Tổng hợp polianilin bằng phương pháp hóa học và nghiên cứu khả năng tương tác với muối Pb(II)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC ******** PHẠM THỊ BẰNG TỔNG HỢP POLYANILIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TƯƠNG TÁC VỚI MUỐI Pb (II) KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hoá hữu Người hướng dẫn khoa học ThS Dương Quang Huấn HÀ NỘI – 2011 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn chân thành, xin chân thành cảm ơn thầy ThS Dương Quang Huấn định hướng 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 thầy cô làm việc phòng nghiên cứu Ăn mòn bảo vệ kim loại - Viện Kĩ thuật Nhiệt đới - Viện Khoa học Công nghệ 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 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 12 tháng 05 năm 2011 Phạm Thị Bằng Khóa luận tốt nghiệp ii Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Đề tài kết trực tiếp nghiên cứu hướng dẫn khoa học thầy ThS Dương Quang Huấn thầy cô làm việc 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 đạt thời gian làm khoá luận Nếu có điều không trung thực, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Sinh viên Phạm Thị Bằng Khóa luận tốt nghiệp iii Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích Nhiệm vụ Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG Chương Tổng quan polyme dẫn điện 1.1 Giới thiệu polyme dẫn điện .3 1.1.1 Lịch sử polyme dẫn điện 1.1.2 Phân loại polyme dẫn điện 1.1.3 Ứng dụng polymer dẫn điện 1.1.4 Một số polymer dẫn điện tIêu biểu 1.2 Độ dẫn 1.3 Quá trình pha tạp (doping) 1.4 Polyanilin 10 1.4.1 Anilin 10 1.4.2 Phương pháp tổng hợp polyanilin 11 1.4.2.1 Polyme hóa polyanilin phương pháp điện hóa 11 1.4.2.2 Polyme hóa polyanilin phương pháp hóa học 12 1.5 Một số tính chất polyanilin 12 1.5.1 Tính chất 12 1.5.2 Tính oxi hóa khử 13 1.5.3 Khả bảo vệ chống ăn mòn kim loại 14 Khóa luận tốt nghiệp iv Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 1.5.4 Cơ chế polime hóa aniline tạo polianilin 15 1.5.5 Cơ chế dẫn điện polyanilin 16 1.5.6 Đặc điểm ứng dụng polyanilin 19 1.6 Định hướng nghiên cứu khóa luận 20 Chương Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật thực nghiệm 21 2.1 Hóa chất dụng cụ 22 2.1.1 Hóa chất 22 2.1.2 Dụng cụ 22 2.2 Dung dịch nghiên cứu 22 2.3 Các bước tiến hành nghiên cứu 23 2.4.Tổng hợp polyanilin phương pháp hóa học 24 2.5 Nghiên cứu khả hấp phụ ion Pb2+ PANi 24 2.6 Các phương pháp nghiên cứu tính chất sản phẩm 25 2.6.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 25 2.6.2 Phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) 26 2.6.3 Phương pháp đo phổ EDX 27 2.6.4 Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 28 Chương Kết nghiên cứu thảo luận 31 3.1 Tổng hợp PANi phương pháp hóa học 31 3.1.1 Ảnh hưởng pH đến trình tổng hợp PANi 31 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ ANi đến trình tổng hợp PANi 32 3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ (NH4)2S2O8 đến trình tổng hợp PANi 33 3.1.4 Tổng hợp PANi theo điều kiện chọn 34 3.2 PANi tổng hợp điện hóa 35 3.3 Nghiên cứu hấp phụ Pb(NO3)2 PANi 36 3.3.1 Hấp phụ Pb(NO3)2 PANi điện hóa 36 3.3.2 Hấp phụ Pb(NO3)2 PANi hóa học 40 