Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng điện hoá polianilin

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC TRẦN HUY TIẾN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG ĐIỆN HÓA POLIANILIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành Hóa học hữu Hà Nội 05-2009 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC TRẦN HUY TIẾN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG ĐIỆN HÓA POLIANILIN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành Hóa học hữu Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Xuân Quế Hà Nội 05-2009 LỜI CẢM ƠN Với tất lòng kính trọng biết ơn chân thành, xin gửi lời cảm ơn tới thầy kính yêu Đó thầy PGS.TS.Lê Xuân Quế người định hướng cho từ bước đầu tiên, kiên trì, độ lượng bảo nghiêm khắc hướng dẫn tận tình suốt trình nghiên cứu để hoàn thành khoá luận Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Kĩ Thuật Nhiệt Đới anh chị làm việc phòng nghiên cứu Ăn Mòn Bảo Vệ Kim Loại - Viện Kĩ Thuật Nhiệt Đới - Viện KHCN Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ để nghiên cứu, học tập hoàn thành khoá luận Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2, ban chủ nhiệm thầy cô Khoa Hoá Học hết lòng quan tâm giúp đỡ suốt thời gian học tập Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân động viên, tạo điều kiên cho hoàn thành khoá luận Hà Nội, ngày 12 tháng 05 năm 2009 Trần Huy Tiến LỜI CAM ĐOAN Đề tài trực tiếp nghiên cứu hướng dẫn khoa học thầy PGS.TS.Lê Xuân Quế Tôi xin cam đoan kết mà nghiên cứu đuợc kết đưa thật Nếu có điều không trung thực, xin chịu trách nhiệm trước nhà trường pháp luật Hà Nội ngày 12 tháng 05 năm 2009 Trần Huy Tiến MỤC LỤC MỞĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ POLIME DẪN 1.1 Giới thiệu polime dẫn điện…… 1.1.1 Lịch sử polime dẫn điện………… 1.1.2 Phân loại polime dẫn……………… 1.1.3 Một số đặc điểm ứng dụng PANi…… 10 1.1.4 Quá trình pha tạp…………………… 11 1.2 Polianilin…………………………… 13 1.2.1 Anilin……………………………… 13 1.2.2 Tính chất vật lí…… 13 1.2.3 Tính chất hóa học ANi…… 13 1.2.4 Phương pháp tổng hợp polianilin…………………………… 14 1.2.5 Tính chất PANi chế tạo điện hóa…………………… 20 1.2.6 Khả bảo vệ chống ăn mòn kim loại……………………… 22 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Thiết bị………………………………………………………… 25 2.1.1 Thiết bị điện hoá ……………………………………………… 25 2.1.2 Điện cực làm việc…………………………………………… 26 2.2 Hoá chất dung dịch nghiên cứu…….……………………… 27 2.2.1 Hoá chất…………………………… 27 2.2.2 Dung dịch nghiên cứu……………………………………… 27 2.2.3 Các bước tiến hành nghiên cứu…… 27 2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu………….……………………… 27 2.3.1 Phương pháp đo phổ CV……………………………………… 27 2.3.2 Phân tích nhiệt vi sai………………………………………… 30 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢVÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp PANi HCl phân cực CV 3.2 Biến thiên số đại lƣợng phổ CV 3.2.1 Biến thiên điện pic 3.2.2 Biến thiên điện lượng 3.2.3 Biến thiên điện bán pic 3.2.4 Biến thiên dòng pic 3.3 Tác động FeSO4 đến tổng hợp điện hoá PANi 3.3.1 Tác động FeSO4 đến phổ CV tổng hợp PANi 3.3.2 Tác động FeSO4 đến điện pic oxy hoá 3.3.3 Ảnh hưởng FeSO4 đến điện bán pic Ep1/2 3.3.4 Ảnh hưởng FeSO4 đến điện lượng pic oxy hoá khử 3.4 Tác động CuSO4 đến tổng hợp điện hoá PANi 3.4.1 Tác động CuSO4 đến phổ CV tổng hợp PANi 3.4.2 Tác động CuSO4 đến điện pic oxy hoá 42 3.4.3 Ảnh hưởng CuSO4 đến điện lượng pic oxy hoá khử .43 3.5 Tính chất nhiệt mẫu PANi .44 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngày nay, vật liệu sử dụng ngành công nghệ điện tử tập trung nghiên cứu để đáp ứng nhịp độ phát triển nhanh chóng ngành công nghiệp Một hướng tìm kiếm khả thay kim loại truyền thống như: Silic, gecmani, acsenua gali, phosphua gali Rất đắt tiền, đòi hỏi công nghệ chế biến khắt khe, vật liệu có giá thành rẻ dễ tổng hợp Một loại vật liệu polime dẫn điện hữu Các polime dẫn điển hình tập trung nghiên cứu giới là: polianilin (PANi), polipyrol, polivinyl-ancol… Polime dẫn ứng dụng rộng rãi ngành điện tử, làm sensor sinh học, cửa sổ quang, bán dẫn, tạo màng chống ăn mòn kim loại, sử dụng làm chất phụ gia điện cực âm pin ăcquy, sử dụng ngành hoá chất… Đặc biệt kết nghiên cứu gần cho thấy polianilin làm điện cực thay platin đắt tiền, phân tích số ion kim loại sắt II Trên sở kết khoa học công nghệ tham khảo chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo khả ứng dụng điện hoá polianilin” làm nội dung nghiên cứu cho khoá luận tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu Chế tạo đuệnc ực polianilin ứng dụng nghiên cứu tính chất oxi hóa khử số kim loại Nội dung nghiên cứu - Điều chế PANi axit clohidric làm điện cực - Sử dụng điện cực polianilin chế tạo nghiên cứu tính chất oxi hóa khử ion Fe2+, Cu2+ Đối tƣợng nghiên cứu - Polianilin (PANi) tổng hợp điện hoá HCl - Fe2+, Cu2+ điệncực polianilin Phƣơng pháp nghiên cứu Để hoàn thành mục đích, nhiệm vụ đề tài sử dụng phương pháp sau: - Nghiên cứu tài liệu: Lí luận polime dẫn phương pháp điều chế polime dẫn, tài liệu liên quan - Phương pháp điện hoá, nhiệt vi sai, chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM - Nghiên cứu - Nghiên cứu xử lí phân tích kết thực nghiệm thu sử dụng phần mềm liên quan máy AUTOLAB, - Tổng hợp thảo luận kết Chƣơng Tổng quan 1.1 Giới thiệu polime dẫn điện 1.1.1 Lịch sử phát triển Lịch sử phát triển trình điện hóa tổng hợp chất hữu bắt đầu 150 năm trước Thời Mr.Farađây lần phát trình oxi hóa muối axit Aliphatic tạo thành ankan tương ứng Cũng thời kỳ đó, H Lelely điều chế polianilin phương pháp điện hóa Ông hòa tan aoxơ anilin vào dung dịch H2SO4 loãng, đặt vào hai điện cực platin nối với nguồn điện chiều, ông quan sát trực tiếp lớn lên màng màu xanh đậm cực dương (+) Vật