Nghiên cứu chế tạo màng mỏng nanocomposit poly (1,5 điaminonaphtalen) graphen bằng phương pháp điện hóa

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THỊ XẾP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG MỎNG NANOCOMPOSIT POLY (1,5–ĐIAMINONAPHTALEN)–GRAPHEN BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa lí Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Th.S Đăng Thị Thu Huyền HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Bài khóa luận đƣợc hoàn thành Viện Kĩ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Sau thời gian nghiên cứu, em hoàn thành khóa luận với đề tài: “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng nano composit poly (1,5– Điaminonaphtalen)/Graphen phƣơng pháp điện hóa” Trong trình thực khóa luận, em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ thầy cô, bạn bè ngƣời thân Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Đăng Thị Thu Huyền, ngƣời hƣớng dẫn khoa học tận tình bảo tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận Em xin cảm ơn PGS.TS Nguyễn Tuấn Dung, cô chú, anh chị phòng Nghiên cứu Ứng dụng triển khai Công nghệ, Viện Kĩ thuật Nhiệt đới giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo tổ Hóa lí, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội dạy, giúp đỡ em suốt bốn năm học đặc biệt thời gian em thực khóa luận Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2015 Nguyễn Thị Xếp LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành đƣợc đề tài: “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng nano composit poly (1,5–Điaminonaphtalen)/Graphen phƣơng pháp điện hóa” em nhận đƣợc giúp đỡ nhiệt tình Th.S Đăng Thị Thu Huyền thầy cô giáo khác tổ Hóa lí Em xin cam đoan kết em tự nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn Th.S Đăng Thị Thu Huyền Sinh viên Nguyễn Thị Xếp MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Polymer dẫn điện 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.1.1 Lịch sử hình thành 1.1.1.2 Phân loại 1.1.1.3 Cơ chế dẫn điện 1.1.2 Phƣơng pháp tổng hợp 1.1.2.1 Phương pháp hóa học 1.1.2.2 Phương pháp điện hóa 1.1.3 Ứng dụng 1.1.3.1 Trong lĩnh vực chế tạo nguồn điện 1.1.3.2 Trong chế tạo cảm biến sinh học 1.1.4 Poly (1,5–Điaminonaphtalen) 10 1.2 Graphen graphen oxide 11 1.2.1 Giới thiệu chung 11 1.2.1.1 Graphen 11 1.2.1.2 Graphen oxide (GO) 13 1.2.2 Tính chất 14 1.2.2.1 Tính chất graphen 14 1.2.2.2 Tính chất GO 15 1.2.3.1 Tổng hợp graphen 15 1.2.3.2 Tổng hợp graphen oxide 16 1.2.4 Ứng dụng 16 1.3 Vật liệu composit polyme dẫn–graphen 17 1.3.1 Giới thiệu chung 17 1.3.2 Phƣơng pháp hóa học 18 1.3.3 Phƣơng pháp điện hóa 18 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ NGHIÊN CỨU 20 2.1 PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 20 2.1.1 Điện cực làm việc 20 2.1.2 Trùng hợp điện hóa màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO 20 2.1.2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 20 2.1.2.2 Thực nghiệm 21 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.2.1 Phƣơng pháp phổ hấp thụ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) 22 2.2.2 Phƣơng pháp phổ tán xạ Raman 23 2.2.3 