Luận văn thạc sĩ chuyên ngành hóa hay

Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn Chương 3 Kết quả và thảo luận 3.1 Kết quả tổng hợp polithiophen: Polithiophen thu được dạng bột mịn, có màu nâu đỏ, không tan trong các dung môi thông thường (clorofom, axeton, etanol, metanol, n-hexan, toluen, benzen… ), không có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi xác định. 3.1.1 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại: (Xem hình3.1 ) Hình 3.1: Phổ hồng ngoại của Polithiophen Từ hình vẽ trên cho thấy các giá trị sau: 3424cm -1 (m), ν OH nhóm OH sinh ra do quá trình oxi hóa polithiophen. 3062(y) ν CH thơm. 1669(m) ν C=O do sự oxi hóa xuất hiện trong chuỗi polime. 1 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 1435,62(tb) ν C=C trong vòng thiophen. 1224,13(tb) ν C-C giữa 2 vòng thiophen. 1085(tb) δ C-H Đặc biệt sự xuất hiện của vạch 789,99 cm -1 (m) và 699 cm -1 (tb) là tần số dao động của CH ngoài mặt phẳng của 2,5-thienyl thế và sự thế 1 lần tại vị trí α. Trong khi đó đối với poli(2,4-thienylen) thì lại xuất hiện 2 giá trị δ C-H dao động ngoài mặt phẳng là 730 và 820 cm -1 , đây là hai giá trị thể hiện sự liên kết tại vị trí α-β. Như vậy nhìn vào kết quả phổ cho thấy không hề xuất hiện 2 giá trị này (730 và 820 cm -1 ). Điều này chứng tỏ các monome thiophen đã liên kết với nhau tại vị trí α-α’. Kết hợp với việc đo độ dẫn cho thấy sản phẩm không chỉ có ở dạng trung hòa mà còn có thể xuất hiện dạng dẫn điện đó là polaron vì vậy có thể dự đoán được cấu trúc của sản phẩm như sau: S S S S S HO S O S S S S S S A - A - : - FeCl 4 2 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 3.1.2 Hiệu suất và độ dẫn của sản phẩm: 3.1.2.1 Hiệu suất của sản phẩm: Để tiến hành khảo sát chúng tôi đã nghiên cứu tổng hợp polithiophen ứng với số mol FeCl 3 khác nhau là 0,01, 0,015, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08. Kết quả được cho bởi bảng 3.1 và đồ thị 3.1: Thiophen(số mol) FeCl 3 (số mol) Khối lượng sản phẩm(g) 0,02 0,01 0,157 0,02 0,015 0,215 0,02 0,02 0,596 0,02 0,04 1,370 0,02 0,06 1,678 0,02 0,08 2,187 Bảng 3.1: Kết quả tổng hợp polithiophen ứng với số mol FeCl 3 khác nhau. Đồ thị 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa khối lượng sản phẩm và số mol FeCl 3. 3 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn Nhìn vào đồ thị nhận thấy hàm lượng sản phẩm tăng khi số mol FeCl 3 tăng. Như thế khi số mol FeCl 3 tăng, khả năng phản ứng xảy ra càng mạnh là lượng cation gốc tạo ra càng nhiều do đó dẫn đến khối lượng sản phẩm tăng. 3.1.2.2 Độ dẫn của sản phẩm: Số mol của FeCl 3 là một yếu tố tác động đến độ dẫn cũng như khối lượng. Nhìn vào hình 3.2 cho thấy độ dẫn tỉ lệ thuận với số mol FeCl 3 . Có thể thấy được số mol FeCl 3 tăng thì độ dẫn tăng. Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng số mol FeCl 3 thì độ dẫn lại giảm đi. Điều này thể hiện qua bảng 3.2 và đồ thị 3.2 Số mol FeCl 3 0,01 0,015 0,02 0,04 0,06 0.08 U(mV) 673 572 405 267 150 201 R(Ω).10 -3 673 572 405 267 150 201 σ(S/cm) 0,59.10 -5 0,68.10 -5 0,98.10 -5 1,49.10 -5 2,65.10 -5 2,01.10 -5 Bảng 3.2: Độ dẫn của polithiophen ứng với số mol FeCl 3 khác nhau. Đồ thị 3.2: Sự phụ thuộc của độ dẫn vào số mol FeCl 3 Điều này được giải thích như sau: Khi số mol FeCl 3 nhỏ thì số mol ion gốc nhỏ, nó chỉ thuận lợi cho phản ứng phát triển mạch polime và chiều sâu của phản ứng, không thuận lợi cho 4 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn phản ứng oxi hóa do đó lượng polaron tạo ra là nhỏ. Khi số mol FeCl 3 tăng thì lượng polaron