liệu sau gọi tên khác Emeraldin, Nigranilin cuối gọi polianilin Polianilin ứng dụng xúc tác điện hóa, công nghệ sensor, tàng trữ biến đổi lượng Từ đến màng Polianilin hoạt động điện hoá đặc biệt ý, năm gần Do khả to lớn vật liệu xúc tác điện hoá, điện tử hay phân tử, công nghệ senror hoá học sinh học, trình tàng trữ biến đổi lượng Vào cuối năm 1970 polyme dần chủ đề tranh luận liên tục thời gian bắt đầu có thông bào tính bán dẫn vật liệu Từ nhiều nhà khoa học tổng hợp nhiều chứng polyme có tính dẫn điện phương pháp pha tạp (doping) cấy chọn lọc nhằm nâng cao độ dẫn, làm cho polime có tính chất kim loại Từ chúng mang tên polime dẫn (conducting polimer –CP) Một tính chất quan trọng polime dẫn điện độ dẫn điện Độ dẫn diện tính theo công thức: x = 1/R ( R điện trở ()) Đối với chất bán dẫn cổ điển, hạt tải ion điện tử hay lỗ trống Polime dẫn xuất hạt tải polaron có điện tích +1, spin ±1/2 biolaron có điện tích +2 spin ± 0, polime hoạt động điện có lan truyền điện tích từ vùng dẫn điện polime sang vùng không dẫn điện polime tiếp xúc điện 1.1.2 Phân loại polime dẫn điện Polime dẫn điện phân làm loại chính: 1.1.2.1 Các polime oxi hóa khử ( redox polymer) Các polime oxi hóa khử vật dẫn có chứa nhóm hoạt tính oxi hóa khử, liên kết cộng hóa trị với mạch polime không hoạt động điện hóa Trong vận chuyển xảy thông qua trình trao đổi electron liên tiếp nhân oxi hóa khử kề Qúa trình gọi chuyển không theo bước nhảy Fe[II,III] Tên ??? 1.1.2.2 Các polime dẫn điện tử (electronical conducting polymer) Các polime dẫn điện tử, mạch polime có liên kết đôi liên hợp mở rộng Qúa trình chuyển điện tích dọc theo chuỗi xảy nhanh, polime dẫn điện tử 0.15 0.1 0.05 0.01 j (mA/cm ) 80 40 0 -40 -80 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 E (V/SCE) Hình 3.8 Đường phân cực CV ổn định HCl 1M c FeSO4 (0-0,15M, ghi đồ thị), PANi, vận tốc quét 30mV/s Hình dạng phổ PANi có ion Fe2+ khác với tổng hợp PANi ion Fe2+ Hình dạng phổ ứng với nồng độ Fe2+ từ 0,01- 0,15M khác nhau, cho thấy ion Fe2+ có ảnh hưởng tới trình tạo màng PANi 3.3.2 Tác động FeSO4 đến điện pic oxy hoá Ở trình oxy hoá-khử cho thấy, pic oxy hoá (pic anôt) pic khử (pic catot) có độ dịch chuyển định vị trí, nhiên mức độ chuyển dịch bị tác động FeSO4 (hình 3.9) khác Nồng độ FeSO4 tăng từ đến 0.1M Epic anôt catôt tăng lên theo nồng độ, chứng tỏ trình xảy phản ứng cần lượng cao hơn, nhánh oxi hoá nhánh khử Nhưng với nồng độ 0,15M FeSO4 Epic giảm đột ngột Rất tính chất màng thay đổi Điều phụ thuộc việc jpic Qpoc biến động 0.4 0.7 Epc, (V/SCE) Epa, (V/SCE) 0.1 0.6 0.05 0.5 0.4 0.15 0.3 0.1 0.2 0.15 0.1 0.01 0.0 0.01 0 0.2 0.05 0.3 -0.1 10 Sè chu kú 10 Sè chu kú Hình 3.9 Biến thiên điện pic oxy hoá (Epa) khử (Epc) cặp Fe2+/Fe3+ – 0.15M, PANi theo số chu kỳ CV ổn định 3.3.3 Ảnh hƣởng FeSO4 đến điện bán pic Ep1/2 Sự ảnh hưởng FeSO4 đến điện bán pic Epa1/2 Epc1/2 