phÇn dung dÞch khi thªm c¸c l­îng Al2O3 kh¸c nhau Tªn mÉu NiSO4 (mol/l) CoSO4 (mol/l) TØ lÖ Ni2+/Co2+ H3BO3 (mol/l) NaCl (g/l) Al2O3 (g/l) CP_1_40 1 0,05 20:1 0,5 15 40 CP_1_80 1 0,05 20:1 0,5 15 80 CP_1_160 1 0,05 20:1 0,5 15 160 CP_2_40 1 0,1 10:1 0,5 15 40 CP_2_80 1 0,1 10:1 0,5 15 80 CP_2_160 1 0,1 10:1 0,5 15 160 Sau thÝ nghiÖm, c¸c ®iÖn cùc ®­îc mang ®i ph©n tÝch EDX ta thu ®­îc kÕt qu¶ ë b¶ng 12. B¶ng 12: KÕt qu¶ ph©n tÝch EDX c¸c mÉu ®iÖn cùc khi l­îng Al2O3 thay ®æi Tªn mÉu %Ni %Co %Al %O %Al2O3 CP_1_40 63,1 34,36 1,34 1,11 2,45 CP_1_80 70,44 25,57 2,24 1,75 3,99 CP_1_160 68,57 27,59 2,40 1,44 3,84 CP_2_40 47,39 49,97 1,67 0,97 2,64 CP_2_80 60,59 35,14 3,08 1,29 4,37 CP_2_160 61,23 34,09 2,87 1,81 4,68 Tõ c¸c kÕt qu¶ ë b¶ng 12 cã thÓ thÊy khi thay ®æi l­îng Al2O3 thªm vµo th× thµnh phÇn líp m¹ còng cã sù thay ®æi. §èi víi c¸c mÉu CP_1, khi thªm 40 g/l tØ lÖ Ni/Co vµ % Al2O3 trong líp m¹ lµ 1,8:1 vµ 2,45%, cßn khi thªm 80 g/l th× tØ lÖ Ni/Co vµ % Al2O3 trong líp m¹ t¨ng lªn lµ 2,75:1 vµ 4%. Tuy nhiªn khi t¨ng l­îng Al2O3 thªm vµo lµ 160 g/l th× tØ lÖ Ni/Co vµ % Al2O3 thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ lµ 2,66:1 vµ 3,84%. §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ do khi t¨ng l­îng Al2O3 cho vµo th× mËt ®é xuÊt hiÖn cña Al2O3 trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc t¨ng lªn, lµm cho qu¸ tr×nh ®ång kÕt tña Al2O3 lªn bÒ mÆt ®iÖn cùc x¶y ra dÔ dµng h¬n nªn % Al2O3 t¨ng lªn. Tuy nhiªn khi t¨ng l­îng Al2O3 ®Õn mét møc nµo ®ã b·o hßa th× kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng nµy n÷a, lµm cho thµnh phÇn cña Al2O3 trong líp m¹ thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ. Ta còng cã c¸c kÕt qu¶ t­¬ng tù ®èi víi c¸c mÉu CP_2 víi hµm l­îng % Al2O3 khi thªm 40 g/l , 80 g/l vµ 160g/l lµ 2,64% ; 4,37% vµ 4,68%. H×nh 12: ¶nh SEM cña c¸c ®iÖn cùc HK_3 vµ CP_2 MÉu HK_3 MÉu CP_2 3.3.1.2. ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thµnh phÇn líp phñ composite §Ó nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é ®Õn thµnh phÇn cña líp phñ composite chóng t«i tiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c mÉu ®iÖn cùc ë 2 nhiÖt ®é kh¸c nhau lµ t1=25oC vµ t2=50oC. C¸c dung dÞch m¹ ®­îc chuÈn bÞ t­¬ng tù nh­ b¶ng 9. Sau khi ®em c¸c mÉu ®iÖn cùc ®i ph©n tÝch EDX, kÕt qu¶ thu ®­îc ë b¶ng 10 vµ 13. B¶ng 13: KÕt qu¶ ph©n tÝch EDX c¸c mÉu ®iÖn cùc composite Ni-Co-Al2O3 ë 25oC Tªn mÉu CP_1 CP_2 CP_3 CP_4 % Ni 80,00 68,88 35,37 15,22 % Co 17,10 28,74 61,77 81,97 % Al 1,32 1,12 1,18 1,35 % O 1,58 1,26 1,68 1,46 % Al2O3 2,90 2,38 2,86 2,81 Tõ b¶ng 10 vµ 13, gièng nh­ c¸c mÉu ®iÖn cùc Ni-Co (b¶ng 4 vµ 5), ta cã thÓ thÊy sù thay ®æi tØ lÖ thµnh phÇn Ni/Co trong líp m¹ composite khi nhiÖt ®é thay ®æi. §èi víi mÉu CP_1, tØ lÖ thµnh phÇn Ni/Co ë 25oC lµ 4,7:1 cßn ë 50oC gi¶m xuèng lµ 2,74:1. T­¬ng tù nh­ vËy ë mÉu CP_2, tØ lÖ Ni/CO ë 25oC lµ 2,4:1 th× ë 50oC lµ 1,72:1. Cßn c¸c mÉu CP_3, CP_4 th× tØ lÖ Ni/Co ng­îc l¹i cã sù t¨ng lªn. TØ lÖ Ni/Co trong líp m¹ t­¬ng øng ë t=25oC vµ t=50oC lµ 0,57:1 vµ 0,76:1 (CP_3); 0,19:1 