Thông tin tài liệu
Ộ GI O Ụ V TR ỜN OT O ỌC QU N N HUỲNH THỊ TUYẾT NHUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂN HẤP PHỤ CỦA HỆ HAI CẤU TỬ PORPHYRIN TRÊN BỀ MẶT h NT N T Ể ỒNG TRONG HỆ LUẬN VĂN T C SĨ ĨA Bình ịnh, Năm 2019 ỌC ỆN HÓA Ộ GI O Ụ V TR ỜN OT O ỌC QU N N HUỲNH THỊ TUYẾT NHUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂN HẤP PHỤ h CỦA HỆ HAI CẤU TỬ PORPHYRIN TRÊN BỀ MẶT NT N T Ể ỒNG TRONG HỆ Chun ngành: Hóa vơ Mã số: 8440113 Ng ời h ớng d n: TS HUỲNH THỊ MIỀN TRUNG PGS.TS NGUYỄN PHI HÙNG ỆN HÓA LỜ CAM OAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc ngƣời khác cơng bố cơng trình nghiên cứu khác h LỜ CẢM N Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Phi Hùng TS Huỳnh Thị Miền Trung – ngƣời trực tiếp bảo tận tình nhƣ hƣớng dẫn, định hƣớng, ủng hộ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Trong q trình thực luận văn, nhận đƣợc quan tâm, tạo điều kiện quý thầy, cô khoa Khoa học tự nhiên Trung tâm thí nghiệm thực hành A6 – Trƣờng ại học Quy Nhơn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới quý Thầy, Cô, bạn đồng nghiệp ngƣời thân động viên, khích lệ tinh thần suốt trình học tập nghiên cứu khoa học Trong thời gian thực luận văn, thân nỗ lực cố gắng nghiên h cứu, kết hợp kiến thức học đƣợc từ Thầy Cô, tài liệu tham khảo đặc biệt hƣớng dẫn nhiệt tình, tận tâm giảng viên, luận văn hoàn thành đạt đƣợc mục tiêu nghiên cứu đề Tuy nhiên, thân cịn hạn chế kiến thức nhƣ thời gian, kinh nghiệm nghiên cứu nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ q Thầy, Cơ để luận văn đƣợc hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜ CAM OAN LỜ CẢM N MỤC LỤC DAN MỤC CÁC TỪ V ẾT TẮT, CÁC KÍ DAN MỤC ÌN ỆU ẢN MỞ ẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 ối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu h 4.1 Chế tạo vật liệu 4.2 Đặc trưng vật liệu Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp chế tạo vật liệu 5.2 Phương pháp đặc trưng vật liệu Ý nghĩa khoa học Cấu trúc luận văn C N TỔNG QUAN 1.1 ỒNG V ƠN TINH THỂ ỒNG 1.2 GIỚI THIỆU VỀ PORPHYRIN 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Ứng dụng màng porphyrin trình khử O2 1.3 IỆN HÓA HỌC T I BỀ MẶT PHÂN CÁCH RẮN – LỎNG 10 1.3.1 Mặt phân cách rắn – lỏng 10 1.3.2 Các trình bề mặt giao diện rắn – lỏng 12 1.4 PHƢƠNG PH P Ặ TRƢNG VẬT LIỆU 14 1.4.1 Phƣơng pháp quét vịng tuần hồn (CV) 14 1.4.2 Phƣơng pháp quét tuyến tính (Linear sweep voltammetry: LSV) 16 1.4.3 Phƣơng pháp hiển vi quét xuyên hầm điện hóa (Electrochemical scanning tunneling microscopy: EC-STM) 17 C N T ỰC NGHIỆM 24 2.1 HÓA CHẤT 24 2.2 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 