Platina hitam

Platina hitam (Pt black) adalah bubuk halus platina dengan sifat katalitik yang baik. Nama platina hitam adalah karena warnanya yang hitam. Ia digunakan dalam banyak hal; sebagai elektrode film tipis, katalis membran sel bahan bakar, atau sebagai penyalaan katalitik dari gas yang mudah terbakar untuk lampu gas, oven, dan kompor "yang menyala sendiri".

Kegunaan

Elektrode film tipis

Platina hitam banyak digunakan sebagai film tipis yang menutupi logam platina padat, membentuk elektrode platina untuk aplikasi dalam elektrokimia. Proses penutupan elektrode platina dengan lapisan platina hitam disebut "platinisasi platina". Platina yang diplatinisasi memiliki luas permukaan sebenarnya yang jauh lebih tinggi daripada luas permukaan geometris elektrode, dan oleh karena itu, ia menunjukkan aksi yang lebih baik daripada platina mengkilap.

Katalis membran sel bahan bakar

Serbuk platina hitam digunakan sebagai katalis dalam sel bahan bakar membran pertukaran proton (proton-exchange membrane fuel cell). Dalam praktik umum, platina hitam disemprotkan menggunakan nosel ultrasonik atau ditekan panas ke membran atau lapisan difusi gas. Suspensi platina hitam dan bubuk karbon dalam larutan etanol-air berfungsi untuk mengoptimalkan keseragaman pelapisan, konduktivitas listrik, dan dalam hal aplikasi ke membran, untuk mencegah dehidrasi membran selama pengaplikasian.

Pengapian katalitik dari gas yang mudah terbakar

Secara historis banyak lampu gas, oven, dan pembakar kompor "yang menyala sendiri" menggunakan platina hitam untuk mengkatalisis oksidasi sejumlah kecil gas, menyalakan perangkat tersebut tanpa korek api atau percikan api. Ini bekerja sangat baik untuk gas produsen, gas batu bara, dan gas kayu yang mengandung sebagian besar gas hidrogen (H₂) yang dikatalisis dengan baik oleh platina hitam.

Pembuatan bubuk platina hitam

Serbuk platina hitam dapat dibuat dari amonium kloroplatinat dengan memanaskan pada suhu 500 °C dalam lelehan natrium nitrat selama 30 menit, diikuti dengan menuangkan lelehan ke dalam air, merebus, mencuci, dan mereduksi bubuk coklat (yang diyakini sebagai platina dioksida) dengan gas hidrogen menjadi platina hitam.^[1]

Proses platinisasi logam platina

Sebelum platinisasi, permukaan platina dibersihkan dengan cara direndam dalam air raja (larutan 50%, yaitu 3 volume HCl 12 mol/kg, 1 volume HNO₃ 16 mol/kg, 4 volume air).^[2]

Platinisasi sering dilakukan dari larutan air dari asam kloroplatinat 0,072 mol/kg dan timbal asetat 0,00013 mol/kg, pada kerapatan arus 30 mA/cm² hingga 10 menit. Proses mengembangkan klorin di anoda; interaksi klorin dengan katoda dicegah dengan menggunakan pemisahan yang sesuai (misalnya kaca frit).^[2]

Penulis lain^[1] merekomendasikan electroplating dengan kerapatan arus 5 mA/cm² sambil membalik polaritas setiap 30 detik selama 15 menit.

Setelah platinisasi, elektrode harus dibilas dan disimpan dalam air suling. Elektrode akan kehilangan sifat katalitiknya jika melakukan kontak dengan udara terlalu lama. ^{[butuh rujukan]}

Proses electroplating platina hitam pada platina ditemukan oleh Lummer dan Kurlbaum ketika mereka tidak dapat mereproduksi foil platina berlapis jelaga Langley untuk bolometer.^[3]^[4]^[5]^[6] Ketika platina hitam tidak menempel pada katoda, mereka menemukan bahwa menambahkan sekitar 1% tembaga sulfat ke asam kloroplatinat dalam elektrolit dapat meningkatkan hasil. Kemudian, mereka menemukan proporsi timbal asetat yang jauh lebih kecil bekerja lebih baik daripada tembaga sulfat.

Spons logam platina

Spons platina adalah bentuk platina berpori, hitam keabu-abuan yang dapat mengadsorpsi sejumlah besar gas, seperti gas hidrogen atau oksigen, memungkinkannya digunakan sebagai katalis dalam banyak reaksi gas seperti oksidasi amonium. Ia juga dapat digunakan untuk pengapian gas yang mudah terbakar. Ia digunakan sebagai bahan baku untuk instrumen elektronik, industri kimia, dan paduan presisi. Ia juga dapat digunakan sebagai surfaktan. Ia larut dalam air raja dan terbentuk dari massa partikel logam.