vµ 0,23:1 (CP_4). Nh­ vËy cã thÓ thÊy r»ng khi t¨ng nhiÖt ®é th× nÕu tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ trong dung dÞch m¹ ban ®Çu nhá h¬n 10:1th× thµnh phÇn Ni trong líp m¹ composite t¨ng, tuy nhiªn sù gia t¨ng nµy kh«ng ®¸ng kÓ. Cßn nÕu tØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ trong dung dÞch m¹ ban ®Çu lín h¬n 10:1 th× thµnh phÇn Ni trong líp m¹ composite gi¶m kho¶ng gÇn 1,8 lÇn. Tõ c¸c b¶ng sè liÖu 10 vµ 13 ta còng cã thÓ thÊy ë 25oC thµnh phÇn cña Al2O3 trong líp m¹ thÊp h¬n so víi ë 50oC, ®èi víi mÉu CP_1 ë t=25oC vµ t=50oC lµ 2,9% vµ 3,99%; mÉu CP_2 ë t=25oC vµ t=50oC lµ 2,38% vµ 4,37%, mÉu CP_3 ë t=25oC vµ t=50oC lµ 2,86% vµ 6,83%; mÉu CP_4 ë t=25oC vµ t=50oC lµ 2,81% vµ 4,91%. Nh­ vËy ë 50oC th× kh¶ n¨ng ®ång kÕt tña Al2O3 vµo líp m¹ lµ tèt h¬n. §iÒu nµy cã thÓ ®­îc hiÓu lµ do khi t¨ng nhiÖt ®é, kh¶ n¨ng khuÕch t¸n cña ph©n tö Al2O3 huyÒn phï trong dung dÞch m¹ t¨ng nªn tèc ®é ph©n t¸n ph©n tö Al2O3 trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc t¨ng, lµm kh¶ n¨ng ®ång kÕt tña lªn bÒ mÆt ®iÖn cùc t¨ng lªn, lµm cho l­îng Al2O3 trong líp m¹ còng t¨ng lªn. Ta còng thÊy ë b¶ng 13, thµnh phÇn %Al2O3 trong líp m¹ cña c¸c mÉu CP_1, CP_2, CP_3, CP_4 ë 25oC t­¬ng øng lµ 2,9%, 2,38%, 2,86%, 2,81%. Thµnh phÇn nµy gÇn nh­ kh«ng thay ®æi, hay sù thay ®æi rÊt nhá, kh«ng ®¸ng kÓ. Nh­ vËy cã thÓ thÊy ë nhiÖt ®é thÊp th× tØ lÖ thµnh phÇn dung dÞch kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng ®ång kÕt tña cña bét Al2O3 vµo líp m¹. 3.3.2. §¸nh gi¸ tÝnh chÊt cña líp phñ composite Ni-Co-Al2O3 3.3.2.1. §¸nh gi¸ kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn trong dung dÞch Feroferi kalixyanua §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña líp phñ composite Ni-Co-Al2O3, chóng t«i chÕ t¹o c¸c ®iÖn cùc víi thµnh ph©n dung dÞch nh­ b¶ng 9, ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®« 50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau ®ã ®o ®­êng ph©n cùc vßng cña c¸c ®iÖn cùc nµy trong dung dÞch Feroferi kalixyanua (h×nh 13) H×nh 13: §­êng cong ph©n cùc vßng cña c¸c ®iÖn cùc composite Ni-Co-Al2O3 trong dung dÞch Feroferi xyanua kali 1: CP_1 2: CP_2 3: CP_3 4: CP_4 Tõ ®­êng ph©n cùc vßng ë h×nh 13, ta thu ®­îc c¸c gi¸ trÞ ®Ønh pic anot vµ catot ë b¶ng 14. B¶ng 14: Gi¸ trÞ pÝc anot vµ catot cña c¸c ®iÖn cùc khi thªm Al2O3 Tªn mÉu ipa (mA/cm2) Epa (V) ipc (mA/cm2) Epc (V) CP_1 34,13 0,714 -32,89 -0,161 CP_2 35,51 0,819 -24,45 -0,177 CP_3 40,88 0,674 -39,01 -0,146 CP_4 37,09 0,72 -34,89 -0,169 Tõ b¶ng 14 cã thÓ thÊy gi¸ trÞ mËt ®é dßng ë pic anot va catot cña mÉu CP_3 lµ ipa vµ ipc b»ng 40,88 vµ -39,01 mA/cm2 lµ cao nhÊt, nh­ vËy kh¶ n¨ng trao ®æi electron cña mÉu CP_3 lµ tèt h¬n so víi c¸c mÉu CP_1, CP_2, CP_4. Gi¸ trÞ DE=0,82 V bÐ nhÊt cho thÊy ®é thuËn nghÞch cña mÉu còng tèt nhÊt so víi c¸c ®iÖn cùc kh¸c. So s¸nh b¶ng 14 vµ b¶ng 6 (Gi¸ trÞ pÝc anot vµ catot cña c¸c ®iÖn cùc Ni-Co), ta thÊy gi¸ trÞ mËt ®é dßng pic anot (ipa) vµ pic catot (ipc) cña c¸c ®iÖn cùc Ni-Co lµ cao h¬n so víi gi¸ trÞ mËt ®é dßng pic anot (ipa) vµ pic catot (ipc) cña c¸c ®iÖn cùc composite Ni-Co-Al2O3. §iÒu nµy cã thÓ hiÓu do khi cho thªm Al2O3 vµo dung dÞch, khi ®iÖn kÕt tña ®ång thêi sÏ t¹o ra c¸c líp composite Ni-Co-Al2O3. C¸c ph©n tö Al2O3 ph©n bè trong m¹ng tinh thÓ Ni-Co kim lo¹i, c¸c ph©n tö nµy lµm c¶n trë kh¶ n¨ng di chuyÓn cña c¸c electron tù do, dÉn ®Õn lµm gi¶m kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña vËt liÖu, vµ lµm cho gi¸ trÞ mËt ®é dßng gi¶m. 3.3.2.2. §¸nh gi¸ tÝnh chÊt cña líp phñ composite trong m«i tr­êng kiÒm §Ó ®¸nh gi¸ tÝnh chÊt cña líp phñ composite Ni-Co-Al2O3, chóng t«i chÕ t¹o c¸c ®iÖn cùc víi thµnh ph©n dung dÞch nh­ b¶ng 9, ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®« 50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. §o c¸c ®­êng ph©n cùc vßng cña c¸c ®iÖn cùc nµy trong dung dÞch KOH 1M, kÕt qu¶ thu ®­îc ë h×nh 14. H×nh 14: §­êng cong ph©n cùc cña c¸c mÉu ®iÖn cùc CP_y trong dung dÞch KOH 1M (víi y=1, 2, 3, 4) 1: CP_1 2: CP_2 3: CP_3 4: CP_4 B¶ng 15: Gi¸ trÞ ®Ønh pic anot vµ catot cña c¸c mÉu ®iÖn cùc CP_y trong dung dÞch KOH 1M (víi y=1, 2, 3, 4) Tªn mÉu ipa (mA/cm2) Epa (V) ipc (mA/cm2) Epc (V) CP_1 3.660 0.307 -1.910 0.178 CP_2 5.000 0.345 -3.530 0.192 CP_3 4.380 0.245 -2.960 0.064 CP_4 4.710 0.209 -3.680 0.059 Tõ ®­êng ph©n cùc trªn h×nh 14, so s¸nh víi h×nh 10 (§­êng cong ph©n cùc cña c¸c mÉu ®iÖn cùc HK_x trong dung dÞch KOH 1M (víi x=1, 2, 3, 4, 5, 6)) cã thÓ thÊy ®èi víi líp m¹ composite ®· kh«ng cßn xuÊt hiÖn 2 pic riªng biÖt cña Ni vµ Co trong m«i tr­êng kiÒm n÷a, mµ thay vµo ®ã lµ 1 pic tæ hîp cña Ni vµ Co víi kho¶ng thÕ n»m gi÷a kho¶ng thÕ ®Æc tr­ng cña Ni vµ Co. Gi¸ trÞ mËt ®é dßng pÝc anot (ipa) thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ ë kho¶ng 5 mA/cm2. Nh­ vËy cã thÓ thÊy nhê sù cã mÆt cña Al2O3 trong líp m¹ mµ tÝnh chÊt cña líp m¹ composite trong m«i tr­êng kiÒm ®· thay ®æi ®¸ng kÓ so víi líp m¹ hîp kim Ni-Co. 3.3.2.3. §¸nh gi¸ ®é bÒn cña líp phñ composite trong m«i tr­êng NaCl §¸nh gi¸ ®é bÒn cña líp phñ composite trong m«i tr­êng NaCl 3% TiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c ®iÖn cùc víi thµnh phÇn dung dÞch nh­ b¶ng 9, ®iÒu kiÖn: nhiÖt ®« 50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn ph©n i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau ®ã ®o ®­êng ph©n cùc trong dung dÞch NaCl 3%, tõ ®ã thu ®­îc ®­êng phô thuéc gi÷a logarit i vµ E (H×nh 15). H×nh 15: §­êng cong ph©n cùc cña c¸c ®iÖn cùc CP_y trong dung dÞch NaCl 3% 1: CP_1 2: CP_2 3: CP_3 4: CP_4 Tõ c¸c ®­êng logarit trªn h×nh 15, ¸p dông phÐp tÝnh Tafel ta thu ®­îc c¸c gi¸ trÞ dßng ¨n mßn ë b¶ng 16. B¶ng 16: Gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña c¸c mÉu ®iÖn cùc CP_y trong dung dÞch NaCl 3% víi y =1, 2, 3, 4 Tªn mÉu CP_1 CP_2 CP_3 CP_4 iam (mA/cm2) 0,044 0,035 0,068 0,042 Tõ b¶ng 13 cã thÓ thÊy víi c¸c líp phñ composite th× gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña mÉu CP_2 cã gi¸ trÞ nhá nhÊt lµ 0,035 mA/cm2 so víi c¸c mÉu kh¸c, nh­ vËy kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña líp m¹ CP_2 lµ tèt nhÊt so