24 2.3 CHUẨN BỊ HÓA CHẤT 25 2.3.1 Dung dịch H3PO4 50% 25 2.3.2 Dung dịch H2SO4 mM 25 2.3.3 Dung dịch đệm KCl 10 mM H 2SO4 mM 25 h 2.3.4 Dung dịch đệm KI 10 mM H 2SO4 mM 25 2.3.5 Dung dịch đệm chlorine chứa phân tử TAP 26 2.3.6 Dung dịch đệm chlorine chứa phân tử PP 26 2.3.7 Dung dịch đệm chlorine chứa hỗn hợp TAP PP 26 2.3.8 Dung dịch đệm iodide chứa hỗn hợp TAP PP 26 2.4 CHẾ T O VẬT LIỆU 27 2.4.1 Chuẩn bị điện cực làm việc (Cu(100)) 27 2.4.2 Chế tạo hệ vật liệu 28 2.5 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT IỆN HĨA CỦA CÁC HỆ VẬT LIỆU BẰNG PHƢƠNG PH P V 28 2.6 ỨNG DỤNG KHỬ O2 CỦA MÀNG PORPHYRIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP THẾ QUÉT TUYẾN TÍNH (LSV) 29 2.7 KHẢO SÁT CẤU TRÚC BỀ MẶT M NG ƠN LỚP PORPHYRIN BẰNG PHƢƠNG PH P E -STM 30 C N KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 SỰ HẤP PHỤ Ặ TRÊN BỀ MẶT IỆN CỰ TRƢNG ỦA ANION CHLORIDE, IODIDE ƠN TINH THỂ Cu(100) 33 3.2 SỰ HẤP PHỤ CỦA PHÂN TỬ TAP, PP VÀ HỖN HỢP TAP VÀ PP TRÊN BỀ MẶT Cu(100) TRONG DUNG DỊ H ỆM CHLORINE 35 3.2.1 Tính chất điện hóa phân tử porphyrin Cl/Cu(100) 35 3.2.2 Cấu trúc bề mặt màng đơn lớp porphyrin Cl/Cu(100) 40 3.3 SỰ HẤP PHỤ CỦA HỆ HAI CẤU TỬ TAP VÀ PP TRÊN BỀ MẶT Cu(100) TRONG DUNG DỊ H ỆM IODIDE 44 3.3.1 Tính chất điện hóa hệ hai cấu tử TAP PP bề mặt I/Cu(100) 44 3.3.2 Cấu trúc bề mặt màng đơn lớp hai cấu tử TAP PP I/Cu(100) 46 h 3.3.3 Sự phụ thuộc vào điện cực trình hấp phụ giải hấp màng đơn lớp hai cấu tử TAP PP lớp đệm iodide 47 3.4 HO T TÍNH XÚC TÁC CỦA M NG PORPHYRIN ỐI VỚI QUÁ TRÌNH KHỬ O2 48 KẾT LUẬN 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 QU ẾT ỊN AO Ề TÀ LUẬN VĂN T C SĨ (bản sao) DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU Danh mục từ viết tắt CDR Copper dissolution reaction (Phản ứng hòa tan đồng) CE ounter electrode ( iện cực phụ trợ) CV yclic voltammetry (Phƣơng pháp qt vịng tuần hồn) EC - STM Electrochemical scanning tunneling microscopy (Phƣơng pháp hiển vi quét xuyên hầm điện hóa) fcc Face centered cubic (Lập phƣơng tâm diện) LP Line profile (Phƣơng pháp xử lý số liệu Line profile) LSV Linear sweep voltammetry (Phƣơng pháp quét tuyến tính) OER Oxygen evolution reaction (Phản ứng tạo khí oxi) PEMFC Proton exchange membrane fuel cell (Pin nhiên liệu sử dụng h màng trao đổi proton) PP 5,10,15,20-Tetrakis-(N-methyl-4-pyridyl)-porphyrin RE Reference electrode ( iện cực so sánh) TAP 5,10,15,20-Tetrakis-(4-trimethyl ammonium phenyl)-porphyrin STM Scanning tunneling microscopy (Phƣơng pháp hiển vi quét xuyên hầm) UHV Ultra high vacuum (Môi trƣờng siêu chân không) WE Working electrode ( iện cực làm việc) Danh mục ký hiệu