[ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP] NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VẬT LIỆU CNT/ PANI / NANO SI ỨNG DỤNG LÀM ĐIỆN CỰC TRONG SIÊU TỤ ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC & CNTP -o0o -

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT)

Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1993 Nơi sinh: Bình Thuận Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VẬT LIỆU CNT/ PANI / NANO SI ỨNG DỤNG LÀM ĐIỆN CỰC TRONG SIÊU TỤ ĐIỆN

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.s ĐỖ THANH SINH

TP VŨNG TÀU, Ngày 05 tháng 07 năm 2015

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Đồ án này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi,

được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S ĐỖ THANH SINH

Các số liệu và những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung thực Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Sinh Viên

LÊ THỊ THẮM

làm đề tài

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài này, chắc chắn không tránh đƣợc những sai sót và khuyết điểm, rất mong sự góp ý của thầy cô để em nắm vững hơn các kiến thức về đề tài của mình

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Lê Thị Thắm

MỤC LỤC

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 6

1.1.3 Tình hình nghiên cứu siêu tụ ở Việt Nam 8

1.2 Tổng quan về polyaniline 9

1.3 Tổng quan về ống nano carbon 11

1.3.1 Lịch sử hình thành ống nano carbon 11

1.3.2 Một số dạng cấu hình phổ biến của vật liệu carbon 11

1.3.3 Các loại ống nano carbon 13

1.3.4 Các tính chất của vật liệu ống nano carbon 15

1.3.5 Cơ chế mọc ống nano carbon 19

1.3.6 Một số ứng dụng của ống nano carbon 21

1.4 Tổng quan về nano Si 22

1.5 Những phương pháp dùng để điều chế composite CNT/PANI/nano Si 22

2.3 Phương pháp đo UV-VIS 30

2.4 Phương pháp đo cyclic voltammetry (CV) 31

2.5 Phương pháp đo EDX 30

4.2 Đặc tính của Composite CNTnf – PANI 45

4.3 Đặc tính của composite CNTf – PANI 47

4.3.1 Kết quả FT-IR của CNT biến tính 45

4.3.2 Kết quả SEM, UV-VIS, CV của CNTf-PANI 46

4.4 Đặc tính của composite CNTf –Nano Si– PANI 50

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 50

5.1 Kết luận 54

5.2 Hướng phát triển 54

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

 EDX: Energy-dispersive X-ray spectroscopy  SDS: Sodium dodecyl sulfate

 SEM: Scanning electron microscop  UV-VIS: Ultraviolet- visible

 FTIR: Fourier transform infrared  NMP: N-methyl pyrolidone  NEC: Nippon Electric Company  SWCNT: Single-wall cacbon nanotubes  MWCNT: Multi-wall cacbon nanotubes  PANI ES: Polyaniline emeraldine salt

 SOHIO: Standard Oil Company, Cleveland, Ohio

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Giản đồ Ragone cho các hệ thống lưu trữ điện khác nhau 4

Hình 1.2: Cấu trúc của linh kiện siêu tụ điện theo sáng chế của General Electrics 5

Hình 1.3: Cấu tạo của thiết bị lưu trữ điện năng theo bằng sáng chế của SOHIO 5

Hình 1.4: Cấu tạo và nguyên lý vận hành của tụ điện thông thường 7

Hình 1.5: Cấu tạo và nguyên lý vận hành của siêu tụ 8

Hình 1.6: Một số kết quả nghiên cứu siêu tụ điện ban đầu ở trung tâm nghiên cứu triển khai 9

Hình 1.7: Công thức cấu tạo chung của PANI 10

Hình 1.8: Ba trạng thái oxy hóa lý thưởng của PANI 10

Hình 1.9: Cấu trúc của than chì 11

Hình 1.10: Cấu trúc của kim cương 11

Hình 1.11: Cấu trúc của fullerene 12

Hình 1.12 : Cấu trúc của ống nano carbon đơn thành 13

Hình 1.13: Ba loại cấu dạng của ống nano carbon đơn thành a, armchair; b, zigzag và c, chiral 14

Hình 1.14: Cấu trúc của ống nano carbon đa thành 15

Hình 1.15: Cơ chế mọc của ống nano carbon: a) tip growth và b) root growth 20

Hình 1.16: Ống nano cacbon có đường kính từ 8-15 nm 20

Hình 1.17: Nano silicon có kích thước đường kính khoảng 20-30 nm 20

Hình 1.18: Thể hiện sự tương tác của ion Cl -1và CNT vào PANI 24

Hình 1.19: CNT hoạt hóa bằng nhóm amine 25

Hình 1.20: Gắn nhóm phenyl lên CNT 26

Hình 1.21: Tương tác tĩnh điện giữa MWCNT mang điện tích âm và PANI mang điện tích dương 26

Hình 2.1: Máy phân tích phổ hồng ngoại 29

Hình 2.2: Máy phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét 30

Hình 2.3: Máy đo UV-VIS 31

Hình 2.4: Máy đo cyclic voltammetry 31

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của hệ ghi nhận tín hiệu phổ EDX trong SEM 32

Hình 4.1: Phổ FT-IR của PANI 43

Hình 4.2: Ảnh đo UV-VIS của PANI 44

Hình 4.3: Ảnh đo UV-VIS của PANI a) muối, b) base 44

Hình 4.4: Ảnh CV của PANI 44

Hình 4.5: Ảnh UV-VIS của CNTnf-PANI 45

Hình 4.6: Ảnh SEM của CNTnf-PANI 46

Hình 4.7: Ảnh SEM của CNTnf-PANI 46

Hình 4.8: Ảnh CV của CNTnf-PANI 46

Hình 4.9: Phổ FT-IR của CNTf 47

Hình 4.10: Ảnh chụp CNT a) chƣa biến tính, b)biến tính 48

Hình 4.11: Ảnh SEM CNT a) chƣa biến tính, b)biến tính 48

Hình 4.12: Ảnh SEM của CNTf-PANI 49

Hình 4.13: Ảnh CV của CNTf-PANI 49

Hình 4.14: Ảnh SEM của CNTf-PANI-Nano Si 50

Hình 4.15: Ảnh UV-VIS của CNTf-PANI-Nano Si 50

Hình 4.16: Ảnh EDX của CNTf-PANI-Nano Si 50

Hình 4.17: Ảnh đo CV của CNTf-PANI-Nano Si 51

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các loại cấu trúc CNT 14 Bảng 1.2: CNT và một số vật liệu khác 16 Bảng 1.3: Đặc trƣng độ dẫn của một số loại CNT 18 Bảng 3.1: Bảng thông số thực nghiệm của các nguyên liệu điều chế composite