biểu diễn đồ thị (hình 3.10) Biến thiên E1/2 pic tương tự Epic 0.1 0.05 0.01 0.16 0.12 0.08 0.04 Sè chu kú 10 0.30 0.1 0.25 0.05 0.20 0.15 0.01 0.15 0.15 0.35 Epc1/2,(V/SCE) Epa1/2,(V/SCE) 0.20 0.10 12 10 12 Sè chu kú Hình 3.10 Biến thiên điện bán pic anôt (Epa1/2), catôt (Epc1/2), cặp Fe2+/Fe3+ – 0.15M, PANi, theo số chu kỳ CV ổn định Nhìn chung điện phản ứng FeSO4 phụ thuộc vào nồng độ, không phụ thuộc vào số chu kì quét Tuy nhiên, trình oxi hoá khử sắt số ion hay muối FeSO4 pha tạp vào màng PANi, làm cho tính chất màng biến đổi, dẫn đến biến động giá trị pic theo nồng độ 3.3.4 Ảnh hƣởng FeSO4 đến điện lƣợng phân cực toàn phần Sự biến thiên điện lượng oxi hoá khử biểu diễn hình 3.11 Cả hai điện lượng tăng theo nồng độ Fe2+ (hình 3.12), có dạng tuyến tính Điều cho phép nghĩ đến khả sử dụng điện cực PANi để định lượng nồng độ Fe2+ dung dịch axit 1.2 -0.5 0.15 Qc(C/cm ) 0.1 Qa(C/cm ) 0.1 0.05 -0.6 1.0 0.8 0.05 0.01 0.6 -0.7 -0.8 0.01 -0.9 -1.0 0.15 -1.1 0.4 10 12 10 12 Sè chu kú Sè chu kú Hình 3.11 Biến thiên điện lượng nhánh CV oxi hoá (Qa), khử (Qc) cặp Fe2+/Fe3+ – 0.15M, PANi theo số chu kỳ CV ổn định 1.2 1.0 c4 c2 -0.6 Qc(C/cm ) Qa(C/cm ) c10 c8 c6 -0.7 -0.8 Qc2 Qc4 Qc6 Qc8 Qc10 -0.9 0.8 -1.0 -1.1 0.6 0.00 0.05 0.10 2+ [Fe ], M 0.15 0.00 0.05 2+ 0.10 [Fe ], M Hình 3.12 Biến thiên điện lượng nhánh CV Qa Qc theo nồng độ Fe2+, số chu kì CV 0.15 3.4 Oxi hóa khử CuSO4 màng PANi điện hoá 3.4.1 Tác động CuSO4 đến phổ CV màng PANi Tương tự trình nghiên cứu oxi hoá khử FeSO4 màng PANi điện hoá, ta sử dụng dung dịch CuSO4 mẫu 1M HCl, (bảng 3.2), để nghiên cứu oxi hóa khử Cu2+ Bảng 3.2 Dung dịch mẫu thử oxi hóa khử Cu2+ PANi Mẫu Nồng độ CuSO4 (M) dung dịch HCl 1M M0 M1 0,01 M2 0,05 M3 0,10 M4 0,15 Hình 3.13 giới thiệu phổ phân cực tuần hoàn đa chu kỳ (phổ CV) PANi dung dịch có HCl 1M nồng độ CuSO4 0, Ani j (mA/cm ) 60 40 20 -20 -40 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 E (V/SCE) Hình 3.13 Phổ CV PANi dung dịch có HCl 1M ANi CuSO4 Chỉ sau vài chu kì dòng oxi hoá khử PANi ổn định, cho phép nghiên cứu trình oxi hoá khử đồng Hình 3.14 giới thiệu phụ thuộc đường phân cực CV ổn định PANi dung dịch có HCl 1M Ani, nồng độ CuSO4 0-0,15M (ghi đồ thị) j (mA/cm ) 120 0.15 80 0.05 40 0.01 0.1 -40 -80 -120 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 E (V/SCE) Hình 3.14 Đường phân cực CV ổn định PANi HCl 1M với CuSO4 0-0,15M (ghi đồ thị), 30mV/s Ta thấy hình dạng phổ PANi có ion Cu2+ khác so với tổng hợp PANi ion Cu2+ Hình dạng phổ ứng với nồng độ Cu2+ từ 0,010,15M khác nhau, cho thấy ion Cu2+ có ảnh hưởng tới trình tạo màng PANi 3.4.2 Tác động CuSO4 đến điện pic oxy hoá Phân tích sâu đến trình oxy hoá-khử cho thấy, pic oxy hoá (pic anôt) pic khử (pic catot) có độ dịch chuyển vị trí (hình 3.15) 0.16 0.15 0.56 0.1 0.48 0.44 0.05 0.40 0.36 0.01 0.32 0.28 10 Epc (V/SCE) Epa (V/SCE) 0.01 