การเตรียมและอิเล็กโทรแคทาลิติกแอกติวิตีสำหรับเอทานอลออกซิเดชันของเส้นใยนาโนเชิงประกอบแพลทินัม-ไทเทเนียมไดออกไซด์/กราฟีนเพื่อการประยุกต์ในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเส้นใยนาโน Pt เส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2 และ Pt-TiO2/กราฟีน โดยวิธีการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิต จากผลการทดลองพบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการเตรียม คือ (i) เส้นใยนาโน Pt: สารละลายตั้งต้น H2PtCl6•6H2O 38 mg/ml และพอลิไวนิลไพโรลิโดน 35 mg/ml ในตัวทำละลายผสมระหว่างน้ำและเอทานอลที่อัตราส่วน 0.25 โดยปริมาตร และปั่นเส้นใยที่ความต่างศักย์ 5 kV (ii) เส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2 และ Pt-TiO2/กราฟีน: สารละลายตั้งต้นที่อัตราส่วนของไทเทเนียมเตตระไอโซโพรพอกไซด์ : เอทานอล : น้ำ : HPt0.5Cl3 เท่ากับ 1:1:1:0.3 โดยโมล และเพิ่มผงนาโนกราฟีน 2% โดยน้ำหนักสำหรับ Pt-TiO2/กราฟีน บ่มที่อุณหภูมิ 70oC เป็นเวลา 30 นาที และปั่นเส้นใยที่ความต่างศักย์ 19 kV จากนั้นเผาแคลไซน์เส้นใยทุกชนิดที่อุณหภูมิ 500 oC เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ในบรรยากาศปกติ และบรรยากาศไนโตรเจน (เฉพาะเส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2/กราฟีน) ผลจากการวิเคราะห์อิเล็กโทรแคทาลิติกแอกติวิตีของเอทานอลออกซิเดชันพบว่าอิเล็กโทรดที่เตรียมจากเส้นใยนาโน Pt เคลือบด้วยเส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2/กราฟีน 2% (ไนโตรเจน) มีประสิทธิภาพสูงกว่าเส้นใยนาโน Pt ที่เตรียมได้ในงานวิจัยนี้ เนื่องจากในเส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2/กราฟีน 2% (ไนโตรเจน) ประกอบด้วยเฟสรูไทล์ร่วมกับอะนาเทสของ TiO2 ซึ่งสามารถช่วยลดการยึดเกาะของผลิตภัณฑ์พลอยได้และเพิ่มอัตราการเกิดเอทานอลออกซิเดชันและคาดว่าเส้นใยจะมีปริมาณกราฟีนคงเหลือสูงกว่าเส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2/กราฟีน 2% (อากาศ) จึงอาจจะช่วยเพิ่มสภาพนำไฟฟ้าและการยึดเกาะของเอทานอลบนเส้นใย แต่เมื่อเปรียบเทียบกับอนุภาคนาโน Pt/C ทางการค้าพบว่าอิเล็กโทรดเส้นใยนาโน Pt เคลือบด้วยเส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt-TiO2/กราฟีน 2% (ไนโตรเจน) ยังคงมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยา เอทานอลออกซิเดชันต่ำกว่า ซึ่งคาดว่าเกิดจากสภาพนำไฟฟ้าที่ยังคงค่อนข้างต่ำและมีพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยาของเส้นใยนาโนที่ต่ำกว่าอนุภาคนาโน Pt/C ทางการค้า