CNTnf-PANI 38 Bảng 3.2: Bảng thông số thực nghiệm của các nguyên liệu điều chế composite

CNTf-PANI 40 Bảng 3.3: Bảng thông số thực nghiệm của các nguyên liệu điều chế composite

CNTf-PANI-nano Si 41 Bảng 4.1: Điện dung PANI với các tốc độ quét khác nhau 45 Bảng 4.2: Điện dung composite CNTnf-PANI với các tỉ lệ khối lƣợng CNTnf trên Aniline khác nhau 45 Bảng 4.3: Điện dung composite CNTf-PANI với các tỉ lệ khối lƣợng CNTf trên

Aniline khác nhau 47 Bảng 4.4: Điện dung composite CNTf-PANI-nano Si với các tỉ lệ khối lƣợng nano Si khác nhau 49

Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2011 – 2015 Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

LỜI MỞ ĐẦU

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế toàn cầu, sự suy giảm của các loại nhiên liệu hóa thạch, và sự ô nhiễm môi trường, đó là một nhu cầu cấp thiết để phát triển các nguồn nhiên liệu mới sạch cũng như các công nghệ mới liên quan đến lưu trữ năng lượng điện như pin, pin nhiên liệu, và siêu tụ điện Trong những năm gần đây, siêu tụ điện (SC) đã ngày càng thu hút sự quan tâm nghiên cứu mạnh do hiệu quả của siêu tụ đem lại Siêu tụ là thiết bị điện hóa rất hữu ích để cải thiện hiệu quả hệ thống pin bởi vì giảm được số lượng pin và số lần thay thế pin trong hệ thống pin Thành phần chính thường được sử dụng trong siêu tụ là cacbon, nguyên liệu cacbon có nhiều hình thể khác nhau như than hoạt tính, than đen, ống nano cacbon (CNT) và graphene Trong đó CNT được xem là vật liệu đầy hứa hẹn để mang chất xúc tác trong pin nhiên liệu, thiết bị lưu trữ hydro, cảm biến và siêu tụ do những tính chất như sự ổn định nhiệt, các tính chất hóa học và cơ học, độ dẫn điện tốt và diện tích bề mặt lớn

Để nâng cao điện dung của vật liệu làm điện cực trong tụ điện, các nhà khoa học đã thêm những hóa chất đặc biệt để cung cấp các phản ứng oxi hóa khử faradaic Những chất như oxit ruthenium và polymer dẫn điện như polyaniline, polypyrol, polythyophene… là nguyên liệu phù hợp để tổng hợp vật liệu nâng cao điện dung của tụ điện Polyaniline (PANI) là một trong những polymer dùng rất phổ biến trong siêu tụ, pin litium đã được các nhà khoa học nghiên cứu bởi vì PANI có thể tổng hợp tương đối đơn giản và không đắc tiền, ổn định ở nhiệt độ phòng và là một vật liệu ion dẫn điện tử có tiềm năng trong một phạm vi rộng PANI có thể điều chế bằng nhiều phương pháp trong đó phương pháp điện hóa điều chế polymer có độ tinh khiết cao, trong khi đó phương pháp hóa học điều chế PANI có khả năng sản xuất số lượng lớn và sản xuất công nghiệp dễ dàng hơn

Tính mới của đề tài được thể hiện ở việc chế tạo vật liệu composite CNT/ PANI /nano Si dựa trên công nghệ polymer hóa trực tiếp trên sợi CNT là nghiên cứu mới Ngoài ra, đây cũng là một nỗ lực trong việc ứng dụng vật liệu nano Si vào các sản phẩm công nghệ thực tiễn, vốn hiện vẫn đang chỉ ở giai đoạn tương đối sơ khai ở Việt Nam

0.05 g SDS, 5.472g APS

Lọc rửa bằng nước cất

Sấy ở 60

C trong

Định mức 100 mlKhuấy 15phút

Làm lạnh

00C-50C, khuấy 1h

Hình16: Sơ đồ tổng hợp PANI

Đề tài tôi nghiên cứu là “NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VẬT LIỆU

CNT/PANI/Nano Si ỨNG DỤNG LÀM ĐIỆN CỰC TRONG SIÊU TỤ ĐIỆN”

Đề tài này tôi sử dụng phương pháp hóa học để polymer hóa Aniline thành PANI có sự hiện diện của CNT và nano Si để thu được hỗn hợp composite

CNT/PANI/Nano Si có thể ứng dụng làm điện cực trong siêu tụ điện Nội dung của

Luận văn này được chia làm 5 chương: Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thiết bị và phương pháp phân tích Chương 3: Thực nghiệm

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Hình 1.1: Giản đồ Ragone cho các hệ thống lưu trữ điện [3]