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron Microscope) 24 2.2.4 Phƣơng pháp quét vòng (CV – Cyclic Voltammetry) 25 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Tổng hợp điện hóa màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO 27 3.2 Nghiên cứu tính chất điện hóa 29 3.3 Phổ hồng ngoại màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO 30 3.4 Phổ tán xạ Raman màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO 32 3.5 Ảnh SEM màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO 35 KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DAN Điaminonaphtalen PA Polyacetylen PANi Polyanilin SEM Kính hiển vi điện tử quét – Scanning Electron Microscope FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier – Fourier InfraRed PPy Polypyrol WE Điện cực làm việc – Working Electrode RE Điện cực so sánh – Refrece Electrode CE Điện cực đối – Counter Electrode GO Graphen oxide DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BẢNG Bảng 3.1: Kết phổ IR màng nanocomposit poly(1,5-DAN)/RGO GO Bảng 3.2: Các pic Raman GO; P1,5-DAN P1,5-DAN/GO HÌNH VẼ Chƣơng Hình 1.1: Một số polyme dẫn tiêu biểu Hình 1.2: Polyme oxy hoá khử Hình 1.3: Polyme dẫn ion Hình 1.4: Sơ đồ trùng hợp điện hóa 1,5- DAN Hình 1.5: Cấu trúc graphen (A) graphit (B) Hình 1.6: Cấu trúc GO Chƣơng Hình 2.1: Điện cực điện hóa tích hợp Pt Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Hình 2.3: Máy đo phổ hồng ngoại FT-IR Hình 2.4: Máy đo FE-SEM (S4800-Hitachi-Nhật Bản) Hình 2.5: Phƣơng pháp quét tuyến tính đa chu kỳ Hình 2.6: Quan hệ điện dòng điện phƣơng pháp CV Hình 2.7: Hệ điện hóa đa Autolab PGSTAT30 Chƣơng Hình 3.1: Phổ CV điện cực Pt phủ hỗn hợp 1,5-DAN GO dung dịch HClO4 0,1M với khoảng từ -0,02V tới +0,95V Hình 3.2: Phổ CV điện cực Pt phủ hỗn hợp 1,5-DAN GO dung dịch HClO4 0,1M với khoảng từ -0,8V tới +0,95V Hình 3.3: Đƣờng CV dung dịch đệm axetat 0,1M điện cực Pt/1,5-DAN/GO khi: a Chƣa trùng hợp; b Trùng hợp với Ei = -0,02V; c Trùng hợp với Ei = -0,8V Hình 3.4: Phổ hồng ngoại màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/RGO GO Hình 3.5: Phổ Raman graphen oxide Hình 3.6: Phổ Raman poly(1,5-diaminonaphtalen) Hình 3.7: Phổ Raman màng poly(1,5-DAN)/GO tổng hợp phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ Hình 3.8: Ảnh FE-SEM của: a) GO, b) poly(1,5-DAN) Hình 3.9: Ảnh FE-SEM bề mặt màng composit poly(1,5-DAN)/GO tổng hợp phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong số polyme hữu cơ, polyme dẫn vật liệu triển vọng ứng dụng làm vật liệu cảm biến nhờ có dải bất định xứ làm cho chúng trở thành vật liệu bán dẫn chí có độ dẫn cao Một số polyme dẫn nhƣ polyanilin, polypyol, polythiophen… đƣợc chứng minh vật liệu cảm biến tốt nhiệt độ phòng Bên cạnh đặc tính vƣợt trội, polyme dẫn có yếu điểm chủ yếu liên quan đến độ bền học độ ổn định tính dẫn điện Để giải vấn đề này, biện pháp đƣợc sử dụng nhiều biến tính, kết hợp với vật liệu nano (hữu cơ, vô cơ) tạo vật liệu nanocomposit Ngay sau đƣợc khám phá (2004) graphen nhanh chóng đƣợc nghiên cứu chế tạo nanocomposit với polyme dẫn, đƣợc kì vọng có đặc tính vƣợt trội nhờ kết hợp ƣu điểm hai vật liệu thành phần Vì lí em chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng nano composit poly (1,5–Điaminonaphtalen)/Graphen phƣơng pháp điện hóa” Mục đích nghiên cứu, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Chế tạo đƣợc màng mỏng nanocomposit poly (1,5–DAN) phƣơng pháp điện hóa - Khảo sát đƣợc tính chất điện hóa màng nanocomposit poly (1,5DAN) 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu - Nghiên cứu màng mỏng nanocomposit poly (1,5–DAN) - Nghiên cứu phƣơng pháp khảo sát tính chất vật liệu Phạmvi nghiên cứu - Tổng hợp màng mỏng nanocomposit poly (1,5–DAN) Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan lí thuyết vấn đề liên quan - Nghiên cứu phƣơng pháp tổng hợp polyme dẫn composit polyme dẫn - Nghiên cứu phƣơng pháp phân tích lí hóa đại 2.2.4 Phƣơng pháp quét vòng (CV – Cyclic Voltammetry) Điện đƣợc quét tuyến tính theo thời gian với tốc độ không đổi v = dE/dt, từ Ei đến Ef ngƣợc lại tạo thành chu kì khép kín Điện biến đổi tuyến tính theo thời gian Hình 2.5: Phƣơng pháp quét tuyến tính đa chu kỳ Theo hƣớng anot hay catot quan sát đƣợc pic tƣơng ứng với trình oxi hóa hay khử chất ban đầu chất trung gian đƣợc tạo thành Dòng điện đo đƣợc phản hồi đặc trƣng hệ đo đƣợc ghi lại nhƣ hàm điện thế, qua thiết lập phổ E(V) – I(A) Hình 2.6: Quan hệ điện dòng điện E – I phƣơng pháp CV 25 Phƣơng pháp CV thực máy Autolab/PGSTAT30, đƣợc sử dụng để thực phản ứng trùng hợp 1,5-DAN điện cực Pt nghiên cứu tính chất điện hóa màng poly(1,5-DAN) tạo thành Hình 2.7: Hệ điện hóa đa Autolab PGSTAT30 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp điện hóa màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO Chúng tiến hành tổng hợp màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/ GO vi điện cực Pt phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ thiết bị đo điện hóa đa PGSTAT30 Autolab (Hà Lan) Hòa tan 1,5-DAN với nồng độ 5mM dung dịch HClO4 0,1M, cho thêm GO với tỷ lệ 0,02 mg/ml, phân tán rung siêu âm 30 phút Phun hệ huyền phù thu đƣợc lên bề mặt vi điện cực Pt, sấy khô tủ sấy chân không 50oC 2h Phân cực điện cực dung dịch HClO4 0,1M theo kĩ thuật CV khoảng khoảng từ -0,02V tới +0,95V (theo calomen), tốc độ quét 50mV.s-1 Đƣờng cong E-I thu đƣợc nhƣ hình 3.1: 20 A 15 I / A 10 -5 -10 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 E/V Hình 3.1: Phổ CV điện cực Pt phủ hỗn hợp 1,5-DAN GO dung dịch HClO4 0,1M với khoảng từ -0,02V tới +0,95V Nhận xét: Ta thấy vòng quét dòng bắt đầu tăng mạnh từ +0,48V xuất pic oxi hóa +0,6V Ở vòng quét tiếp theo, cƣờng 27 độ pic oxi hóa giảm, xuất cặp pic oxi hóa – khử +0,42/+0,38V +0,13/+0,04V, hai cặp pic có cƣờng độ yếu không tăng theo thời gian Nhƣ vậy, trƣờng hợp ta quan sát thấy monome có bị oxi hóa nhƣng không thấy phát triển mạch polyme Tiếp tục mở rộng khoảng quét từ -0,8V tới +0,95V Kết thu đƣợc nhƣ hình 3.2: 15 B 10 I / A -5 -10 -15 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 E/V Hình 3.2: Phổ CV điện cực Pt phủ hỗn hợp 1,5-DAN GO dung dịch HClO4 0,1M với khoảng từ -0,8V tới +0,95V Nhận xét: Ta thấy vòng quét dòng bắt đầu tăng mạnh từ +0,52V xuất pic oxi hóa monome +0,6V cƣờng độ pic giảm mạnh vòng quét sau Tuy nhiên, từ vòng quét thứ xuất rõ nét hai cặp pic oxi hóa – khử +0,45/+0,4V +0,15/+0,12V, hai cặp pic có cƣờng độ mạnh tăng theo chu kì quét Ngoài ta quan sát thấy pic khử -0,48V liên quan tới trình khử GO, cƣờng độ pic giảm dần theo số vòng quét Nhƣ vậy, tiến hành quét 28 khoảng rộng từ -0,8V tới +0,95V GO bị khử làm tăng độ dẫn điện màng tạo điều kiện thuận lợi cho trình trùng hợp điện hóa P1,5DAN/GO Điện cực Pt/P1,5-DAN/GO sau tổng hợp đƣợc rửa cồn tuyệt đối sấy khô trƣớc thực nghiên cứu 3.2 Nghiên cứu tính chất điện hóa Điện cực Pt sau đƣợc biến tính màng nanocomposit poly (1,5DAN)/GO khoảng quét từ -0,8 đến +0,95V đƣợc khảo sát tính điện hóa dung dịch đệm axetat 0,1M (pH = 5) phƣơng pháp CV, tốc độ quét 50mV.s-1 Các điện cực Pt phủ 1,5-DAN/GO trƣớc trùng hợp trùng hợp khoảng -0,02 đến +0,95V đƣợc khảo sát đồng thời để đối chứng Các đƣờng CV hồi đáp đƣợc trình bày hình 3.3: c 10 b I / A a -5 -10 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 E/V Hình 3.3: Đƣờng CV dung dịch đệm axetat 0,1M điện cực Pt/1,5-DAN/GO khi: a Chƣa trùng hợp; b Trùng hợp với Ei = -0,02V; c Trùng hợp với Ei = -0,8V Quan sát hình ta thấy màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO chế tạo phƣờng pháp trùng hợp điện hóa in-situ khoảng từ -0,8 đến 29 +0,95V có hoạt tính điện hóa tốt hẳn so với trƣờng hợp chƣa trùng hợp trùng hợp với Ei = -0,02V Kết phù hợp với kết luận phần 3.1 3.3 Phổ hồng ngoại màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO [2,7] Màng nanocomposit P1,5-DAN/GO thu đƣợc quét khoảng từ -0,8 đến +0,95V đƣợc phân tích cấu trúc hóa học phổ hồng ngoại IR phổ tán xạ Raman 3500 1052 1401 1631.5 3000 2500 2000 1500 1141.5 1115 1087 1403 1574.4 1635.5 3443 poly(1,5-DAN)/RGO 3434 Transmitance (%) GO 1000 Wavenumber (cm-1) Hình 3.4: Phổ hồng ngoại màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/RGO GO Kết phổ IR màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/RGO GO đƣợc trình bày bảng 3.1 30 Bảng 3.1: Kết phổ IR màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/RGO GO Các pic đặc trƣng (cm-1) GO Dao động hóa trị Poly (biến dạng) (1,5-DAN)/RGO 1574  cc nhân thơm 1403 Dao động hóa trị nhân naphtalen 1142  CC 1115  C H 1087 Chỉ có mặt ion đối ClO4 3434  N H nhóm amin 1635,5  C N polyme 1632  CC graphen 3443  O H 1052  CO nhóm RO Kết luận: Phổ IR màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/RGO không pic đặc trƣng GO nhƣ pic có cƣờng độ mạnh nhọn 3443 cm-1 dao động biến dạng nhóm OH pic có cƣờng độ yếu 1052 cm-1 dao động hóa trị nhóm C-O nhóm ankoxyl (RO) Phổ IR màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/RGO pic đặc trƣng poly(1,5DAN) có pic đặc trƣng GE Nhƣ GO đƣợc khử phần để tạo GE 31 3.4 Phổ tán xạ Raman màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO [2,7] Intensity 1585.6 1355.7 1000 1500 2000 2500 Wave number, cm-1 Hình 3.5: Phổ Raman graphen oxide - Phổ Raman graphen oxide đƣợc trình bày hình 3.5 Phổ Raman graphen oxide thể pic đặc trƣng D-band 1355,7 cm-1 Gband 1585,6 cm-1, phù hợp với tài liệu công bố 32 1579 1515.6 1454.5 1335 Intensity 124 108 1000 1500 2000 2500 Wave number, cm-1 Hình 3.6: Phổ Raman poly(1,5-diaminonaphtalen) - Phổ Raman màng P1,5-DAN thể rõ cấu trúc P1,5-DAN phù hợp với tài liệu