tổng hợp và nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu lai ghép oxit vô cơ với polime dẫn tio2pani

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN QUANG THIỆN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU LAI GHÉP OXIT VÔ CƠ VỚI POLIME DẪN TiO 2 PANi Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 60 44 31 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học PGS. TS. Phan Thị Bình Hà Nội - 2011 ĐạI HọC QUốC GIA Hà NộI TRƯờNG ĐạI HọC KHOA HọC Tự NHIÊN TRầN QUANG THIệN TổNG HợP Và NGHIÊN CứU TíNH CHấT ĐIệN HóA CủA VậT LIệU LAI GHéP OXIT VÔ CƠ VớI POLIME DẫN TiO 2 PANi LUậN VĂN THạC Sĩ KHOA HọC Hà NộI - 2011 1  Trang   1    2 1.1.  2 )  1.1.1.   1.1.2.   1. 2   2  1.2. Polianilin (PANi)  1.2.2.   1.2.3.      2 -PANi  2 2 3 10 14 17 17 18 19 19 21    23   2.1.1.     2.1.3. P   2.2.1.   2.2.2.     2.2.4  23 23 24 28 28 28 29 30 31 2    32   3.1.1.   3.1.2.        32 32 32 33 33 34   36   4.1.1.  2   4.1.2. V   4.2.     4.2.1.    4.2.3. Phân tích SEM  4.2.4. Phân tích TEM     36 36 37 37 42 42 43 45 47 47 47 50       57     59 3         có t                   [15].           ,  khoa                   . ,                i                              .      TiO 2 ,                  thân      ,       ,  ,          polanilin (PANi),                ,    ,           ,  ,                          . Compozit TiO 2 -PANi          ,                                 [22,24,31,32,46].     Tổng hợp và nghiên cư ́ u tính chất điện hóa của vật liệulai ghe ́ p oxit vô cơ v i polime dẫn TiO 2 PANi           . 4   1. 2 ) 1. TiO 2 l rãi làm   2  .  2 là  [8,49].  2 (a)  rutil, (b)  anatase, (c)  bookite [8,49]. (a) (b) (c) 5 TiO 2                  TiO 2 Rutil cm 3 , còn anatase là 3,9g/cm 3 [2       , c       anatase. TiO 2 so   2         8 ra   [8],    (1).    TiO 2  2,76 TiO 2  2,52 1. a)  2  TiO 2   là 1560 o C [2].   2   TiO 2    2   .   2  [8]: 6     liên  b)  2    .  -       [14]. Cơ chế phản ứng xúc tác quang dị thể [49]:                    xúc tác.   ác  tham gia     tác.   thích     .  10]:   (các                     .   7  phản ứng xúc tác quang hoá     [49]:       - .   2 , ZnO, ZnS,   G (h  G     (e - )  (h + ). Các e -  [14].           (A), và q cho      h  - + h + (1) A(ads) + e -  - (ads) (2) D(ads) + h +  + (ads) (3) Các ion A - (ads) và D +          : e - + h +  (4) t  8 . 2:  [49] Hi    10]:           = N =   N 0      kèm       Einstein ta có   :  o = N c + N k (6) (5) [...]... Sơ đồ tổng hợp PANi bằng phương pháp điện hóa thể hiện trên hình 7 1.3 Vật liệu compozit TiO2-PANi Vật liệu compozit lai ghép giữa TiO2 và PANi có những tính chất vượt trội so với những tính chất của các đơn chất ban đầu nên đã thu hút các nhà khoa học trong nước và trên thế giới nghiên cứu và chế tạo vật liệu này Theo các công trình đã công bố, vật liệu lai ghép giữa TiO2 và PANi có thể tổng hợp được... quang điện hóa Tải Dạng n Tải Điện ly Dạng p Điện ly Pin quang điện hóa truyền thống G = 0 Pin xúc tác quang điện hóa G < 0 Dạng n Dạng p Điện ly Điện ly Bình quang điện phân G > 0 Dạng n Điện ly Dạng p Điện ly Hình 4: Các dạng bình quang điện hóa: Pin quang điện hóa truyền thống (a), Pin xúc tác quang điện hóa (b) và bình quang điện phân (c) [26] Hình 4 phản ánh các dạng bình quang điện hóa khác... vi rất hẹp, các điện tử bị tán xạ bởi thế tĩnh điện giữa hạt nhân nguyên tử và lớp mây điện tử của vật liệu gây nhiễu xạ điện tử Nhiễu xạ điện tử có thể cung cấp những thông tin rất cơ bản về cấu trúc tinh thể và đặc trưng của vật liệu