víi c¸c líp m¹ composite kh¸c. Tõ b¶ng 13 vµ b¶ng 8 (Gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña c¸c mÉu ®iÖn cùc HK_x trong dung dÞch NaCl 3% (víi x=1, 2, 3, 4)), cã thÓ thÊy gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña c¸c mÉu composite so víi c¸c m©u hîp kim lµ nhá h¬n rÊt nhiÒu. Gi¸ trÝ mËt ®é dßng ¨n mßn cña líp m¹ Niken kh«ng (HK_1) (i¨m=0,408mA/cm2) lín gÊp 11,7 lÇn so víi gi¸ trÞ mËt ®é dßng dßng ¨n mßn cña m¹ composite ë mÉu CP_2. Ngay c¶ ®èi víi líp m¹ Co kh«ng (HK_6) (iam=0,102 mA/cm2) cã gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn bÐ nhÊt ®èi víi hîp kim th× gi¸ trÞ mËt ®é dßng cña c¸c líp m¹ composite vÉn cã gi¸ trÝ nhá h¬n, cô thÓ ®èi víi mÉu CP_1 th× nhá h¬n kho¶ng 2,3 lÇn; mÉu CP_2 nhá h¬n 3 lÇn; mÉu CP_3 nhá h¬n 1,5 lÇn vµ mÉu CP_4 nhá h¬n 2,5 lÇn. Nh­ vËy cã thÓ thÊy khi cã Al2O3 ®· lµm cho gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña líp phñ composite gi¶m ®¸ng kÓ, lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn lªn. Vµ thµnh phÇn líp phñ composite øng víi mÉu CP_2 lµ cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn tèt nhÊt trong m«i tr­êng NaCl 3%, so víi Ni kim lo¹i (HK_1) ®· gi¶m ®i kho¶ng 11,7 lÇn, cßn víi hîp kim cã thµnh phÇn t­¬ng øng HK_3 ®· gi¶m ®i kho¶ng gÇn 4 lÇn. ¶nh h­ëng cña l­îng Al2O3 thªm vµo ®Õn ®é bÒn cña líp phñ composite trong m«i tr­êng NaCl 3% TiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c líp phñ composite víi thµnh phÇn dung dÞch cña mÉu CP_2 trong b¶ng 11. §iÒu kiÖn: nhiÖt ®é 50oC, tèc ®é khuÊy 100 vßng/phót, mËt ®é dßng ®iÖn i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. Sau ®ã quÐt ®­êng ph©n cùc vßng trong dung dÞch NaCl 3%. Tõ ®ã thu ®­îc ®­êng phô thuéc gi÷a logarit i vµ E (h×nh 16) H×nh 16: §­êng ph©n cùc cña c¸c mÉu ®iÖn cùc CP_2 víi c¸c l­îng Al2O3 cho thªm kh¸c nhau trong dung dÞch NaCl 3% 1: 40 g/l 2: 80 g/l 3: 160 g/l B»ng phÐp ngo¹i suy Tafel ta thu ®­îc c¸c gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn cña c¸c ®iÖn cùc CP_2 ë b¶ng 17. B¶ng 17: Gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn (iam) cña c¸c ®iÖn cùc CP_2 víi c¸c l­îng Al2O3 cho thªm kh¸c nhau trong dung dÞch NaCl 3% Tªn mÉu CP_2 Al2O3 (g/l) 40 80 160 Iam (mA/cm2) 0,042 0,031 0,032 Tõ b¶ng 17 ta thÊy ®èi víi CP_2, khi thªm 80 g/l vµ 160 g/l c¸c gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn t­¬ng øng lµ 0,031 mA/cm2 vµ 0,032 mA/cm2, Cã thÓ thÊy r»ng sù thay ®æi nµy lµ rÊt nhá, kh«ng ®¸ng kÓ. §iÒu nµy cã thÓ hiÓu ®­îc lµ do thµnh phÇn Al2O3 trong c¸c mÉu nµy kh«ng kh¸c nhau nhiÒu (b¶ng 12) nªn gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn ®èi víi mÉu ®iÖn cùc khi thªm 40g/l Al2O3 vµo th× gi¸ trÞ mËt ®é dßng ®· cã sù thay ®æi, mËt ®é dßng ¨n mßn cña mÉu thªm 40g/l lµ 0,042 (MA_08); cao h¬n so víi mÉu thªm 80g/l vµ 160g/l. Tõ % Al2O3 ë b¶ng 12 cã thÓ hiÓu ®­îc do thµnh phÇn %Al2O3 trong líp m¹ gi¶m ®i nªn lµm cho kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña líp m¹ kÐm ®i. Nh­ vËy cã thÓ thÊy r»ng thµnh phÇn % Al2O3 trong líp phñ ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cña líp phñ. Vµ trong c¸c líp phñ composite vµ hîp kim th× líp m¹ composite cã thµnh phÇn øng víi mÉu CP_2_80 lµ cã gi¸ trÞ mËt ®é dßng ¨n mßn bÐ nhÊt, lµ líp m¹ cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn tèt nhÊt. 3.4. §¸nh gi¸ tõ tÝnh cña líp phñ hîp kim vµ líp phñ composite §Ó ®¸nh gi¸ tõ tÝnh cña líp phñ hîp kim vµ líp phñ composite, chóng t«i tiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c líp phñ hîp kim HK_2, HK_3, HK_4, HK_5 øng víi thµnh phÇn dung dÞch trong b¶ng 3, ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é 25oC, vµ c¸c líp phñ CP_1, CP_2, CP_3, CP_4 øng víi thµnh phÇn dung dÞch trong b¶ng 9, ®iÒu kiÖn nhiªt ®é 50oC. C¸c thÝ nghiÖm tiÕn hµnh ë mËt ®é dßng ®iÖn i=45mA/cm2, thêi gian ®iÖn ph©n 30 phót. C¸c ®iÖn cùc thu ®­îc mang ®i ®o tõ tÝnh b»ng thiÕt bÞ ®o tõ kÕ mÉu rung. KÕt qu¶ thu ®­îc trong b¶ng 18 vµ h×nh 17 a, b. B¶ng 18: Gi¸ trÞ tõ ®é b·o hßa cña c¸c líp m¹ hîp kim vµ líp m¹ composite Tªn mÉu Ms (emu/g) Mr (emu/g) Hc (Oe) HK_2 45,45 0,75 75,37 HK_3 46,37 2,16 65,82 HK_4 47,64 1,22 155,6 HK_5 57,11 5,94 513,6 CP_1 53,37 0,2 21,99 CP_2 67,07 0,96 31,07 CP_3 61,78 4,36 215,1 CP_4 58,56 5,96 515,9 Trong ®ã: Ms: gi¸ trÞ tõ ®é b·o hßa Mr: phÇn tõ d­ cña vËt liÖu khi tõ tr­êng ngoµi Hc = 0 Hc: phÇn tõ d­ cña tõ tr­êng ngoµi cÇn thiÕt ®Ó khö hÕt tõ cña vËt liÖu (lùc kh¸ng tõ) H×nh 17a: §­êng cong tõ hãa cña H×nh 17b: §­êng cong tõ hãa cña c¸c líp phñ hîp kim c¸c líp phñ composite Tõ c¸c kÕt qu¶ ë b¶ng 18 cho thÊy ®èi víi c¸c líp phñ hîp kim th× c¸c gi¸ trÞ tõ ®é b·o hßa t¨ng dÇn khi hµm l­îng Co trong c¸c mÉu t¨ng dÇn (b¶ng 5). Tuy nhiªn ®èi víi c¸c líp phñ composite th× kh«ng cßn tu©n theo quy luËt nµy n÷a, ta thÊy víi mÉu CP_2 cã gi¸ trÞ tõ ®é b·o hßa cao nhÊt trong khi hµm l­îng cña Co ë mÉu nµy kh«ng ph¶i lµ lín nhÊt. So s¸nh gi÷a hai lo¹i mÉu ®iÖn cùc cã líp phñ hîp kim vµ ®iÖn cùc cã líp phñ composite, cã thÓ thÊy gi¸ trÞ tõ ®é b·o hßa cña c¸c mÉu sau khi cã Al2O3 lµ cao h¬n. Nh­ vËy khi cã Al2O3 trong líp m¹, tõ tÝnh cña vËt liÖu Ýt nhiÒu còng cã thay ®æi, vµ lµm t¨ng tÝnh chÊt tõ cña vËt liÖu. Tõ b¶ng 18 cã thÓ kÕt luËn thªm r»ng mÉu CP_2 lµ mÉu vËt liÖu cã tÝnh chÊt tõ tèt nhÊt víi tõ ®é b·o hßa b»ng 67,07 emu/g lµ lín nhÊt, gi¸ trÞ tõ d­ cña vËt liÖu lµ 0,96 emu/g vµ lùc kh¸ng tõ lµ 31,07 Oe. 3.5. Kh¶ n¨ng xóc t¸c oxi hãa ®iÖn hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm cña líp phñ composite Ni-Co-Al2O3 3.5.1. Kh¶ n¨ng xóc t¸c cña líp phñ composite cho qu¸ tr×nh oxi hãa ®iÖn hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng oxi hãa ®iÖn hãa etanol cña líp m¹ trong m«i tr­êng kiÒm, chóng t«i tiÕn hµnh ®o ®­êng cong ph©n cùc cña mÉu ®iÖn cùc CP_2 trong dung dÞch KOH 1M vµ dung dÞch KOH 1M + C2H5OH 0,5M H×nh 18: §­êng cong ph©n cùc cña ®iÖn cùc CP_2 trong dung dÞch 1: KOH 1M 2: KOH 1M + Etannol 0,5M Tõ ®­êng ph©n cùc cña mÉu CP_2 trªn h×nh 18, ta thÊy r»ng ë ®­êng sè 2 cã xuÊt hiÖn mét pic míi ë kho¶ng thÕ 0,55 V, gi¸ trÞ mËt ®é dßng ipa=17,52 mA/cm2 trong khi ®­êng sè 1 kh«ng cã pic nµy. Pic míi nµy chÝnh lµ pic øng víi qu¸ tr×nh oxi hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm. Nh­ vËy cã thÓ kh¼ng ®Þnh líp phñ composite cã kh¶ n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxi hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm. MÆt kh¸c ®Ó so s¸nh kh¶ n¨ng xóc t¸c cña vËt liÖu composite vµ c¸c hîp kim ®èi víi qu¸ tr×nh oxi hãa ®iÖn hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm, chóng t«i tiÕn hµnh ®o ®­êng ph©n cùc vßng cña c¸c ®iÖn cùc Niken kim lo¹i (HK_1), hîp kim Ni-Co (HK_3), composite Ni-Co-Al2O3 (CP_2) trong dung dÞch KOH 1M + C2H5OH 0,5M. H×nh 19: §­êng ph©n cùc cña c¸c ®iÖn cùc HK_1, HK_3, CP_2 trong dung dÞch KOH 1M + C2H5OH 0,5M 1: HK_1 2: HK_3 3: CP_2 Tõ h×nh 19, cã thÓ tÝnh ®­îc gi¸ trÝ mËt ®é dßng ë pic 2 ®èi víi ®iÖn cùc HK_1(ipa=10,3 mA/cm2); HK_3 (ipa=12,5 mA/cm2); vµ CP_2 (ipa=17,52 mA/cm2), ta thÊy r»ng khi cã Al2O3 gi¸ trÞ mËt ®é dßng ipa ë pic 2 t¨ng lªn. Nh­ vËy cã thÓ kÕt luËn lµ sù cã mÆt cña Al2O3 trong líp phñ composite ®· lµm t¨ng kh¶ n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxi hãa etanol trong m«i tr­êng kiÒm vµ líp phñ composite cã kh¶ n¨ng xóc t¸c tèt h¬n so víi Niken kim lo¹i vµ hîp kim Ni-Co. 3.5.2. ¶nh h­ëng cña nång ®é etanol ®Õn kh¶ n¨ng xóc t¸c cña líp m¹ composite Ni-Co-Al2O3 TiÕn hµnh ®o ®­êng cong ph©n cùc vßng cña mÉu ®iÖn cùc CP_2 trong dung dÞch KOH 1M + C2H5OH x M víi: x= 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. H×nh 20: §­êng cong ph©n cùc cña ®iÖn cùc CP_2 trong dung dÞch KOH 1M + C2H5OH x M. 1: 0,01M 2: 0,02M 3: 0,05M 4: 0,1M 5: 0,2M 6: 0,5M Tõ h×nh 20, cã thÓ thÊy r»ng nång ®é etanol trong kho¶ng kh¶o s¸t ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng xóc t¸c cña líp m¹ composite Ni-Co-Al2O3. ë c¸c ®­êng sè 1, 2, 3, chØ xuÊt hiÖn mét pic anot ë kho¶ng thÕ 0,4 V cßn ë c¸c ®­êng sè 4, 5, 6 ®· xuÊt hiÖn hai pic, vµ pic 2 ë kho¶ng thÕ 0,55 V øng víi qu¸ tr×nh oxi hãa etanol. Nh­ vËy ë nång ®é etanol thÊp, nhá h¬n 0,05M th× qu¸ tr×nh oxi hãa etanol yÕu, kh«ng thÓ nhËn biÕt ®­îc. Tuy nhiªn khi nång ®é etanol cao, kho¶ng 0,1 ¸ 0,5M th× qu¸ tr×nh oxi hãa thÓ hiÖn râ rµng vµ t¨ng theo nång ®é etanol. §©y lµ mét kÕt qu¶ kh¸ thó vÞ, cã ®iÒu kiÖn chóng t«i sÏ nghiªn cøu thªm vÒ vÊn ®Ò nµy. KÕt luËn Tõ c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm trong ®Ò tµi, chóng t«i rót ra c¸c kÕt luËn sau: TØ lÖ nång ®é mol/lÝt Ni2+/Co2+ ¶nh h­ëng râ rÖt ®Õn tØ lÖ thµnh phÇn Ni/Co trong líp m¹.Trong cïng ®iÒu kiÖn th× kh¶ n¨ng phãng ®iÖn cña Co2+ gÊp kho¶ng 10 lÇn Ni2+. Khi t¨ng nhiÖt ®é lµm t¨ng kh¶ n¨ng phãng ®iÖn cña Co2+. Sù cã mÆt cña bét Al2O3 lµm t¨ng hµm l­îng Ni trong líp m¹. ë nhiÖt ®é thÊp, hµm l­îng Al2O3 trong líp m¹ thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ, cßn ë nhiÖt ®é cao th× hµm l­îng Al2O3 t¨ng gÇn gÊp ®«i trong líp m¹ composite. Hµm l­îng Al2O3 trong dung dÞch m¹ thay ®æi còng lµm cho hµm l­îng Al2O3 trong líp m¹ thay ®æi, tuy nhiªn ®¹t gi¸ trÞ b·o hßa ë kho¶ng 80gam/lÝt. Khi cã mÆt Al2O3 lµm t¨ng ®é bÒn hßa tan anot cña líp phñ composite Ni-Co trong