0759 nghiên cứu tổng hợp các vật liệu điện sắc của viologen định hướng ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử luận văn tốt nghiệp

BỘGIÁODỤC VÀĐÀOTẠO TRƢỜNGĐẠIHỌCQUYNHƠN PHÙNGTHỊ YẾNNHI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỆ VẬT LIỆU ĐIỆNSẮCCỦAVIOLOGENĐỊNHHƢỚNGỨNGDỤNG TRONGLĨNH VỰCQUANGĐIỆNTỬ LUẬNVĂNTHẠC SĨHĨAHỌC BìnhĐịnh,Năm2021 PHÙNGTHỊ YẾNNHI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CÁC HỆ VẬT LIỆU ĐIỆNSẮCCỦAVIOLOGENĐỊNHHƢỚNGỨNGDỤNG TRONGLĨNH VỰCQUANG ĐIỆNTỬ Chunngành líMãsố : Hóa lí thuyết hóa 8440119 Ngƣờihƣớngdẫn1:TS.HUỲNHTHỊMIỀNTRUNGNgƣờih ƣớngdẫn2:TS.NGUYỄNLÊTUẤN LỜI CAMĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài“Nghiên cứu tổng hợp cáchệ vật liệu điện sắc viologen định hƣớng ứng dụng lĩnh vựcquang điện tử”là kết nghiên cứu riêng Các số liệu, kết dùngtrongl u ậ n v ă n l t r u n g t h ự c v c h a đ ợ c c ô n g b ố t r o n g b ấ t c ứ m ộ t c n g trìnhnghiêncứunào Họcviên PhùngThịYếnNhi LỜI CẢMƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tớiTS Huỳnh Thị Miền Trung vàTS Nguyễn Lê Tuấnđã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, bảo động viên tơihồnthànhtốtluậnvănnày Trong q trình thực luận văn, nhận nhiều quan tâm,hỗ trợ tạo điều kiện thầy cô khoa Khoa học Tự nhiên Trường Đạihọc QuyNhơn.Tơixinbàytỏ lịngcảmơn chânthànhtớiqthầycơ Tơi xin cảm ơn bạn nhóm nghiên cứu hỗ trợ, giúp đỡ để tơihồnthànhluậnvănnày Mặc dù, q trình thực luận văn cố gắng cóthể khơngtránh khỏi thiếu sót Tơirấtmong nhậnđượcs ự t h ô n g cảm ý kiến đóng góp q báu từ q thầy để luận văn hồnthiện Tơi xin chânthành cảmơn! Họcviên PhùngThịYếnNhi MỤCLỤC LỜI CAM ĐOANLỜICẢM ƠNMỤCLỤC DANHMỤCCC H I Ệ U C C CHỮVIẾT TẮTDANHMỤC CC BẢNGB I Ể U S Ơ ĐỒ,HÌNHVẼ MỞĐẦU 1 Lý dochọnđềtài .1 Mụcđíchnghiêncứu Đối tượngvàphạmvinghiêncứu .2 Phươngphápnghiêncứu Ýnghĩakhoahọc vàthựctiễncủađềtài CHƢƠNG1:TỔNGQUAN 1.1 Điệnhóahọc tạibềmặt phâncáchrắn/lỏng 1.1.1 Nhiệtđộnghọcđiệnhóa 1.1.2.Cácmơhìnhcủamặt phâncáchrắn/lỏng 1.1.3 Quátrìnhhấpphụ cácchấthữucơ trênbềmặt 1.1.4 Độnghọcđiệnhóa 1.2 Giới thiệuvềvậtliệuđiệnsắc 1.2.1 Kháiniệmvềhiệntượngđiệnsắc 1.2.2 Nguyêntắc hoạtđộng củavậtliệuđiệnsắc 10 1.3 Giới thiệuvềviologen 12 1.3.1.Tổngquanvềviologen 12 1.3.2 Tính chấtcủaviologen 12 1.3.3 Phân loạiviologen 15 1.3.4 Đặc điểmcấu tạo củaD B V DEV 16 1.3.5 Ứngdụngcủa vậtliệutrêncơsởviologen .17 1.4 Indiumtin oxide(ITO) 18 1.5 Cơsởlýthuyết cácphương phápchếtạovàđặctrưngvật liệu .18 1.5.1 Phươngphápquétthếtuầnhoàn 18 1.5.2 Phươngphápđo dòng-thờigian 21 1.5.3 PhươngphápphổUV-Vis 21 CHƢƠNG2:THỰCNGHIỆM 23 2.1 Hóachất,dụng cụ vàthiếtbị chếtạomẫu 23 2.1.1 Hóachất .23 2.1.2.Dụng cụ vàthiếtbị 23 2.2 Tổnghợp vậtliệu phươngphápđiệnhóa 23 2.2.1 Chuẩn bịdungdịchđiệnphân .23 2.2.2 Xửlý điệncựcITO 25 2.2.3 Chuẩn bịtếbào điện hóa .25 2.2.4 Thựchiệncácphépđo 26 CHƢƠNG3:Ế T QUẢVÀTHẢOLUẬN 27 3.1 Tínhchấtđiệnhóavàđiện sắccủacácviologen 27 3.1.1 Hệmột cấu tửDBV,DEV 27 3.1.2.Hệhỗnhợp cấu tửDBVvàDEV 29 3.2 Tổng hợp vật liệu màng điện sắc phương pháp đo