Chùm điện tử nhiễu xạ từ vật liệu phụ thuộc vào bước sóng của chùm điện tử với khoảng cách mặt mạng trong tinh thể, tuân theo định luật Bragg như đối với nhiễu xạ tia... đo điện hệ ba điện cực CE WE Điện cực nghiên cứu (WE) là thủy tinh dẫn điện (Hàn Quốc) có thiết diện 1 cm2, điện cực so sánh Ag/AgCl bão hòa, điện cực đối Pt được sử dụng trong hệ đo điện hóa dạng 3 điện cực b Thiết bị đo điện hóa Máy potentiostat – Galvanostat (IM6 – Zahner Elektrik) dùng để tổng hợp PANi – TiO2 trên nền điện cực thủy tinh dẫn điện và tiến hành các phép đo khảo sát tính chất điện. .. cải thiện tính chất của vật liệu 24 Chƣơng 2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các phƣơng pháp điện hóa 2.1.1 Phƣơng pháp quét thế tuần hoàn [6,16] Nguyên lý của phương pháp là áp vào điện cực nghiên cứu một tín hiệu điện thế biến thiên tuyến tính theo thời gian từ E1 đến E2 và ngược lại Đo dòng đáp ứng theo điện thế tương ứng sẽ cho ta đồ thị CV biểu diễn mối quan hệ dòng – thế Các quá trình oxi hóa – khử... các phương pháp hóa học và điện hóa  Tổng hợp bằng phƣơng pháp hóa học [12,27,31,32,40]: Vật liệu compozit được tổng hợp bằng cách tạo TiO2 dạng solgel từ dung dịch TiCl4 hoặc tetrabutyltitanat trong môi trường HCl 0,1M rồi trộn với ANi 0,1M + HCl 0,1M với tỷ lệ thể tích khác nhau, sử dụng chất oxi hóa là amonipesunphat Ngoài ra, TiO2 – PANi còn được tổng hợp bằng cách nhúng tẩm cơ học trên nền... điện tử và lỗ trống ở bề mặt, tăng thời gian tồn tại của điê ̣n tử và lỗ trống trong bán dẫn Điều này dẫn tới việc làm tăng hiệu quả của quá trình chuyển điện tích tới chất phản ứng Bẫy điện tích có thể được tạo ra bằng cách biến tính bề mặt chất bán dẫn như đưa thêm kim loại, chất biến tính vào hoặc sự tổ hợp với các chất bán dẫn khác dẫn tới sự giảm tốc độ tái kết hợp điện tử - lỗ trống và tăng... = ũ - ĩ) và quan hệ phụ thuộc vào tần số góc ω = 2πf chứa đựng các thông tin của một hệ điện hóa 26 IC Cd R IF + IC Zf IF Hình 9: Mạch điện tƣơng đƣơng của một bình điện phân Một bình điện hóa có thể coi như mạch điện bao gồm những thành phần chủ yếu sau:  Điện dung của lớp điện kép coi như một tụ điện Cd  Tổng trở của quá trình Faraday Zf  Điện trở dung dịch R  Điện trở dung dịch R B×nh ®iÖn... đường điện hoá, ngay trên bề mặt của PANi dẫn điện vừa tạo thành trên điện cực Phương pháp polime hoá điện hoá có thể khắc phục được nhược điểm của polime hoá hoá học [13] b) Polime hoá bằng phƣơng pháp điện hoá Hình 7: Sơ đồ tổng hợp điện hóa polianilin [28,41] Bằng phương pháp điện hoá ta có thể tạo các PANi có tính chất khác nhau tuỳ theo nhu cầu ứng dụng[5,7,17,18,20,41] Trong quá trình điện hoá,... oxy và hơi nước từ không khí cùng ánh sáng tử ngoại để phân hủy các hợp chất hữu cơ Tinh thể Anatase dưới tác dụng của ánh sáng tử ngoại đóng vai trò như một cầu nối trung chuyển điện tử từ H2O sang O2, chuyển hai chất này thành dạng O2- và OH là hai dạng có hoạt tính oxy hóa cao có khả năng phân hủy chất hữu cơ thành H2O và CO2 Ngoài ra, TiO2 còn có tính chất ưa nước và siêu ưa nước [8] c) Tính chất . TRẦN QUANG THIỆN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU LAI GHÉP OXIT VÔ CƠ VỚI POLIME DẪN TiO 2 PANi Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 60 44 31 . [22,24,31,32,46].      Tổng hợp và nghiên cư ́ u tính chất điện hóa của vật liệulai ghe ́ p oxit vô cơ v i polime dẫn TiO 2 PANi            TRầN QUANG THIệN TổNG HợP Và NGHIÊN CứU TíNH CHấT ĐIệN HóA CủA VậT LIệU LAI GHéP OXIT VÔ CƠ VớI POLIME DẫN TiO 2 PANi LUậN VĂN THạC Sĩ KHOA HọC Hà NộI -