dung dÞch NaCl 3%, líp phñ composite víi thµnh phÇn CP_2 cã ®é bÒn hßa tan anot cao h¬n h¼n so víi líp phñ Ni-Co. §©y lµ tiÒn ®Ò sö dông vËt liÖu composite Ni-Co-Al2O3 cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao trong m«i tr­êng NaCl. Tõ tÝnh cña líp phñ hîp kim t¨ng dÇn khi hµm l­îng Co t¨ng dÇn, nh­ng khi cã Al2O3 th× líp phñ composite Ni-Co-Al2O3 cã tõ tÝnh tèt h¬n líp phñ hîp kim Ni-Co. Vµ líp phñ CP_2 cã tõ tÝnh tèt nhÊt. Kh¶ n¨ng xóc t¸c cho qu¸ tr×nh oxi hãa ®iÖn hãa etanol cña líp phñ composite Ni-Co-Al2O3 tèt h¬n so víi Niken kim lo¹i vµ hîp kim Ni-Co. Trong kho¶ng nång ®é etanol cao 0,1 ¸ 0,5M kh¶ n¨ng xóc t¸c t¨ng khi nång ®é etanol t¨ng. Tµi liÖu tham kh¶o TiÕng viÖt NguyÔn ThÞ CÈm Hµ (1998), Nghiªn cøu tÝnh chÊt ®iÖn ho¸ cña Niken trong m«i tr­êng kiÒm vµ øng dông cña nã, LuËn v¨n th¹c sÜ. Khoa Hãa häc, tr­êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §HQG Hµ Néi. TrÇn Minh Hoµng (2000), M¹ ®iÖn, NXB Khoa Häc Kü ThuËt. NguyÔn Kh­¬ng (2006, M¹ ®iÖn, tËp 1, 2, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt. Tr­¬ng Ngäc Liªn (2000), §iÖn hãa lý thuyÕt, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt. Hoµng Nh©m (2000), Ho¸ v« c¬, tËp 3, NXB Gi¸o dôc. Chö V¨n Nguyªn (2001), M¹ hîp kim NiFe, LuËn ¸n tiÕn sÜ, tr­êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi. TrÞnh Xu©n SÐn (2002) §iÖn hãa häc, NXB §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. Phan V¨n T­êng (2007), VËt liÖu v« c¬, Khoa Ho¸ häc, tr­êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §HQG Hµ Néi. Ng« ThÞ ¸nh TuyÕt (2006), Nghiªn cøu m¹ composite nÒn Niken chøa c¸c h¹t tr¬ cacbua silic (SiC), tro trÊu vµ tro bay. Kh¶o s¸t mét sè tÝnh chÊt cña chóng, LuËn v¨n th¹c sÜ, ViÖn Hãa - ViÖn Khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖt Nam. NguyÔn §øc VËn (2006), Hãa häc v« c¬, tËp 2, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt. TiÕng Anh Gang Wu, Ning Li, Derui Zhou, Kurachi Mitsuo (2003), Electrodeposited Co - Ni - Al2O3 composite coatings, Surface and Coatings Technology 176 (2004) p. 157–164. D.Golodnitsky, N.V.Gudin, G.A.Volyanuc (2000), Study of Nickel-Cobalt Alloy Electrodeposition from a Sulfamate Electrolyte with Different Anion Additives, Journal of The Electrochemical Society,147,p.4156-4163. Shailesh Gadad and Thomas M. Harris (1998), Oxygen Incorporation during the Electrodeposition of Ni, Fe, and Ni—Fe Alloys, Technical papers electrochemical science and technology, Vol. 145, No. 11. S.T. Aruna , C.N. Bindu, V. Ezhil Selvi, V.K. William Grips, K.S. Rajam (2006), Synthesis and properties of electrodeposited Ni/ceria nanocomposite coatings , Surface & Coatings Technology 200, p. 6871 – 6880. Ewa Rudnik, Kinga Kokoszka, Joanna Japsa (2008), Comparative studies on the electroless deposition of Ni–P, Co–P and their composites with SiC particles, Surface & Coatings Technology 202, p. 2584 – 2590. Yoshinori Kida, Katsunori Yanagida, Atsushi Yanai, Atsuhiro Funahashi, Toshiyuki Nohma, Ikuo Yonezu (2005), Cycle performance of LiCox Ni1-x O2 /graphite–coke