Khóa luận tốt nghiệp v Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 3.3.3 So sánh khả hấp phụ chì PANi hóa học - điện hóa 44 3.3.3.1 Phân tích theo phương pháp AAS 44 3.3.3.2 Phân tích theo phương pháp EDX 45 Kết luận 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 Khóa luận tốt nghiệp vi Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày 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 Với đặc tính nhẹ, bền, tính ổn định môi trường nhiệt độ cao trạng thái phụ gia trạng thái không phụ gia với cấu trúc đa tác dụng đặc biệt có độ dẫn điện cao kim loại nên polyme dẫn ngày ứng dụng rộng rãi sống Hiện nay, polyme dẫn điện sử dụng rộng rãi ngành điện tử, làm sensor sinh học, sổ quang, bán dẫn, tạo màng chống ăn mòn kim loại, sử dụng làm phụ gia điện cực âm pin acquy, sử dụng ngành hóa chất… Trong số polyme dẫn ý quan tâm nghiên cứu có ứng dụng rộng rãi polyanilin (PANi) Vì khả ứng dụng lớn, nguyên liệu rẻ, dễ tổng hợp phương pháp hóa học, khả dẫn điện cao chọn đề tài: ‘‘Tổng hợp polyanilin phương pháp hóa học nghiên cứu khả tương tác với muối Pb(II)’’ làm nội dung nghiên cứu cho khóa luận tốt nghiệp Mục đích - Nắm phương pháp tổng hợp PANi phương pháp hóa học - Nghiên cứu khả hấp phụ PANi tổng hợp Pb2+ - Khảo sát PANi PANi hấp phụ Pb2+: Đo phổ EDX, chụp ảnh SEM, chụp phổ IR, phân tích AAS Khóa luận tốt nghiệp Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội Nhiệm vụ - Nghiên cứu sở lý luận chung polyme dẫn phương pháp điều chế polyme dẫn - Tổng hợp polyanilin phương pháp hóa học - Nghiên cứu tính chất polyanilin thu - Tìm hiểu phổ IR, phương pháp phân tích AAS, EDX ảnh SEM - Nghiên cứu tính chất polyanilin Pb2+ hấp phụ Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu polyme dẫn phương pháp điều chế polyme dẫn - Phương pháp tổng hợp hóa học, phổ IR, phương pháp phân tích AAS, EDX ảnh SEM - Thực nghiệm tổng hợp hóa học nghiên cứu số tính chất polyanilin - Xử lý phân tích số liệu thực nghiệm, từ rút kết nhận xét - Các phần mềm công thức hóa học, phần mềm vẽ hình Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành nhiệm vụ đề tài sử dụng phương pháp sau: - Nghiên cứu tài liệu: Lý luận polyme dẫn, phương pháp tổng hợp polyme dẫn tài liệu liên quan - Tổng hợp PANi phương pháp hóa học - Đo phổ IR, chụp EDX, ảnh SEM,… - Chuẩn độ, phân tích, hấp phụ nguyên tử AAS, EDX để xác định lượng kim loại nặng bị PANi hấp phụ - Xử lý số liệu máy vi tính Khóa luận tốt nghiệp Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội Chương Tổng quan polyme dẫn điện 1.1 Giới thiệu polyme dẫn điện 1.1.1 Lịch sử polyme dẫn điện [ 1,9,17,18 ] Lịch sử phát triển trình điện hóa tổng hợp chất hữu 150 năm trước Thời đó, Faraday lần phát trình oxi hóa muối axit aliphatic tạo thành ankan tương ứng Cũng từ H Letheby điều chế polyanilin phương pháp điện hóa Ông hòa tan aoxơ anilin (ANi) vào dung dịch axit sufuric loãng, đặt vào điện cực Pt nối với nguồn điện chiều Ông quan sát trực tiếp phát triển màng màu xanh đậm điện cực dương Vật liệu sau gọi tên khác Emeraldin, Nigranilin Polyanlin Trong năm gần polyme đặc biệt ý, có ứng dụng rộng rãi Vào cuối năm 1970 polyme trở thành chủ đề tranh luận liên tục thời gian bắt đầu có