công bố Các pic tần số 1515,6 cm-1, 1335 cm-1 thể dao động khung nhân naphtalen, pic 1454,5 cm-1 dao động biến dạng liên kết C-N Ngoài pic tần số 1247 cm-1 thể dao động liên kết C-NH-C, tần số 1088 cm-1 thể dao động hóa trị ClO 4 33 1580 1356 Intensity 1328 1519 1450 1000 1500 2000 2500 Wave number, cm-1 Hình 3.7: Phổ Raman màng poly(1,5-DAN)/GO tổng hợp phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ - Phổ Raman thu đƣợc màng P1,5-DAN/GO thể rõ rệt cấu trúc hóa học thành phần: GO P1,5-DAN Ta quan sát thấy pic đặc trƣng GO 1356 cm-1, 1580 cm-1 pic đặc trƣng P1,5-DAN 1450 cm-1, 1519 cm-1, 1328 cm-1 Quan sát phổ Raman GO, P1,5-DAN P1,5-DAN/GO hình lập bảng trình bày liên kết hóa học bảng 3.2: Bảng 3.2: Các pic Raman GO, P1,5-DAN P1,5-DAN/GO GO 1,5- PDAN 1355,7 cm-1 (1,5-PDAN)/GO 1356 cm-1 D-band 34 1585,6 cm-1 G-band 1579 cm-1 1580 cm-1 1454,5 cm-1 Dao động liên kết C-N 1515,6 cm-1 Dao động khung 1335 cm-1 Dao động khung 1247 Dao động liên kết C-NH-C 1450 cm-1 1519 cm-1 1328 cm-1 2697 cm-1 1088 Dao động hóa trị ClO4 Quan sát phổ Raman từ bảng ta có nhận xét composit poly(1,5DAN)/GO tổng hợp thành công vi điện cực Pt 3.5 Ảnh SEM màng nanocomposit poly (1,5-DAN)/GO b) a) Hình 3.8: Ảnh FE-SEM của: a) GO, b) poly(1,5-DAN) 35 Hình 3.9: Ảnh FE-SEM bề mặt màng nanocompozit poly(1,5-DAN)/GO tổng hợp phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ Trên hình 3.11 ta quan sát thấy cấu trúc nhăn GO đƣợc phân tán vào bề mặt poly(1,5-DAN) đồng đều, cấu trúc nhăn GO yếu tố làm tăng diện tích bề mặt cho màng nanocomposit poly(1,5-DAN)/GO; từ làm tăng hiệu suất cảm ứng Trên hình thấy rõ cấu trúc tổ hợp hai thành phần: GO 1,5-DAN 36 KẾT LUẬN Sau trình thực khóa luận với đề tài “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng nano composit poly (1,5–Điaminonaphtalen)/Graphen phƣơng pháp điện hóa” em thu đƣợc số kết lí thuyết thực nghiệm nhƣ sau: Về lí thuyết em nghiên cứu thu đƣợc kiến thức liên quan tới mảng: - Tổng quan polyme dẫn vấn đề liên quan - Các phƣơng pháp tổng hợp polyme dẫn composit polyme dẫn–GE - Các phƣơng pháp phân tích lí hóa đại - Các phƣơng pháp nghiên cứu điện hóa Về thực nghiệm nhóm nghiên cứu đã: - Chế tạo thành công màng mỏng nanocomposit poly(1,5–DAN)/GE điện cực Pt phủ hỗn hợp 1,5-DAN GO dung dịch HClO4 0,1M phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ - Khảo sát đƣợc tính chất điện hóa màng nanocomposit poly(1,5– DAN)/GE phƣơng pháp CV dung dịch đệm axetat 0,1M Kết cho thấy màng tổng hợp đƣợc có tính chất điện hóa tốt hẳn so với chƣa trùng hợp trùng hợp với khoảng hẹp - Phân tích cấu trúc hóa học đặc trƣng màng phƣơng pháp phổ tán xạ Raman cho thấy màng tổng hợp đƣợc có cấu trúc đặc trƣng 1,5-DAN GO - Phổ hồng ngoại IR màng nanocomposit poly(1,5–DAN)/RGO cho thấy màng có pic đặc trƣng 1,5-DAN GE - Ảnh SEM màng cho thấy màng có cấu trúc tổ hợp 1,5-DAN GO 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Dung (2009), Giáo trình chuyên đề polyme dẫn (tập giảng chuyên đề), Hà Nội Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phƣơng pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo Dục Khƣơng Thị Nhật Hạ (2014), Khóa luận tốt nghiệpNghiên cứu chế tạo đặc