Sifat spons platina
CAS	7440-6-4
Bobot Rumus	195,08
Kemurnian	Pt≥99,9%
Penampilan	Bubuk hitam
Titik Lebur	1769 °C
Titik Didih	3827 °C
Kepadatan	5,78 g/mL
Kelarutan	Larut dalam air raja; Tidak larut dalam air dan asam anorganik

Ia dibuat dari massa partikel platina dengan karakteristik sebagai berikut:

Kandungan platina (Pt)：≥99,9%
Kandungan besi (Fe)：≤0,005%
Luas permukaan spesifik: 40～60m²/g
Ukuran partikel: < 10 nm
Kode bahaya: F
Level bahaya: R11
Tingkat keamanan: S16
Nomor PBB: 3089

Ia dibuat dengan mencelupkan asbestos ke dalam asam kloroplatinat atau amonium kloroplatinat. Zat tersebut kemudian dibakar untuk menghasilkan spons platinum. Atau, dapat dibuat dengan memanaskan amonium kloroplatinat dengan kuat. Sifat katalitiknya bervariasi tergantung pada spesifikasi pabriknya.^[1]

Potensi platina yang diplatinisasi versus platina mengkilap

Dalam asam klorida jenuh hidrogen, elektrode platina mengkilap diamati memiliki potensi positif versus platina hitam pada arus bersih nol (+ 340 mV pada suhu kamar). Dengan meningkatnya suhu hingga 70 °C, perbedaan potensial turun menjadi nol.^[7] Alasan untuk ini tidak sepenuhnya jelas, meskipun beberapa penjelasan telah diajukan.

Lihat pula

Referensi

^ ^a ^b ^c Mills, A., "Porous Platinum Morphologies: Platinised, Sponge and Black", Platinum Metals Review, 51, 1, Januari 2007 https://www.technology.matthey.com/pdf/52-pmr-jan07.pdf^{[pranala nonaktif permanen]}
^ ^a ^b D.T. Sawyer, A. Sobkowiak, J.L. Roberts, Jr., "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition", John Wiley and Sons, Inc., 1995.
^ Feltham, A. M.; Spiro, M. (1971). "Platinized Platinum Electrodes". Chemical Reviews. 71 (2): 177–193. doi:10.1021/cr60270a002.
^ Lummer, O.; Kurlbaum, F. (1892). "Bolometrische Untersuchungen". Annalen der Physik und Chemie. 46: 204.
^ Lummer, O.; Kurlbaum, F. (1894). "Bolometrische Untersuchungen für eine Lichteinheit". Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin: 229.
^ Kurlbaum, F.; Lummer, O. (1895). "Ueber die neue Platinlichteinheit der Physikalischtechnischen Reichsanstalt". Verhandlungen der Deutschen Physikalische Gesellschaft zu Berlin. 14 (3): 56.
^ D.J.Ives, G.J. Janz, "Reference Electrodes, Theory and Practice", Academic Press, 1961, hlm.88.

[mills-1] Mills, A., "Porous Platinum Morphologies: Platinised, Sponge and Black", Platinum Metals Review, 51, 1, Januari 2007 https://www.technology.matthey.com/pdf/52-pmr-jan07.pdf^{[pranala nonaktif permanen]}

[Sawyer-2] D.T. Sawyer, A. Sobkowiak, J.L. Roberts, Jr., "Electrochemistry for Chemists, 2nd edition", John Wiley and Sons, Inc., 1995.

[Felt1971-3] Feltham, A. M.; Spiro, M. (1971). "Platinized Platinum Electrodes". Chemical Reviews. 71 (2): 177–193. doi:10.1021/cr60270a002.

[Lumme1892-4] Lummer, O.; Kurlbaum, F. (1892). "Bolometrische Untersuchungen". Annalen der Physik und Chemie. 46: 204.

[Lumme1894-5] Lummer, O.; Kurlbaum, F. (1894). "Bolometrische Untersuchungen für eine Lichteinheit". Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin: 229.

[Kurl1895-6] Kurlbaum, F.; Lummer, O. (1895). "Ueber die neue Platinlichteinheit der Physikalischtechnischen Reichsanstalt". Verhandlungen der Deutschen Physikalische Gesellschaft zu Berlin. 14 (3): 56.

[7] D.J.Ives, G.J. Janz, "Reference Electrodes, Theory and Practice", Academic Press, 1961, hlm.88.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]