thông báo tính bán dẫn vật liệu này, khả chống ăn mòn polyme dẫn nghiên cứu khẳng định lần năm 1985 Từ đến có nhiều công trình nghiên cứu khả ức chế ăn mòn tạo màng bảo vệ polyme dẫn Các polyme dẫn điện tổng hợp phương pháp pha tạp chọn lọc nhằm nâng cao độ dẫn, làm cho polyme có tính chất kim loại Từ chúng mang tên polyme dẫn Khóa luận tốt nghiệp Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 1.1.2 Phân loại polyme dẫn [ 1,7 ] Polyme dẫn phân làm loại chính: Các polyme oxi hóa – khử (redox polyme) Các polyme oxi hóa - khử vật dẫn có chứa nhóm hoạt tính oxi hóa - khử, liên kết cộng hóa trị với mạch polyme không hoạt động điện hóa Trong vận chuyển xảy thông qua trình trao đổi electron liên tiếp nhân oxi hóa - khử kề Quá trình gọi chuyển không theo bước nhảy Fe(II,III) Các polyme dẫn điện tử (electronical conductin polyme) Các polyme dẫn điện tử, mạnh polyme có liên kết đôi liên hợp mở rộng Quá trình chuyển điện tích dọc theo chuỗi xảy nhanh, polyme điện tử thường chế tạo cách oxi hóa, điện hóa kết tủa bề mặt điện cực trình điện phân tạo thành phương pháp trùng hợp hóa học N N H H n polianilin Các polyme trao đổi ion (ion exchange polyme) Khóa luận tốt nghiệp Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội Bảng 3.5 PANi hấp phụ Pb2+, phân tích theo phương pháp AAS M1 M2 M3 M4 Mo 980,2 588,12 196,04 98,02 Mt 61,8 235,7 159,4 86,7 Mht=Mo – Mt 918,4 352,42 36,62 11,32 Đã hấp phụ, % 93,69 59,92 18,69 11,55 Qua bảng số liệu ta thấy, phần trăm lượng Pb2+ hấp phụ PANi đạt tỉ lệ cao nồng độ Pb(NO3)2 0,05M giảm dần nồng độ giảm Từ bảng 3.5 ta dựng đồ thị phụ thuộc hàm lượng Pb2+ hấp phụ PANi, phân tích theo phương pháp AAS (hình 3.6) 1000 % CPb HP 800 600 2+ 2+ 80 60 40 CPb HP 100 C 400 %C 200 20 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb (M) 2+ Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ Pb(NO3)2 đến khả hấp phụ Pb2+ 1g PANi/100ml dung dịch b Phương pháp phân tích theo EDX Khi đem mẫu rắn PANi hấp phụ Pb2+ đem chụp EDX Kết qủa xác định cho ta thành phần phần trăm nguyên tố có mẫu Điều đặc Khóa luận tốt nghiệp 37 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội biệt xác định thành phần phần trăm nguyên tố nitơ pic nguyên tố nitơ nên nhỏ nằm pic nguyên tố C O nên tính thành phần phần trăm nguyên tố nitơ xảy hai trường hợp: Trường hợp 1: Nếu tính phần trăm nguyên tố N kết qủa cho ta phầm trăm nguyên tố nitơ có mẫu rắn PANi hấp phụ Pb2+ cao chí cao phần trăm nguyên tố C có mẫu Nguyên nhân pic nguyên tố N nhỏ lại nằm hai píc lớn nguyên tố C O Vì vậy, tính thành phần phần trăm nguyên tố nitơ tính chân pic C O vào nên phần trăm nguyên tố nitơ có môi mẫu rắn đem chụp EDX sai số lớn (bảng 3.6) Bảng 3.6 Mẫu chụp EDX có tính phần thành phần trăm nguyên tố nitơ với lần chụp khác C N O Al S Cl Fe I Total Lần 32,24 41,54 20,29 0,06 2,28 0,84 0,19 2,56 100,00 Lần 31,76 39,83 20,49 0,11 2,98 1,26 0,06 3,51 100,00 Lần 31,17 39,99 21,80 0,13 2,90 0,82 0,09 3,10 100,00 Bảng 3.7 Khả hấp phụ Pb2+ PANi chụp EDX tính thành phần phần trăm nguyên tố nitơ M1 M2 M3 M4 M0 980,20 588,12 196,04 98,02 Mt 167,90 162,50 124,18 77,62 Mht = M0 – Mt 812,30 425,62 71,86 20,04 Đã hấp phụ, % 82,87 72,36 36,65 20,08 Khóa