ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าแพลทินัม/ทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจน

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาวิธีการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมที่ปรับปรุงด้วยทังสเตนคาร์ไบด์บนตัวรองรับคาร์บอน (Pt/WC/C) สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจน ตัวแปรที่ศึกษา คือ อุณหภูมิที่ใช้ในการรีดิวซ์ WC ค่าพีเอชที่ใช้ในการเตรียม Pt/C และการเติม WC ในโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C พบว่าทังสเตนคาร์ไบด์ที่สังเคราะห์ผ่านกระบวนคาร์บอไนเซชันที่อุณหภูมิ 950 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศอาร์กอน และผ่านกระบวนการรีดักชันที่อุณหภูมิ 850 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศไฮโดรเจน ให้ร้อยละการเกิดขึ้นของผลึก WC มากที่สุดคือร้อยละ 79 โดยน้ำหนัก เมื่อพิจารณาผลของพีเอชในการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนตัวรองรับคาร์บอน (Pt/C) ด้วยเทคนิคพอลิออล ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส พบว่าที่ค่าพีเอชเท่ากับ 12 ให้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีขนาดเล็กที่สุดคือ 3.65 ± 0.96 นาโนเมตร และมีการกระจายตัวที่สม่ำเสมอ เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยา Pt มาปรับปรุงด้วย WC พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/WC/C ที่มี Pt ร้อยละ 15 โดยน้ำหนัก ให้กัมมันตภาพสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจนในสารละลายกรดซัลฟิวริก 0.5 โมลต่อลิตร สูงที่สุด และมีกัมมันตภาพใกล้เคียงกับตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C เชิงพาณิชย์ ที่มีแพลทินัมร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก เนื่องจากการปรับปรุง Pt ด้วย WC สามารถช่วยเพิ่มค่าพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/WC/C ที่มี Pt ร้อยละ 15 โดยน้ำหนัก ยังมีเสถียรภาพมากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C เชิงพาณิชย์ เมื่อทดสอบด้วยเทคนิคไซคลิกโวลเเทมเมทรีในสารละลายกรดซัลฟิวริกเป็นจำนวน 1,000 รอบ