trưng vật liệu graphen oxit, graphen từ graphit tự nhiên Việt Nam ứng dụng xử lí môi trường, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Dƣơng Thị Hạnh (2011), Khóa luận tốt nghiệp Nghiên cứu biến tính điện cực cacbon thủy tinh màng điện hóa polydiamoninaphtalen ứng dụng phân tích ion Ag+, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Trần Hiệp Hải, Giáo trình hóa lí Phản ứng điện hóa ứng dụng, NXB Giáo Dục Đăng Thị Thu Huyền (2011), Vật liệu lai polyme dẫn – Graphen: Tổng hợp, tính chất ứng dụng; Tổng hợp màng mỏng vật liệu laipolyme dẫn–graphen ứng dụng cảm biến môi trường, Luận văn Thạc sĩ Hóa học vô cơNghiên cứu tổng hợp màng mỏng polyme dẫn pha tạp hạt nano Fe3O4 ứng dụng thử nghiệm chế tạo cảm biến sinh học điện hóa, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Phan Văn Kiệm (2015), Tập giảng phổ dành cho sinh viên năm cuối, Hà Nội Nguyễn Thị Phƣơng Loan (2013), Luận văn thạc sĩ Khoa học Hóa họcTổng hợp màng mỏng nanocompozit polyme dẫn/graphen ứng dụng làm cảm biến cation Pb(II), Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 38 Nguyễn Văn Tuế, Giáo trình hóa lí tập IV Điện hóa học, NXB Giáo Dục Tiếng Anh 10 Wu Lei, Weimeng Si, Yujuan Xu, Zhenyan Gu, Qingli Hao (2014), Conducting polymer composites with graphene for use in chemical sensors and biosensors, Microchim Acta 11 Xin-Gui Li,* Jia-Li Zhang, and Mei-Rong Huang, Interfacial Synthesis and Functionality of Self-Stabilized Polydiaminonaphthalene Nanoparticles 12 Wikipedia 39 [...]... với dopant và trùng hợp tạo màng polyme dẫn kết tủa trên bề mặt điện cực Có thể sử dụng hệ điện hóa với hai hoặc ba điện cực  Hệ điện hóa hai điện cực gồm điện cực làm việc (WE – Working Electrode) và điện cực đối (CE – Counter Electrode) WE thƣờng dùng là điện cực Au, Pt… Hệ điện hóa hai điện cực đƣợc dùng chủ yếu trong tổng hợp vật liệu  Hệ điện hóa ba điện cực gồm WE, CE và điện cực so sánh (RE –... 0,1g/100ml H2O ở 20,5oC Poly (1,5 Điaminonaphtalen) là polyme dẫn có nhiều ứng dụng trong thực tế nhƣ chế tạo vật liệu phát quang, vật liệu điện cực có độ nhạy cao, chế tạo cảm biến có hiệu suất cao, màng poly( 1,5 -điaminonaphtalen) hấp thụ mạnh các ion kim loại nặng… Hầu hết các polydiaminonaphtalen đều đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp trùng hợp điện hóa Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu của Xin-Gui Li, Jia-Li... pháp tiêu biểu: - Phƣơng pháp cơ học - Phƣơng pháp nhiệt - Phƣơng pháp tách hóa học - Phƣơng pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD – Chemical Vapor Desposition) Phƣơng pháp CVD đang trở thành phƣơng pháp gần nhƣ tối ƣu nhất để chế tạo ra màng graphen phục vụ cho nghiên cứu khoa học 15 1.2.3.2 Tổng hợp graphen oxide [3] Phƣơng pháp Hummers đƣợc sử dụng khá phổ biến trong việc điều chế GO bằng phƣơng pháp. .. chất điện hóa của màng poly( 1,5-DAN) tạo thành Hình 2.7: Hệ điện hóa đa năng Autolab PGSTAT30 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tổng hợp điện hóa màng nanocomposit poly (1,5- DAN)/GO Chúng tôi đã tiến hành tổng hợp màng nanocomposit poly (1,5- DAN)/ GO trên vi điện cực Pt bằng phƣơng pháp trùng hợp điện hóa in-situ trên thiết bị đo điện hóa đa