0.12 0.52 0.08 0.05 0.04 0.00 0.1 0.15 -0.04 -0.08 12 Sè chu kú 10 12 Sè chu kú Hình 3.15 Biến thiên điện pic oxy hoá (Epa) khử (Epc) Dung dịch CuSO4 0,01– 0.15M, PANi theo số chu kỳ CV ổn định Sự ảnh hưởng FeSO4 đến điện bán pic Epa1/2 Epc1/2 biểu diễn đồ thị (hình 3.16) 0.40 0.15 0.30 0.25 0.20 0.01 0.15 0.05 10 Sè chu kú 0.05 0.20 0.16 0.12 0.01 0.08 0.10 0.1 0.15 0.24 Epc1/2,(V/SCE) Epa1/2,(V/SCE) 0.1 0.35 12 10 12 Sè chu kú Hình 3.16 Biến thiên điện bán pic anôt (Epa1/2), catôt (Epc1/2) Dung dịch CuSO4 – 0.15M, PANi theo số chu kỳ CV ổn định Tương tự Fe2+, trình oxi hoá khử đồng dẫn đến pha tạp, làm biến đổi tính chất màng PANi 3.4.3 Ảnh hƣởng CuSO4 đến điện lƣợng pic oxy hoá khử Biến thiên điện lượng pic oxi hoá pic khử biểu diễn hình 3.17 0.15 0.01 0.05 -1.0 Qc (C/cm ) Qa (C/cm ) 1.6 1.4 0.1 1.2 0.05 0.01 1.0 -1.2 -1.4 0.1 -1.6 0.8 0.15 10 -1.8 12 Sè chu kú 10 12 Sè chu kú Hình 3.17 Biến thiên điện lượng oxi hoá (Qa), khử (Qc) cặp Cu2+/Cu – 0.15M, PANi theo số chu kỳ CV ổn định Cả hai điện lượng Qa v Qc tăng theo nồng độ Cu2+ (hình 3.18 v 3.19), có dạng tuyến tính Điều cho phép nghĩ đến khả sử dụng điện cực PANi để định lượng nồng độ Cu2+ dung dịch axit HCl -1.0 c4 1.4 c2 1.2 -1.2 c2 -1.4 -1.6 -1.8 1.0 0.00 c6 Qc(C/cm ) Qa (C/cm ) c10 c8 1.6 0.05 0.10 2+ 0.15 [Cu ], M 0.00 c10 0.05 0.10 2+ c4 c6 c8 0.15 [Cu ], M Hình 3.18 Biến thiên điện lượng Hình 3.19 Biến thiên điện lượng nhánh Qa theo nồng độ Cu2+ nhánh Qc theo nồng độ Cu2+ số chu kì quét (ghi đồ thị) số chu kì quét (ghi đồ thị) 3.5 Tính chất nhiệt mẫu PANi Ba mẫu PANi đo nhiệt vi sai, kết đo giới thiệu hình 3.20a-c Hình 3.20a Giản đồ nhiệt vi sai mẫu PANi Hình 3.20b Giản đồ nhiệt vi sai mẫu PANi sau oxi hóa khử Fe2+ Hình 3.20c Giản đồ nhiệt vi sai mẫu PANi sau oxi hóa khử Cu2+ Từ giản đồ xác định số thông số tiêu biểu cho mẫu nghiên cứu, với nhiệt độ biến đổi khối lượng tương ứng Các thông sốnày ghi bảng 3.3 Bảng 3.3 Nhiệt độ đặc trƣng tổn hao khối lƣợng mẫu PANi trước sau phân cực oxi hoá khử ion Fe2+ Cu2+ STT Thông số PANi PANi/Fe2+ PANi/Cu2+ 105 41,5% - - 150 - 18% 12,5% 400 - 39% 60% 700 69% 76% 77% Kết đo nhiệt vi sai cho thấy ion kim loại làm thay đổi tính chất màng PANi, dạng pha tạp Như giải thích tượng biến đổi điện pic (đỉnh pic ½ pic) oxi hóa khử sắt đồng KẾT LUẬN Trên cở sở kết nghiên cứu chế tạo màng PANi, sử dụng màng làm điện cực nghiên cứu trình oxi hóa khử Fe2+ Cu2+ cho phép rút kết luận sau: Đã chế tạo thành công điện cực PANi môi trường axit HCl, có đường CV ổn định cho phép làm điệncực nghiên cứu trình oxi hóa khử khoảng -0,2V đến 0,8V (SCE) Trên điện cực PANi xảy trình oxi hóa khử ion Fe2+, điện lượng oxi hóa hay khử tăng với nồng độ ion sắt, khoảng nồng độ 0,05M đến 0,15M tương quan có dạng tuyến tính, ứng dụng định lượng ion sắt Trên điện cực PANi xảy trình oxi hóa khử ion Cu2+, điện lượng oxi hóa hay khử