Siêu tụ được nghiên cứu và phát triển dựa trên hiện tượng tích trữ điện tích trên 1 bề mặt kim loại khi tiếp xúc với 1 dung dịch điện giải bởi các nhà hóa học tìm ra từ thế kỷ 19, nhưng chỉ bắt đầu nhận được sự quan tâm để triển khai thành sản phẩm công nghệ bởi công ty General Electrics vào năm 1957 dưới dạng bằng sáng chế về “tụ điện giải sử dụng điện cực carbon xốp” khi thực hiện những nghiên cứu sử dụng carbon hoạt tính trong pin nhiên liệu và pin sạc (hình 1.2) Tuy nhiên, vào thời điểm đó, người ta vẫn chưa thực sự hiểu được cơ chế hoạt động dẫn đến sự gia tăng điện dung của loại tụ điện này so với tụ điện thông thường Sau đó, vào năm 1966, công ty SOHIO (Standard Oil Company, Cleveland, Ohio) đăng ký 1 loại linh kiện có khả năng tích trữ điện năng cao thông qua cơ chế điện dung lớp kép (double layer at the interfaces), vận hành theo nguyên lý của 1 tụ điện (hình 1.3) Tiếp theo đó, công ty này tiếp tục đăng ký 1 sản phẩm tụ điện dạng đĩa theo cơ chế này sử dụng carbon ở dạng bột trong chất điện giải Tuy nhiên, công ty SOHIO đã nhượng lại quyền sử dụng những phát minh của họ cho NEC (Nippon Electric

Hình 1.2: Cấu trúc của linh kiện siêu tụ điện

theo sáng chế của General Electrics [3]

Hình 1.3: Cấu tạo của thiết bị lưu trữ điện năng

theo bằng sáng chế của SOHIO [3]

Company) vào năm 1971 do tình hình kinh doanh không hiệu quả NEC sau đó đã thương mại hóa thành công sản phẩm tụ điện “double layer capacitor” dưới tên gọi siêu tụ điện (supercapacitor) Sản phẩm này của NEC có nội trở khá cao, điện áp hoạt động thấp nên được sử dụng trong việc cung cấp năng lượng dự phòng cho bộ nhớ máy tính

Sau những sáng chế đầu tiên nêu trên (chủ yếu là về cấu tạo, thiết kế), những hiểu biết sâu sắc về cơ chế hoạt động cũng như các nền tảng lý thuyết về điện hóa khác có liên quan đến siêu tụ được phát triển chủ yếu qua các nghiên cứu của nhà khoa học Anh Brian Evans Conway [20] Giữa những năm 1975 – 1980, ông là người thực hiện nhiều nghiên cứu chuyên sâu cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm với tụ điện hóa sử dụng ruthenium oxide Vào năm 1991, ông là người đưa ra sự lý giải cho sự khác biệt trong cơ chế tích trữ điện năng giữa siêu tụ và pin, sau đó vào năm 1999 hình thành thuật ngữ “supercapacitor”, các phản ứng oxy hóa – khử trên bề mặt thông qua sự trao đổi điện tích giữa điện cực và các ion trong chất điện giải

Từ cuối thập niên 70 của thế kỷ trước cho tới nay, các sản phẩm siêu tụ tiếp tục được nhiều công ty nghiên cứu và phát triển sau những thành công bước đầu của NEC Công ty Panasonic đã thương mại hóa thành công sản phẩm “Goldcap” của họ vào năm 1978 và với công ty ELNA cho sản phẩm “Dynacap” vào năm 1987 Tuy nhiên, các sản phẩm này đều có những hạn chế tương tự sản phẩm của NEC, do đó chỉ có thể sử dụng được trong ứng dụng cung cấp năng lượng dự phòng cho bộ nhớ máy tính hoặc lưu trữ dữ liệu Sản phẩm siêu tụ đầu tiên có nội trở thấp (vật liệu sử dụng làm điện cực là oxide kim loại) được đưa ra thị trường vào năm 1982 dưới tên thương mại “PRI Ultracapacitor” bởi công ty PRI (Pinnacle Research Institute) với ứng dụng chủ yếu trong quân sự như hệ thống vũ khí laser và hệ thống dẫn đường cho tên lửa [3,20] Sau đó vào năm 1992, dưới sự tài trợ của Bộ năng lượng Hoa Kỳ, sản phẩm này tiếp tục được nghiên cứu và phát triển bởi Maxwell Laboratories (sau đó là công ty Maxwell Technologies) và được thương mại hóa dưới tên gọi “Boost Caps”

Cho tới nay, trên thị trường có khoảng hơn 30 nhà sản xuất linh kiện siêu tụ [20] hoặc các sản phẩm ứng dụng siêu tụ, từ cung cấp linh kiện riêng lẻ cho đến các hệ thống tích hợp Việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng siêu tụ vẫn tiếp tục được đầu tư mạnh mẽ nhằm tiếp tục cải thiện các tính năng vận hành như mật độ công suất, năng lượng, số chu trình nạp/xả (tuổi thọ sản phẩm) cũng như giảm giá thành Dự báo thị trường siêu tụ toàn cầu sẽ đạt giá trị khoảng 400 triệu USD vào năm 2015 [15] và tăng mạnh lên đến khoảng 3.5 tỉ USD vào năm 2020

1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Các đặc tính của tụ điện được tính toán theo các công thức sau đây:

Hình 1.4: Cấu tạo và nguyên lý vận

hành của tụ điện thông thường [21]

V: điện thế chênh lệch giữa 2 bản tụ (V) ε: hằng số điện môi của lớp cách điện

ε0: hằng số điện môi của chân không (C2 m−2 N−1) A: diện tích bề mặt của bản tụ (m2)

d: khoảng cách giữa 2 bản tụ (m) U: năng lượng tích trữ của tụ (J)

Do cấu tạo và nguyên lý hoạt động của siêu tụ khá tương tự với tụ điện thông thường, một số khái niệm cơ bản của tụ điện sẽ được trình bày trước khi đi sâu vào những tính năng riêng của siêu tụ (chủ yếu là về vật liệu chế tạo và cách thức lưu trữ điện năng, cũng như các đặc tính riêng biệt khác)

Về cơ bản, tụ điện thông thường có cấu trúc bao gồm 2 điện cực và chất điện môi nằm ở giữa 2 điện cực này (hình1.4) Khi có sự chênh lệch về điện thế giữa 2 điện cực, các điện tích âm và dương sẽ bị thu hút về phía điện cực trái dấu, đồng thời tạo ra một điện trường ngược hướng với điện trường của nguồn điện bên ngoài (quá trình tích trữ năng lượng hay quá trình nạp) Quá trình này sẽ kết thúc khi điện trường tạo ra bởi quá trình này và điện trường bên ngoài bằng nhau Khi không còn nguồn điện bên ngoài, tụ điện tích trữ năng lượng nhờ khả năng ngăn cách các điện tích trái dấu được duy trì do điện trường nội tại sinh ra sau quá trình nạp Khi nối tụ điện vào tải tiêu thụ, quá trình ngược lại xảy ra và do đó, năng lượng được giải phóng qua quá trình xả