năng PGSTAT30 Autolab (Hà Lan) Hòa tan 1,5-DAN với nồng... Theo các công trình nghiên cứu đã đƣợc công bố thì vật liệu composit polyme dẫn graphen có thể đƣợc tổng hợp bằng 2 phƣơng pháp chính: phƣơng pháp hóa và phƣơng pháp điện hóa 17 1.3.2 Phƣơng pháp hóa học Phƣơng pháp hóa học điển hình nhất là trùng hợp hóa học in-situ trong một dung dịch chứa monome và GO/GE Trong trƣờng hợp dùng GO – là tiền chất của graphen – cần có quá trình khử polyme/GO Trong một... tính điện hóa Composit polyme dẫn/GE có thể đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp trùng hợp bề mặt lỏng-lỏng trong hệ thống nƣớc-dầu Ngoài ra, sự hình thành composit poly (1,5- DAN)–GO có thể đƣợc thực hiện bởi phản ứng quang hóa Trong trƣờng hợp này GO đƣợc khử bằng ánh sáng UV sau đó trùng hợp polyme ở nhiệt độ phòng 1.3.3 Phƣơng pháp điện hóa Tổng hợp điện hóa là một phƣơng pháp dễ dàng kiểm soát để chế tạo. .. n Fe CH3 Poly( 2-methyl-5-vinylpyridine) Poly vinylferrocene Hình 1.2: Polyme oxy hoá khử Loại 3: Các polyme trao đổi ion (Ion exchange polyme): Là polyme chứa các cấu tử có hoạt tính oxy hóa – khử liên kết tĩnh điện với màng polyme dẫn ion, trong trƣờng hợp này cấu tử có hoạt tính oxy hóa – khử có điện tích trái dấu với màng polyme Hình 1.3: Polyme dẫn ion 1.1.1.3 Cơ chế dẫn điện [4] Các polyme dẫn... các monome và các chất oxi hóa; việc lựa chọn các ion đối để liên kết với các chất oxi hóa; khó khăn trong việc điều khiển tốc độ phản ứng polyme hóa Ngoài ra chất lƣợng polyme không cao, nếu sử dụng chất oxi hóa mạnh có thể gây ra sự quá oxi hóa phá hủy màng polyme Phƣơng pháp điện hóa có ƣu điểm tạo màng đồng đều và có độ dẫn tốt hơn so với phƣơng pháp hóa học, sản phẩm tạo ra thƣờng đạt độ sạch cao... gian đƣợc tạo thành Dòng điện đo đƣợc phản hồi các đặc trƣng của hệ đo và đƣợc ghi lại nhƣ một hàm của điện thế, qua đó thiết lập phổ E(V) – I(A) Hình 2.6: Quan hệ giữa điện thế và dòng điện E – I trong phƣơng pháp CV 25 Phƣơng pháp CV thực hiện trên máy Autolab/PGSTAT30, đƣợc sử dụng để thực hiện phản ứng trùng hợp 1,5-DAN trên điện cực Pt và nghiên cứu tính chất điện hóa của màng poly( 1,5-DAN) tạo thành... RE thƣờng dùng là điện cực calomen và Ag/AgCl Hệ điện hóa ba điện cực đƣợc dùng chủ yếu để nghiên cứu quá trình phản ứng điện hóa Qua trình oxi hóa các monome hòa tan trong dung dịch điện phân đƣợc thực hiện bởi sự áp thế bên ngoài hình thành các cation gốc hay polaron Một cách tổng quát, cơ chế trùng hợp điện hóa theo sơ đồ sau: Bƣớc 1: Phân tử monome oxi hóa trên bề mặt điện cực tạo thành cation gốc: ... pháp điện hóa Mục đích nghiên cứu, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Chế tạo đƣợc màng mỏng nanocomposit poly (1,5 DAN) phƣơng pháp điện hóa - Khảo sát đƣợc tính chất điện. .. chất điện hóa màng nanocomposit poly (1,5DAN) 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu - Nghiên cứu màng mỏng nanocomposit poly (1,5 DAN) - Nghiên cứu phƣơng pháp khảo sát tính chất vật liệu Phạmvi nghiên cứu -... hợp màng mỏng nanocomposit poly (1,5 DAN) Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan lí thuyết vấn đề liên quan - Nghiên cứu phƣơng pháp tổng hợp polyme dẫn composit polyme dẫn - Nghiên cứu