Nghiên cứu tổng hợp polianilin và hiệu ứng của ion pb2+

Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ĐỖ THỊ MINH THỦY NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP POLIANILIN VÀ HIỆU ỨNG CỦA ION Pb2+ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học hữu Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Th.S Uông Văn Vỹ PGS.TS Lê Xuân Quế HÀ NỘI - 2010 Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn chân thành, xin gửi lời cảm ơn tới thầy kính yêu tôi, thầy PGS.TS Lê Xuân Quế thầy Th.S Uông Văn Vỹ định hướng hướng dẫn tận tình suốt trình nghiên cứu để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp 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 khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2, Ban chủ nhiệm Khoa Hóa Học, thầy cô Khoa Hóa Học hết lòng quan tâm giúp đỡ suốt thời gian năm học tập Con xin cảm ơn bố mẹ - gia đình, xin chân thành cảm ơn bạn bè người thân tạo điều kiện động viên khuyến khích học tập đến đích cuối Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2010 Đỗ Thị Minh Thủy Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Đề tài trực tiếp nghiên cứu hướng dẫn khoa học thầy PGS.TS Lê Xuân Quế, thầy Th.S Uông Văn Vỹ thầy cô phòng nghiên cứu Ăn Mòn Bảo Vệ Kim Loại – Viện Kĩ Thuật Nhiệt Đới – Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu kết đưa thật Nếu có điều không trung thực, xin chịu trách nhiệm trước nhà trường pháp luật Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2010 Đỗ Thị Minh Thủy Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích Nội dung nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ POLIME DẪN ĐIỆN 1.1 Giới thiệu polime dẫn điện 1.1.1 Lịch sử polime dẫn điện 1.1.2 Phân loại polime dẫn điện 10 1.1.3 Một số polime dẫn điện tiêu biểu 11 1.1.4 Một số đặc điểm ứng dụng polime dẫn điện PANi 12 1.2 Quá trình pha tạp (doping) 13 1.3 Polianilin(PANi) 15 1.3.1 Anilin 15 1.3.2 Phương pháp tổng hợp polinilin 16 1.3.3 Tính chất PANi chế tạo phương pháp điện hóa 22 1.4 Định hướng nghiên cứu khóa luận………………………………… 28 CHƢƠNG 30 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Thiết bị nghiên cứu 30 2.1.1 Thiết bị điện hóa 30 2.1.2 Điện cực làm việc 31 2.2 Hóa chất dung dịch nghiên cứu 32 Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.2.1 Hóa chất 32 2.2.2 Dung dịch nghiên cứu 32 2.2.3 Các bước tiến hành nghiên cứu 32 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 32 2.3.1 Phương pháp đo phổ CV 32 2.3.2 Phân tích nhiệt vi sai 35 2.3.3 Ảnh hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope SEM) 35 CHƢƠNG 36 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Tổng hợp PANi phân cực CV H2SO4 36 3.1.1 Đường cong phân cực CV tổng hợp PANi 36 3.1.2 Pic oxi hóa khử PANi theo chu kì CV 37 3.2 Tác động nồng độ ANi đến trình tổng hợp PANi 39 3.2.1 Biến thiên phổ CV 39 3.2.2 Biến thiên pic oxi hóa khử PANi theo nồng độ Ani 42 3.3 Oxi hóa khử Pb(NO3)2 màng PANi điện hóa 46 3.3.1 Phổ CV điện cực PANi có muối Pb(NO3)2 47 3.3.2 Biến đổi pic oxi hóa khử CV 50 3.3.3 Phổ CV PANi thay đổi tốc độ quét điện quét 52 3.4 Tính chất PANi sau oxi hóa khử Pb2+ 53 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, để đáp ứng nhịp độ phát triển nhanh chóng ngành công nghệ điện tử, người ta tập chung nghiên cứu vật liệu sử dụng ngành công nghiệp Một hướng tìm kiếm khả thay kim loại truyền thống như: Silic, gecmani, acsenua gali, photphua gali đắt tiền, đòi hỏi công nghệ chế biến khắt khe, vật liệu rẻ tiền dễ tổng hợp Một loại vật liệu polime dẫn điện hữu Các polime dẫn điển hình tập trung nghiên cứu giới là: Polianilin, Polipyrol, Polivynil-ancol, Polithiophen… Polime dẫn ứng dụng rộng rãi ngành điện tử, làm sensor sinh học, bán dẫn, cửa sổ quang, tạo màng chống ăn mòn kim loại, sử dụng làm phụ gia điện cực âm pin ắcqui, sử dụng ngành hóa chất… Đặc biệt kết nghiên cứu gần cho thấy polianilin có khả ứng dụg lớn, nguyên liệu rẻ, dễ tổng hợp phương pháp điện hóa, khả dẫn điện cao Ví dụ làm điện cực thay platin đắt tiền phân tích số ion kim loại sắt II Trên sở kết khoa học công nghệ tham khảo được, chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp polianilin hiệu ứng ion Pb” làm nội dung nghiên cứu cho khóa luận tốt nghiệp Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Mục đích  Nắm phương pháp tổng hợp PANi phương pháp điện hoá  Xác định ảnh hưởng Pb(NO3)2 lên màng PANi tổng hợp môi trường axit HNO3 0,1M  Xác định ảnh hưởng Pb(NO3)2 đến số tính chất PANi Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu sở lí luận chung polime dẫn phương pháp điều chế polime dẫn  Tìm hiểu phổ CV, nhiệt vi sai ảnh SEM  Tổng hợp điện hóa PANi H2SO4 0,5M  Khảo sát số tính chất PANi thu  Sử dụng điện cực polianilin chế tạo nghiên cứu tính chất oxi hóa khử ion Pb2+ Đối tƣợng nghiên cứu  Kiến thức chung polime dẫn phương pháp điều chế polime dẫn  Các kiến thức phương pháp điện hóa, phổ CV, nhiệt vi sai, phổ SEM  Các phần mềm công thức hóa học  Sử dụng máy AUTOLAB sử dụng phần mềm ORIGIN  Polianilin tổng hợp điện hóa H2SO4 0,5M  Ảnh hưởng Pb(NO3)2 điện cực PANi  Sử lí số liệu thực nghiệm thu làm đề tài Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phƣơng pháp nghiên cứu Để hoàn thành mụch đích đề tài sử dụng phương pháp sau:  Nghiên cứu tài liệu polime dẫn phương pháp điều chế polime dẫn  Phương pháp điện hóa, nhiệt vi sai, chụp ảnh hiển vi điện tử quét SEM  Nghiên cứu xử lí phân tích kết thực nghiệm thu sử dụng phần mềm ORIGIN  Tổng hợp thảo luận kết Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ POLIME DẪN ĐIỆN 1.1 Giới thiệu polime dẫn điện 1.1.1 Lịch sử polime dẫn điện [7, 9, 15] Lịch sử phát triển trình điện hóa tổng hợp chất hữu bắt đầu 150 năm trước Faraday lần phát trình oxi hóa muối axit Aliphatic tạo thành ankan tương ứng Cũng thời kì đó, Letlely điều chế Polianilin phương pháp điện hóa Ông hòa tan hai aoxơ anilin vào dung dịch H2SO4 loãng, đặt vào hai điện cực platin nối với nguồn điện chiều Ông trực tiếp quan sát lớn lên màng màu xanh cực dương Vật liệu gọi tên khác Emeraldin, Nigranilin cuối gọi với tên polianilin Từ đến nay, màng Polianilin hoạt động điện hóa đặc biệt ý công dụng to lớn vật liệu xúc tác điện hóa, công nghệ điện tử, sensor hóa học sinh học, trình tàng trữ biến đổi lượng Vào cuối năm 1970 polime dần