Hình 1.5: Cấu tạo và nguyên lý vận hành của siêu tụ [21]

Các công thức tính toán nói trên cũng đúng cho các loại siêu tụ khác nhau, tuy nhiên điểm khác biệt cơ bản giữa siêu tụ và tụ điện thông thường nằm ở cơ chế tạo ra điện dung Nếu ở tụ điện thông thường, điện dung được tạo thành do sự phân tách các điện tích trái dấu và tập trung ở 2 bề mặt điện cực xảy ra trong lớp điện môi dẻo, với siêu tụ quá trình này diễn ra do sự tập trung điện tích ở các bề mặt phân cách của điện cực và chất điện giải (có thể là chất lỏng hoặc chất dẻo) Đây cũng là sự khác biệt giữa cấu tạo của siêu tụ và tụ điện thông thường (hình 1.5) Do siêu tụ có diện tích bề mặt riêng của điện cực rất lớn và khoảng cách giữa 2 lớp điện tích trái dấu rất nhỏ, điện dung của siêu tụ thường lớn hơn của tụ điện thông thường rất nhiều.

1.1.3 Tình hình nghiên cứu siêu tụ ở Việt Nam và trung tâm nghiên cứu triển khai, khu CNC – TPHCM

Do sự hấp dẫn của thị trường siêu tụ, nghiên cứu về vật liệu cho loại linh kiện này cũng đã được chú ý ở Việt Nam Đã có một số công bố nghiên cứu về chế tạo vật liệu MnO2 làm điện cực theo cơ chế giả điện dung, trong đó đáng chú ý là công bố kết quả điện dung 199 F/g của nhóm nghiên cứu ở Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, thuộc Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Ngoài ra, cũng đã có nghiên cứu về vật liệu cho điện cực lớp kép, sử dụng cấu trúc thớ nano (nanofibrillar) Nhìn chung, nghiên cứu về tụ điện ở Việt Nam mới dừng lại ở chế tạo và khảo sát một số vật liệu khá phổ biến để làm điện cực Cho nên, để phát triển công nghệ siêu tụ điện ở nước ta, sẽ rất cần những nghiên cứu sâu hơn về vật liệu mới cũng như nghiên cứu chế tạo linh kiện hoàn chỉnh

Hình 1.6: Một số kết quả nghiên cứu siêu tụ điện ban đầu ở

trung tâm nghiên cứu triển khai

Trên tinh thần này, trung tâm nghiên cứu triển khai thuộc khu CNC – TPHCM đã có những nghiên cứu quan trọng ban đầu về vật liệu cũng như linh kiện siêu tụ điện Các vật liệu như CNTs, PANI đã được tổng hợp cũng như siêu tụ đơn dẻo dựa trên giấy bucky và màng điện giải dẻo PVA đã được chế tạo (hình 1.6) Qua kiểm tra, đo đạc các đặc tính điện hóa, giấy bucky và polymer PANI đã thể hiện điện dung riêng lần lượt khoảng 20 F/g và 48.5 F/g, tương đương với mức điện dung mà đã được công bố trong các tài liệu nghiên cứu khoa học Những kết quả này sẽ là tiền đề quan trọng cho việc thực hiện thành công đề tài Sắp tới, nhóm nghiên cứu cũng sẽ tiến hành tổng hợp và kiểm tra tính chất điện hóa của vật liệu V2O5 trên giấy bucky Vật liệu oxit này đã thể hiện được khả năng dự trữ điện rất lớn (hơn 1000 F/g) khi được phủ lên giấy bucky trong môi trường siêu tới hạn, theo nghiên cứu tiến sĩ của thành viên chủ nhiệm đề tài (TS Đỗ Hữu Quyết) [9,10] Trong nghiên cứu ở trung tâm nghiên cứu triển khai, V2O5 sẽ được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa để có giá thành thấp và dễ dàng triển khai sản xuất quy mô lớn

1.2 Tổng quan về polyaniline [6]

Năm 2000, Heeger, MacDiarmid và Shirakawa được trao tặng giải Nobel về hóa học cho khám phá của họ và phát triển của các polymer dẫn Trong số các polymer dẫn điện polyaniline (PANI) và Polypyrol (PPY) là phổ biến nhất Theo công bố của khoa học, hơn 10000 bài báo xuất hiện trong 30 năm qua về các khía cạnh khác nhau của hóa học, vật lý và kỹ thuật của PANI PANI là nguyên liệu dễ tổng hợp, ổn định môi trường tốt, độ dẫn điện cao và đơn giản hóa học trong pha tạp

và không pha tạp PANI có công thức chung [(B NH B NH) n (BNQN) 1-n] min mà

B và Q biểu thị các vòng trong benzenoid và quinonoid các hình thức tương ứng

Hình 1.8: Ba trạng thái oxy hóa lý tưởng của PANI

PANI được tìm thấy trong ba trạng thái oxi hóa lý tưởng: các dạng khử hoàn toàn leucoemeraldine (n=1) và dạng oxi hóa hoàn toàn pernigraniline (n = 0) là chất dẫn điện kém Ngược lại, emeraldine tương ứng với các polymer bị oxi hóa một phần (n=0.5) là hình thức hấp dẫn nhất do: emeraldine muối (ES) và emeraldine base (EB) Các hình thức dẫn điện của PANI là muối (ES, màu xanh lá cây) là không hòa tan, tuy nhiên với ammonium hydroxide EB hòa tan, màu xanh Việc tổng hợp PANI bởi phương pháp hóa học và điện hóa đã được xem xét Các phương pháp trùng hợp oxy hóa hóa học điển hình của Anilin bao gồm giải pháp trộn, nhũ tương, phân tán và trùng hợp enzyme Cấu trúc Nano của PANI có nhiều hình dạng khác nhau như hạt, sợi nano, ống nano, hạt hình cầu,…