luận tốt nghiệp 38 Trường ĐHSP Hà Nội 90 80 70 60 50 40 30 20 800 CPb HP 600 2+ 400 200  2+ % CPb HP Phạm Thị Bằng 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb M 2+ Hình 3.7 Ảnh hưởng nồng độ Pb(NO3)2 đến khả hấp phụ Pb2+ PANi, phương pháp EDX - tính thành phần nitơ Trường hợp 2: Phương pháp EDX không tính đến thành phần phần trăm nguyên tố nitơ phần trăm nguyên tố có mẫu tăng lên, đặc biệt thành phần phần trăm hai nguyên tố cacbon oxi tăng lên cao (bảng 3.8) Bảng 3.8 Mẫu chụp EDX không tính phần trăm nguyên tố nitơ với lần chụp khác C S Cl Fe I Total Lần 64,27 25,72 0,10 3,82 1,42 0,32 4,34 100,00 Lần 62,25 25,01 0,17 4,76 2,04 0,10 5,67 100,00 Lần 61,65 26,80 0,21 4,72 1,36 0,15 5,11 100,00 Khóa luận tốt nghiệp O Al 39 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 800 70 600 60 400 50 40 200 30 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 2+ 80 CPb HP 1000  2+ % CPb HP B 90 0.05 CPb M 2+ Hình 3.8 Ảnh hưởng nồng độ Pb(NO3)2 đến khả hấp thu Pb2+ PANi, phương pháp EDX - không tính thành phần nitơ Bảng 3.9 Khả hấp phụ Pb2+ PANi chụp EDX không tính phần trăm nguyên tố nitơ M1 M2 M3 M4 M0 980,20 588,12 196,04 98,02 Mt 142,00 131,15 104,50 67,70 Mht=M0 – Mt 838,20 456,97 91,54 30,32 Đã hấp phụ, % 85,50 77,70 46,69 30,92 3.3.2 Hấp thụ Pb(NO3)2 PANi hóa học Nồng độ muối chì dung dịch tổng hợp tương tự làm với PANi điện hóa lựa chọn ghi bảng 3.10 Khóa luận tốt nghiệp 40 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội Bảng 3.10 Dung dịch mẫu thử oxi hóa khử Pb2+ PANi hóa học Mẫu M0 M1 M2 M3 M4 Nồng độ Mol/l 0,05 0,03 0,01 0,005 Pb(NO3)2 mg/l 19650 11790 3930 1965 Cũng tương tự làm với PANi điện hóa ta cho dung dịch Pb(NO3)2 với nồng độ 0,05M; 0,03M; 0,01M; 0,005M hấp phụ vào 1g PANi/ 100ml Ngâm khuấy 5h Sau lọc Lấy dung dịch nước lọc lần đem phân tích hấp phụ AAS để xác định lượng Pb2+ bị hấp phụ Còn sản phẩm hấp phụ tiếp tục lọc rửa nước cất nhiều lần sau sấy khô đem chụp EDX a Phương pháp phân tích theo AAS Kết khảo sát hấp phụ Pb2+ PANi hóa học phân tích theo phương pháp hấp phụ AAS giới thiệu bảng 3.11 Bảng 3.11 Kết hấp phụ Pb2+ phân tích theo phương pháp AAS M6 M7 M8 M9 Mo 980,200 588,120 196,040 98,020 Mt 154,350 136,438 108,213 80,045 Mo – Mt 825,850 451,682 87,827 17,975 % Pb2+ hấp phụ 84,42 76,8 44,80 18,33 Qua bảng số liệu cho ta thấy, phần trăm lượng Pb2+ hấp phụ PANi đạt tỉ lệ cao nồng độ Pb(NO3)2 0,05M giảm dần nồng độ giảm Đồ thị thể ảnh hưởng nồng độ chì nitơrat ban đầu đến trình hấp phụ chì PANi giới thiệu hình 3.9 Lượng chì hấp phụ (kí hiệu hình HP) C %C có chiều hướng tăng với nồng độ Khóa luận tốt nghiệp 41 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội dung dịch ban đầu, nhiên dạng đồ thị không hoàn toàn trùng nhau, nguyên nhân sai số phương pháp % CPb HP %C 600 2+ 2+ 60 CPb HP 800 80 C 40 400 200 20 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb (M) 2+ Hình 3.9 Ảnh hưởng nồng độ Pb(NO3)2 đến khả hấp phụ Pb2+ 1g PANi/ 100ml dung dịch phân tích theo phương pháp AAS b Phương pháp phân tích theo EDX Các mẫu rắn Pb2+ hấp phụ PANi hóa học chụp EDX cho ta kết qủa có thành phần phần trăm nguyên tố nitơ thành phần phần trăm nguyên tố nitơ Kết khảo sát hấp phụ Pb2+ PANi hóa học phân tích theo phương pháp hấp phụ EDX giới thiệu bảng 3.12 Bảng 3.12 Hấp phụ Pb2+ PANi, phương pháp EDX có tính đến nitơ M6 M7 M8 M9 Mo 980,20 588,12 196,04 98,02 Mt 472,10 323,19 135,47 84,25 Mo – Mt 508,10 264,93 60,57 13,77 % Pb2+ hấp phụ 51,80 45,04 30,89 14,04 Khóa luận tốt nghiệp 42 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 500 50 30 200 20 100 2+ 300 CPb HP 40  2+ % CPb HP 400 10 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb M 2+ Hình 3.10 Ảnh hưởng nồng độ Pb(NO3)2 đến khả hấp phụ Pb2+ gam PANi tính theo phương pháp EDX tính thành phần phần trăm nguyên tố nitơ Bảng 3.13 Khả hấp phụ Pb2+ PANi chụp EDX không tính thành phần phần trăm nguyên tố nitơ M6 M7 M8 M9 Mo 980,20 588,12 196,04 98,02 Mt 329,60 252,40 108,25 83,56 Mo – Mt 650,60 335,72 87,79 14,46 % Pb2+ hấp phụ 66,30 57,08 44,78 14,75 Khóa luận tốt nghiệp 43 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 700 70 2+ % CPb HP 500 50 400 40 300 30 200 20 100 10 0.00 CPb2+ HP 600 60 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb M 2+ Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ Pb(NO3)2 đến khả hấp phụ Pb2+ 1g PANi tính theo phương pháp EDX không tính thành phần phần trăm nguyên tố nitơ 3.3.3 So sánh khả hấp phụ chì PANi hóa học – điện hóa 3.3.3.1 Phân tích theo phương pháp AAS Kết phân tích theo phương pháp AAS cho ta độ xác cao Khả tương tác oxi hóa khử Pb(NO3)2 PANi hóa học tốt so với khả tương tác oxi hóa khử Pb(NO3)2 PANi điện hóa Từ bảng 3.5 bảng 3.11 ta so sánh kết hấp phụ Pb2+ phân tích theo phương pháp hấp phụ AAS PANi điện hóa PANi hóa học qua bảng 3.14 Bảng 3.14 So sánh hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa PANi hóa học Nồng độ muối Pb2+ 0,05M 0,03M 0,01M 0,005M % Pb2+ HP, PANi điện hóa 93,69 59,92 18,69 11,55 % Pb2+ HP, PANi hóa học 84,42 76,8 44,80 18,33 Khóa luận tốt nghiệp 44 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 100 60 2+ % Pb HP 80 2+ % CPb hpdh 2+ % CPb hp hh 40 20 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb2+ M Hình 3.12 Khả hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa PANi hóa học 3.3.3.2 Phân tích theo phương pháp EDX Phân tích theo phương pháp EDX cho ta kết với độ xác không cao không tính thành phần phần trăm xác nguyên tố có mẫu Do pic Nitơ lên nhỏ sát với C O ta không tính phần trăm xác nguyên tố thành phần phần trăm nguyên tố hấp phụ Pb2+ tính không xác Phân tích kết EDX chụp khả tương tác oxi hóa khử Pb(NO3)2 PANi điện hóa so với khả tương tác oxi hóa khử Pb(NO3)2 PANi hóa học Từ bảng 3.9 bảng 3.13, bảng 3.7 3.12 cho ta kết so sánh khả hấp phụ Pb2+ phân tích theo phương pháp EDX PANi điện hóa PANi hóa học trường hợp có tính thành phần nguyên tố N không tính thành phần nguyên tố N qua bảng 3.14 bảng 3.15 Khóa luận tốt nghiệp 45 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội a Không tính nguyên tố nitơ Bảng 3.15 So sánh kết hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa so với PANi hóa học không tính nguyên tố nitơ Nồng độ muối Pb2+ 0,05M 0,03M 0,01M 0.005M 85,50 77,70 46,69 30,92 % Pb2+ hấp phụ PANi hóa học 66,30 57,08 44,78 14,75 2+ % Pb HP % Pb2+ hấp phụ PANi điện hóa 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 