chủ đề tranh luận liên tục thời gian bắt đầu có thông báo tính bán dẫn vật liệu Từ nhiều nhà khoa học tổng hợp nhiều polime 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 đó, chúng mang tên polime dẫn (conducting polime- CP) Một tính chất quan trọng polime dẫn điện độ dẫn điện Độ dẫn điện tính từ công thức: Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội ρ = 1/R ( R điện trở ()) Đối với chất bán dẫn cổ điển, hạt tải ion hay lỗ trống Với polime dẫn tìm chế dẫn điện với “hạt tải” polaron có điện tích +1, spin = ±1/2 biolaron có điện tích +2 spin = Trong đó, 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 [9] Polime dẫn điện phân làm loại chính:  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 đó, vận chuyển điện tích xảy thông qua trình trao đổi electron liên tiếp nhân oxi hóa khử kề Quá trình gọi chuyển không theo bước nhảy  Các polime dẫn điện tử (electronical conducting polimer) Các polime dẫn điện tử mạch cấu trúc có liên kết đôi liên hợp mở rộng, điển hình PANi Các polime dẫn điện tử thường chế tạo điện hóa kết tủa bề mặt điện cực trình điện phân tạo thành phương pháp trùng hợp hóa học * N-H N-H n * Polianilin (PANi) Khóa luận tốt nghiệp 10 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội M3 Qpc (C/cm ) 0.32 0.24 0.16 M2 M1 0.08 0.00 10 15 20 25 30 Sè chu kú Hình 3.12.Biến thiên điện lượng Qpctheo số chu kỳ n mẫu có nồng độ ANi khác (M1, M2, M3) Sự gia tăng Jpa Qpa, tương ứng Jpc Qpc, cho thấy lượng PANi tăng lên theo chu kì phân cực bị tác động tích cực bới nồng độ ANi Từ hai thông số dự đoán tốc độ hình thành PANi, từ gián tiếp tính tốc độ polime hóa ANi 3.2.2.4 Biến thiên Qa, Qc theo nồng độ Ani Đại lượng điện lượng phân cực CV toàn phần theo nhánh anôt Q a catôt Qc có ý nghĩa định toàn trình hình thành chuyển hóa màng PANi bề mặt điện cực Biến động điện lượng CV toàn phần Qa Qc theo số chu kì phân cực theo nồng độ ANi dung dịch tổng hợp PANi giới thiệu hình 3.13 Chu kì phân cực CV tăng Qa Qc lớn (về giá trị thực) Trong suốt trình tổng hợp chuyển hóa tuần hoàn PANi, Qa tăng với nồng độ ANi Khóa luận tốt nghiệp 45 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tuy nhiên với nồng độ ANi số chu kì phân cực CV cao, dạng biến thiên Qa Qc biến động lớn Xa nữa, phân tích diễn biến đường CV, biến thiên E pic, J pic Q pic, cho thấy dạng biến thiên không đổi, trì theo số chu kì tăng cao tất nồng độ monome ANi dung dịch, điều cho phép nhận xét chế phản ứng, oxi hóa khử PANi oxi hóa polime hóa ANi thành PANi suốt thời gian phân cực không thay đổi 1.6 0.8 Qa Q (C/cm ) M2 M3 1.2 M1 0.4 0.0 -0.4 Qc M1 -0.8 M3 -1.2 10 20 M2 30 40 50 Sè chu kú Hình 3.13 Biến thiên điện lượng Qa Qc theo số chu kỳ n mẫu có nồng độ ANi khác (M1, M2, M3) 3.3 Oxi hóa khử Pb(NO3)2 màng PANi điện hóa Mẫu PANi vừa tổng hợp sử dụng điện cực thay platin, nhằm thử nghiệm thực số phản ứng oxi hóa khử ion kim loại, tương tự cặp redox điển hình Fe3+/Fe2+ Trong đề tài này, muối chì Pb(NO3)2 thử nghiệm Trước hết phân cực tuần hoàn đa chu kỳ (phân cực CV) dung dịch H2SO4 0,5M, ANi Pb2+ để đảm bảo trình oxi hóa khử điện cực màng PANi ổn định, đường CV không thay đổi Khóa luận tốt nghiệp 46 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hình 3.14 Giới thiệu phổ phân cực tuần hoàn đa chu kỳ PANi dung dịch H2SO4 ANi Pb(NO3)2 10 J (mA/cm ) -2 -4 -6 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Sè chu kú Hình 3.14 Phổ CV PANi/ H2SO4 ANi Pb(NO3)2 Sau dùng dung dịch Pb(NO3)2 HNO3 0,1M để nghiên cứu tính oxi hóa khử Pb2+ 3.3.1 Phổ CV điện cực PANi có muối Pb(NO3)2 Nồng độ muối chì dung dịch tổng hợp lựa chọn ghi bảng 3.1 Bảng 3.1 Dung dịch mẫu thử oxi hóa khử Pb2+ PANi Mẫu Nồng độ Pb(NO3)2 (M) HNO3 0.1M M0 M1 10-4 M2 10-3 M3 5.10-3 Khóa luận tốt nghiệp 47 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Sau phổ CV PANi H2SO4 0,5M với Pb2+ nồng độ khác 20 J (mA/cm ) 15 10 -5 -10 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 E (V/SCE) Hình 3.15 Phổ CV tổng hợp PANi H2SO4 Pb(NO3)2 10-4M điện cực SS, tốc độ quét 50mV/s, khoảng quét -0,2 đến 0,8V 20 J (mA/cm ) 15 10 -5 -10 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 E (V/SCE) Hình 3.16 Phổ CV tổng hợp PANi H2SO4 Pb(NO3)2 10-3M điện cực SS, tốc độ quét 50mV/s, khoảng quét -0,2 đến 0,8V Khóa luận tốt nghiệp 48 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 20 J (mA/cm ) 15 10 -5 -10 -15 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 Sè chu kú Hình 3.17 Phổ CV tổng hợp PANi H2SO4 Pb(NO3)2 5.10-3M, điện cực SS, tốc độ quét 50mV/s, khoảng quét -0,7 đến 1,2V Có tượng muối chì ức chế trình oxi hóa PANi, làm giảm dòng phân cực pic oxi hóa pa1, pic khử pc1, đồng thời dòng oxi hóa ANi giảm mạnh So sánh đường CV phân cực PANi dung dịch có nồng độ muối chì khác cho thấy, nồng độ cao muối chì làm tăng dòng phản ứng phân cực anôt catôt (hình 3.18) 15 J (mA/cm ) M3 10 M2 M1 -5 -10 -0.5 0.0 0.5 1.0 E (V/SCE) Khóa luận tốt nghiệp 49 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hình 3.18 Phổ CV PANi H2SO4 có Pb(NO3)2 nồng độ khác điện cực SS, tốc độ quét 50mV/s, khoảng quét -0,7 đến 1,2V 3.3.2 Biến đổi pic oxi hóa khử CV Ion chì làm tăng giá trị điện pic anôt Epa Epc (hình 3.19 ), làm tăng giá trị dòng pic tương ứng : dòng Jpa (hình 3.20) tăng mạnh theo số chu kì nồng độ, dòng Jpc (hình 3.21) tăng mạnh phía âm theo Ep (mV/SCE) nồng độ ion chì 800 Epa 600 400 200 Epc 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 CPb , M 2+ Hình 3.19 Biến thiên điện pic anôt catôt theo nồng độ nồng độ Pb(NO3)2 khác (M1, M2, M3, M4) Khóa luận tốt nghiệp 50 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Jpa (mA/cm ) 20 c5 c4 c3 c2 c1 18 16 14 12 10 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 CPb , M 2+ Hình 3.20 Biến thiên dòng pic anôt -4 Jpc (mA/cm ) theo nồng độ nồng độ Pb(NO3)2 khác (M1, M2, M3, M4) -6 -8 c1 c2 c3 c4 -10 -12 -14 c5 -16 0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 CPb , M 2+ Hình 3.21 Biến thiên dòng pic catôt theo nồng độ nồng độ Pb(NO3)2 khác (M1, M2, M3, M4) Như ion chì có tác động hoạt hóa điện cực PANi, làm biến đổi phổ CV, điển hình pic oxi hóa khử Hiện tượng tăng điện pic anôt cho thấy ion chì làm trễ trình oxi hóa, làm cho trình khử Khóa luận tốt nghiệp 51 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội xảy xa sớm (điện pic khử tăng giá trị dương) Dòng pic Jpa Jpc tăng tương ứng chứng tỏ ion chì làm tăng trình phản ứng, Jpa Jpc tăng theo số chu kỳ CV chứng tỏ độ hoạt hóa trì, không bị ức chế 3.3.3 Phổ CV PANi thay đổi tốc độ quét điện J (mA/cm ) quét 40 20 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 Sè chu kú Hình 3.22 Phổ CV tổng hợp PANi H2SO4 Pb2+ 10-3M điện cực SS, tốc độ quét 100mV/s, khoảng quét -1,5 đến 0,9V Khóa luận tốt nghiệp 52 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 J (mA/cm ) Đỗ Thị Minh Thủy 30 25 20 15 10 -5 -10 -15 -20 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 Sè chu kú Hình 3.23 Phổ CV tổng hợp PANi H2SO4 Pb2+ 10-3M, điện cực SS, tốc độ quét 100mV/s, khoảng quét -1,5 đến 1,2V Nhận xét: Khi -1,5V thấy có tượng Pb kết tủa lên màng PANi, đầu độc PANi làm giảm tính hoạt hóa Ani Do giá trị p a1, pa2, pc1, pc2 giảm Tuy nhiên tái sinh polime đưa điện quét lên -0,7V Polime hình thành pic oxi hoá chuyển mạnh phía dương 3.4 Tính chất PANi sau oxi hóa khử Pb2+ Ảnh hƣởng Pb(NO3)2 đến hình thái học màng PANi Để nghiên cứu ảnh hưởng PbNO3 đến hình dạng PANi tiến hành chụp SEM với hai mẫu có ion chì dung dịch Khóa luận tốt nghiệp 53 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Pb(NO3)2 : 0M Pb(NO3):10-3M Hình 3.24: Ảnh SEM mẫu PANi chế tạo dung dịch H2SO4 0,5M có Pb(NO3)2 Ta thấy chưa có Pb(NO3)2 PANi có dạng sợi dài, mảnh so với có Pb(NO3)2 dung dịch, kích thước khoảng 100nm Trong với tác động ion chì màng PANi có dạng hạt tròn, kích thước đến 250nm Có thể giải thích ion chì tác Khóa luận tốt nghiệp 54 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội động lên trung tâm phản ứng, làm cho đầu sợi cuộn tròn to KẾT LUẬN Khóa luận tốt nghiệp 55 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Trên sở kết nghiên cứu chế tạo màng PANi, sử dụng màng làm điện cực nghiên cứu trình oxi hóa khử Pb 2+, ta rút kết luận sau: 1.Tổng hợp polime dẫn điện PANi môi trường axit H2SO4, phân cực CV ổn định khoảng -0,2V đến 0,8V (SCE), từ chế tạo điện cực màng PANi thép không gỉ để nghiên cứu trình oxi hóa khử dung dịch Ion chì có hiệu ứng mạnh điện cực PANi, làm biến đổi phổ CV, điển hình pic oxi hóa khử Ion chì làm trễ trình oxi hóa, làm cho trình khử xảy sớm (điện pic khử lùi dương); đặc biệt dòng pic oxi hóa khử tỉ lệ thuận với nồng độ ion chì khoảng 10-4 đến 510-3M, với chu kì CV, cho thấy khả ứng dụng điện cực màng PANi nghiên cứu ion chì môi trường nước Nghiên cứu đến hình thái học chụp SEM ta thấy có thay đổi hình dạng kích thước sợi PANi Khi có mặt ion Pb 2+ sợi PANi cuộn to tròn hơn, kích thước 250nm gấp đôi so với ion chì Tổng hợp kết cho thấy sử dụng màng PANi chế tạo làm điện cực nghiên cứu trình oxi hóa khử Khóa luận tốt nghiệp 56 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Đình Bạch (2000), hoá học hữu cơ, NXBĐHQG 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 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 Phạm Đình Đạo, Trần Kim Oanh, Lê Xuân Quế, Kết tủa điện hoá PANi axit sunphuric, Tạp chí khoa học công nghệ, Tập XXXVIII-20003B,Tr.87-91 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 