được tạo ra nhiều hơn điều này quyết định đến độ dẫn điện của sản phẩm. Nếu tăng quá cao thì thì độ dẫn thấp vì có thể là do sự oxi hóa vào mạch polime các nhóm cacbonyl và nhóm hidroxyl làm cho mạch liên hợp bị rút ngắn lại làm cản trở sự dẫn điện như(xem đồ thị 3.2) Tuy nhiên nhìn chung giá trị độ dẫn thấp ở đây có thể hiểu được là do sản phẩm có cấu trúc phần lớn ở dạng trung hòa chiếm lượng lớn. Đây là dạng bán dẫn. Do đó độ dẫn của sản phẩm thấp. Kết hợp với việc đo nhiễu xạ tia X cho thấy sản phẩm polithiophen ở dạng vô định hình. Như vậy qua khảo sát chúng tôi có thể rút ra kết luận là ở tỉ lệ thiophen: FeCl 3 là 1:3 thì sản phẩm tạo ra có độ dẫn là tốt nhất. Tỉ lệ này cũng áp dụng cho việc tổng hợp copolime. 3.1.3 Độ bền nhiệt của sản phẩm: (xem hình 3.3): 5 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn Trên đường cong cho thấy polime có thể bền tới 275 o C. Khi nhiệt độ tăng tới khoảng 150 o C thì có sự suy giảm khối lượng (1%) Trong khoảng từ 350 o C thì bắt đầu có sự giảm khối lượng. Sự suy giảm khối lượng này khoảng 5%. Từ khoảng nhiệt độ 400 o C trở đi thì bắt đầu có sự giảm khối 6 Hình 3.3: Kết quả phân tích nhiệt vi sai của polithiophen. Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn lượng mạnh và đến gần 700 o C thì polime bị phân hủy hoàn toàn chứng tỏ mạch polime đã bị bẻ gãy hoàn toàn. 3.1.4 Kết quả đo nhiễu xạ tia X: (xem hình 3.4): Theo kết quả này thì polithiophen có cấu trúc tinh thể vô định hình. Không có dấu vết gì của dạng tinh thể trong cấu trúc của polithiophen. Hình 3.4: Kết quả đo nhiễu xạ tia X của polithiophen. 3.1.5 Kết quả xác định hình dạng bề mặt của sản phẩm: Hình 3.5: Ảnh SEM của polithiophen. 7 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn Nhìn vào ảnh SEM cho thấy polithiophen có kích thước nhỏ, độ chắc đặc khá cao. polithiophen có hạt mịn tương đối đồng đều. 8 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 3.2 Kết quả tổng hợp copolime: Copolime Tính chất Thiophen- Piriđin Thiophen- Pirole Thiophen- Inđole Thiophen- Anilin Thiophen- Furan Màu sắc Đỏ tươi Đen Đen xám Xanh đen Nâu đỏ Khả năng hòa tan Không tan trong nhiều dung môi hữu cơ Không tan trong nhiều dung môi hữu cơ Không tan trong nhièu dung môi hữu cơ Không tan trong nhièu dung môi hữu cơ Không tan trong nhièu dung môi hữu cơ Trạng thái Bột mịn Bột mịn Bột mịn Bột mịn Bột mịn t o nc ( o C) Không có Không có Không có Không có Không có t o s ( o C) Bị phân hủy trước khi nóng chảy Bị phân hủy trước khi nóng chảy Bị phân hủy trước khi nóng chảy Bị phân hủy trước khi nóng chảy Bị phân hủy trước khi nóng chảy Khối lượng(g) 1,346 2,539 1,412 1,785 1,438 Độ dẫn(S/cm) 1,53.10 -5 21,14.10 -4 2,71.10 -5 3,67.10 -4 3,06.10 -5 Bảng 3.3: Tính chất vật lí của các copolime. 3.2.1 Phân tích phổ hồng ngoại của các sản phẩm copolime: 3.2.1.1 Phổ hồng ngoại của thiophen: (Phụ lục 1). 1047 cm -1 (y) ν C=C 1251,2 cm -1 (y) ν C-S 1081 cm -1 (y); 1033,7 cm -1 (y) δ C-H . 833,8 cm -1 ; 713 cm -1 (m) γ C-H . 9 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 3.2.1.2 Phổ hồng ngoại của pirole: (Phụ lục 2) 3402,4 cm -1 (m) nhọn ν NH trong vòng pirole. 3105 cm -1 (y) ν CH thơm trong vòng pirole. 1529,6 cm -1 (y) ν C=C trong vòng pirole. 1468,7 cm -1 (y) ν C-C trong vòng pirole. 1417,7 cm -1 (y) ν C-N trong vòng pirole 1075,4 cm -1 ; 1048 cm -1 ; 1014,5 cm -1 (tb) δ C-H 734,4 cm -1 (m) γ C-H 3.2.1.3 Phổ hồng ngoại của piriđin: (Phụ lục 3) 3025 cm -1 (y) ν CH trong vòng piriđin 1581,2 cm -1 (tb) ν C=C 1482,3 cm -1 (y) ν C=N 1438,1 cm -1 (m) ν C-C 1030,7 cm -1 ; 990,9 cm -1 ; 748,3 cm -1 ; 704,3 cm -1 các dao động biến dạng phẳng và không phẳng của C-H. 3.2.1.4. Phổ hồng ngoại của inđole: (Phụ lục 4) 3406,1 cm -1 (m) ν CH trong vòng inđole. 