tăng với nồng độ ion sắt, khoảng nồng độ 0,1M đến 0,15M tương quan có dạng tuyến tính, không ẽo rệt ion Fe2+ Nghiên cứu nhiệt vi sai cho thấy trình oxi hóa khử ion kim loại xảy pha tạp làm biến đổi tính chất nhiệt màng, nên điện oxi hóa khử thay đổi theo nồng độ ion kim loại Tổng hợp kếtquả cho thấy sử dụng màng PANi chế tạo đựoc làm điện cực thay cho platin nghiên cứu oxi hóa khử định lượng số ion kim loại TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Đặng Đình Bạch, Lê Xuân Quế, cộng sự, Tổng hợp nghiên cứu số polime dị vòng bán dẫn, TC Khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội, số 1-2006, tr.95-98 Đặng Đình Bạch, Phạm Việt Hùng, Nguyễn Thị Hải Vân,Tổng hợp nghiên cứu nanocomposit polipyrol/TiO2 phương pháp hoá học, TC Khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội, số 1-2007, tr.35-38 Đặng Đình Bạch (2000), hoá học hữu cơ, NXBĐHQG Đỗ Thị Hải (2001), Nghiên cứu nâng cao khả bảo vệ kim loại PANi tạo màng hỗn hợp với PANa điện hoá, ĐHSP Hà Nội Đinh văn Dũng, Bùi Thị Thoa, Nguyễn Quang Hùng, Hứa Thị Ngọc Thoan, Lê Xuân Quế, Xác định điện oxi hoá anilin thép không gỉ axit sunfuric tạo màng PANi chống ăn mòn kim lọại, Tuyển tập công trình khoa học Hội nghị toàn quốc lần thứ “Ăn mòn bảo vệ kim loại với hội nhập kinh tế” Đà nẵng 7-8 tháng năm 2007, tr.228-233 Bùi Thị Hoa, Nghiên cứu ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt CMC đến trình tổng hợp điện hoá PANi, ĐHSP Hà Nội V-LV/6683-84 Dương Quang Huấn (2002), Luận Văn Thạc Sĩ, ĐHSP Hà Nội, 2002 Hữu Huy Luận(2004), Tổng hợp nghiên cứu polime dẫn, copolime dẫn từ pyrol, thiophen, ĐHSP Hà Nội Hoàng Thị Ngọc Quyên, Lê Xuân Quế, Đặng Đình Bạch, Nghiên cứu polime hoá anilin phân cực điện hoá, Tạp chí hoá học T.42 (1),2004, tr.52-56 10 Hứa Thị Ngọc Thoan, Dương Quang Huấn, Lê Xuân Quế, Ảnh hưởng KClO3 đến hình thành oxi hoá polyanilin, Tạp chí hoá học, T.44, (2), 2006, Tr.185-189 11 Lê Huy Bắc, Hoá học hữu (1984), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử NXBGD 12 Lê Xuân Quế, Trần Kim Oanh, Nguyễn Hữu Tình, Phạm Đình Đạo, Đỗ Trà Hương, Phạm Huy Quỳnh, Vũ Hùng Sinh, Đặng Ứng Vận, Polime hoá điện hoá anlin môi trường axit, Tuyển tập hội thảo polime compozit, Hà Nội, 3/2001, Tr.182-186 13 Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXBGD 14 Nguyễn Minh Thảo, (1998), Hoá học hợp chất dị vòng, Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội 15 Nguyễn Thị Hải Vân (2006), Ảnh hưởng TiO2 đến trình tổng hợp điện hoá PANi, ĐHSP Hà Nội 16 Nguyễn Thị Hải Vân (2006), Luận văn thạc sĩ, ĐHSP Hà Nội 17 Phạm ĐÌnh Đạo, Trần Kim Oanh, Lê Xuân Quế, Kết tủa điện hoá PANi axit sunphuric, Tạp chí khoa học công nghệ, Tập XXXVIII-2000-3B,Tr.87-91 18 Trần Kim Oanh (2000), Luận Văn Thạc Sĩ, ĐHSP Thái Nguyên Tiếng anh 19 General Purpose Electrochemical System (GPES) 4.9 for Window, Eco Chemie B.V Utrecht, The Netherland, (AUTOLAB PGSTAT 30, Manuel), 2004 20 Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymer, V.3, Wiley, NY, 1997,p428 21 J.L Cmalet, J.C Lacroix, S Aeiych, P.C Lacaze, J Electroanal Chem 445 (1998) 117 22 K Gurunathan, D.C Trivedi, Mater.Lett 45 (2000) 262 23 K Gurunathan, D.P Amalnerkar, D.C Trivedi, Material Letters 4040 (2002) 702 24 K Rajendra Prasad, N Munichandraiah, Synth Met 123 (2001) 459 25 K Rajendra Prasad, N Munichandraiah, Synth Met 126 (2002) 61 26 K Rajendra Prasad, N Munichandraiah, Synthetic Metals 130 (2002) 17-26 27 K Rajendra Prasad, N Munichandraiah, Synthetic Metals 123 (2001) pp.459468 28 L.G Anne Hugot, in: H.S Nalwa (Ed), Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymers, Vol.3, Wiley, New York, 1997 29 M.C Pham, Current Topics in Electrochemistry 2, (1993) 10-129 30 W Deberry, J Electrochem Soc, Electrochem.Sci and Techn, 132 (1985) 1022 [...]... màng PANi: bằng phƣơng pháp điện hóa Nguyên lý kết tủa điện hóa polianilin như sau: - Hòa tan anilin trong dung dịch axit Tùy thuộc vào khả hòa tan của các anilin và mục đích nghiên cứu mà ta chọn axit khác nhau với nồng độ của axit và anilin khác nhau - Sử dụng bình điện hóa ba điện cực, điện cực làm việc là mẫu thép nghiên cứu, điện cực đối và điện cực so sánh - Phân cực điện cực làm việc về phía anốt... chung Polianilin chế tạo bằng phương pháp điện hóa có tính chất chung của một polime dẫn hình thành bằng phản ứng polime hóa hóa học thông thường Ngoài ra có thể kể đến một số tính chất đặc trưng của polianilin điện hóa: - Dạng sản phẩm cuối cùng là màng mỏng bám dính trên điện cực nền, có chiều dày và màu sắc phụ thuộc vào điều kiện chế tạo: dung dịch hòa tan anilin và phân cực điện hóa - Có điện thế... PANi có vai trò chất oxi hoá tạo oxit Fe(III) Màng oxit sẽ phủ kín bề mặt kim loại bị hở, tạo nên một barie thụ động bền bảo vệ chống ăn mòn 2A– + H2O  PANi+A- (a=b) Fe H2O 1 O2 + 2H+A2 PANi+A- (a>b) Fe2O3 2e Fe Hình 1.2b Sơ đồ phản ứng điện hoá của chất ức chế PANi trên nền Fe Chƣơng 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thiết bị nghiên cứu 2.1.1 Thiết bị điện hoá[ 15] Thiết bị điện hoá chính là máy potentiostat... điện + 3- Fe(CN)6 + N-H Cl 3+ Fe(CN)6 + + n Cl 1.1.3 Một số đặc điểm và ứng dụng của polime dẫn điện PANi Polime dẫn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành điện tử: làm sensor sinh học, cửa sổ quang, bán dẫn, tạo màng chống ăn mòn kim loại, sử dụng làm phụ gia trong điện cực âm trong pin và acqui, sử dụng trong các ngành hóa chất PANi có đặc điểm: - Bền, ổn định trong môi trường không khí, - Dễ chế. .. thiên điện lượng anôt Qa và catôt Qc theo số chu kỳ phân cực và độ chênh lệch của chúng Qa-c Điện lượng Qa và Qc có tính đối xứng qua đường Q = 0 và cùng tăng theo số chu kì, có tính đối xứng (sự chênh lệch rất nhỏ giữa giá trị điện lượng Q a và