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 10 Trần Kim Oanh (2000), Luận Văn Thạc Sĩ, ĐHSP Thái Nguyên Khóa luận tốt nghiệp 57 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 11 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 12 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 13 Nguyễn Minh Thảo, (1998), Hoá học hợp chất dị vòng, Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội 14 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 15 Nguyễn Thị Hải Vân (2006), Luận văn thạc sĩ, ĐHSP Hà Nội Tiếng Anh 16 Agata Michalska & Marcin Wojciechowski, Sliver and lead all-plastic sensor-polyaniline vs poly(3,4-ethyledioxythiophene) solid contacct, J Solid State Electrochem (2009) 13:99-106 17 Bahram Cherghi, Ali Reza Fakhari, Shahin Borhani, Ali Akbar Entezami, Chemical and electrochemical deposition of conducting polyanilin on lead, Journal of Electroanalytical Chemistry 626 (2009) 116-122 18 B.N Grgur, V Ristic, M.M Gvozdenovic, M.D Maksimovic, B.Z Jugovic, Polyaniline as possible anode materials for the lead acid batteries, Journal of Power Sources 180 (2008) 635-640 19 K Wagner, J.W Strojek, K Koziel, Processes during anodic stripping voltammetry determination of lead in the presence of copper on a solid Khóa luận tốt nghiệp 58 Lớp K32C – Khoa Hóa Học Đỗ Thị Minh Thủy Trường Đại học Sư phạm Hà Nội electrode modified with 2,2 –bipyridyl in polyaniline, Analytica Chimica Acta 447 (2001) 11-21 20 R ANSARI and F RAOFIE, Removal of Lead Ion from Aqueous Solutions Using Sawdust Coated by Polyaniline, E-Journal of Chemistry, Vol.3, No.10, pp 49-59, January 2006 Khóa luận tốt nghiệp 59 Lớp K32C – Khoa Hóa Học [...]... axit Tùy thuộc vào khả năng hòa tan của 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 anôt sao cho xuất hiện dòng phản ứng oxi hóa anilin trên điện cực để tạo PANi Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà ta áp... Hóa chất và dung dịch nghiên cứu 2.2.1 Hóa chất Anilin nguyên chất, axit H2SO4 98% (d = 1,84g/ml), axit HNO3 64% (d=1,4g/ml), Pb(NO3)2 khan 2.2.2 Dung dịch nghiên cứu - Dung dịch Ani 10ml/l trong H2SO4 0,5M - Dung dịch Pb(NO3)2 nồng độ 0,0001M, 0,001M, 0,005M trong axit HNO3 2.2.3 Các bƣớc tiến hành nghiên cứu - Tổng hợp PANi trong môi trường H2SO4 0,5M - Nghiên cứu phản ứng oxi hóa khử của ion Pb 2+... tập trung nghiên cứu nâng cao độ bền của màng phủ polime dẫn Trong đó PANi làm tăng thời gian bảo vệ của màng Những kết quả khả quan về nghiên cứu màng polianilin có thể mở ra những nghiên cứu mới nhiều triển vọng Một số chất hoạt động bề mặt được đưa vào dung dịch điện ly, nhằm tạo PANi có đặc điểm mới đáp ứng yêu cầu ứng dụng Trên nền điện cực biến tính với PANi có khả năng thực hiện phản ứng oxi hóa... Hình 1.3b Sơ đồ phản ứng điện hoá của chất ức chế PANi trên nền Fe 1.4 Định hƣớng nghiên cứu của khóa luận Khả năng ứng dụng của PANi ngày càng lớn và không ngừng phát triển trong nhiều lĩnh vực Trong đó nhu cầu nâng cao chất lượng bảo vệ chống ăn mòn kim loại đang được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước, để thay thế cho một số chất độc hại, góp phần bảo vệ môi trường Chương trình hợp tác hai