CPb M 2+ Hình 3.13 Đồ thị so sánh khả hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa PANi hóa học không tính nguyên tố nitơ b Tính nguyên tố nitơ Bảng 3.16 Bảng so sánh kết hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa so với PANi hóa học tính nguyên tố nitơ Nồng độ muối Pb2+ 0,05M 0,03M 0,01M 0,005M % Pb2+ hấp phụ PANi điện hóa 82,87 72,36 36,65 20,08 % Pb2+ hấp phụ PANi hóa học 51,80 45,04 30,89 14,04 Khóa luận tốt nghiệp 46 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 2+ % CPb HP 90 80 % CPb hpdh 70 % CPb hphh 2+ 2+ 60 50 40 30 20 10 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 C Pb M 2+ Hình 3.14 Đồ thị so sánh khả hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa PANi hóa học, tính nguyên tố Nitơ Qua việc so sánh hai phương pháp EDX phương pháp AAS cho ta phương pháp xác hiệu để đánh giá khả hấp phụ ion kim loại nặng PANi Kết so sánh khả hấp phụ Pb2+ hai phương pháp kết luận khả hấp phụ Pb2+ PANi điện hóa tốt so với khả hấp phụ Pb2+ PANi hóa học Để có kết ion kim loại nặng hấp phụ vào PANi nhanh xác việc lựa chọn phương pháp phân tích điều kiện quan trọng, sử dụng phương pháp AAS cho ta kết tốt Nếu sử dụng phương pháp EDX dẫn đến ta không tìm lượng hấp phụ xác ion kim loại cần xác định xác định sai thành phần phần trăm nguyên tố Nitơ Như vậy, để đánh giá khả hấp phụ ion kim loại nặng PANi ta sử dụng phương pháp phân tích AAS cho ta kết xác Khóa luận tốt nghiệp 47 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội Kết luận Trên sở kết tổng hợp PANi phương pháp hóa học nghiên cứu khả tương tác oxi hóa khử ion Pb2+ PANi điện hóa PANi hóa học ta rút kết luận sau: Tổng hợp polyme dẫn điện PANi môi trường axit H2SO4 phương pháp hóa học xác định ảnh hưởng pH, nồng độ ANi nồng độ chất oxi hóa đến hiệu suất tổng hợp Hiệu suất tổng hợp tăng lên với nồng độ ANi nồng độ chất oxi hóa, giảm tăng pH Xử lý làm 100 gam PANi điện hóa hóa học, sấy khô bảo quản môi trường kín khí để làm vật liệu hấp phụ ion kim loại nặng Đã nghiên cứu trình hấp phụ ion Pb2+ bới PANi điện hóa hóa học, sử dụng hai phương pháp phân tích AAS phân tích hàm lượng chì dung dịch EDX phân tích hàm lượng chì vật liệu hấp phụ PANi Kết nghiên cứu cho thấy ion Pb2+ hấp phụ mạnh hai loại vật liệu PANi hóa học điện hóa, PANi điện hóa hấp phụ ion Pb2+ tốt PANi hóa học Khảo sát phương pháp phân tích hàm lượng ion Pb2+ dung dịch AAS PANi sau hấp phụ EDX cho thấy phương pháp AAS có độ xác cao hơn, kết ổn định không bị tác động số thành phần hóa học khác, phương pháp EDX bị tác động nitơ không khí Khóa luận tốt nghiệp 48 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội Tài liệu tham khảo Tiếng việt Đặng Đình Bạch, Lê Xuân Quế, cộng sự, Tổng hợp nghiên cứu số polyme dị vòng bán dẫn, TC Khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội, số1/2006, 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 ĐHDP Hà Nội, số 1, 2007, tr.35-38 Đỗ Thị Hải, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội, 2001 Đỗ Thị Hải, Nghiên cứu nâng cao khả bao vệ kim loại PANi tạo màng hỗn hợp với PANa điện hoá, Đại học sư phạm Hà Nội 2001 Bùi Thị Hoa, Nghiên cứu ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt CMC đến trình tổng hợp điện hoá PANi, Đại học sư phạm Hà Nội VLV/6683-84 Dương Quang Huấn, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội, 2002 Hữu Huy Luận, Tổng hợp nghiên cứu polyme dẫn, copolyme dẫn từ pirol, thiophen, Đại học sư phạm Hà Nội 2004 Hoàng Thị Ngọc Quyên, Lê Xuân Quế, Đặng Đình Bạch, Nghiên cứu polyme hoá anilin phân cực điện hoá, Tạp chí Hoá học T.42 (1, Tr 52-56, (2004 Hứa Thị Ngọc Thoan, Dương Quang Huấn, Lê Xuân Quế, Tạp chí Hoá học, T 44, (2), Tr 185 - 189, 2006 10 Lê Huy Bắc, Hoá học hữư cơ, ứng dụng số phương pháp phổ để nghiên cứu cấu trúc phân tử NXBGD,1984 Khóa luận tốt nghiệp 49 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP 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, Polyme hoá điện hoá anilin môi trường axit, Tuyển tập Hội thảo Vật liệu Polyme Compozit, Hà Nội, 3/2001, Tr 182 186 12 Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà, Ứng dụng số phương pháp phổ để nghiên cứu cấu trúc phân tử , NXBGD, 1999 13 Nguyễn Minh Thảo, Hoá học hợp chất dị vòng, Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội.1998 14 Nguyễn Thị Hải Vân, Ảnh hưởng TiO2 đến trình tổng hợp điện hoá PANi 2006 15 Nguyễn Thị Hải Vân, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội, 2006 16 Đinh Văn Dũng, Dương Quang Huấn, Hứa Thị Thoan, Phạm Văn Thới, Lê Xuân Quế, Tạp chí hóa học, T45, số 1B, 2007, Tr 396 – 401 17 Dương Quang Huấn, Trần Huy Tiến, Lê Xuân Quế, Tạp chí hóa học T47 (4A), Tr 96 – 100, 2009 18 Dương Quang Huấn, Nguyễn Thị Thu Hương, Hoàng Thị Thu Trang, Lê Thị Hiền Dịu, Đỗ Thị Minh Thủy, Nguyễn Văn Tuấn, Trần Quang Đông, Lê Xuân Quế, Tạp chí hóa học T48 (5A), Tr 82 -86, 2010 Tiếng anh 19 D W DeBerry J Electrochem Soc., Electrochem Sci and Techn., 132 1022 (1985) 20 M C Pham Current Topics in Electrochemistry 2, (1993) 107 -129 21 J.L Camalet, J.C Lacroix, S Aeiyach, P.C Lacaze, J Electroanal Chem 445 (1998) 117 22 K Gurunathan, D.C Trivedi, Mater Lett 45 (2000) 262 Khóa luận tốt nghiệp 50 Phạm Thị Bằng Trường ĐHSP Hà Nội 23 K Gurunathan, D.P Amalnerkar, D.C Trivedi, Materials 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, SyntheticMetals 123, (2001) pp.459-468 28 L.G Anne Hugot, in: H.S Nalwa (Ed.), Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymes, Vol 3, Wiley, New York, 1997 29 A Malinauskas, Synth Met., 107, 75 (1999) 30 Malinauskas, Synth Met 107 (1999) 75 Khóa luận tốt nghiệp 51 [...]... Polianilin c mụ t nh mt cht vụ nh hỡnh mu sm bn Mu ca nú cú th thay i t mu xanh lỏ cõy nht cho n mu tớm bic Polianilin bn vi cỏc dung mụi, khụng tan trong axit, kim, Polianilin cú t khi rt ln, cú mn v xp cao. dn in ca polianilin gm c dn in ion v dn in t Khúa lun tt nghip 12 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 1.5.2 Tớnh oxi húa kh [ 1,5 ] Quỏ trỡnh oxi húa anilin l bt thun nghch, nhng quỏ trỡnh oxi húa polianilin. .. gõy ụ nhim mụi trng Mng polyme dn, in hỡnh l mng polianilincos th bo v n mũn theo nhiu c ch khỏc nhau C ch bo v anụt Do polianilin cú in th mch h dng hn kim loi kim nờn polianilin úng vai trũ nh in cc dng, lỳc u kim loi b hũa tannhanh trong dung dch to mng th ng, mng oxit khụng cho kim loi tan tip C ch che chn