Qc), Tuy nhiên Qac = Qa - Qclớn hơn 0 chứng tỏ quá trình anôt xảy ra tiêu hao nhiều điện lượng hơn, ở đây chủ yếu là lượng điện tích cần thiết để oxy hoá. .. PANi vừa tạo thành + Anilin bị oxy hóa, chuyển điện tử cho màng PANi tạo thành gốc hoạt hóa có cặp điện tử dư trên bề mặt màng PANi dẫn điện + Các gốc anilin và các gốc tự do trong màng PANi kết hợp với nhau tạo PANi làm tăng chiều dày màng polyme dẫn trên bề mặt điện cực + Qúa trình ổn định màng PANi trên bề mặt điện cực + Qúa trình oxy hóa khử điện hóa PANi 1.2.5 Tính chất của PANi chế tạo bằng điện. .. pháp chế tạo polianilin có hiệu quả cao 1.2.4.2 Polime hóa anilin bằng phƣơng pháp điện hóa Ngoài phương pháp tổng hợp hóa học thông thường, các polime dẫn điện còn được tổng hợp bằng phương pháp điện hóa Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là dùng dòng điện để tạo nên sự phân cực với điện thế thích hợp, sao cho đủ năng lượng để oxi hóa monome trên bề mặt điện cực, khơi mào cho polime hóa điện hóa tạo. .. sang dạng oxi hóa và ngược lại ở vị trí điện thế rất gần nhau Trong dung dịch axit, anilin kết hợp với H+ tạo thành cation Đây là phản ứng thuận nghịch, anilin có tính bazơ + NH2 + H NH3+ Anilin hòa tan bị oxy hóa tạo thành polianilin kết tủa trên bề mặt điện cực Khi điện thế cực đủ lớn(về phía dương), anilin giải phóng H+, nhường điện tử cho điện cực, tạo nên dạng hoạt hóa và từ đó tạo thành màng polime... thành điện tích (+) Cấu trúc mạch polime dẫn sau khi pha tạp anion vào polianilin có dạng như hình 1.1 Nhờ có pha tạp, với nhiều loại pha tạp phong phú và đa dạng, polime dẫn điện có dạng với nhiều tính chất dẫn điện quí giá, có thể kiểm soát được, do đó ngày càng được ứng dụng rông rãi và quan tâm nghiên cứu phát triển Các nhà khoa học đă đưa ra cấu trúc mạch polime dẫn sau khi pha tạp anion vào polianilin. .. dòng phản ứng oxi hóa anilin trên điện cực để tạo PANi Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà ta áp thế tĩnh hay thế động - Chiều dầy màng polianilin trên điện cực làm việc phụ thuộc vào điện lượng truyền qua hệ và hiệu xuất dòng Farađây - Tính chất của màng polime thu được phụ thuộc vào điều kiện polime hóa như (pH, thành phần dung dịch, mật độ dòng) Khi ta áp phân cực anốt đủ lớn ( phân cực điện thế ... khỏc nh Emeraldin, Nigranilin v cui cựng c gi l polianilin Polianilin c ng dng xỳc tỏc in húa, cụng ngh sensor, tng tr bin i nng lng T ú n cỏc mng Polianilin hot ng in hoỏ c c bit chỳ ý, nht l... thy polianilin cú th lm in cc thay th platin t tin, phõn tớch mt s ion kim loi nh st II Trờn c s kt qu khoa hc v cụng ngh tham kho c chỳng tụi ó chn ti Nghiờn cu ch to v kh nng ng dng in hoỏ polianilin. .. Mc ớch nghiờn cu Ch to unc c polianilin v ng dng nghiờn cu tớnh cht oxi húa kh ca mt s kim loi Ni dung nghiờn cu - iu ch c PANi axit clohidric lm in cc - S dng in cc polianilin ch to c nghiờn cu