quốc gia... với nhiều chất Chúng có ứng dụng rất đa dạng, đặc biệt khả năng chống ăn mòn tăng lên đáng kể Với mục đích nghiên cứu chế tạo polianilin có khả năng xúc tác mạnh quá trình oxi hóa khử, đồng thời tác động tích cực đến quá trình thụ động hóa nhanh bảo vệ chống ăn mòn Chúng tôi khảo sát quá trình tổng hợp điện hóa PANi trong dung dịch H2SO4 trên điện cực thép không gỉ và hiệu ứng của Pb(NO3)2 với PANi Khóa... thái oxi hóa của màng polime Sự thay đổi trạng thái polime xảy ra rất nhanh, nhờ đó tính chất trung hòa điện trong màng polime được bảo toàn Sự thay đổi trạng thái oxi hóa đi kèm với quá trình ra vào của ion trái dấu bù điện tích Các polime hoạt động điện là các vật dẫn tổ hợp Trong quá trình tổng hợp màng polime dẫn có sự chuyển trạng thái từ dẫn điện sang cách điện, có sự xâm nhập của anion vào màng... giai đoạn như hình 1.2 dưới đây: - (1) Giai đoạn đầu, oxi hóa anilin tạo cation gốc - Giai đoạn (2) - cation gốc này phản ứng với nhau tạo đime và loại ra hai proton Đime hoặc oligome có thể bị oxi hóa ở thế oxi hóa monome - (3) Giai đoạn các đime này phản ứng với các cation – gốc của monome phát triển mạch PANi, PANi tổng hợp điện hóa đạt đến hàng nghìn monome trong mạch phát triển NH2 H NH3 1e H... nhờ sự thay đổi trạng thái oxi hóa của màng polime, sự thay đổi này diễn ra rất nhanh Nhờ đó tính chất trung hòa điện của màng polime được duy trì Sự thay đổi trạng thái oxi hóa đi kèm với quá trình ra vào của ion trái dấu bù điện tích Các polime hoạt động điện thường là các vật dẫn tổ hợp biểu hiện cả tính dẫn điện tử và ion 1.1.3 Một số polime dẫn điện tiêu biểu  Polianilin – PANi * Khóa luận tốt... chất electron khi đưa vào một số tạp chất hay tạo ra một số sai lệch mạng sẽ làm thay đổi tính chất dẫn điện của bán dẫn và sẽ tạo ra chất bán dẫn loại p hoặc n tùy thuộc vào bản chất của chất pha tạp Các thuật ngữ này đã được áp dụng vào hệ polime dẫn Năm 1977, hai nhà khoa học Huger và Macdiarmid đã phát hiện ra khi pha tạp I2 và poliaxetilen thì tạo được polime với tính dẫn điện của kim loại Sự pha... vào màng polime Sự tồn tại hai trạng thái liên kết tưng ứng với hai dạng mang điện: polaron và bipolaron Có thể nói rằng quá trình nghiên cứu cơ chế dẫn điện cũng như quá trình tổng hợp lên vật liệu polime dẫn điện là quá trình hết sức phức tạp, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: pH của môi trường trong quá trình điện hóa, nồng độ các chất pha tạp và thời gian điện hóa 1.3.3.4 Khả năng bảo vệ chống ... Trên sở kết khoa học công nghệ tham khảo được, chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp polianilin hiệu ứng ion Pb” làm nội dung nghiên cứu cho khóa luận tốt nghiệp Khóa luận tốt nghiệp Lớp K32C – Khoa... tiến hành nghiên cứu - Tổng hợp PANi môi trường H2SO4 0,5M - Nghiên cứu phản ứng oxi hóa khử ion Pb 2+ điện cực PANi vừa chế tạo - Phân tích nhiệt vi sai 2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1... khó xảy Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy màng PANi tổng hợp dung dịch có mặt ion NO3- có độ dẫn điện cao so với ion peclorat, clorua hay sunfat Nhà khoa học Kittali công bố nghiên cứu Khóa luận tốt