hybrid carbon systems for long-life lithium secondary batteries , Journal of Power Sources 142, p 323–328. Magdalena Popczyka, Antoni Budniok, Andrzej Lasia (2005), Electrochemical properties of Ni-P electrode materials modified with nickel oxide and metallic cobalt powders, International Journal of Hydrogen Energy 30 , p. 265 – 271. S.PanÐ, E.Gãmez, J.Garcia-Amorãs, E.VallÐs (2007), Enhanced magnetism in electrodeposited-based CoNi composites containing high percentage of micron hard-magnetic particles, Electrochemistry Communications 9 , p.1755–1760. S.PanÐ, E.Gãmez, J.Garcia-Amorãs, D.Velasco, E.VallÐs (2007), First stages of barium ferrite microparticles entrapment in the electrodeposition of CoNi films, Journal of Electroanalytical Chemistry 604, p. 41–47. Ohsung Song, Dugjoong Kim, C.S. Yoon, C.K. Kim (2005), Formation of NiCoSix silicide by thermal annealing of Ni/Co bilayer on Si substrate, Materials Science in Semiconductor Processing 8, p. 608–612. S.PanÐ, E.Gãmez, J.Garcia-Amorãs, E.VallÐs (2005), Magnetic composites CoNi-barium ferrite prepared by electrodeposition , Electrochemistry Communications 7, p. 1225–1231. V.Yu.Bychkov, Yu.P.Tyulenin, M.M.Slinko, V.N. Korchak (2009), Nonlinear behaviour during methane and ethane oxidation over Ni, Co and Pd catalysts, Surface Science 603, p. 1680–1689. Zhen Fan, Jinhua Chen, Kunzai Cui, Feng Sun, Yan Xu, Yafei Kuang (2007), Preparation and capacitive properties of cobalt–nickel-oxides/carbon nanotube composites, Electrochimica Acta 52 ,p. 2959–2965. Yoshinori Kida, Akira Kinoshita, Katsunori Yanagida, Atsuhiro Funahashi, Toshiyuki Nohma, Ikuo Yonezu (2002), Study on capacity fade factors of lithium secondary batteries using LiNi0,7Co0,3 O2 and graphite - coke hybrid carbon, Electrochimica Acta 47 , p. 4157 – 4162. Mahboubeh Shirani Bidabadi, Shayessteh Dadfarnia, Ali Mohammad Haji Shabani (2009) , Solidified floating organic drop microextraction (SFODME) for simultaneous separation/preconcentration and determination of cobalt and nickel by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) , Journal of Hazardous Materials 166, p. 291–296. S.T. Aruna, C.N. Bindu,V.Ezhil Selvi, V.K. William Grips, K.S. Rajam (2006), Synthesis and properties of electrodeposited Ni nanocomposite coating, Surface & Coatings Technology 200, p. 6871–6880. CH. KARAYIANNI, P. VASSILIOU (2007), A study on the rectance of composite nickel electrodeposits, Materials Science and Engineering Iroon Polytechniou 9. Lidia Benea, Pier Luigi Bonora, Alberto Borello, Stefano Martelli (2002), Wear corrosion properties of nano-structured SiC–nickel composite coatings obtained by electroplating. Wear 249, p. 995–1003 C.S. Lin, C.Y. Leeb, C.F. Chang (2006), Annealing behavior of electrodeposited Ni-TiO2 composite coating, Surface & Coatings Technology 200, p. 3690– 3697. Wun-Hsing Lee , Sen-Cheh Tang, Kung-Cheng Chung (1999), Effects of direct current and pulse-plating on the co-depositionof nickel and nanometer diamond powder, Surface and Coatings Technology 120–121, 607–611.