3050 cm -1 (y) ν CH thơm trong vòng inđole. 1455,6 cm -1 (y) ν C-C trong vòng inđole. 1353,1 cm -1 (y) ν C-N trong vòng inđole 1091,3 cm -1 (tb) δ CH 10 [...]...Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 749,4 cm-1(m) γCH 3.2.1.5 Copolimethiophen-piriđin(Xem hình 3.6): Hình 3.6: Phổ hồng ngoại của copolimethiophen-piriđin Nhìn vào hình 3.6 ta có các kết quả như sau: 3426,17cm-1(y) νOH nhóm OH xuất hiện trong quá trình oxi hóa copolime 3067,52 cm-1(y) νC-H trong phân tử piriđin 2924,06... cm-1(y) νC-H trong phân tử piriđin 2924,06 cm-1(y) νC-H (nhóm C-H no) Nhóm CH này có thể là của môi trường 1665,96 cm-1(y) νC=O nhóm C=O xuất hiện trong quá trình oxi hóa chuỗi polime 1485,21cm-1(y) νC=N trong vòng piriđin 11 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 1437,27 cm-1(y) νC-C trong vòng piriđin 1344,22 cm-1(y) νC-C giữa thiophen và piriđin 1225,79 cm-1(y) νC-S trong... tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn N H S S S S S S H N N H S S S S S S H N A- A-: FeCl4 Hình 3.7: Phổ hồng ngoại của copolimethiophen-inđole 3.2.1.7 Copolimethiophen-pirole: (Xem hình 3.8) Từ hình 3.8 có những kết quả sau: 3600 – 3100 cm-1(tb) νOH của nước ẩm 3427,58cm-1(tb) νNH của pirole 2926,31- 2855,15(y) νCH (nhóm CH no) Nhóm CH này có thể của môi trường 14 Sưu tầm: Thạc. .. pirole có sự đồng trùng hợp tạo nên copolime Sự xuất hiện các píc của nhóm OH và nhóm C=O chứng tỏ trong mạch polime đã bị oxi hóa Trong phổ vẫn xuất hiện píc 777,45(m) đặc trưng cho dao động biến dạng không phẳng của C-H Đây là đặc tính của liên kết vị trí 2,5 trong 15 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn polithiophen Trong sản phẩm có thể tồn tại cả ba cấu trúc sản phẩm... Copolimethiophen-anilin:(Xem hình 3.9) Hình 3.9: Phổ hồng ngoại của copolimethiophen-anilin 16 S S S S S S m -1 + S Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương n -1 http://ngothithuyduong.violet.vn 3427,58 cm-1(tb) νNH trong anilin 3026,66 cm-1(y) νCH thơm 1621,23 cm-1(y) νC=O hình thành do sự oxi hóa chuỗi polime 17 ... đã liên kết với chuỗi polithiophen tại vị trí số 3 theo đúng trạng thái năng lượng thấp nhất Dự đoán cấu trúc của sản phẩm như sau: O S S N S S S OH N O S S S S N N S S S OH A- A-: FeCl4 12 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 3.2.1.6 Copolimethiophen-inđole(Xem hình 3.7) Từ hình 3.7 cho những kết quả sau: 3407 cm-1(tb) vNH trong inđole 2922,21 cm-1(y) νCH(nhóm CH no)... cm-1(tb) νOH của nước ẩm 3427,58cm-1(tb) νNH của pirole 2926,31- 2855,15(y) νCH (nhóm CH no) Nhóm CH này có thể của môi trường 14 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 1683,46 cm-1(y) νC=O nhóm C=O xuất hiện trong quá trình oxi hóa chuỗi polime 1540,84(tb) νC=C trong vòng pirole 1481,23 cm-1 νC-C trong vòng pirole 1284cm-1 (y) νC=C nối giữa hai vòng pirole trong bipolaron . ν OH nhóm OH sinh ra do quá trình oxi hóa polithiophen. 3062(y) ν CH thơm. 1669(m) ν C=O do sự oxi hóa xuất hiện trong chuỗi polime. 1 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn 1435,62(tb). Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn Chương 3 Kết quả và thảo luận 3.1 Kết quả tổng hợp polithiophen: Polithiophen. và chiều sâu của phản ứng, không thuận lợi cho 4 Sưu tầm: Thạc sĩ Ngô Thị Thuỳ Dương http://ngothithuyduong.violet.vn phản ứng oxi hóa do đó lượng polaron tạo ra là nhỏ. Khi số mol FeCl 3 tăng