Cng nh tt c cỏc mng che ph bo v khỏc, mng polianilin trờn b mt kim loi cú kh nng che chn... Bng Trng HSP H Ni 2 2.4 Tng hp polyanilin bng phng phỏp húa hc Dung dịch H2SO4 Anilin Khuấy đều 10-20 phút Hỗn hợp 1 (NH4)2S2O 8 Khuấy đều 3h Hỗn hợp 2 Lọc, rửa sạch, sấy khô Sản phẩm PANi 2.5 Nghiờn cu kh nng hp ph ion Pb2+ ca PANi Sản phẩm PANi Dung dịch Pb(NO3)2 Khuấy đều trong 5h Hỗn hợp 3 Lọc Dung dịch lọc lần 1 Bã rắn PANi Rửa sạch, sấy khô Đo AAS PANi hấp phụ Pb(NO3)2 Đo EDX Khúa lun tt nghip... th cho mt s cht c hi, gúp phn bo v mụi trng Chng trỡnh hp tỏc hai quc gia Phỏp Vit v bo v kim loi ang c tp trung nghiờn cu nõng cao bn ca mng ph polyme dn Trong ú polianilin lm tng thi gian bo v ca mng Nhng kt qu kh quan v nghiờn cu mng polianilin cú th m ra nhng hng nghiờn cu mi nhiu trin vng Vi mc ớch nghiờn cu ch to PANi cú kh nng xỳc tỏc mnh quỏ trỡnh oxy hoỏ kh, ng thi tỏc ng tớch cc n quỏ trỡnh... loi li cú th tip xỳc vi mụi trng cú oxi, nc, PANi cú vai trũ cht oxi húa to oxit Fe (III) Mng oxit srt ph kớn b mt kim loi b h to nờn mt barie th ng bn bo v chng n mũn 1.5.4 C ch polyme húa anilin to polianilin [ 7,8 ] Minh ha quỏ trỡnh xy ra trong quỏ trỡnh polyme húa anilin: NH2 NH3 + H+ NH2 NH2 -1e, - H+ H (a) H N H (a) + (b) (1) (b) H N - 2H+ (2) NH2 H N NH2 H N - 1e NH2 NH2 (3) Genies a ra mt... dn in v lm vic nh mt in cc mi oxi húa vựng khụng dn k tip C th vựng dn lan truyn n mt ngoi ca mng polyme S phỏt trin ca vng dn ph thuc vo s tip ni cỏc im dn v tip xỳc im vi in cc nn Quỏ trỡnh oxi húa polianilin trong mụi trng axit sunfuric c mụ t nh sau: - Cu trỳc Leuco emeraldin cú th b oxi húa thnh dng cu trỳc emeraldin H H H H N N N N Leuco emeraldine Base Reduction oxidation H H N N N N Emeraldin... ngn S oxi húa mt phn chui polyme nh cỏc anion gi l quỏ trỡnh pha tp Quỏ trỡnh liờn quan n s chuyn i mt electron, tr thnh in tớch dng Nhiu nh khoa hc ó a ra cu trỳc mch polyme dn sau khi pha tp anion vo polianilin nh sau: Khúa lun tt nghip 9 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 H H N N N H N H Cha pha tp HA HA AH AH N+ N H H N+ N ó pha tp 1.4 Polyanilin [ 1,2,13 ] 1.4.1 Anilin (ANi) Anilin l monome, cú th c polyme... kh nng che chn ngn cn quỏ trỡnh vn chuyn vt cht, quỏ trỡnh khuch tỏn, hn ch tc phn ng húa hc hũa tan kim loi, phn ng oxi húa bi oxi khụng khớ Khúa lun tt nghip 14 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 C ch c ch Polianilin cú nhúm chc hot húa, vi cp in t t do, to iu kin thun li cho kh nng hp ph v nõng cao kh nng chng n mũn Tớnh u vit l ch b mt thộp vn c bo v c sau khi b ton b mng PANi 2A + 2H2O 1/2 H2O + 2H+A ... bn nhit ng cao Polianilin c mụ t nh mt cht vụ nh hỡnh mu sm bn Mu ca nú cú th thay i t mu xanh lỏ cõy nht cho n mu tớm bic Polianilin bn vi cỏc dung mụi, khụng tan axit, kim, Polianilin cú t... mụi trng Mng polyme dn, in hỡnh l mng polianilincos th bo v n mũn theo nhiu c ch khỏc C ch bo v anụt Do polianilin cú in th mch h dng hn kim loi kim nờn polianilin úng vai trũ nh in cc dng, lỳc... Khuấy 10-20 phút Hỗn hợp (NH4)2S2O Khuấy 3h Hỗn hợp Lọc, rửa sạch, sấy khô Sản phẩm PANi 2.5 Nghiờn cu kh nng hp ph ion Pb2+ ca PANi Sản phẩm PANi Dung dịch Pb(NO3)2 Khuấy 5h Hỗn hợp Lọc Dung dịch