dòng - thời gianCA 31 3.2.1 Tổnghợpvậtliệu màng điệnsắcDBV/ITO 31 3.2.2 Tổnghợpvật liệumàng điệnsắcDEV/ITO 32 3.3 Sự ảnh hưởng nồng độ viologen dung dịch lên tính chấtđiệnsắccủacácvật liệu màng DBV/ITOvàDEV/ITO .34 3.4 Khảo sát tính chất quang vật liệu màng DBV/ITO phươngphápUV-Vis 36 3.5 Khảosátkhảnăng ứng dụng củavậtliệumàng điệnsắcviologen 38 KẾT LUẬNVÀKIẾNNGHỊ 42 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃCƠNG BỐDANHMỤCTÀILIỆUTHAMKHẢO DANHMỤCCC H I Ệ U C C CHỮVIẾT TẮT STT Tên Viết tắt Trang dibenzylviologen DBV 2 diethylviologen DEV Phươngphápthếqt vịngtuầnhồn CV Phươngphápphổ tửngoại –khảkiến UV-Vis Phươngphápđodòng-thời gian CA IndiumTinOxide ITO DANHMỤC CC BẢNGB I Ể U S Ơ ĐỒ,HÌNHVẼ Sốhiệubảng,biểu, sơ đồ,hìnhvẽ Hình1.1 Hình1.2 Hình1.3 Hình1.4 Hình1.5 Hình1.6 Hình1.7 Hình1.8 Hình1.9 Hình1.10 Hình1.11 Hình1.12 Hình1.13 Hình2.1 Hình2.2 Hình2.3 Hình3.1 Hình3.2 Hình3.3 Hình3.4 Hình3.5 Tên bảng,biểu,sơ đồ,hìnhvẽ Sơđồcấu tạo lớpđiệnképkiểu Helmholtz Biến thiênbướcnhảyđiện thếtheokhoảngcách đến điệncực MơhìnhStern Sựhấpphụđặctrưngcủaaniontrên bềmặt điện cực Mơ hìnhtựsắpxếpcủa cácphântửhữucơ lớpanion Sơđồcủa1thiếtbịđiệnsắc Cơngthứccấutạocủaviologen Batrạngtháioxihóakhửcủaviologen Cáctrạngtháioxihóacủamethylviologen Cơngthứccấutạo củaDBVvàDEV Mặt cắt ngang bảng điện sắc thay đổi từtrong suốt sang mờ đục Một điện áp ápdụngtrên cácđiện cựcdẫn vàcácdòngiontừ lớp lưutrữion,qua chấtđiệngiảivàvàolớpđiệnsắc Nguyêntắchoạtđộng củahệ3 điện cực:CE, WE,và RE Hìnhdạng củađườngcongphân cực Điện cựcITOvớikíchthước1x2 cm Tếbàođiệnhóabađiệncực Hệbađiệncựckếthợpvớipotentiostattrong cácphépđo điệnhóa CVcủaITOtrong dungdịch H2SO4,DBVvà DEV Sựbiến đổi màusắccủamàng DBVtheođiện thếtrên điện cựcITO Sựbiến đổimàusắccủamàng phântửDEV theođiệnthếtrênđiện cựcITO Sựbiến đổimàu sắccủamànghỗn hợpDBVvà DEVtheođiệnthếtrên điện cựcITO CVcủaITOtrong dungdịchhỗnhợp DBVvà DEV2,5mM Trang 8 11 12 13 14 17 17 20 21 25 25 26 27 28 29 30 30 Hình3.6 Hình3.7 Hình3.8 Hình3.9 Hình3.10 Hình3.11 Hình3.12 Hình3.13 Hình3.14 Hình3.15 Hình3.16 Hình3.17 Hình3.18 Màusắccủacácphân tửviologen ởcáckhoảng thếkhácnhau Qtrìnhhìnhthànhvà phávỡmàng phântử DBV+/ITOvàDBV0/ITO trênITO kiểmsốtbằngphươngphápCA Sựtạo màu vàmất màu xanh lamcủa màng DEV+/ITO Quátrình tạomàng vàphávỡmàngphân tử DEV + DBV ITO kiểm soát bằngphươngphápCA CVcủa ITOtrongdungdịchDBVởcácnồng độ khác (a), Cường độ màu DBV/ITOởcác nồngđộkhác nhau(b) CV ITO dung dịch DBV nồngđộkhácnhau(a),CườngđộmàucủaITO/DBV ởcác nồngđộkhác nhau(b) PhổUV-Vis củavật liệu màngDBV/ITOởcác giátrị thếđiệncựckhácnhau Thí nghiệm mơ ảnh hưởng củamàu sắctấmkínhđốivớisựriêngtưcủakhơng gianphía sautấmkính Mơ hìnhcácthiếtbịđiệnsắc Qtrìnhchuyểnđổimàusắccủahệvậtliệu DBV theo điện thiết bị điện sắcNSF:ITO/DBV Quá trình xuất màu màu (coloring decoloringprocess)của thiếtbịđiệnsắc QNU:ITO/DBV Mơhình Smart roof Ảnh hưởng thay đổi màu sắc thay đổimàusắcđếncườngđộánhsángxuyênquavật liệucủathiếtbịđiệnsắcsmart-roof:ITO/DBV 31 32 33 33 34 35 36 39 39 40 40 41 41