PANI có thể được tạo ra trong dung môi hữu cơ hoặc dung môi nước, sản phẩm tạo ra ở dạng emeraldine màu xanh, cấu trúc của nó ngày nay vẫn là vấn đề cần nghiên cứu

Polyaniline có thể tìm thấy một trong ba trạng thái oxi hóa lý tưởng:  Leucoemeraldine – trắng sáng hay không màu (C6H4NH)n

 Emeraldine – màu xanh lá cho muối emeraldine, màu xanh dương đậm cho emeraldine base ([C6H4NH]2[C6H4N]2)n

 (Per)nigraniline – màu blue/tím (C6H4N)n

Hình 1.7: Công thức cấu tạo chung của PANI

Hình 1.9: Cấu trúc của than chì

Hình 1.10: Cấu trúc của kim cương

1.3 Tổng quan về ống nano carbon (CNT) 1.3.1 Lịch sử hình thành ống nano carbon

Ống nano carbon được tạo ra bởi các nguyên tử carbon, các nguyên tử carbon này liên kết hóa trị với nhau bằng lai hóa sp2 Năm 1991, khi nghiên cứu fullerene C60, tiến sĩ Iijima người Nhật Bản đã phát hiện ra trong đám muội than, sản phẩm phụ trong quá trình phóng điện hồ quang có những ống tinh thể cực nhỏ và dài bám trên catốt Hình ảnh từ kính hiển vi điện tử truyền qua cho thấy rằng những ống này bao gồm 2 - 50 tấm carbon graphit đồng trục với đường kính trong nhỏ nhất khoảng 2 nm và chiều dài lên đến 1 mm, các ống này được gọi là ống nano carbon đa thành [6,19]

1.3.2 Một số dạng cấu hình phổ biến của vật liệu carbon [24]  Than chì:

Than chì là dạng tồn tại phổ biến nhất của carbon, có màu đen, tỷ trọng nhỏ và thường gặp trong tự nhiên Cấu trúc của than chì là các lớp mạng lục giác các nguyên tử carbon lai hóa sp2, các lớp liên kết với nhau bằng lực hút Vander Wall, khoảng cách giữa hai nguyên tử carbon là 1,42Ao

 Kim cương:

Kim cương là dạng tinh thể được tạo thành từ các nguyên tử carbon, có cấu trúc tứ diện, trạng thái lai hoá của các nguyên tử carbon trong kim cương là sp3 Kim cương được biết đến là một loại đá quý với giá trị sử dụng cao, với các đặc tính đặc biệt như rất cứng, truyền nhiệt tốt, tính thẩm mỹ cao vì thế kim cương được ứng dụng rất nhiều trong thực tế

 Fullerene:

Fullerene là những phân tử cấu thành từ các nguyên tử carbon, chúng có dạng rỗng như mặt cầu, elip, hay ống Các fullerene hình cầu còn được gọi là quả bóng bucky (buckyballs) và hình trụ tròn rỗng được gọi là ống nano carbon hay ống bucky (buckytube) Fullerene có cấu trúc tương tự với than chì, là tổ hợp của lớp than chì (hay còn gọi là graphene) liên kết với nhau tạo thành vòng lục giác, nhưng chúng cũng có thể tạo thành vòng ngũ giác hoặc thất giác

 Ống nano carbon (Carbon nanotubes) – CNT :

Ống nano là một loại cấu trúc của fullerene, trong đó cũng bao gồm cả buckyball Trong khi buckyball có dạng cầu, một ống nano lại có dạng hình trụ, với ít nhất một đầu được phủ bởi một bán cầu có cấu trúc buckyball Tên của chúng được đặt theo hình dạng của chúng, do đường kính của ống nano vào cỡ một vài nanomet (xấp xỉ nhỏ hơn 50.000 lần một sợi tóc), trong khi độ dài của chúng có thể lên tới vài milimet Các nhà nghiên cứu ở Bắc Kinh, Trung Quốc đã phát triển một quá trình để xây dựng mạng thẳng hàng các ống nano carbon cực dài Họ đã có thể sản xuất các ống nano carbon dài 18,5 cm và có thể xoắn lại thành các sợi nano carbon

Hình 1.11: Cấu trúc của fullerene

Bản chất của liên kết trong ống nano carbon được giải thích bởi hóa học lượng tử, cụ thể là sự xen phủ orbital Liên kết hóa học của các ống nano được cấu thành hoàn toàn bởi các liên kết sp2, tương tự với than chì Cấu trúc liên kết này, mạnh hơn các liên kết sp3

ở trong kim cương, tạo ra những phân tử với độ bền đặc biệt

1.3.3 Các loại ống nano carbon [24]:  Đơn thành:

Ống carbon nano đơn thành (SWCNT) có cấu trúc như là được tạo thành bằng cách cuộn một đơn tấm graphene lại thành một ống hình trụ theo hướng của véctơ cuộn (véctơ chiral), có thể ở hai đầu có hai nửa fullerene như hai "nắp", đường kính cỡ nanomet, chiều dài từ cỡ µm Trong các cấu trúc tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính vượt từ 10 đến 10.000

Cách đặt tên ống nano có thể tưởng tượng như là một vectơ (Ch) trong một tấm than chì vô hạn mà mô tả cách "cuộn" tấm than chì để tạo ống nano Thể hiện trục của ống, và a1 với a2 là các vectơ đơn vị của graphene trong không gian thực

Phần lớn các ống nano đơn thành có đường kính từ 5 ÷ 100 nanomet, với độ dài ống có thể gấp hàng nghìn lần như vậy Cấu trúc của một SWCNT có thể được hình dung là cuộn một lớp than chì (còn gọi là graphene) thành một hình trụ liền Cách mà tấm graphene được cuộn như vậy được biểu diễn bởi một cặp chỉ số (n,m)