E iện điện cực làm việc so với điện cực so sánh Ag/AgCl (CKCl = M) It ƣờng độ dòng xuyên hầm Ubias iện đầu dò (tip) mẫu DAN Số hiệu hình vẽ, đồ thị MỤC ÌN ẢN Tên hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Sự xếp lớp nguyên tử mạng tinh thể fcc 1.2 a) Mặt phẳng (100) mạng tinh thể Cu; b) Hình ảnh EC-STM Cu(100) E = 0,09 V so với Ag/AgCl (CKCl = M), Ubias = 35 mV, It = nA 1.3 Porphin quy tắc đánh số ông thức cấu tạo TAP PP 1.5 Mơ hình hoạt động pin PEMFC 10 1.6 Mơ hình Helmholtz 11 1.7 Mơ hình Gouy-Chapman-Stern-Grahame 12 1.8 Sự hấp phụ đặc trƣng anion bề mặt điện cực 13 1.9 Mô hình tự xếp phân tử hữu lớp anion hấp phụ 13 1.10 Nguyên tắc hoạt động hệ điện cực, E: điện cực phụ trợ, WE: điện cực làm việc, RE: điện cực so sánh 15 1.11 ƣờng cong biểu diễn mối quan hệ i-E có pic đặc trƣng, ip,a ứng với Ep,a ip,c ứng với Ep,c 16 1.12 Sự tƣơng tác đầu dò bề mặt mẫu 18 1.13 Sơ đồ mức lƣợng hiệu ứng xuyên hầm 18 1.14 Nguyên tắc hoạt động kính hiển vi quét xuyên hầm (STM): Ubias: điện bias; It: dòng điện xuyên hầm; Ux Uy: điện theo trục ngang - song song với bề mặt mẫu; Uz: điện theo trục dọc - vng góc với bề mặt mẫu 20 1.15 Nguyên tắc hoạt động chế độ dòng điện không đổi 21 1.16 Nguyên tắc hoạt động chế độ chiều cao không đổi 21 1.17 Sơ đồ biểu thị nguyên tắc hoạt động hệ EC-STM 22 2.1 Thiết bị làm bề mặt u(100) ề mặt u(100) trƣớc 27 h 1.4 sau đƣợc làm tƣợng dƣơng cực tan Hệ tế bào điện hóa phép đo V 28 2.3 Thiết bị đo V trƣờng đại học Quy Nhơn 28 2.4 Thông số kỹ thuật phép đo V 29 2.5 Thiết bị sục khí N2 (a), O2 (b) vào dung dịch mẫu 29 2.6 Thông số kỹ thuật phép đo LSV 30 2.7 Hình ảnh hệ EC-STM khoa Hóa, KU Leuven, Bỉ 30 2.8 a) ầu dò Vonfram đƣợc chế tạo phƣơng pháp khắc điện hóa; b) ầu dị đƣợc phủ lớp polime cao phân tử để hạn chế dòng Faraday 31 3.1 CV Cu(100) dung dịch KCl 10 mM + H2SO4 mM dung dịch KI 10 mM + H2SO4 mM 34 3.2 Hình ảnh EC-STM mơ tả hấp phụ chlorine (a-b) iodide (c-d) Cu(100) 35 3.3 CV Cu(100) dung dịch đệm chlorine dung dịch đệm chlorine chứa TAP 36 3.4 CV Cu(100) dung dịch đệm chlorine dung dịch đệm chlorine chứa PP 36 3.5 CV Cu(100) dung dịch đệm chlorine dung dịch đệm chlorine chứa hỗn hợp TAP PP 37 h 2.2 3.6 chế trình khử thứ phân tử TAP 38 3.7 chế trình khử thứ hai phân tử TAP 39 3.8 a-c) Hình thái học cấu trúc bề mặt cấp độ phân tử màng đơn lớp TAP lớp đệm chlorine, E = -0,33 V; It = 0,1 nA, Ubias = 17 mV; d) Phép đo LP đƣợc thực dọc theo đƣờng nét đứt màu vàng hình 3.8 b mô tả khoảng cách gần phân tử TAP hàng 40 3.9 a-c) Hình thái học cấu trúc bề mặt màng đơn lớp phân tử PP lớp đệm chlorine, E= -0,4 V vs Ag/AgCl 42
Ngày đăng: 01/12/2023, 14:46
Xem thêm:
