Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của polianilin đến tính chất quang điện hóa của titan dioxit (luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TỐT NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA POLIANILIN ĐẾN TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HÓA CỦA TITAN DIOXIT TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌCKHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TỐT NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA POLIANILIN ĐẾN TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HÓA CỦA TITAN DIOXIT Chuyên ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 60440119 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN THỊ BÌNH Hà Nội – 2014 Lý chọn đề tài Cùng với phát triển ngành công nghiệp công nghệ cao nhu cầu việc sử dụng loại vật liệu có tính ưu việt ngành lớn Để đáp ứng nhu cầu nhà khoa học nghiên cứu tìm nhiều phương pháp để tạo vật liệu có tính vượt trội phương pháp pha tạp để biến tính vật liệu, phương pháp lai ghép vật liệu khác để tạo thành compozit Các compozit tạo phương pháp lai ghép oxit vô polime dẫn thu hút quan tâm nhà nghiên cứu nước Trong có titan dioxit (TiO2), số vật liệu bán dẫn điển hình có tiềm ứng dụng cao thân thiện môi trường, có khả diệt khuẩn tốt, có tính xúc tác quang hóa quang điện hóa, nghiên cứu lai ghép với polianilin (PANi), số polyme dẫn điện điển hình vừa bền nhiệt, bền môi trường, dẫn điện tốt, thuận nghịch mặt điện hóa, có tính chất dẫn điện điện sắc, vừa có khả xúc tác điện hóa cho số phản ứng điện hóa Compozit TiO2-PANi có khả dẫn điện tốt, tính ổn định cao, có khả xúc tác điện hóa quang điện hóa tốt, chế tạo theo phương pháp điện hóa hóa học tùy theo mục đích sử dụng Trong khuôn khổ đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng polianilin đến tính chất quang điện hóa titan dioxit”, muốn biến tính TiO2 nhờ phương pháp oxi hóa titan nhiệt độ cao (5000C) kết hợp với nhúng tẩm PANi để tạo vật liệu compozit cấu trúc nano nhằm nâng cao hiệu ứng dụng Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu - Biến tính vật liệu TiO2 nhờ phương pháp oxi hóa titan nhiệt độ cao (5000C) kết hợp với nhúng tẩm PANi để tạo vật liệu compozit cấu trúc nano nhằm nâng cao hiệu ứng dụng - Nghiên cứu điều kiện tổng hợp vật liệu compozit TiO2- PANi - Nghiên cứu tính chất vật liệu compozit TiO2- PANi tổng hợp Điểm luận văn Đã tổng hợp thành công vật liệu compozit TiO2- PANi phương pháp oxi hóa titan nhiệt độ cao kết hợp với nhúng tẩm dung dịch PANi CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu quang điện hóa - Những vấn đề sở - Bản chất quang điện hóa - Ứng dụng quang điện hóa - Tính chất quang điện hóa titan dioxit 1.2 Giới thiệu titan dioxit - Tính chất vật lý titan dioxit - Tính chất hóa học titan dioxit kích thước nano mét - Điều chế TiO2 - Ứng dụng titan dioxit 1.3 Giới thiệu polianilin (PANi) - Cấu trúc phân tử PANi - Một số tính chất PANi - Phương pháp tổng hợp PANi - Ứng dụng PANi 1.4 Tổng quan vật liệu compozit TiO2-PANi - Khái niệm, ưu điểm vật liệu compozit - Vật liệu compozit TiO2 - PANi CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1 Phƣơng pháp điện hóa - Phương pháp quét tuần hoàn (CV) - Phương pháp tổng trở điện hóa 2.2 Phƣơng pháp phi điện hóa - Phương pháp phổ h ng ngoại - Phương pháp nhiễu xạ tia X - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) - Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 2.3 Hóa chất dụng cụ 2.3.1 Hóa chất điện cực cm Điện cực: sử dụng điện cực titan dạng cm cm Hình 2.6: Hình dạng điện cực titan Hóa chất: - Alinin (C6H7N) 99%, d = 1,023g/ml (Đức) - Axit HCl 36,5%, d = 1,18g/ml (Trung Quốc) - Axít H2SO4 98%, d = 1,8g/ml (Trung Quốc) - Amonipersulfat: dạng tinh thể trắng (Đức) - Nước cất - C n (C2H5OH) 99% (Trung Quốc) - Xút (NaOH): dạng tinh thể (Trung Quốc) 2.3.2 Dụng cụ - Giấy nhám p400 - Cốc thủy tinh: 25, 50, 100, 1000 ml - Đũa, đĩa thủy tinh, thìa thủy tinh nhựa - Pipet: 1, 2, 5, 10, 20 ml Đức - Các bình định mức: 50, 100ml Đức - Giấy bọc thực phẩm, bình hút ẩm 2.3.3 Các loại thiết bị - Lò nung - Thiết bị đo tổng trở IM6 Đức - Đèn chiếu tia UV SUNBOX loại bóng (Đức) - Bếp khuấy từ 2.4 Quy trình tổng hợp mẫu 2.4.1 Tổng hợp TiO2  Xử lý bề mặt điện cực: + Điện cực titan: - Được mài nhám giấy nhám 400 - Tẩy dầu mỡ dung dịch tẩy: 30 phút - Rửa mẫu nước nóng - Tẩy hóa học: ngâm HCl 20% 10 phút - Tia nước cất bề mặt điện cực - Rửa siêu âm c n 10 phút  Sau bề mặt điện cực làm ta đem nung 5000C 30 phút để tạo thành TiO2 t [...]... nghiệm tiếp theo để nghiên cứu hoạt tính quang điện hóa của vật liệu 10 1.5 b) Ảnh hƣởng của thời gian nhúng đến phổ CV Vật liệu sau khi được tổng hợp chúng tôi đem khảo sát CV trong dung dịch H2SO4 0,5M, tốc độ quét 20mV/s dưới điều kiện chiếu và không chiếu tia UV để nghiên cứu tính chất quang điện hóa của vật liệu, đ ng thời xem xét ảnh hưởng của PANi đến tính chất quang điện hóa của TiO2 *) Phổ quét... 9 3.2 Nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu 3.2.1 Nghiên cứu phổ quét thế tuần hoàn (CV) a) Ảnh hƣởng của tốc độ quét đến phổ CV Vật liệu được nung trong lò tại 5000C trong 30 phút sau đó được nhúng trong dung dịch PANi trong 90 phút và đem khảo sát CV trong dung dịch H2SO4 0,5M dưới điều kiện chiếu và không chiếu tia UV để nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ quét đến tính chất quang điện hóa của vật... đó thì giảm chậm dần và ổn định khi quét đến chu kỳ 10 15 3.2.2 Nghiên cứu phổ tổng trở điện hóa a) Ảnh hƣởng của thời gian nhúng đến tổng trở điện hóa của vật liệu Chúng tôi nghiên cứu phổ tổng trở điện hóa với các mẫu được nhúng ở các thời gian khác nhau trong điều kiện chiếu và không chiếu tia UV để xem xét ảnh hưởng của PANi đến hiệu ứng quang điện hóa của vật liệu lg Z (Ω ) 1.E+08 1.E+06 Pha (độ)... rutile và anatase 3 Hiệu ứng quang điện hóa được thể hiện rất rõ ràng khi ta chiếu tia UV trong quá trình nghiên cứu CV và tổng trở điện hóa của các mẫu Hiệu ứng quang điện hóa tăng theo thời gian nhúng tẩm TiO2 trong dung dịch PANi Thời gian nhúng tẩm tối ưu là 90 phút 4 Thời gian nhúng ảnh hưởng nhiều đến phổ tổng trở điện hóa, khi thời gian nhúng càng tăng thì tổng trở điện hóa càng giảm do lượng PANi... điện hóa tăng theo chiều tăng của điện thế áp đặt về phía dương và giảm nhiều dưới tác dụng của tia UV, đặc biệt là điện trở chuyển điện tích 6 Đã mô phong được sơ đ tương đương cho quá trình điện hóa xảy ra trên bề mặt vật liệu điện cực bao g m 6 thành phần: điện trở dung dịch, điện dung lớp kép và điện trở màng compozit, thành phần pha không đổi, điện trở khuếch tán và điện trở chuyển điện tích của. .. nhúng thì điện dung lớp kép, thành phần pha không đổi, hằng số Warburg (đặc trưng cho quá trình khuếch tán) càng giảm điều này là do lượng PANi có mặt trong compozit đã tăng lên b) Ảnh hƣởng của điện thế đến phổ tổng trở điện hóa Qua kết quả nghiên cứu phổ CV và phổ tổng trở điện hóa theo thời gian nhúng ta thấy ở thời gian nhúng 90 phút là tối ưu, nên được chọn để khảo sát ảnh hưởng của điện thế đến phổ... 0,13V chưa xuất hiện hiệu ứng quang điện hóa Khi tăng điện thế đo lên 0,34V thì điện trở màng compozit, thành phần pha không đổi, hằng số Warburg giảm đi nhiều vì tại giá trị điện thế này bắt đầu xảy ra hiệu ứng quang điện hóa Tại điện thế 0,86V điện dung lớp kép, điện trở màng nhỏ nhất và hệ số khuếch tán gần như lớn nhất vì tại giá trị điện thế này hiệu ứng quang điện hóa là cao nhất 28 KẾT LUẬN Qua... loại n Ngoài ra khi quan sát hình 3.10 và giá trị trên bảng 3.1 ta thấy dòng đáp ứng quang điện hóa của TiO2 thấp hơn so với compozit TiO2-PANi Điều này chứng tỏ 13 ảnh hưởng của PANi đến tính chất quang điện hóa của TiO2 là rất rõ Khi thời gian nhúng tăng lên thì dòng đáp ứng cũng tăng lên, tuy nhiên khi tăng lên đến 120 phút thì dòng đáp ứng đã tăng chậm lại Vì vậy thời gian nhúng TiO2 trong dung... liệu compozit tổng hợp được có hiệu ứng quang điện hóa Từ số liệu trên bảng 4.3 ta thấy mẫu TiO2 nhúng 30 phút có giá trị điện dung lớp kép, điện trở màng compozit, thành phần pha không đổi và điện trở chuyển điện tích cao hơn mẫu TiO2 là do lượng PANi hình thành trong compozit còn ít và phân bố chưa đ ng đều gây ảnh hưởng không tốt đến hiệu ứng quang điện hóa của TiO2 So sánh các 22 mẫu compozit tạo... bảng 3.5 Dựa vào kết quả mô phỏng này mà chúng ta có thể lý giải được diễn biến điện hóa đã xảy ra khi chiếu tia UV so với không chiếu tia UV nhờ hiệu ứng quang điện hóa đã xuất hiện Bảng 3.5: Sự ảnh hưởng của điện thế đến các thông số điện hóa mô phỏng theo sơ đồ tương đương trên hình 3.15 trong điều kiện chiếu tia UV Điện thế Rdd Cd Rf áp đặt (Ω) (μF) (kΩ) CCPE W (μF) n σ D 1/2 (Ω/s ) (V) Rct -24 ... TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TỐT NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA POLIANILIN ĐẾN TÍNH CHẤT QUANG ĐIỆN HÓA CỦA TITAN DIOXIT Chuyên ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 60440119 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người... Tính chất quang điện hóa titan dioxit 1.2 Giới thiệu titan dioxit - Tính chất vật lý titan dioxit - Tính chất hóa học titan dioxit kích thước nano mét - Điều chế TiO2 - Ứng dụng titan dioxit 1.3... đích sử dụng Trong khuôn khổ đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng polianilin đến tính chất quang điện hóa titan dioxit , muốn biến tính TiO2 nhờ phương pháp oxi hóa titan nhiệt độ cao (5000C) kết hợp với