Ch  

Hình 1.12 : Cấu trúc của ống nano carbon đơn thành

gọi là vectơ chiral Ch Các số nguyên n và m là số của các vectơ đơn vị dọc theo hai

hướng trong lưới tinh thể hình tổ ong của graphene Nếu m = 0, ống nano được gọi là "zigzag" Nếu n = m, ống nano được gọi là "armchair" Nếu không, chúng được gọi là "chiral"

Góc θ giữa Ch và a1(0 ≤ θ ≤ 300

): chỉ rõ góc nghiêng của hình lục giác so với trục của ống :

Bảng 1.1 Các loại cấu trúc CNT Loại cấu trúc

Trong đó: aC –C: độ dài liên kết C = C và có giá trị 0,142 nm

Ống nano đơn thành là loại ống nano carbon cực kì quan trọng bởi chúng thể hiện các tính chất điện quan trọng mà không ống nano đa thành nào có được Các ống nano đơn thành được đánh giá cao trong việc thu nhỏ kích thước sản phẩm ngành cơ điện từ cỡ micro hiện nay xuống còn nano Sản phẩm căn bản của ngành này là dây điện

1.3.4 Các tính chất của vật liệu ống nano carbon [14,19]  Tính chất cơ:

Ống nano carbon chỉ gồm các nguyên tử carbon với cấu trúc ống và rỗng bên trong, vì vậy nó rất nhẹ, mặt khác liên kết giữa các nguyên tử carbon là liên kết cộng hóa trị, do đó ống nano carbon rất bền Người ta đã so sánh độ bền của ống

nano carbon hơn thép 100 lần nhưng lại nhẹ hơn 6 lần

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm gần đây trên cơ sở ống nano carbon đó khẳng định các ống nano carbon là vật liệu cứng nhất có được từ trước tới nay Hệ số độ cứng Young của MWCNT trung bình được xác định là 1,8 TPa, trong khi

kim cương có một mô đun Young khoảng 1000 GPa và độ cứng là 80 – 100 GPa và của thép là 240 GPa

Khi lấy mũi nhọn nén vào hai đầu của ống carbon nano, ống bị uốn cong nhưng đầu ống không hề bị hư hại, và nếu thôi không tác dụng nữa thì ống lại thẳng như ban đầu Thông qua đo đạc, các nhà nghiên cứu thấy rằng ống nano carbon có thể biến dạng đến 40% mà chưa thấy xuất hiện biến dạng dẻo, chưa thấy có vết nứt hoặc đứt gãy liên kết, từ đó thấy được liên kết của các nguyên tử carbon trong ống là rất bền Qua đo đạc các nhà khoa học đó đo được độ bền kéo của ống nano carbon trung bình vào khoảng 45 tỉ Pa, trong khi đó hợp kim thép siêu bền chỉ có độ bền kéo vào khoảng 2 tỉ Pa

Khối lượng riêng của các ống nano carbon vào khoảng 0,4 - 2,6 g/cm3 Vì vậy có thể nói ống nano carbon là vật liệu siêu nhẹ và cũng là vật liệu siêu bền, siêu cứng, và đây là một vật liệu lý tưởng giúp sáng chế ra nhiều thiết bị đặc biệt không ngờ, như áo giáp cực bền và cực nhẹ được ứng dụng trong quân sự, hay những chiếc xe to lớn nhưng khối lượng cực nhỏ giúp tiết kiệm nguyên liệu Thực tế các nhà sản xuất đó tạo ra được chiếc xe đạp cực bền mà khối lượng của nó chưa đến 1 kg

Bảng 1.2: CNT và một số vật liệu khác

(GPa)

Độ bền kéo (GPa)

những ống nano carbon có độ dẫn điện theo ý muốn thì đòi hỏi phải có một phương pháp chế tạo tỉ mỉ và phức tạp sao cho có được những cấu trúc của ống theo ý

muốn

Khi ống nano carbon đơn thành có độ dẫn điện như kim loại thì qua khảo sát ta thấy điện trở suất không thay đổi dọc theo ống Tuy nhiên với các ống nano carbon đơn thành dẫn điện kiểu bán dẫn thì điện trở suất phụ thuộc rất nhiều vào các vị trí đặt các đầu mũi dao để đo

Điện trở suất của ống nano carbon thường vào cỡ 10-4 Ohm/cm ở 270C, như vậy chúng ta có thể kết luận rằng ống nano carbon là vật liệu carbon có độ dẫn điện tốt nhất và nói về độ bền của ống theo mật độ dòng, các phép đo cho thấy rằng mật độ dòng trong ống có thể lớn hơn 107A/cm2 tuy nhiên trên lý thuyết dự đoán độ bền này có thể lớn hơn nữa, thậm chí lên tới 1013A/cm2 Một đặc điểm quan trọng là các khuyết tật của ống nano carbon có thể làm thay đổi tính dẫn điện của ống, tính chất này giúp chúng ta tạo ra được tính dẫn điện của ống theo ý muốn bằng cách tạo ra các khuyết tật của ống nano carbon

Tính dẫn điện của ống nano carbon đa thành rất phức tạp so với ống nano carbon đơn thành, có thể xem điện tử bị nhốt trong các lá graphene của từng ống Đối với các ống to ở phía ngoài sự dẫn điện tương tự như ở lá graphene thẳng khi đường kính của ống lớn thì độ cong của tấm graphene cũng giảm

Tính dẫn điện của CNT phụ thuộc mạnh vào cấu trúc, tùy thuộc vào cặp chỉ số (n,m) mà độ dẫn của CNT có thể là bán dẫn hay kim loại Cơ học lượng tử chỉ ra độ dẫn của mạng graphene là nằm giữa bán dẫn và kim loại Tuy nhiên, khi được cuộn lại thành ống, các liên kết C – C vuông góc với trục ống được hình thành, dẫn đến cấu trúc điện tử của một số loại ống CNT giống như của các kim loại dẫn điện tốt như Cu, Au Các cách cuộn khác nhau của mạng graphene tạo ra ống với khe năng lượng nhỏ hoặc bằng 0 Do đó, độ dẫn của CNT tương ứng là bán dẫn hoặc kim loại

Bảng 1.3: Đặc trưng độ dẫn của một số loại CNT

Zigzag (n,0), n/3 không nguyên Bán dẫn

 Tính chất nhiệt:

Nhiều nghiên cứu cho thấy ống nano carbon là vật liệu dẫn nhiệt tốt, theo lý thuyết thì độ dẫn nhiệt của CNT vào khoảng 6600 W/m.K ở nhiệt độ phòng, trong khi đó kim cương gần nguyên chất có độ dẫn nhiệt chỉ vào khoảng 3320 W/m.K, của đồng là 380 W/m.K

Độ bền nhiệt của ống nano carbon là rất lớn, trong môi trường chân không ống nano carbon vẫn bền ở nhiệt độ 28000C, trong không khí độ bền có thể đạt tới 7500C, trong khi đó dây kim loại trong vi chíp nóng chảy ở nhiệt độ 6000C đến 10000C

Nhiều thực nghiệm đo nhiệt dung riêng của MWCNT và SWCNT với các đường kính khác nhau, trên các khoảng nhiệt độ khác nhau đều cho thấy rằng nhiệt dung riêng của CNT phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ trong vùng nhiệt độ thấp, nhưng ở nhiệt độ cao nhất định, người ta thấy rằng nhiệt dung riêng của CNT là một giá trị cố định Nhiệt dung riêng của MWCNT và bó SWCNT phụ thuộc vào các tương tác giữa các ống trong bó hay các lớp graphene trong MWCNT và đường kính của chúng

Ở nhiệt độ phòng, độ dẫn nhiệt CNT vào khoảng 6600 W/m.K và đạt giá trị cao nhất 4 104 W/m.K ở khoảng 1040K So với graphite và mạng graphene, ở nhiệt độ thấp độ dẫn nhiệt của CNT cao hơn nhiều, nhưng ở nhiệt độ cao độ dẫn nhiệt của CNT xấp xỉ bằng

 Tính chất hóa học:

CNT hoạt động hóa học mạnh hơn so với graphene, tuy nhiên thực tế cho thấy CNT vẫn tương đối trơ về mặt hóa học, do đó để tăng hoạt tính hóa học của CNT phải tạo ra các khuyết tật trên bề mặt của ống bằng cách gắn kết với các phân tử hoạt động khác Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, ống nano carbon có đường kính càng nhỏ thì hoạt động hóa học càng mạnh, song hiện tượng tụ đám càng nhiều Đó là ảnh hưởng của hiệu ứng kích thước và hiệu ứng bề mặt xảy ra với các vật liệu nano Sự tụ đám này làm giảm khả năng hoạt động hóa học của CNT Vì vậy, vấn đề quan trọng là tách bó CNT thành các ống riêng rẽ bằng các xử lý lý, hóa phù hợp

 Tính chất phát xạ điện từ trường:

Sự phát xạ điện từ trường là quá trình phát xạ điện tử từ bề mặt của một pha rắn vào chân không, dưới tác dụng của một điện trường tĩnh (khoảng 108V/cm) Khi ta áp một điện trường đủ lớn, các điện tử tại bề mặt xuyên hầm qua hàng rào thế và thoát ra ngoài Với CNT, do tỷ lệ chiều dài/đường kính lớn (hơn 1000 lần), có cấu trúc dạng tip, độ dẫn nhiệt, dẫn điện cũng rất cao nên khả năng phát xạ điện tử là rất cao ngay khi ở điện thế thấp

 Độc tính:

Ống nano carbon không được xử lý rất nhẹ, có thể bay trong không khí và có khả năng tiếp cận với phổi Các nhà nghiên cứu Vũ trụ khoa học và Đời sống của NASA Trung tâm vũ trụ Johnson, bang Texas, Mỹ, điều tra độc tính của ống nano carbon vào phổi, bằng cách đưa vào khí quản của chuột dưới dạng chất gây mê Các kết quả được báo động năm con chuột được điều trị với liều cao của một loại ống nano đã chết trong vòng 7 ngày Một nghiên cứu của Alexandra Porter ở ĐH Cambridge chỉ ra ống nano carbon có thể chui phân tán vào phổi sau 2 tháng đã làm cho phổi bị viêm và xơ

1.3.5 Cơ chế mọc ống nano carbon [14,19]

Có thể hiểu một cách đơn giản quá trình mọc ống nano carbon như sau: Hạt xúc tác kim loại được tạo trên chất mang

Khí chứa carbon (CnHm) sẽ bị phân hủy thành nguyên tử carbon và các sản phẩm phụ khác do năng lượng nhiệt, năng lượng plasma có vai trò của xúc tác

Các sản phẩm sau phân ly sẽ lắng đọng trên các hạt xúc tác Ở đây sẽ xảy ra quá trình hình thành các liên kết C – C và CNT

Kích thước của ống CNT về cơ bản phụ thuộc kích thước hạt xúc tác Liên kết giữa các hạt kim loại và chất mang mà ống nano carbon quyết định cơ chế mọc: mọc từ đỉnh của hạt lên hay mọc từ đế lên tạo thành CNT

Ngoài ra, kích thước của hạt xúc tác kim loại và các điều kiện liên quan khác quyết định ống nano carbon là đơn thành (SWCNT) hoặc đa thành (MWCNT)

Hình 1.16: Carbon nanotube có đường kính từ 8-15 nm Hình 1.15: Cơ chế mọc của ống nano

carbon :a) tip growth và b) root growth

1.3.6 Một số ứng dụng của ống nano carbon [23]

Pin lithium hiện đang là một trong những loại pin quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi pin có thể sạc lại Điện cực của nó là dựa trên vật liệu đan xen giữa, tại đó các ion lithium được chuyển qua môi trường điện trong quá trình nạp và xả Trong pin litium nếu sử dụng CNT có thể tăng dung lượng lên 10 lần Các nhà nghiên cứu tại Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát hiện ra rằng, nếu sử dụng các lớp ống nano carbon đã qua xử lý để làm điện cực, chúng có thể tăng năng lượng tích lũy trên mỗi đơn vị trọng lượng của pin lên hơn 10 lần (10 kW/Kg – trong khi pin Lithium thông thường 1 kW/kg) Pin có sự ổn định rất tốt theo thời gian, sau khi 1000 chu kỳ sạc và xả pin thử nghiệm, không phát hiện có sự thay đổi của vật liệu Điều này hứa hẹn khả năng ứng dụng của CNT trong xe hơi, các thiết bị điện tử cầm tay Bằng phương pháp "layer by layer" các nhà khoa học đã chế tạo được điện cực làm từ CNT đa thành để tạo thành điện cực dương và lithium titanium oxide để làm điện cực âm

Do CNT có cấu trúc dạng trụ rỗng và đường kính cỡ nanomét nên vật liệu CNT có thể tích trữ chất lỏng hoặc khí trong lõi trơ thông qua hiệu ứng mao dẫn, hấp thụ này được gọi là hấp thụ vật lý CNT cũng có thể tích trữ hydro theo cách hóa học (hấp thụ nguyên tử hydro) Vì vậy CNT có thể được sử dụng cho việc tích trữ hydro, làm thành pin nhiên liệu dùng cho ô tô

Bằng cách xử lý CNT trong một dung dịch axit, các nhà khoa học ở trường Đại học Rice (Mỹ) đã thu được những sợi dài, có thể sử dụng làm những dây dẫn nhẹ, hiệu quả cho mạng lưới điện, hoặc làm cơ sở cho những vật liệu dẫn điện Họ cho biết đã tìm ra được một phương pháp mới để lắp ráp CNT với nhau, bằng cách hoà tan CNT trong dung dịch axít chlorosulphonic tạo ra dung dịch có nồng độ về khối lượng lên đến 0,5wt% cao hơn 1000 lần so với các axit khác đã báo cáo trước đó Ngoài ra vì CNT rất bền, cho nên trong tương lai, rất có thể ống nano carbon sẽ được sử dụng để thay thế cho dây điện kim loại truyền thống

1.4 Tổng quan về nano Si

Các hạt nano silicon đã được điều chế bằng cách ăn mòn điện hóa wafer có định hướng (1 0 0) loại p (1-10 Ωcm) trong axit HF và hydrogen peroxide, tách hạt nano silicon bằng cách sử dụng siêu âm trong nước hoặc các dung môi hữu cơ như benzen, cồn isopropyl và tetrahydrofuran (THF) để tạo thành một dung dịch keo Kỹ thuật này có thể được sử dụng để chuẩn bị hạt 1 nm (Si1) và các hạt 2,8 nm (Si 2.8), tùy thuộc vào điều kiện Các bề mặt của các hạt nano silicon là thụ động bằng hydro [13]

Trong nghiên cứu này, chúng ta thấy rằng một vật liệu composite gồm polyaniline (PANI), một loại polymer dẫn điện, CNT và những hạt nano silicon cải thiện hiệu suất thiết bị khi sử dụng như các vật liệu điện cực cho các siêu tụ điện

Silicon là nguyên tố hóa học với ký hiệu là Si và số nguyên tử là 14 Là

nguyên tố á kiêm hóa trị bốn

Silicon là nguyên tố thứ tám phổ biến nhất trong vỏ trái đất, nhưng hiếm khi ở dạng nguyên tố tinh khiết trong tự nhiên Phân bố phổ biến trong đất, cát, và các hành tinh như các hình thức khác nhau của silicon dioxide (silica) hay silicate Hơn 90% vỏ trái đất là gồm có khoáng silicate, làm cho silicon là nguyên tố thứ hai phổ biến nhất của vỏ trái đất (khoảng 28% theo khối lượng) sau đó là oxygen

1.5 Những phương pháp dùng để điều chế composite CNT/PANI/nano Si [6]  Phương pháp điện hóa:

Ưu điểm: Kiểm soát được quá trình phản ứng, độ tinh khiết cao

Hình 1.17: Nano Silicon có kích thước đường kính khoảng 20-30 nm

Nhược điểm: Quy trình thực hiện phức tạp

Một khó khăn trong việc tổng hợp vật liệu ống nanocarbonpolymer là phân tán CNT và kiểm soát định hướng của CNT là do carbon nanotube có tương tác van der Waals mạnh Hoạt hóa CNT thông qua phản ứng không cộng hóa trị và cộng hóa trị với phân tử hữu cơ là mục tiêu ưu tiên để phân tán CNT

 PANI tương tác với CNT không biến tính:

Các phương pháp phân tán CNT mà không xảy ra liên kết cộng hóa trị cho thấy sự thuận lợi của cấu trúc điện tử của CNT nguyên vẹn Cấu trúc không bị sức mẻ và hệ thống liên hợp của bề mặt bên ngoài của CNT được giữ gìn Sự bất lợi, liên quan tới lực tương tác yếu giữa các phân tử ghép cặp hay bao bọc điều này làm giảm việc chuyển tải trong composite CNT–polymer CNT là phân tử giàu điện tử tạo các tương tác với các phân tử giàu điện tử và các tương tác CH của các phân tử cho CH bao gồm các polymer như poly (methyl methacrylate) hay polybutadiene và các phân tử như 1-octadecanethiol

Tính cạnh tranh duy nhất giữa CNT và amin có nhân benzen như aniline, thí dụ SWCNT phân tán trong aniline lên tới 8 mg/ml Phức tạo thành giữa CNT và aniline đã được chứng minh bằng sự hiện diện vùng hấp thu mới trong vùng tại 530 nm, xuất hiện vùng hấp thu này là do proton từ aniline chuyển tới CNT Ba đơn vị amine-benzenoid của PANI tạo thành các góc xoắn xác định đối với các đơn vị vòng imine-quinoid phẳng Cấu trúc chuổi không phân cực của PANI giảm đi cơ hội cho các tương tác mạnh với CNT Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu với