Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng điện cực titio2 PANi, tio2 PANi CNTs định hướng ứng dụng làm anot cho pin nhiên liệu vi sinh (TT)

BӜ GIÁO DӨC VÀ ĈÀO TҤO VIӊN HÀN LÂM KHOA HӐC VÀ CÔNG NGHӊ VIӊT NAM HӐC VIӊN KHOA HӐC VÀ CÔNG NGHӊ …… ….***………… NGUYӈN THӂ DUYӂN NGHIÊN CӬU TӘNG HӦP VÀ ĈҺC TRѬNG ĈIӊN CӴC Ti/TiO2-PANi, Ti/TiO2-PANi-CNTs ĈӎNH HѬӞNG ӬNG DӨNG LÀM ANOT CHO PIN NHIÊN LIӊU VI SINH Chuyên ngành: Hóa lý thuyӃt Hóa lý Mã sӕ: 62.44.01.19 TÓM TҲT LUҰN ÁN TIӂN SƬ HÓA HӐC Hà Nӝi - 2017 Cơng trình ÿѭӧc hồn thành tҥi: Hӑc viӋn Khoa hӑc Công nghӋ ViӋn Hàn lâm Khoa hӑc Công nghӋ ViӋt Nam Ngѭӡi hѭӟng dүn khoa hӑc: PGS.TS Phan Thӏ Bình Phҧn biӋn 1: Phҧn biӋn 2: Phҧn biӋn 3: Luұn án sӁ ÿѭӧc bҧo vӋ trѭӟc Hӝi ÿӗng chҩm luұn án tiӃn sƭ, hӑp tҥi Hӑc viӋn Khoa hӑc Công nghӋ - ViӋn Hàn lâm Khoa hӑc Công nghӋ ViӋt Nam vào hӗi … giӡ ’, ngày … tháng … năm 201… Có thӇ tìm hiӇu luұn án tҥi: - Thѭ viӋn Hӑc viӋn Khoa hӑc Công nghӋ - Thѭ viӋn Quӕc gia ViӋt Nam MӢ ĈҪU HiӋn viӋc chӃ tҥo vұt liӋu compozit xu thӃ mӟi thӃ giӟi bӣi khҧ tҥo vұt liӋu mӟi có tính chҩt ÿӝt phá nhҵm ÿáp ӭng nhu cҫu sӱ dөng ngành công nghiӋp công nghӋ cao so vӟi vұt liӋu nguӗn riêng rӁ ban ÿҫu, ÿó có q trình lai ghép giӳa TiO2 vӟi polianilin (PANi) CNTs Ĉây vұt liӋu ÿѭӧc nhà khoa hӑc ÿһc biӋt quan tâm ÿѭӧc ӭng dөng nhiӅu lƭnh vӵc nhѭ làm vұt liӋu anot cho nguӗn ÿiӋn, sӱ dөng làm sen sѫ ÿiӋn hóa hay làm vұt liӋu xúc tác ÿiӋn hóa cho trình ÿiӋn cӵc Các compozit TiO2-PANi TiO2-PANi-CNTs có thӇ ÿѭӧc chӃ tҥo theo nhiӅu phѭѫng pháp khác nhѭ phѭѫng pháp sol-gel, hóa hӑc, ÿiӋn hóa hay oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng tҭm tùy theo tӯng mөc ÿích ӭng dөng HiӋn nhà khoa hӑc ÿang quan tâm nghiên cӭu chӃ tҥo vұt liӋu ÿiӋn cӵc cѫ sӣ TiO2 lai ghép PANi CNTs sӱ dөng làm anot cho pin nhiên liӋu vi sinh (microbial fuel cell - MFC) nhҵm mөc ÿích thay thӃ cho vұt liӋu anot ÿҳt tiӅn bӅn MFC mӝt nguӗn lѭӧng xanh cho phép chuyӇn hóa lѭӧng tích lNJy chҩt thҧi hӳu cѫ thành ÿiӋn nhӡ hӋ enzim tӃ bào vi sinh vұt Tӯ phát hiӋn polime dүn, PANi polime dүn thông dөng, dӉ tәng hӧp, có ÿӝ dүn cao, thân thiӋn vӟi mơi trѭӡng, tѭѫng thích sinh hӑc ÿѭӧc sӱ dөng phә biӃn ÿӇ chӃ tҥo anot cho MFC PANi có thӇ ÿѭӧc lai ghép vӟi muӝi cacbon hay graphen hoһc ӕng nano cacbon PANi cNJng có thӇ ÿѭӧc lai ghép vӟi oxit kim loҥi nhѭ vonfram trioxit Trong sӕ oxit kim loҥi titan ÿioxit oxit có tính bán dүn, có hoҥt tính quang hóa quang ÿiӋn hóa, thân thiӋn vӟi mơi trѭӡng, tѭѫng thích sinh hӑc bӅn rҩt phù hӧp ÿӇ lai ghép vӟi PANi sӱ dөng làm anot cho MFC Trong vұt liӋu cѫ sӣ cacbon, ӕng nano cacbon vӟi cѫ tính tӕt, ÿӝ dүn cao, tѭѫng thích sinh hӑc mӝt vұt liӋu hӭa hҽn dùng biӃn tính ÿӇ nâng cao hѫn nӳa ÿһc tính tӕt cӫa ÿiӋn cӵc Vӟi tính cҩp thiӃt ý nghƭa thӵc tiӉn nêu trên, luұn án ÿã chӑn ÿӅ tài: “Nghiên cͱu t͝ng hͫp ÿ̿c tr˱ng ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi, Ti/TiO2-PANi-CNTs ÿ͓nh h˱ͣng ͱng dͭng làm anot cho pin nhiên li͏u vi sinh” Mөc tiêu nghiên cӭu cӫa luұn án - ChӃ tҥo ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi, Ti/TiO2-PANi-CNTs bҵng phѭѫng pháp khác - Nghiên cӭu tính chҩt cӫa loҥi ÿiӋn cӵc chӃ tҥo ÿѭӧc - Ĉӏnh hѭӟng ӭng dөng làm anot cho pin nhiên liӋu vi sinh Nӝi dung nghiên cӭu cӫa luұn án - ChӃ tҥo ÿiӋn cӵc compozit TiO2-PANi nӅn Ti bҵng phѭѫng pháp khác (phѭѫng pháp CV; phѭѫng pháp nhiӋt kӃt hӧp nhúng; phѭѫng pháp past) NӅn Ti cNJng ÿѭӧc sӱ dөng ӣ dҥng khác (dҥng hình trө dҥng hình tҩm) Tәng hӧp ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi-CNTs bҵng phѭѫng pháp past - Sӱ dөng phѭѫng pháp CV phѭѫng pháp ÿo ÿӝ dүn ÿӇ khҧo sát tính chҩt ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc ÿã chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp khác - Sӱ dөng phѭѫng pháp tәng trӣ ÿӇ nghiên cӭu cѫ chӃ ÿiӋn hóa cӫa q trình xҧy bӅ mһt ÿiӋn cӵc ÿã chӃ tҥo - Sӱ dөng dung dӏch nѭӟc thҧi nhà máy bia phөc vө cho nghiên cӭu tính chҩt sinh ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc hѭӟng tӟi viӋc sӱ dөng ÿiӋn cӵc làm anot cho MFC - Sӱ dөng phѭѫng pháp phân cӵc thӃ tƭnh phân cӵc dòng ÿӝng nhҵm nghiên cӭu hoҥt tính sinh ÿiӋn hóa cӫa vұt liӋu ÿiӋn cӵc nѭӟc thҧi nhà máy bia Ý nghƭa khoa hӑc thӵc tiӉn cӫa luұn án Pin nhiên liӋu vi sinh ÿang thu hút ÿѭӧc sӵ quan tâm rҩt lӟn cӫa nhà khoa hӑc thӃ giӟi bӣi hiӋu ӭng kép: sinh lѭӧng tӯ chҩt thҧi nhӡ vi sinh vұt ÿӗng thӡi sӱ dөng lѭӧng ÿӇ xӱ lý môi trѭӡng Ý nghƭa thӵc tiӉn cӫa luұn án ӣ chӛ, luұn án tұp trung nghiên cӭu chӃ tҥo vұt liӋu anot cho pin nhiên liӋu vi sinh có hoҥt tính sinh ÿiӋn hóa nhҵm thay thӃ cho vұt liӋu anot ÿҳt tiӅn (nhѭ Pt) hoһc bӅn dӉ nhiӉm bҭn (nhѭ vұt liӋu cacbon) Luұn án cơng trình trình nghiên cӭu ÿӝc lұp hӋ thӕng vӅ phѭѫng pháp tәng hӧp vұt liӋu compozit TiO2-PANi TiO2-PANi-CNTs nӅn Ti Các khҧo sát vӅ tính chҩt cӫa vұt liӋu bao gӗm cҩu trúc hình thái hӑc tính chҩt ÿiӋn hóa ÿã ÿѭӧc thӵc hiӋn ÿӇ tìm ÿiӅu kiӋn tәng hӧp tӕi ѭu Các compozit tәng hӧp tҥi ÿiӅu kiӋn tӕi ѭu ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ nghiên cӭu tính chҩt sinh ÿiӋn hóa mơi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia Tӯ nghiên cӭu có thӇ ÿӏnh hѭӟng ÿӇ ӭng dөng compozit TiO2PANi TiO2-PANi-CNTs làm anot cho pin nhiên liӋu vi sinh, tұn thu lѭӧng tӯ chҩt thҧi xӱ lý môi trѭӡng ĈiӇm mӟi cӫa luұn án - Ĉã tәng hӧp thành công ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi bҵng phѭѫng pháp CV ӣ ÿiӅu kiӋn tӕi ѭu (150 chu kǤ quét, tӕc ÿӝ quét 20 mV/s, dung dӏch tәng hӧp: H2SO4 0,1 M; Ani 0,1 M TiO2/Ani = 8,3 %) - Nghiên cӭu tính chҩt quang ÿiӋn hóa cӫa Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp phân hӫy nhiӋt kӃt hӧp nhúng, ÿó TiO2 chҩt bán dүn dҥng n PANi ÿã làm tăng mұt ÿӝ dịng quang ÿiӋn hóa - ChӃ tҥo ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi-CNTs bҵng phѭѫng pháp past sӱ dөng chҩt kӃt dính chitosan axit axetic 1% - Ӭng dөng phѭѫng pháp nghiên cӭu tәng trӣ ÿiӋn hóa ÿӇ xem xét cѫ chӃ ÿiӋn hóa xҧy ÿiӋn cӵc compozit môi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia Bӕ cөc cӫa luұn án Luұn án gӗm 140 trang vӟi 23 bҧng 69 hình, trình bày phҫn: Mӣ ÿҫu: trang, chѭѫng 1: Tәng quan: 41 trang, chѭѫng 2: Phѭѫng pháp nghiên cӭu thӵc nghiӋm: 17 trang, chѭѫng 3: KӃt quҧ thҧo luұn: 57 trang, KӃt luұn: trang, danh mөc cơng trình cơng bӕ cӫa tác giҧ: trang tài liӋu tham khҧo: 17 trang NӜI DUNG CӪA LUҰN ÁN Chѭѫng 1: PHҪN TӘNG QUAN Phҫn Tәng quan tұp hӧp phân tích nghiên cӭu nѭӟc quӕc tӃ vӅ vҩn ÿӅ liên quan ÿӃn nӝi dung luұn án 1.1 Tәng quan vӅ vұt liӋu compozit TiO2-PANi, TiO2-PANi-CNTs 1.2 Tәng quan vӅ tình hình nghiên cӭu vұt liӋu anot cho MFC 1.3 Giӟi thiӋu vӅ TiO2 1.4 Giӟi thiӋu vӅ polyanilin (PANi) 1.5 Giӟi thiӋu vӅ ӕng nano cacbon (CNTs) 1.6 Giӟi thiӋu thiӋu vӅ pin nhiên liӋu vi sinh (MFC) 1.7 Tәng quan vӅ tình hình nghiên cӭu sӱ dөng nѭӟc thҧi nhà máy bia làm dung dӏch anot MFC Chѭѫng 2: PHѬѪNG PHÁP NGHIÊN CӬU VÀ THӴC NGHIӊM 2.1 Các phѭѫng pháp nghiên cӭu Các ph˱˯ng pháp ÿi͏n hóa: Phѭѫng pháp quét thӃ tuҫn hoàn (CV), phѭѫng pháp ÿo tәng trӣ, ÿӝ dүn, thӃ tƭnh, phân cӵc dòng ÿӝng thiӃt bӏ IM6 (Ĉӭc) Các ph˱˯ng pháp nghiên cͱu c̭u trúc, hình thái h͕c: Kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ quét (SEM) máy Hitachi S - 4800 cӫa Nhұt Bҧn, kính hiӇn vi ÿiӋn tӱ truyӅn qua (TEM) máy JEM 1010, chөp phә EDX thiӃt bӏ Jeol JSM - 6490 & JED 2300 cӫa Nhұt Bҧn, giҧn ÿӗ nhiӉu xҥ tia X máy D 5000 cӫa hãng Siemens - Ĉӭc, phә hӗng ngoҥi FTIR - IMPACT 410 - Ĉӭc Ph˱˯ng pháp phân tích nhi͏t vi sai: Phân tích nhiӋt vi sai sӱ dөng thiӃt bӏ Thermal Detector (Labsys Evo, Pháp) 2.2 Thӵc nghiӋm 2.2.1 ChӃ tҥo ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi biӃn tính - ChӃ tҥo ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi bҵng phѭѫng pháp CV, phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt (OXHN) kӃt hӧp nhúng phѭѫng pháp past (PP past) - Tәng hӧp ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi-CNTs bҵng phѭѫng pháp past H2SO4+Anilin +TiO2 Titan hình trө (TiӅn xӱ lý) Dung dӏch chҩt kӃt dính Dung dӏch kӃt dính Chitosan 1% Chitosanaxit axit axetic axetic 1% Compozit TiO2-PANi Compozit TiO2-PANi Dҥng bӝt Dҥng bӝt 0÷5 oC giӡ TrӝnÿӅu ÿӅu Trӝn TiO2/Ani = 30%, 40%, 60%, 80% Khuҩy Dung dӏch H2SO4 + Anilin + TiO2 Dung dӏchAni Ani0,1M 0,1M Dung dӏch + + HCl 0,1M 0,1M ++TiO HCl TiO 2 + Amonipesunfat 0,1M pesunfat 0,1M Amoni Hӛn hӧp Hӛn hӧp Dҥng cao ѭӟt Dҥng past Ti Ti dҥng tҩm dҥng tҩm TiӅn TiӅn xӱxӱlýlý Ti/TiO2-PANi Ti/TiO 2-PANi ThiӃt bӏ ÿo ÿiӋn hóa (IM6) Sҩy Sҩy o (120 (120oC, C,2 giӡ) giӡ) ĈiӋn cӵc cӵc compozit compozit ĈiӋn Ti/TiO2-PANi Ti/TiO 2-PANi Ti/TiO2-PANi Hình 2.2 Quy trình t͝ng hͫp ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi b̹ng ph˱˯ng pháp CV Oxi (khơng khí) Ti hình tҩm (tiӅn xӱ lý) Hình 2.5 Quy trình t͝ng hͫp ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi b̹ng ph˱˯ng pháp past Compozit TiO2- Dung dӏch chҩt kӃt dính Dung dӏch kӃt dính Chitosan 1% Chitosanaxit axit axetic axetic 1% PANi-CNTs Compozit TiO2-PANi Dҥng bӝt Dҥng bӝt 0÷5 oC giӡ Dungdӏch dӏchAni Ani 0,1M Dung 0,1M + + HCl 0,1M + TiO + HCl 0,1M + TiO Amonipesunfat CNTs + DBSA 0,1M 0,015M + Amoni pesunfat 0,1M TrӝnÿӅu ÿӅu Trӝn TiO2/Ani = 30%, 40%, 80% TiO60%, /Ani = 16,6% Lò nung CNTs/Ani = 10%, 20%, 30% Hӛn hӧp Hӛn hӧp Dҥng cao ѭӟt Dҥng past Ti Ti dҥng tҩm dҥng tҩm TiӅn TiӅn xӱxӱlýlý Ti/TiO2 Ti/TiO 2-PANi Ti/TiO 2-PANi-CNTs Dung dӏch PANi Anilin + HCl + Amoni pesunfat Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi Hình 2.4 Quy trình t͝ng hͫp ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi b̹ng ph˱˯ng pháp OXHN k͇t hͫp nhúng Sҩy Sҩy o (120 C,2 giӡ) giӡ) (120oC, ĈiӋn cӵc cӵc compozit compozit ĈiӋn Ti/TiO 2-PANi Ti/TiO 2-PANi-CNTs Hình 2.6 Quy trình t͝ng hͫp ÿi͏n c͹c Ti/TiO2PANi-CNTs b̹ng ph˱˯ng pháp past 2.2.2 Nghiên cӭu tính chҩt ÿiӋn hóa Các ÿiӋn cӵc ÿѭӧc khҧo sát tính chҩt ÿiӋn hóa thiӃt bӏ IM6 dung dӏch H2SO4 0,5 M dung dӏch nѭӟc thҧi nhà máy bia (COD = 2100 3555 mg/L) sӱ dөng phѭѫng pháp: Quét thӃ tuҫn hoàn CV, ÿo phә tәng trӣ, phân cӵc thӃ tƭnh, phân cӵc dòng ÿӝng Chѭѫng 3: KӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN 3.1 Khҧo sát ÿһc trѭng cҩu trúc vұt liӋu ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi-CNTs 3.1.1 Phân tích phә hӗng ngoҥi (IR) 0.00 4000 3000 2000 -1 -1 Wavenumbers Sӕ sóng (cm(cm ) ) Hình 3.3 Ph͝ h͛ng ngo̩i cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi ch͇ t̩o b̹ng ph˱˯ng pháp oxi hóa nhi͏t k͇t hͫp nhúng dung d͓ch anilin (Nhi͏t ÿ͡ nung n͉n Ti 500 oC, ÿ͡ nhám 180, thͥi gian nhúng phút) 2969.15 543.58 416.32 1067.29 988.98 807.88 1480.88 1294.89 1145.61 1571.43 2610.99 2830.91 1104.00 (d) 2755.51 0.6 0.0 4000 1000 3383.86 3490.68 1.2 3226.77 Cѭӡng HӋ sӕ hҩp ÿӝ hҩp thөthө (a.u) 1.8 648.81 0.01 Intensity coefficient (a.u.) 0.02 538.52 480.85 432.03 0.03 2918.32 2855.81 0.04 Hình 3.2 Ph͝ h͛ng ngo̩i cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi ch͇ t̩o b̹ng ph˱˯ng pháp oxi hóa nhi͏t k͇t hͫp nhúng dung d͓ch PANi (Nhi͏t ÿ͡ nung n͉n Ti 500 oC, thͥi gian nhúng 60 phút) 876.51 804.74 709.83 642.69 0.05 Binding QN-H stretching QC-H stretching QC=C stretching of benzoid QC=N stretching of quinoid QC-N stretching of aromatic ring C-N+ Q aromatic C-H Adsorption of Cl1652.02 1564.05 1455.25 1378.88 1226.07 1110.32 1073.28 0.06 Signals (cm-1) 3550, 3484, 3393 2921, 3090 1652 1564,1455 (c) 1226 1110, 1073 876 642, 538 3393.35 0.07 3550.05 3484.15 Cѭӡng ÿӝ hҩp thө (a.u) Intensity coefficient (a.u.) Hình 3.1 Ph͝ h͛ng ngo̩i cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2PANi ch͇ t̩o b̹ng ph˱˯ng pháp CV (150 chu kǤ, t͙c ÿ͡ quét 20 mV/s, t͑ l͏ TiO2/Ani = 1/12 ( 8,3 %) 3000 2000 1000 -1 -1 Wavenumbers ) Sӕ sóng (cm(cm ) Hình 3.4 Ph͝ h͛ng ngo̩i cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2PANi ch͇ t̩o b̹ng ph˱˯ng pháp past (hàm l˱ͫng TiO2/Ani= 40 %) KӃt quҧ cho thҩy, phә hӗng ngoҥi cӫa tҩt cҧ vұt liӋu ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp dѭӟi ÿiӅu kiӋn cө thӇ tѭѫng ӭng ÿӅu có píc ÿһc trѭng cho dao ÿӝng liên kӃt cӫa vòng benzen quinoid thuӝc cҩu trúc cӫa PANi Ngồi cịn xuҩt hiӋn píc ÿһc trѭng cho dao ÿӝng liên kӃt cӫa mӝt sӕ nhóm khác nhѭ N-H, C-H, C-N thѫm, CN+, C-H thѫm phân tӱ PANi KӃt quҧ thu ÿѭӧc chӭng tӓ thành phҫn cӫa ÿiӋn cӵc compozit ÿӅu có chӭa phân tӱ PANi tӗn tҥi ӣ dҥng muӕi xuҩt hiӋn píc hҩp phө cӫa SO42- Cl- Hình 3.5 Ph͝ h͛ng ngo̩i cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi-CNTs t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp past (kh͙i l˱ͫng CNTs/Ani=30 %) Bҧng 3.1 Tín hi͏u dao ÿ͡ng ph͝ h͛ng ngo̩i cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp khác ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi-CNTs t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp past Liên kӃt Ti/TiO2-PANi PPCV N-H C-H C=C benzoid C=N quinoid C-N thѫm C-N+ C-H thѫm Hҩp phө ClHҩp phө SO42- 3426 2930 1647 1589 1085 1000 800 581 Sӕ sóng (cm-1) Ti/TiO2-PANi OXHN + nhúng anilin 3484 2918 1652 1564 1226 1110 876 538 - Ti/TiO2-PANi OXHN + nhúng PANi 3457 2921 1667 1508 1202 1112 896 564 - Ti/TiO2-PANi PP past 3490 2969 1571 1480 1294 1104 807 543 - Ti/TiO2PANi-CNTs PP past 3432 2968 1557 1488 1298 1125 800 580 - 3.1.2 Phân tích giҧn ÿӗ nhiӉu xҥ tia X (XRD) Bҧng 3.2 kӃt quҧ phân tích tӯ giҧn ÿӗ nhiӉu xҥ tia X cӫa vұt liӋu ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp khác (hình 3.6 ÿӃn 3.9) cNJng nhѭ ÿiӋn cӵc biӃn tính Ti/TiO2-PANi-CNTs tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past (hình 3.10) Trӯ phѭѫng pháp tәng hӧp bҵng CV, phѭѫng pháp cịn lҥi ÿӅu xuҩt hiӋn góc 2ș ÿһc trѭng cho dҥng tinh thӇ cӫa TiO2 rutin anatat 120 600 Ti TiO2 Rutin 500 TiO2 Anatat 80 Lin (Cps) Lin (Cps) 100 60 400 300 40 200 20 100 0 20 30 40 50 60 20 70 30 50 60 70 Hình 3.7 Gi̫n ÿ͛ nhi͍u x̩ tia X cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2PANi t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp oxi hóa nhi͏t k͇t hͫp nhúng dung d͓ch PANi (Nhi͏t ÿ͡ nung 500 o C, thͥi gian nhúng 60 phút) Hình 3.6 Gi̫n ÿ͛ nhi͍u x̩ tia X cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp CV (150 chu kǤ, t͙c ÿ͡ quét 20 mV/s, t͑ l͏ TiO2/anilin =1/12 (8,3 %) 80 140 120 TiO2 Rutin 100 TiO2 Anatat 60 Lin (Cps) Lin (Cps) 40 Góc 2ș (ÿӝ) Góc 2ș (ÿӝ) 80 60 40 PANi TiO2 Anatat TiO2 Rutin 40 20 20 0 20 30 40 50 60 20 70 30 40 50 60 70 Góc 2ș (ÿӝ) Góc 2ș (ÿӝ) Hình 3.8 Gi̫n ÿ͛ nhi͍u x̩ tia X cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp oxi hóa nhi͏t k͇t hͫp nhúng dung d͓ch anilin (Nhi͏t ÿ͡ nung 500 oC, ÿ͡ nhám 180, thͥi gian nhúng phút) Hình 3.9 Gi̫n ÿ͛ nhi͍u x̩ tia X cͯa v̵t li͏u Ti/TiO2-PANi t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp past (TiO2/Ani = 40 %) Ngoài ra, giҧn ÿӗ nhiӉu xҥ tia X cӫa vұt liӋu Ti/TiO2-PANi-CNTs tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past xuҩt hiӋn góc 2ș ӣ vӏ trí 23 ÿӝ ÿһc trѭng cho CNTs Ӣ chӃ ÿӝ tәng hӧp 150 chu kǤ cho thҩy PANi hình thành sӧi nano ÿan xen (hình 3.12 d), compozit TiO2-PANi (hình 3.12 c) tҥo thành búi sӧi nhӡ sӵ có mһt cӫa TiO2 Hình 3.12 e hình thái hӑc cӫa TiO2 có cҩu trúc dҥng hҥt vӟi kích thѭӟc nhӓ hѫn 20 nm ÿã sӱ dөng ÿӇ chӃ tҥo ÿiӋn cӵc compozit 3.1.4.2 Phân tích ҧnh SEM cӫa Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi Hình 3.13 cho thҩy có sӵ khác biӋt vӅ cҩu trúc hình thái hӑc giӳa Ti/TiO2 Ti/TiO2-PANi ĈiӋn cӵc Ti/TiO2 (hình 3.13 a) có kích thѭӟc hҥt sӵ phân bӕ khơng ÿӗng ÿӅu nên bӅ mһt xuҩt hiӋn lӗi lõm, bӅ mһt ÿiӋn cӵc Ti/TiO2PANi (hình 3.13 b, c, d, e) xuҩt hiӋn sӧi PANi ÿan xen giӳa hҥt TiO2 Sӵ ÿan xen phө thuӝc vào thӡi gian nhúng Ti/TiO2 dung dӏch PANi Thӡi gian nhúng lâu sӧi PANi xuҩt hiӋn nhiӅu tҥo bӅ mһt ÿiӋn cӵc ÿӗng ÿӅu hѫn (a) (b) (a) (b) (c) (c) (d) (d) (e) Hình 3.13 ̪nh SEM cͯa ÿi͏n (a) Ti/TiO2 Ti/TiO2-PANi (hình thành tͳ Ti/TiO2 nhúng dung d͓ch PANi vͣi thͥi gian khác (b): 30 phút; (c): 60 phút; (d) 90 phút; (e): 120 phút 3.1.4.3 Phân tích ҧnh SEM cӫa Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch hӛn hӧp anilin Qua ҧnh SEM (hình 3.14) ta thҩy rҵng, Ti sau ÿѭӧc nung ӣ 500 oC tҥo thành Ti/TiO2 bӅ mһt khơng ÿӗng nhҩt có nhiӅu khoҧng trӕng Sau ÿѭӧc polime hóa trӵc tiӃp dung dӏch anilin, vұt liӋu ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi ÿã ÿѭӧc hình thành cҩu trúc hình thái hӑc bӅ mһt ÿiӋn cӵc ÿã thay ÿәi PANi ÿã ÿѭӧc ÿiӅn vào nhӳng khoҧng trӕng cNJng nhѭ ÿan xen (a) (b) bӅ mһt ÿiӋn cӵc làm cho cҩu trúc chһt sít hѫn Hình 3.14 ̪nh SEM cͯa Ti/TiO2 tr˱ͣc (a) sau (b) ÿ˱ͫc polime hóa tr͹c ti͇p h͟n hͫp dung d͓ch anilin (nhi͏t ÿ͡ nung n͉n 500 oC, ÿ͡ nhám 180, nhúng phút) 3.1.4.4 Phân tích ҧnh SEM cӫa Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past Ҧnh SEM (hình 3.15) cho thҩy compozit hình thành búi sӧi kӃt lҥi nhѭ quҧ bóng lӟn chӭa 30 % TiO2 Trѭӡng hӧp 40 % TiO2, quҧ bóng thu nhӓ lҥi làm cho vұt liӋu có bӅ mһt ÿӗng nhҩt hѫn Hình thù quҧ bóng bӏ biӃn dҥng TiO2 vѭӧt 40 % 30% 40% 80% 60% Hình 3.15 ̪nh SEM cͯa compozit TiO2-PANi chͱa hàm l˱ͫng TiO2 khác (tͳ 30÷80 %) So sánh k͇t qu̫ ̫nh SEM tͳ ph˱˯ng pháp ch͇ t̩o v̵t li͏u ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi khác nhau: Hình 3.16 kӃt quҧ so sánh ÿҥi diӋn ҧnh SEM tӯ phѭѫng pháp chӃ tҥo khác nhau: (a) Phѭѫng pháp CV (150 chu kǤ, tӕc ÿӝ quét 20 mV/s, tӍ lӋ TiO2/anilin = 1/12 (8,3 %)), (b) Phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi (NhiӋt ÿӝ nung 500 oC, thӡi gian nhúng 60 phút), (c) Phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp polime hóa trӵc tiӃp dung dӏch Ani (NhiӋt ÿӝ nung 500 oC, ÿӝ nhám 180, thӡi gian nhúng phút), (d) Phѭѫng pháp past (hàm lѭӧng TiO2/Ani = 40 %) KӃt quҧ cho thҩy vұt liӋu KӃt quҧ hình 3.25 cho thҩy tính chҩt ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi chӃ tҥo tӯ dung dӏch chӭa tӍ lӋ TiO2/anilin bҵng 8,3 % ÿҥt tѭѫng ÿѭѫng nhѭ ÿiӋn cӵc Ti/PANi vӅ chiӅu cao cһp pic oxy hóa khӱ cNJng nhѭ vӏ trí xuҩt hiӋn cһp pic i (mA/cm ) -1 PANi PANi 8,3% 8,3 % 1:12 16,6% 16,6 1:6 % 33,3% 33,3 1:3 % -2 -3 -4 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 EAg/AgCl (V) Hình 3.25 ̪nh h˱ͧng cͯa t͑ l͏ TiO2/anilin ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV (chu kǤ 1) cͯa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi ch͇ t̩o vͣi 150 chu kǤ T͙c ÿ͡ quét 20 mV/s, dung d͓ch ÿo H2SO4 0,5 M 3.2.1.2.Khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi Kh̫o sát t͙c ÿ͡ qt CV: Khi khơng chiӃu tia UV, hình 3.26a ta quan sát thҩy píc anot có chiӅu cao rҩt thҩp xuҩt hiӋn khơng rõ ràng lҳm có thӇ ÿѭӧc giҧi thích lѭӧng PANi ÿan xen bӅ mһt ÿiӋn cӵc khơng nhiӅu, píc catot rõ ӣ vùng ÿiӋn thӃ gҫn V minh chӭng cho dҥng khӱ cӫa PANi Khi chiӃu tia UV (hình 3.26 b) dịng anot tăng lên rҩt nhiӅu sӁ khơng cịn thӇ hiӋn pic oxi hóa cӫa PANi mà ѭu tiên thӇ hiӋn dịng quang ÿiӋn hóa ĈiӅu ÿó chӭng tӓ ÿiӋn cӵc có tính chҩt quang ÿiӋn hóa cӫa vұt liӋu bán dүn dҥng n, nhiên sӵ khác biӋt giӳa tӕc ÿӝ quét CV không nhiӅu lҳm i (ȝA/cm2) i (ȝA/cm2) 10 120 (a) (b) 80 -10 20mV/s -20 50mV/s 80mV/s 100mV/s 40 20mV/s 50mV/s 80mV/s 100mV/s -30 -40 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -0.5 0.0 EAg/AgCl (V) 0.5 1.0 1.5 EAg/AgCl (V) Hình 3.26 Ĉ˱ͥng cong quét CV (chu kǤ 1) cͯa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi (nhúng 90 phút) ͧ t͙c ÿ͡ quét khác dung d͓ch H2SO4 0,5 M: a) không chi͇u UV, b) chi͇u UV i (ȝA/cm2) i (ȝA/cm2) Mһc dù vұy mұt ÿӝ dịng ÿáp ӭng ӣ ÿӝ quét thӃ 20 mV/s cao gҫn bҵng vӟi tӕc ÿӝ quét thӃ 100 mV/s cao hѫn nhiӅu so vӟi tӕc ÿӝ quét lҥi Vì vұy tӕc ÿӝ quét thӃ 20 mV/s ÿѭӧc chӑn thí nghiӋm tiӃp theo ÿӇ nghiên cӭu hoҥt tính quang ÿiӋn hóa cӫa vұt liӋu Kh̫o sát ̫nh h˱ͧng cͯa thͥi gian nhúng ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV: Trên hình 3.27a cho thҩy píc catot chӍ xuҩt hiӋn nhúng ÿiӋn cӵc Ti/TiO2 dung dӏch PANi, chӭng tӓ PANi ÿã có mһt thành phҫn ÿiӋn cӵc Ti/TiO26 PANi So vӟi ÿiӋn cӵc Ti/TiO2 120 (a) (b) ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi có 60 dịng quang ÿiӋn hóa cao hѫn Phút -3 nhӡ sӵ có mһt cӫa PANi 30 -6 30 60 60 compozit Dịng quang ÿiӋn hóa ӣ 90 -9 90 120 120 ÿây phҧn ánh ÿһc trѭng cӫa vұt -12 -60 0.0 0.5 1.0 1.5 liӋu bán dүn dҥng n (hình 3.27 b) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -0.5 EAg/AgCl (V) Phút EAg/AgCl (V) Hình 3.27 Ĉ˱ͥng cong quét CV (chu kǤ 1) cͯa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi (hình thành tͳ ÿi͏n c͹c Ti/TiO2 nhúng dung d͓ch PANi vͣi thͥi gian khác nhau) Dung d͓ch ÿo H2SO4 0,5 M: a) không chi͇u UV, b) chi͇u UV KӃt quҧ bҧng 3.5 cho thҩy tăng thӡi gian nhúng mұt ÿӝ dòng chiӃu tia UV tăng lên Khi thӡi gian nhúng 90 phút, mұt ÿӝ dòng cao gҫn bҵng thӡi gian nhúng 120 phút nên thӡi gian nhúng tӕi ѭu 90 phút 11 Bҧng 3.5 ̪nh h˱ͧng cͯa thͥi gian nhúng ÿ͇n m̵t ÿ͡ dòng quang ÿi͏n hóa t̩i 1,4 V cͯa ÿi͏n c͹c dung d͓ch H2SO4 Thӡi gian nhúng ĈiӋn cӵc Mұt ÿӝ dòng quang ÿiӋn hóa tҥi ÿiӋn thӃ 1,4V (ȝA/cm2) (phút) Khơng chiӃu tia UV ChiӃu tia UV Không nhúng Ti/TiO2 1,84 76,90 Ti/TiO2-PANi 30 2,30 96,40 Ti/TiO2-PANi 60 1,18 92,60 Ti/TiO -PANi 90 2,17 107,57 Ti/TiO2-PANi 120 4,07 110,76 Kh̫o sát s͙ chu kǤ quét CV: ck ck ck ck 10 0.0 0.5 1.0 EAg/AgCl (V) ck ck ck ck 10 1.5 EAg/AgCl (V) Trên hình 3.28a xuҩt hiӋn píc khӱ sӵ có mһt cӫa PANi, píc khӱ giҧm dҫn әn ÿӏnh sӕ chu kǤ quét CV tăng lên ÿӃn 10, vӏ trí xuҩt hiӋn píc khӱ cNJng bӏ dӏch chuyӇn khoҧng 50 mV vӅ phía dѭѫng hѫn Hình 3.28 Các chu kǤ quét CV cͯa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi (hình thành tͳ ÿi͏n c͹c Ti/TiO2 nhúng dung d͓ch PANi vͣi thͥi gian 90 phút) Dung d͓ch ÿo H2SO4 0,5 M: a) không chi͇u UV, b) chi͇u UV Trên hình 3.28b xuҩt hiӋn dịng quang ÿiӋn hóa ӣ phía anot phҧn ánh chҩt bán dүn loҥi n Sӕ chu kǤ qt tăng lên dịng quang ÿiӋn hóa giҧm dҫn, nhiên gҫn nhѭ khơng giҧm sau chu kǤ CV 3.2.1.3 Khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch anilin ̪nh h˱ͧng cͯa thͥi gian polime hóa: Trên hình 3.29a píc khӱ cӫa PANi chӍ xuҩt hiӋn có q trình polime hóa xҧy 120 ra, píc lӟn dҫn thӡi gian (b) 40 (a) 80 polime hóa tăng lên Trên hình 3.29b cho 40 thҩy dịng quang ÿiӋn hóa xuҩt hiӋn ӣ 0 -40 vùng anot, chӭng tӓ sӵ có mһt cӫa TiO2 10 -40 12 14 -80 thuӝc loҥi bán dүn n, ÿó ÿiӋn cӵc -80 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 0.5 1.0 1.5 -0.5 0.0 chӃ tҥo ӣ ÿiӅu kiӋn polime hóa phút cho EAg/AgCl (V) EAg/AgCl (V) dịng quang ÿiӋn hóa phҧn hӗi cao nhҩt i (ȝA/cm2) i (ȝA /cm ) phút phút 10 phút 12 phút 14 phút 1: 00 phút phút 2: 88 3: 10 10 phút 4: 12 12 phút 5: 14 14 phút Hình 3.29 ̪nh h˱ͧng cͯa thͥi gian polime hóa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2 h͟n hͫp dung d͓ch anilin ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV H2SO4 0,5 M (a) không chi͇u tia UV (b) có chi͇u tia UV (Nhi͏t ÿ͡ nung Ti 500 oC, 30 phút, ÿ͡ nhám 180) o o i (ȝA/cm ) i (ȝ A /c m ) ̪nh h˱ͧng cͯa nhi͏t ÿ͡ nung n͉n Ti: Khi chiӃu tia UV (hình 3.30b), dịng quang ÿiӋn hóa xuҩt hiӋn ӣ vùng anot chӭng tӓ sӵ có mһt cӫa chҩt bán dүn TiO2 dҥng n, 60 (a) (b) ÿó dịng quang ÿiӋn hóa ÿҥt cao nhҩt 40 tҥi nhiӋt ÿӝ nung nӅn Ti ӣ 500 oC Ngồi ra, 20 hình 3.30a quan sát thҩy sӵ xuҩt hiӋn 1: 500 C 500 C -4 2: 550 C 550 C cӫa píc oxy hóa khӱ chӭng minh cho sӵ 600 C 3: 600 C có mһt cӫa PANi, píc cNJng tăng -8 -20 0.5 1.0 1.5 -0.5 0.0 dҫn theo nhiӋt ÿӝ nung 0.0 0.5 1.0 1.5 -0.5 o o o EAg/AgCl (V) o EAg/AgCl (V) Hình 3.30 ̪nh h˱ͧng cͯa nhi͏t ÿ͡ nung n͉n Ti ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV cͯa Ti/TiO2-PANi H2SO4 0,5 M: (a) không chi͇u tia UV (b) có chi͇u tia UV (Thͥi gian polime hóa phút, ÿ͡ nhám 180) ̪nh h˱ͧng cͯa ÿ͡ nhám ti͉n x͵ lý Ti: 12 Trѭӟc hӃt ta quan sát hình 3.31 (b) thҩy hiӋu ӭng quang ÿiӋn hóa xuҩt hiӋn ӣ vùng anot khҷng ÿӏnh sӵ có mһt cӫa chҩt bán dүn TiO2 dҥng n, hiӋu ӭng tăng sӱ dөng ÿӝ nhám thҩp Tuy 30 (a) 60 20 nhiên, không chiӃu tia UV (b) 10 40 (hình 3.31 a) píc oxy hóa 20 180 grit khӱ cӫa PANi ÿã xuҩt hiӋn, 320 grit -10 400 grit tăng theo ÿӝ mӏn cӫa giҩy nhám 600 grit -20 -20 ĈiӅu cNJng khҷng ÿӏnh sӵ có -30 0.0 0.5 1.0 1.5 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -0.5 mһt cӫa PANi ÿiӋn cӵc ÿã (V) E EAg/AgCl (V) chӃ tҥo 320 400 i(μA/cm2) i(μA/cm2) 180 600 Nhám Ag/AgCl Hình 3.31 ̪nh h˱ͧng cͯa ÿ͡ nhám n͉n Ti ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV cͯa Ti/TiO2-PANi H2SO4 0,5 M: (a) không chi͇u tia UV (b) có chi͇u tia UV (Thͥi gian polime hóa phút, nhi͏t ÿ͡ nung Ti 500 oC) So sánh vӅ hoҥt tính quang ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc compozit chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng cho thҩy nhúng dung dӏch PANi có hoҥt tính cao hѫn (mұt ÿӝ dịng quang ÿiӋn hóa chiӃu UV 107,57 ȝA/cm2) so vӟi nhúng dung dӏch Ani (mұt ÿӝ dòng quang ÿiӋn hóa chiӃu UV 58,6 ȝA/cm2) (xem bҧng 3.5 3.6) Do ÿó, ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi ÿѭӧc lӵa chӑn ÿӇ khҧo sát phә tәng trӣ ÿiӋn hóa phҫn sau Bҧng 3.6 ̪nh h˱ͧng cͯa ÿ͡ nhám ÿ͇n m̵t ÿ͡ dòng quang ÿi͏n hóa t̩i 1,4 V cͯa ÿi͏n c͹c dung d͓ch H2SO4 Ĉáp ӭng dòng tҥi ÿiӋn thӃ 1,4V (ȝA/cm2) Ĉӝ nhám ĈiӋn cӵc Không chiӃu tia UV ChiӃu tia UV Ti/TiO2-PANi 180 1,38 58,6 Ti/TiO2-PANi 320 3,38 46,1 Ti/TiO2-PANi 400 1,79 49,8 Ti/TiO -PANi 600 25,7 27,3 3.2.1.4 Khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past KӃt quҧ hình 3.32 cho thҩy vұt liӋu compozit vӟi 40 % TiO2 có mұt ÿӝ dịng phҧn hӗi cao nhҩt ĈiӅu ÿó chӭng tӓ vұt liӋu có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt 20 i (mA/cm ) -20 %TiO2 30% 40% 60% 80% -40 -60 -80 -100 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2 EAg/AgCl (V) Hình 3.32 ̪nh h˱ͧng cͯa hàm l˱ͫng TiO2 ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV (chu kǤ 1) cͯa T/TiO2-PANi t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp past H2SO4 0,5M So sánh vӟi ÿѭӡng cong quét CV khҧo sát dung dӏch H2SO4 cӫa ÿiӋn tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp CV, phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt nhúng dung dӏch PANi phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch anilin có thӇ thҩy rҵng ÿiӋn cӵc tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past có mұt ÿӝ dịng phҧn hӗi cao nhҩt ĈiӅu ÿó chӭng tӓ ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past có hoҥt 13 i (mA/cm 2) tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt KӃt quҧ cNJng cho thҩy ÿѭӡng cong quét CV cӫa ÿiӋn cӵc tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past khơng cịn thҩy xuҩt hiӋn pic oxi hóa khӱ cӫa PANi Do ÿó phѭѫng pháp past ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ chӃ tҥo ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi biӃn tính bҵng ӕng nano cacbon 3.2.1.4 Khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi-CNTs tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past Compozit Ti/TiO2-PANi biӃn tính bҵng CNTs vӟi tӍ lӋ CNTs thay ÿәi tӯ ÿӃn 30% khӕi lѭӧng ÿѭӧc khҧo sát ÿѭӡng cong quét thӃ tuҫn hoàn CV dung 30% 20% dӏch H2SO4 0,5 M ÿӇ ÿánh giá hoҥt tính ÿiӋn hóa cӫa 10% 0% vұt liӋu KӃt quҧ hình 3.33 cho thҩy, tăng tӍ lӋ cӫa CNTs mұt ÿӝ dịng phҧn hӗi tăng Chӭng tӓ sӵ biӃn tính vұt liӋu bҵng CNTs ÿã làm tăng hoҥt tính ÿiӋn hóa cӫa vұt liӋu CNTs EAg/AgCl (V) Hình 3.33 ̪nh h˱ͧng cͯa hàm l˱ͫng CNTs ÿ͇n ÿ˱ͥng cong quét CV (chu kǤ 1) H2SO4 0,5 M cͯa compozit Ti/TiO2-PANi-CNTs 3.2.2 Khҧo sát phә tәng trӣ 3.2.2.1.Khҧo sát phә tәng trӣ cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp ÿiӋn hóa Trên cѫ sӣ khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV, tác giҧ nhұn thҩy rҵng ÿiӋn cӵc chӃ tҥo vӟi tӍ lӋ TiO2/Ani = 33,3 % có hoҥt tính ÿiӋn hóa thҩp, vұy khơng tiӃn hành ÿo tәng trӣ ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc tәng hӧp ӣ ÿiӅu kiӋn mà chӍ chӑn tӍ lӋ 16,6 % 8,3 % ÿӇ so sánh vӟi ÿiӋn cӵc PANi 20 15 10 (a) PANi (ÿo) PANi (mô phӓng) Compozit A (ÿo) Compozit A ( mô phӓng) Compozit B (ÿo) Compozit B (mô phӓng) 7 6 PANi (mô phӓng) Compozit A (mô phӓng) Composite B (mô phӓng) P hҫnҧothӵc Phҫn (kȍ (kȍ ) ) 25 Phҫn ҧo (kȍ ) Phҫn ҧo (kȍ ) 30 (b) PANi (ÿo) PANi (mô phӓng) CCPE Compozit A (ÿo) RS Compozit A (mô phӓng) Rf W (c) (d) Compozit B (ÿo) Compozit B (mô phӓng) 0 10 15 20 25 30 Phҫn thӵc (kȍ) 0 Phҫn thӵc (kȍ) CY Compozit B (ÿo) Compozit A (ÿo) PANi (ÿo) Phҫn thӵc ҧo (kȍ) (kȍ) Rs: ĈiӋn trӣ dung dӏch CCPE: Hҵng sӕ pha không ÿәi Rf: ĈiӋn trӣ màng vұt liӋu C : Tәng trӣ lӟp bӅ mһt Young Y W: KhuӃch tán Warburg Hình 3.34 S˯ ÿ͛ Nyquist cͯa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi t͝ng hͫp tͳ dung d͓ch chͱa t͑ l͏ TiO2/Ani = 16,6 % (compozit A) 8,3 % (compozit B) so vͣi Ti/PANi S͙ chu kǤ t͝ng hͫp v̵t li͏u: a) 50; b) 100; c) 150, d) S˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng Trên hình 3.34 (tӯ a ÿӃn c), biӇu tѭӧng phҧn ánh giá trӏ ÿo ÿѭӡng nét liӅn thuӝc vӅ giá trӏ mô phӓng theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng 3.34d KӃt quҧ cho thҩy giá trӏ ÿo mơ phӓng gҫn nhѭ trùng khít chӭng tӓ mơ hình hồn tồn phù hӧp vӟi kӃt quҧ ÿo tәng trӣ ÿiӋn hóa Nhѭ vұy cѫ chӃ ÿiӋn hóa xҧy ӣ ÿây gӗm có thành phҫn tham gia, ÿó Rs ÿiӋn trӣ dung dӏch, CCPE thành phҫn pha không ÿәi, W khuӃch tán Warburg ÿѭӧc coi nhѭ mӝt phҫn cӫa phҧn ӭng trao ÿәi ÿiӋn tích, Rf ÿiӋn trӣ cӫa lӟp vұt liӋu ÿѭӧc chӃ tҥo, CY tәng trӣ liên bӅ mһt cӫa lӟp vұt liӋu KӃt quҧ cho thҩy rҵng sӕ chu kǤ quét CV sӱ dөng chӃ tҥo ÿiӋn cӵc nhiӅu vịng trịn Nyquist lӟn phҧn ánh tәng trӣ ÿiӋn hóa cao chiӅu dày cӫa lӟp vұt liӋu lӟn hѫn Ngoài ta thҩy nӃu sӱ dөng dung dӏch chӃ tҥo ÿiӋn cӵc vӟi tӍ lӋ 14 TiO2/Ani nhӓ hѫn tәng trӣ ÿiӋn hóa cNJng giҧm vịng trịn Nyquist nhӓ hѫn ĈiӅu hoàn toàn phù hӧp vӟi nhұn xét ÿã ÿѭa khҧo sát CV ӣ Bҧng 3.7 Các giá tr͓ thành ph̯n s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.34 d) ͱng vͣi ÿi͏n c͹c t͝ng hͫp 50 chu kǤ Vұt liӋu Compozit A (16,6 %) Compozit B (8,3 %) PANi CCPE (mF) CY p 0,938 0,670 2,330 0,917 2,467 0,935 Rs (ȍ) (μF) m 3,314 2,413 2,523 3,274 W (Gs) Rf (kȍ) W ı (ȍ/s ) D (cm2/s) 0,146 269,1 1,010 159,7 0,56x10-18 4,292 0,142 419,3 1,221 131,4 0,83x10-18 1,890 0,146 269,1 0,716 156,6 0,59x10-18 1/2 Bҧng 3.8 Các giá tr͓ thành ph̯n s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.34 d) ͱng vͣi ÿi͏n c͹c t͝ng hͫp 100 chu kǤ Rs (ȍ) Vұt liӋu Compozit A (16,6%) Compozit B (8,3%) PANi CCPE (μF) m (mF) CY p W (Gs) Rf (kȍ) W ı(ȍ/s ) D (cm2/s) 1/2 2,552 2,327 0,930 2,811 0,146 269,1 2,532 169,6 0,50x10-19 2,705 2,229 0,922 5,885 0,146 269,1 2,302 241,1 0,25.10-19 3,233 1,661 0,918 5,693 0,146 269,1 1,741 117,5 1,04.10-19 Bҧng 3.9 Giá tr͓ thành ph̯n s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.34 d) ͱng vͣi ÿi͏n c͹c t͝ng hͫp 150 chu kǤ Vұt liӋu Compozit A (16,6%) Compozit B (8,3%) PANi Rs (ȍ) CCPE CY Rf W (μF) m (mF) p W (Gs) (kȍ) ı(ȍ/s1/2) D(cm2/s) 3,112 1,698 0,916 3,693 0,146 269,1 4,964 351,0 0,12x10-19 3,953 1,733 0,898 11,540 0,146 269,1 3,133 149,8 0,64x10-19 3,584 1,771 0,909 17,920 0,146 269,1 1,258 120,4 0,99x10-19 Giá trӏ thông sӕ ÿiӋn hóa ÿѭӧc ÿѭa ӣ bҧng bҧng 3.7 ÿӃn 3.9 cho thҩy ÿiӋn dung Cf cӫa lӟp vұt liӋu PANi TiO2-PANi ÿӅu tăng theo sӕ chu kǤ quét CV sӱ dөng tәng hӧp ÿiӋn cӵc, nhiên so vӟi PANi compozit có giá trӏ Cf nhӓ hѫn nhӡ sӵ có mһt cӫa TiO2, ngoҥi trӯ trѭӡng hӧp compozit B (8,3 %) chӃ tҥo vӟi 50 chu kǤ CV Ĉӗng thӡi cNJng có thӇ thҩy rҵng gҫn nhѭ khơng có sӵ khác biӋt vӅ giá trӏ cӫa thành phҫn pha không ÿәi CCPE trѭӡng hӧp tәng hӧp vӟi 150 chu kǤ CV (bҧng 3.9) 3.2.2.2 Khҧo sát phә tәng trӣ cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi Kh̫o sát ph͝ t͝ng trͧ ÿi͏n hóa theo thͥi gian nhúng: Hình 3.36 tәng trӣ dҥng Nyquist, ÿó biӇu tѭӧng phҧn ánh ÿiӇm ÿo thӵc nghiӋm ÿѭӡng liӅn phҧn ánh sӵ mơ phӓng theo sѫ ÿӗ hình 3.37 NӃu quan sát hình 3.36 ta chӍ thҩy mӝt cung, nên khó ÿѭa nhұn xét xác vӅ q trình ÿiӋn hóa xҧy ÿiӋn cӵc Tuy nhiên, nhӡ kӃt quҧ mô phӓng thӵc nghiӋm gҫn trùng khít nên sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng ÿѭӧc xem rҩt phù hӧp dӵa vào sѫ ÿӗ mà có thӇ lý giҧi ÿѭӧc diӉn biӃn ÿiӋn hóa ÿã xҧy Các thành phҫn tham gia bao gӗm Rdd ÿiӋn trӣ dung dӏch, Cd Rf ÿiӋn dung lӟp kép ÿiӋn trӣ cӫa lӟp vұt liӋu hình thành nӅn Ti, CCPE phҧn ánh thành phҫn pha không ÿәi, Rct ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích, W phҧn ánh thành phҫn khuӃch tán dҥng Warburg 2R 2T HӋ sӕ khuӃch tán ÿѭӧc tính theo công thӭc: D (3.1) n F A2C 2V 15 Trong ÿó: R: Hҵng sӕ khí (8,314 J/mol.ÿӝ); n: ĈiӋn tích trao ÿәi (n = 4); T: NhiӋt ÿӝ tuyӋt ÿӕi (tҥi nhiӋt ÿӝ phòng T = 25 + 273 = 298 oK); F: Hҵng sӕ Faraday (96500 C/mol hay 26,8 Ah/mol); A: ThiӃt diӋn bӅ mһt ÿiӋn cӵc (0,283 cm2); ı: Hҵng sӕ Warburg vӟi 1ı = ȍ/s1/2; C: Nӗng ÿӝ (ÿӕi vӟi ÿiӋn cӵc vұt liӋu kim loҥi rҳn C = (mol/cm3) Z’’ (Mȍ) -Z’’ (Mȍ) -Z’’ (Mȍ) Z’’ (Mȍ) 0.5 2.0 (b) (a) 0.4 1.5 0Không phút -nhúng ÿo 30 phút - ÿo 60 phút - ÿo 90 phút - ÿo 120 phút - ÿo 1.0 0.2 phút - mô phӓng 30 phút - mô phӓng 60 phút - mô phӓng 90 phút - mô phӓng 120 phút - mô phӓng 0.5 CCPE Rdd RRfct phút - mô phӓng 30 phút - mô phӓng 60 phút - mô phӓng EAg/AgCl (V) 90 phút - mô phӓng 120 phút - mô phӓng 0.1 0.0 Cd 0Không phút -nhúng ÿo 30 phút - ÿo 60 phút - ÿo 90 phút - ÿo 120 phút - ÿo 0.3 Rct W 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 0.0 2.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Z’ (Mȍ) ’ Z (Mȍ) Hình 3.36 T͝ng trͧ d̩ng Nyquist ͧ ÿi͉u ki͏n không chi͇u UV( a), chi͇u UV (b) Hình 3.37 S˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng mơ ph͗ng theo giá tr͓ th͹c nghi͏m tͳ hình 3.36 Khi chiӃu tia UV (hình 3.36b), cung bán nguyӋt nhӓ hѫn so vӟi khơng chiӃu tia UV (hình 3.36a), ÿiӅu chӭng tӓ dѭӟi tác dөng cӫa tia UV hiӋu ӭng quang ÿiӋn hóa ÿã xuҩt hiӋn rҩt rõ rӋt Giá trӏ mơ phӓng ÿѭӧc phҧn ánh bҧng 3.10 bҧng 3.11 cho thҩy chúng phө thuӝc nhiӅu vào ÿiӅu kiӋn chӃ tҥo vұt liӋu KӃt quҧ chӍ rҵng ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích ÿã giҧm tӟi 25 lҫn ÿӕi vӟi Ti/TiO2 50 lҫn ÿӕi vӟi Ti/TiO2-PANi chiӃu tia UV vào ÿiӋn cӵc trình ÿo Ĉӗng thӡi, cNJng nhұn thҩy ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích ÿã giҧm ÿi ÿáng kӇ có mһt PANi thành phҫn ÿiӋn cӵc Bҧng 3.10 ̪nh h˱ͧng cͯa thͥi gian nhúng ÿ͇n thơng s͙ ÿi͏n hóa mơ ph͗ng (hình 3.36a: khơng chi͇u tia UV) theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.37 Thӡi gian (phút) Không nhúng 30 60 90 120 ĈiӋn cӵc Rdd (ȍ) Ti/TiO2 Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi CCPE W Cd (ȝF) Rf (kȍ) (ȝF) m ı (ȍ/s1/2) D(10-26 cm2/s) Rct (Mȍ) 3,52 100,1 27,0 2,15 0,89 647,7 1,65 5,87 3,23 3,49 3,19 3,33 69,2 47,7 74,6 45,3 34,3 26,9 38,6 6,9 2,24 2,17 1,71 1,65 0,89 0,86 0,87 0,91 398,0 426,0 236,8 216,4 4,36 3,81 12,32 14,76 1,44 1,26 0,61 3,45 Bҧng 3.11 ̪nh h˱ͧng cͯa thͥi gian nhúng ÿ͇n thơng s͙ ÿi͏n hóa mơ ph͗ng (hình 3.36b: chi͇u tia UV) theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.37 Thӡi gian (phút) Không nhúng 30 60 90 120 ĈiӋn cӵc Rdd (ȍ) Ti/TiO2 Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi Ti/TiO2-PANi CCPE W Cd (ȝF) Rf (kȍ) (ȝF) m ı(ȍ/s ) D (10-26 cm2/s) Rct (kȍ) 3,68 23,9 11,8 5,59 0,88 176,9 2,21 227,0 3,13 3,44 2,89 2,77 32,3 29,5 19,6 18,9 14,8 11,9 17,2 10,7 6,14 4,11 3,33 2,93 0,91 0,84 0,80 0,81 159,3 104,1 68,1 15,1 2,72 6,38 14,89 30,31 234,2 347,1 122,2 54,3 1/2 Kh̫o sát ph͝ t͝ng trͧ ÿi͏n hóa theo ÿi͏n th͇: Qua kӃt quҧ nghiên cӭu phә CV ÿiӋn cӵc ÿѭӧc chӃ tҥo tӕi ѭu vӟi thӡi gian nhúng 90 phút ÿѭӧc chӑn ÿӇ khҧo sát tәng trӣ ÿiӋn hóa dҧi ÿiӋn thӃ tӯ cân bҵng Eo ÿӃn 1,4V so vӟi Ag/AgCl, KClbão hòa Các ÿѭӡng mơ phӓng hình 3.38 nét liӅn ÿiӇm ÿo biӇu tѭӧng Ĉѭӡng mô phӓng ÿѭӧc thӵc hiӋn theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng tѭѫng tӵ nhѭ hình 3.37, kӃt quҧ ÿҥt gҫn trùng khít vӟi ÿiӇm ÿo, cho thҩy mơ hình phù hӧp Giá trӏ mô phӓng ÿѭӧc phҧn ánh bҧng 3.12 bҧng 3.13 Dӵa vào kӃt quҧ mô phӓng mà 16 có thӇ lý giҧi ÿѭӧc diӉn biӃn ÿiӋn hóa xҧy chiӃu tia UV ÿã thay ÿәi so vӟi không chiӃu tia UV nhӡ hiӋu ӭng quang ÿiӋn hóa ÿã xuҩt hiӋn ’’ Z (Mȍ) -Z’’ (Mȍ) 0.9 -Z’’ (Mȍ) Z’’ (Mȍ) ÿo 0.13V 0.13 V ÿo 0.34V 0.34 V ÿo 0.86V 0.86 V 1.07 V ÿo 1.07V 1.28 V ÿo 1.28V 1.40 V ÿo 1.40V ÿo 0.35V 0.35 V 0.56 V ÿo 0.56V 0.77 V ÿo 0,77V ÿo 0.98V 0.98 V 1.19 V ÿo 1.19V ÿo 1.40V 1.40 V mô phӓng 0.35V mô phӓng 0.56V mô phӓng 0.77V mô phӓng 0.98V mô phӓng 1.19V mô phӓng 1.40V (a) 0.6 mô phӓng 0.13V mô phӓng 0.34V mô phӓng 0.86V mô phӓng 1.07V mô phӓng 1.28V mô phӓng 1.40V 0.3 (b) 0.0 0.0 0.3 0.6 0.9 Z’(Mȍ) ’ Z (Mȍ) Hình 3.38 T͝ng trͧ d̩ng Nyquist kh̫o sát theo d̫i ÿi͏n th͇ tͳ Eo ÿ͇n 1,4 V: a)khơng chi͇u UV, b) chi͇u UV Nhìn vào bҧng 3.12 ta thҩy thay ÿәi ÿiӋn thӃ quét thành phҫn pha khơng ÿәi ÿiӋn trӣ dung dӏch thay ÿәi rҩt ít, ÿiӋn dung lӟp kép, ÿiӋn trӣ màng compozit ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích cNJng nhѭ hҵng sӕ Warburg thay ÿәi tăng giҧm khác theo tӯng giá trӏ ÿiӋn thӃ Khi tăng ÿiӋn thӃ áp ÿһt thành phҫn pha khơng ÿәi giҧm dҫn, nhѭng giá trӏ sӕ mNJ m tăng dҫn Bҧng 3.13 giá trӏ thu ÿѭӧc ӣ ÿiӅu kiӋn có chiӃu tia UV cho thҩy ÿiӋn trӣ dung dӏch, ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích hҵng sӕ Warburg ÿӅu giҧm, ÿһc biӋt ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích giҧm rҩt nhiӅu hiӋu ӭng quang ÿiӋn hóa cӫa TiO2 Bҧng 3.12 Các thơng s͙ ÿi͏n hóa mơ ph͗ng t͝ng trͧ Nyquist tͳ hình 3.38a (khơng chi͇u UV) theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.37 ĈiӋn thӃ áp ÿһt (V) Rdd (ȍ) Cd (ȝF) Rf (kȍ) (ȝF) CCPE m ı (ȍ/s1/2) W D (10-26cm2/s) Rct (Mȍ) 0,35 0,56 0,77 0,98 1,19 1,40 2,93 2,92 2,99 2,97 2,94 2,93 8,63 5,00 35,30 34,50 27,40 28,70 7,16 12,40 3,28 3,38 1,99 2,28 2,87 2,84 1,70 1,62 1,61 1,56 0,91 0,91 0,92 0,98 0,98 0,99 324,2 431,0 509,1 554,6 37,8 45,6 6,57 3,72 2,67 2,25 483,60 332,31 0,01 0,04 6,60 10,40 9,70 20,30 Bҧng 3.13 Các thơng s͙ ÿi͏n hóa mơ ph͗ng t͝ng trͧ Nyquist tͳ hình 3.38b (chi͇u tia UV) theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.37 ĈiӋn thӃ áp ÿһt (V) Rdd (ȍ) Cd (ȝF) Rf (kȍ) 0,13 0,34 0,86 1,07 1,28 1,40 2,52 2,40 2,39 2,28 2,17 2,09 11,50 23,10 10,70 13,00 14,10 14,60 622,00 168,00 20,40 37,10 48,40 60,00 CCPE (ȝF) m 7,73 2,97 2,15 2,08 2,31 2,36 0,83 0,95 1,00 1,00 0,98 0,97 ı (ȍ/s1/2) W D (10-24 cm2/s) Rct (ȍ) 93,30 24,00 3,99 3,90 3,97 3,54 0,79 11,99 434,04 454,31 438,43 551,4 4,00 5,80 7,51 1,59 1,13 1,06 3.2.2.3 Khҧo sát phә tәng trӣ cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past Trên phә Nyquist (hình 3.39) cho thҩy, phә Nyquist cӫa tҩt cҧ vұt liӋu vӟi hàm lѭӧng TiO2 khác ÿӅu chӍ có mӝt cung bán nguyӋt ĈiӅu thӇ hiӋn rҵng cѫ chӃ cӫa trình xҧy bӅ mһt ÿiӋn cӵc chӫ yӃu trình chuyӇn ÿiӋn tích mà khơng có sӵ khuӃch tán Trong ÿó ta có thӇ thҩy cung bán nguyӋt cӫa vұt liӋu compozit 40% TiO2 nhӓ nhҩt chӭng tӓ trình chuyӇn ÿiӋn tích xҧy vұt liӋu dӉ dàng nhҩt vұt liӋu có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt Ngồi ra, có thӇ quan sát thҩy q trình hҩp phө dӵa vào ÿһc trѭng vịng Nyquist 17 (a) 0.4 0.2 0.0 0.6 0.4 (2) 0.2 (1) i (mA/cm ) (b) 0.8 0.6 i (ȝA/cm2) i (ȝA/cm ) 1.0 (c) TiO2 1: 30% 2: 40% 3: 60% 4: 80% 0.0 10 20 30 40 50 60 Thӡi gian (phút) 10 20 30 40 50 60 Thӡi gian (phút) Thӡi gian (phút) Hình 3.41 Phân c͹c th͇ tƭnh ÿi͏n c͹c compozit t͝ng hͫp b̹ng ph˱˯ng pháp khác t̩i 0,45 V (60 phút) dung d͓ch n˱ͣc th̫i nhà máy bia (COD = 3555 mg/L) 3.3.2 Phân cӵc dịng ÿӝng Hình 3.42 ÿѭӡng cong phân cӵc dịng ÿӝng cӫa compozit mơi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia, tӕc ÿӝ quét ȝA/s 2.0 (1) 1.0 0.5 (2) EAg/AgCl (mV) E Ag/AgCl (V) E Ag/AgCl (V) (a) 1.5 30% 40% 60% 80% 0,6 600 (b) (c) (d) 0,4 400 0,2 200 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 i (mA/cm2) 0.4 0.5 i (mA/cm ) 100 200 (μA/cm22)) ii (uA/cm 300 Hình 3.42 Phân c͹c dòng ÿ͡ng (t͙c ÿ͡ quét ȝA/s) cͯa compozit dung d͓ch n˱ͣc th̫i nhà máy bia (COD = 3555 mg/L) Trong ÿó: (a) Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp CV (150 chu kǤ, tӕc ÿӝ quét 20 mV/s, tӍ lӋ TiO2/anilin 1/12 (8,3 %)), (b) Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi (Ĉѭӡng 1-NhiӋt ÿӝ nung 500 oC, thӡi gian nhúng 90 phút) kӃt hӧp nhúng dung dӏch hӛn hӧp anilin (Ĉѭӡng 2: NhiӋt ÿӝ nung 500 oC, ÿӝ nhám 180, thӡi gian nhúng phút), c) Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past (hàm lѭӧng TiO2/Ani thay ÿәi tӯ 30 % ÿӃn 80 %) (d) Ti/TiO2-PANi-CNTs tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past (TiO2/Ani = 16,6 % hàm lѭӧng CNTs/Ani thay ÿәi tӯ % ÿӃn 30 %) Tҥi giá trӏ ÿiӋn thӃ 250 mV, ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past cho mұt ÿӝ công suҩt riêng (a70 mW/cm2) cao hѫn rҩt nhiӅu so vӟi hai phѭѫng pháp cịn lҥi mұt ÿӝ mұt ÿӝ dịng tѭѫng ӭng ÿѭӡng cong phân cӵc dòng ÿӝng ÿҥt cao hѫn (280 ȝA/cm2) ĈiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi-CNTs vӟi 20 % CNTs ÿҥt hiӋu suҩt riêng cao nhҩt (75 mW/cm2) có mұt ÿӝ dòng cao nhҩt (300 ȝA/cm2), compozit lҥi chӍ ÿҥt tӕi ÿa 200 ȝA/cm2 Nhѭ vұy hiӋu suҩt riêng không chӍ phө thuӝc vào ÿӝ dүn cӫa vұt liӋu ÿiӋn cӵc mà phө thuӝc vào tӍ lӋ CNTs phù hӧp (20 %) ÿѭӧc phân bӕ compozit 3.3.3 Nghiên cӭu ÿѭӡng cong quét CV 3.3.3.1 Nghiên cӭu ÿѭӡng cong quét CV ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi KӃt quҧ khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV ÿѭӧc biӇu diӉn hình 3.43 Trong ÿó: (a) Phѭѫng pháp CV (150 chu kǤ, tӕc ÿӝ quét 20 mV/s, tӍ lӋ TiO2/Ani = 1/12 (8,3 %)), (b) Phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi (NhiӋt ÿӝ nung 500 o C, thӡi gian nhúng 90 phút) (c) kӃt hӧp nhúng dung dӏch anilin (NhiӋt ÿӝ 19 nung 500 oC, ÿӝ nhám 180, thӡi gian nhúng phút), (d) Phѭѫng pháp past (Hàm lѭӧng TiO2/Ani = 40 %) 40 10 -10 -20 ck1 ck2 ck5 ck10 (d) ck ck ck ck 10 i ( m A /c m ) (a) (c) (b) i (ȝ A /c m ) 20 ck11 ck ck ck22 ck5 ck ck10 ck i (ȝ A /c m ) i ( ȝ A /c m ) 30 ck ck ck ck -1 -2 -3 -4 -30 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 EAg/AgCl (V) EAg/AgCl (V) EAg/AgCl (V) EAg/AgCl (V) Hình 3.43 Ĉ˱ͥng cong quét CV cͯa compozit Ti/TiO2-PANi dung d͓ch n˱ͣc th̫i nhà máy bia (COD = 3555 mg/L) KӃt quҧ cho thҩy ÿiӋn cӵc tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp ÿiӋn hóa hoҥt ÿӝng әn ÿӏnh môi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia thӇ hiӋn ӣ chӛ mұt ÿӝ dòng giҧm ÿi rҩt nhanh sau chu kǤ quét CV (hình 3.43a) So vӟi phѭѫng pháp ÿiӋn hóa, ÿiӋn cӵc compozit tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng phѭѫng pháp past hoҥt ÿӝng әn ÿӏnh hѫn nhiӅu thӇ hiӋn ӣ mұt ÿӝ dòng әn ÿӏnh ÿѭӡng CV mơi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia (hình 3.43 b, c, d) KӃt quҧ cNJng cho thҩy ÿiӋn cӵc compozit tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt hѫn thơng qua mұt ÿӝ dịng cao hѫn nhiӅu so vӟi ÿiӋn cӵc compozit tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp khác KӃt quҧ hình 3.44 cho thҩy ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi vӟi 40 % TiO2 có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt mơi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia Hình 3.44 ̪nh h˱ͧng cͯa hàm l˱ͫng TiO2 ÿ͇n ph͝ CV (chu kǤ 1) cͯa compozit n˱ͣc th̫i nhà máy bia (COD = 3555 mg/L) 3.3.3.2 Nghiên cӭu ÿѭӡng cong quét CV ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi-CNTs Giҧn ÿӗ CV cӫa compozit hình 3.45 bao gӗm compozit vӟi hàm lѭӧng CNTs khác cho thҩy có sӵ tăng cӫa dịng phҧn hӗi tӍ lӋ CNTs lӟn hѫn 10 %, ÿó mұt ÿӝ dòng cao nhҩt ÿҥt ÿѭӧc ÿӕi vӟi compozit 20 % CNTs Mұt ÿӝ dịng phҧn hӗi cao vұt liӋu có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt ĈiӅu ÿó chӭng tӓ rҵng compozit vӟi tӍ lӋ 20 % CNTs có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt Hình 3.45 ̪nh h˱ͧng cͯa t͑ l͏ CNTs ÿ͇n ph͝ CV cͯa compozit n˱ͣc th̫i bia ( COD 3555 mg/L, t͙c ÿ͡ quét 20 mV/s) 3.3.4 Nghiên cӭu phә tәng trӣ ÿiӋn hóa KӃt quҧ khҧo sát ÿѭӡng cong quét CV ӣ phҫn cho thҩy ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp CV có hoҥt tính ÿiӋn hóa khơng әn ÿӏnh nѭӟc thҧi nhà máy bia Vì vұy tác giҧ không nghiên cӭu phә tәng trӣ ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc compozit tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp mà chӍ nghiên cӭu phә tәng trӣ 20 ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng, chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp past ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANiCNTs chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp past 3.3.4.1 Nghiên cӭu phә tәng trӣ cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng Phә tәng trӣ ÿiӋn hóa ÿѭӧc tiӃn hành ӣ tҫn sӕ tӯ 100 kHz ÿӃn 10 mHz, biên ÿӝ mV dung dӏch nѭӟc thҧi nhà máy bia có COD 2100 mg/L KӃt quҧ hình 3.46 cho thҩy rҵng ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch anilin có tәng trӣ thҩp hѫn so vӟi chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi Chӭng tӓ ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi chӃ tҥo bҵng polime hóa trӵc tiӃp có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt hѫn so vӟi chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp nhúng dung dӏch PANi Các ÿiӋn cӵc compozit ÿѭӧc mô phӓng phә tәng trӣ ÿiӋn hóa ÿó ÿѭӡng liӅn dӳ liӋu mơ phӓng theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.47 biӇu tѭӧng dӳ liӋu thӵc nghiӋm (hình 3.46) KӃt quҧ cho thҩy ÿѭӡng mô phӓng phù hӧp tӕt vӟi ÿiӇm thӵc nghiӋm, ÿiӅu ÿó khҷng ÿӏnh sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng phù hӧp Trong ÿó có thơng sӕ ÿiӋn hóa ÿiӋn trӣ dung dӏch Rs, thành phҫn khuӃch tán Warburg W, ÿiӋn trӣ màng Rf, ÿiӋn dung màng Cf, ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích Rct ÿiӋn dung hҩp phө Cad Ĉo Mô phӓng Rs -Z’’ (Mȍ) Z’’(Mȍ) (Mȍ) -Z’’ -Z’’ (Mȍ) -Z’’ (Mȍ) Z’’ (Mȍ) (a) (b) Rf Ĉo Mô phӓng Cf Cad Rct W 0 Z’ (Mȍ) Z’ (Mȍ) Hình 3.46 Ph͝ Nyquist cͯa Ti/TiO2-PANi ch͇ t̩o ͧ ÿi͉u ki͏n khác nhau: (a) nhúng dung d͓ch PANi, (b) nhúng dung d͓ch anilin Hình 3.47 S˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng cͯa ÿi͏n c͹c Ti/TiO2-PANi mơ ph͗ng theo hình 3.46 3.3.4.2 Nghiên cӭu phә tәng trӣ cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past Hình 3.48 biӇu diӉn phә Nyquist cӫa ÿiӋn cӵc compozit trѭӟc sau phân cӵc ÿiӋn thӃ tƭnh tҥi 450 mV ÿӇ xem xét sӵ thay ÿәi trình hình thành màng sinh hӑc KӃt quҧ ÿo ÿѭӧc mô phӓng theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.49, ÿó ÿѭӡng liӅn dӳ liӋu (a) (b) mô phӓng phù hӧp tӕt vӟi ÿiӇm thӵc nghiӋm biӇu diӉn bӣi ký hiӋu wt% TiO %TiO Ĉo Môsimulated phӓng 2 measured 30 % 40 % 60 % 80 % 0.6 0.3 0.3 0.6 0.9 Z’ (kȍ) 1.2 1.5 - Z” (kȍ) 0.6 Z” (kȍ) 1.2 0.9 Z (kȍ) - Z’’Z(kȍ) (kȍ) wt% TiO22 measured % TiO Ĉo Môsimulated phӓng 30 % 40 % 60 % 80 % 0.4 0.2 0.0 0.4 0.6 0.8 Z’ (kȍ) 1.0 0 Z’ (kȍ) Z’ (kȍ) Hình 3.48 ̪nh h˱ͧng cͯa hàm l˱ͫng TiO2 ÿ͇n gi̫n ÿ͛ Nyquist cͯa compozit ÿo n˱ͣc th̫i nhà máy bia (a) tr˱ͣc (b) sau phân c͹c t̩i E = 450 mV (T̯n s͙: 100kHz ÷ 10 mHz; Biên ÿ͡: 5mV; COD = 2100 mg/L) Có hai sѫ ÿӗ ÿiӋn hóa tѭѫng ÿѭѫng khác nhau, ÿó sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.49a vӟi thơng sӕ cӫa dӳ liӋu ÿo trѭӟc sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.49b vӟi thơng sӕ cӫa dӳ liӋu ÿo sau phân cӵc thӃ tƭnh tҥi ÿiӋn thӃ 450 mV (So vӟi ÿiӋn cӵc Calomen) 21 Rs Cf CPE Rs Rf Rct (b) Rf (a) (c) (b) Rad Cad Cf Rct W L Rct: ĈiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích Cad: ĈiӋn dung hҩp phө W: Hҵng sӕ khuӃch tán Warburg Rs: ĈiӋn trӣ dung dӏch Cf: ĈiӋn dung lӟp màng Rad: ĈiӋn trӣ hҩp phө CPE: hҵng sӕ pha không ÿәi L: ĈiӋn cҧm Rf: ĈiӋn trӣ lӟp màng Hình 3.49 S˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng cͯa compozit TiO2-PANi mơ ph͗ng tͳ hình 3.48 tr˱ͣc giai ÿo̩n phân c͹c (a) sau giai ÿo̩n phân c͹c (b) Các dӳ liӋu ÿѭӧc ÿѭa bҧng 3.14 3.15 cho thҩy sӵ ҧnh hѭӣng ÿáng kӇ cӫa TiO2 không chӍ ÿӃn ÿiӋn dung màng (Cf), ÿiӋn trӣ màng (Rf) mà cịn ÿӃn q trình ÿiӋn hóa có sӵ xuҩt hiӋn cӫa ÿiӋn trӣ hҩp phө Rad cuӝn cҧm L (hình 3.49 a) cNJng nhѭ ÿiӋn dung hҩp phө Cad khuӃch tán Warburg W (hình 3.49 b) Có thӇ thҩy hai cѫ chӃ ÿiӋn hóa xҧy ra, trѭӡng hӧp trѭӟc phân cӵc, tùy thuӝc vào hàm lѭӧng TiO2 compozit Trong ÿó, mӝt cѫ chӃ theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.49 b) ÿӕi vӟi hàm lѭӧng cӫa TiO2 30 40 % mӝt cѫ chӃ theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.49 a) có cuӝn cҧm L có thӇ q trình ÿiӋn hóa giҧ cҧm ӭng liên quan ÿӃn hiӋu ӭng nghӍ ҧnh hѭӣng ÿӃn ÿӝ dүn hàm lѭӧng TiO2 vѭӧt 40 % Tuy nhiên, sau giai ÿoҥn phân cӵc nhұn thҩy chӍ có nhҩt mӝt cѫ chӃ ÿiӋn hóa diӉn vӟi sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.49 b) ÿӕi vӟi tҩt cҧ hàm lѭӧng TiO2 ĈiӅu có thӇ ÿѭӧc giҧi thích sau phân cӵc ÿã hình thành mӝt lӟp màng sinh hӑc bӅ mһt cӫa ÿiӋn cӵc làm cho chúng có bӅ mһt ÿӗng nhҩt hѫn Bҧng 3.14 Các thơng s͙ ÿi͏n hóa phù hͫp vͣi hình 3.48 a) mơ ph͗ng theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.49 a) 3.49 b) tr˱ͣc phân c͹c th͇ tƭnh Khӕi lѭӧng TiO2/Ani (%) Rs (ȍ) Cf (nF) Rf (ȍ) CPE (nF) Cad (ȝF) Rct (kȍ) Rad (ȍ) W ı (ȍ.s-1/2) D*10-15 (cm2/s) 30 40 60 80 389,0 401,5 523,0 354,7 3,623 4,187 30650 50080 0,191 0,186 1,179 3,356 3,116 2,178 50,14 41,23 - 660,9 292,3 495,3 556,9 1,132 1,272 14,37 17,32 - 8,57 5,89 - L (TH) 267,3 336,6 Bҧng 3.15 Các thơng s͙ ÿi͏n hóa phù hͫp vͣi hình 3.48 b) mô ph͗ng theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.49 b) sau phân c͹c th͇ tƭnh Tӹ lӋ khӕi lѭӧng TiO2/Ani (%) Rs (ȍ) Cf (nF) Rf (ȍ) 30 40 60 80 423,8 397,3 391,5 339,1 4,333 3,750 4,590 5,490 200,2 171,9 191,6 161,6 Cad (ȝF) 38,19 33,49 23,98 38,73 Rct (ȍ) 298,6 165,8 585,4 1510,0 ı(ȍ.s-1/2) W D*10-15(cm2/s) 24,57 23,20 39,73 127,00 2,93 3,29 1,12 0,11 3.3.4.3 Nghiên cӭu phә tәng trӣ cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi-CNTs tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past Ĉo tәng trӣ ÿiӋn hóa ÿӇ tìm cѫ chӃ ÿiӋn hóa xҧy bӅ mһt ÿiӋn cӵc môi trѭӡng nѭӟc thҧi bia Trên hình 3.50 phә tәng trӣ dҥng Nyquist, ÿiӇm ÿo biӇu tѭӧng, ÿѭӡng mô phӓng ÿѭӡng liӅn KӃt quҧ cho thҩy rҵng ÿѭӡng ÿo ÿѭӡng mơ phӓng trùng khít nên kӃt quҧ mơ phӓng phù hӧp Có hai sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng hình 3.50 ÿó sѫ ÿӗ (a) vӟi thành phҫn thuӝc vӅ ÿiӋn cӵc vӟi hàm lѭӧng CNTs khác nhau, sѫ ÿӗ (b) vӟi thành phҫn thuӝc vӅ nӅn TiO2PANi 22 5 Measured Simulated Ĉo Mô phӓng CNTs 0% CNTs 10% CNTs 20% CNTs 30% 4 -Z’’ (kŸ) -Z’’ Z’’(kŸ) (kŸ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Cad: ĈiӋn dung hҩp phө Rct: ĈiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích Rs: ĈiӋn trӣ dung dӏch Rf: ĈiӋn trӣ màng L: ĈiӋn cҧm 0 CPE: Thành phҫn pha không ÿәi Rad: ĈiӋn trӣ hҩp phө W: Hҵng sӕ khuӃch tán Warburg Cf: ĈiӋn dung màng Z’(kŸ) Hình 3.50 Gi̫n ÿ͛ Nyquist cͯa compozit vͣi s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng (a) ÿ͙i vͣi TiO2-PANi-CNTs (b) ÿ͙i v˯i TiO2-PANi (trong n˱ͣc th̫i bia vͣi COD = 3555 mg/L; biên ÿ͡: mV; t̯n s͙: 100 kHz ÷ 10 mHz) Bҧng 3.16 thơng sӕ ÿiӋn hóa mơ phӓng theo sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng Tӯ sӕ liӋu bҧng cho thҩy có thêm CNTs ÿã ҧnh hѭӣng nhiӅu ÿӃn ÿiӋn dung lӟp màng (Cf) ÿiӋn trӣ màng (Rf) Ngồi cịn làm ҧnh hѭӣng ÿӃn q trình ÿiӋn hóa có sӵ xuҩt hiӋn cӫa ÿiӋn dung hҩp phө (Cad) khuӃch tán Warburg (W) sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng (a) Giá trӏ cӫa Rf tӯ 137 ÿӃn 200 Ÿ Cf tӯ 4,0 ÿӃn 4,8 nF ÿҥt ÿѭӧc ÿӕi vӟi compozit TiO2-PANi-CNTs , giá trӏ nhӓ hѫn nhiӅu so vӟi nӅn TiO2-PANi ĈiӅu chӭng tӓ rҵng có thêm CNTs q trình ÿiӋn hóa xҧy bӅ mһt ÿiӋn cӵc thuұn lӧi hѫn rҩt nhiӅu Khi khơng có CNTs sѫ ÿӗ mơ phӓng tѭѫng ÿѭѫng có thêm ÿiӋn trӣ hҩp phө (Rad = 19,98 Ÿ) thành phҫn ÿiӋn cҧm L sѫ ÿӗ tѭѫng ÿѭѫng (b) Sӵ xuҩt hiӋn cӫa khuӃch tán Warburg có thӇ ÿѭӧc giҧi thích môi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia có chӭa vi sinh vұt chҩt hӳu cѫ nhӡ ÿó ÿã tҥo thành lӟp màng sinh hӑc bӅ mһt ÿiӋn cӵc KӃt quҧ bҧng 3.16 cho thҩy hӋ sӕ khuӃch tán có giá trӏ khoҧng tӯ 10-16 cm2/s ÿӃn 10-15 cm2/s, có nghƭa trình khuӃch tán xҧy chұm, nhiên vүn nhanh hѫn so vӟi tài liӋu ÿã công bӕ HӋ sӕ khuӃch tán lӟn nhҩt ÿҥt ÿѭӧc (D = 3,23.10-15 cm2/s) hàm lѭӧng CNTs 20% nhӡ có ÿiӋn trӣ chuyӇn ÿiӋn tích nhӓ nhҩt (Rct = 495 Ÿ) Bҧng 3.16 Các thơng s͙ ÿi͏n hóa mơ ph͗ng th͹c nghi͏m (hình 3.50a) theo s˯ ÿ͛ t˱˯ng ÿ˱˯ng hình 3.50b CNTs (%) Rs (ȍ) Cf (nF) Rf (ȍ) CPE (nF) 10 20 30 0,3 379,5 313,9 328,3 50840 4,323 4,759 4,022 3701,0 199,9 154,5 137,0 0,3 - Cad (ȝF) 51,70 40,00 49,86 23 Rct (kȍ) Rad (ȍ) ı (ȍ.s-1/2) 0,459 3,169 0,495 0,710 19,98 - 79,60 16,54 24,32 W D*10-15 cm2/s 0,139 3,230 1,490 L (TH) 901 - KӂT LUҰN Ĉã tәng hӧp thành công vұt liӋu ÿiӋn cӵc nano compozit Ti/TiO2-PANi bҵng phѭѫng pháp khác Ti/TiO2-PANi-CNTs bҵng phѭѫng pháp past ÿã tìm ÿiӅu kiӋn tӕi ѭu cho trình tәng hӧp Trong ÿó: Ti/TiO2-PANi chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp ÿiӋn hóa: 150 chu kǤ quét CV, tӹ lӋ TiO2:Ani = 1/12 (8,3%) Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi: thӡi gian nhúng 90 phút Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch Ani: nhiӋt ÿӝ nung 500 oC, ÿӝ nhám 180, thӡi gian nhúng phút Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past: hàm lѭӧng TiO2/Ani = 40 % Ti/TiO2-PANi-CNTs tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past: hàm lѭӧng CNTs/Ani = 20 % Ĉã nghiên cӭu tính chҩt ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc Ti/TiO2-PANi dung dӏch H2SO4 0,5 M KӃt quҧ cho thҩy ÿiӋn cӵc chӃ tҥo bҵng phѭѫng pháp past vӟi tӍ lӋ 40 % TiO2 có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt Ĉã nghiên cӭu hoҥt tính quang ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp nhiӋt kӃt hӧp nhúng KӃt quҧ cho thҩy compozit chҩt bán dүn loҥi n Sӵ có mһt cӫa PANi compozit ÿã làm tăng hoҥt tính quang ÿiӋn hóa cӫa compozit so vӟi TiO2 Phѭѫng pháp oxi hóa nhiӋt kӃt hӧp nhúng dung dӏch PANi có hoҥt tính quang ÿiӋn hóa cao hѫn thӇ hiӋn ӣ mұt ÿӝ dịng quang ÿiӋn hóa (107,57 ȝA/cm2) so vӟi nhúng dung dӏch anilin (58,6 ȝA/cm2) Ĉã nghiên cӭu ÿӏnh hѭӟng ӭng dөng ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi làm anot cho tӃ bào lѭӧng vi sinh nѭӟc thҧi nhà máy bia KӃt quҧ cho thҩy ÿiӋn cӵc compozit tәng hӧp có hoҥt tính ÿiӋn hóa әn ÿӏnh ĈiӋn cӵc compozit tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp past có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt, hàm lѭӧng TiO2 có ҧnh hѭӣng lӟn ÿӃn q trình ÿiӋn hóa bӅ mһt ÿiӋn cӵc Sӵ khuӃch tán xuҩt hiӋn sau giai ÿoҥn phân cӵc thӃ tƭnh nѭӟc thҧi nhà máy bia màng sinh hӑc ÿã hình thành gây Sӵ có mһt cӫa CNTs compozit ÿã ҧnh hѭӣng lӟn ÿӃn q trình ÿiӋn hóa (thӇ hiӋn ӣ chӛ khơng thҩy xuҩt hiӋn ÿiӋn trӣ hҩp phө ÿӕi vӟi compozit so vӟi trѭӡng hӧp khơng có CNTs) Tәng trӣ ÿiӋn hóa ÿѭӧc cҧi thiӋn tӕt vӟi sӵ có mһt cӫa CNTs, ÿó ÿiӋn cӵc compozit chӭa 20% CNTs có hoҥt tính ÿiӋn hóa tӕt nhҩt HiӋu suҩt hoҥt ÿӝng ÿiӋn hóa cӫa ÿiӋn cӵc compozit Ti/TiO2-PANi-CNTs phө thuӝc ÿáng kӇ vào tӍ lӋ CNTs, mұt ÿӝ dòng cao nhҩt ÿҥt 300 ȝA/cm2 tҥi ÿiӋn thӃ 250 mV ÿӕi vӟi ÿiӋn cӵc compozit 20% CNTs ÿѭӡng cong quét dòng ÿӝng (tѭѫng ÿѭѫng 75 mW/cm2) 24 DANH SÁCH CÁC CƠNG TRÌNH Ĉà CƠNG BӔ CӪA TÁC GIҦ NguyӉn ThӃ DuyӃn, Phan Thӏ Bình, Nghiên cӭu tính chҩt compozit TiO2-PANi nӅn Ti tәng hӧp bҵng phѭѫng pháp quét thӃ tuҫn hồn, T̩p chí Khoa h͕c Cơng ngh͏, 2014, 52(4), 451-457 Nguyen The Duyen, Phan Thi Binh, Electrochemical impedance study on nanostructured titanium dioxide polyaniline composite prepared by cyclic voltammetry, Vietnam Journal of Chemistry, 2015, Vol 53, issue 2, 170-173 Thi Tot Pham, The Duyen Nguyen, Thi Mai Xuan, Thӏ Thanh Thuy Mai, Hai Yen Tran, Thӏ Binh Phan, Influence of polyaniline on photoelectrochemical characterization of TiO2-PANi layers, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol, (2015), 025008 (5pp) DOI: 10.1088/2043-6262/6/2025008 (ISI) Thi Binh Phan, Thi Xuan Mai, The Duyen Nguyen, Thi Tot Pham, Thi Thanh Thuy Mai, Thi Van Anh Nguyen and Dai Lam Tran, Improving electrochemical bahavior of substainable polyaniline titanium dioxide composite by intercalation of carbon nanotubes, Green Processing and Synthesis, 5(6),549-556, (2016) DOI: 10.1515/gps-2016-0109 (ISI) Mai Thi Xuan, Nguyen The Duyen, Pham Thi Tot, Mai Thi Thanh Thuy, Nguyen Thi Van Anh and Phan Thi Binh, Preparation of Ti/ TiO2-PANi electrode by combining method of thermal treatment with polymerization processing and their electrochemical properties, Vietnam Journal of Chemistry, International Edition, 54(6), 771-775, ( 2016) DOI: 10.15625/0866-7144.2016-00402 Nguyen The Duyen, Mai Thi Xuan, Mai Thi Thanh Thuy, Nguyen Thi Van Anh and Phan Thi Binh, Synthesis of PANi-TiO2 composite and preparing Ti/PANi-TiO2 electrode for electrochemical study in brewery wastewater Vietnam Journal of Chemistry, International Edition,55(2), xxx-xxx, 2017 (accepted) DOI: 10.15625/0866-7144.2017-xxxx ... tài: ? ?Nghiên cͱu t͝ng hͫp ÿ̿c tr˱ng ÿi͏n c͹c Ti /TiO2 -PANi, Ti /TiO2- PANi- CNTs ÿ͓nh h˱ͣng ͱng dͭng làm anot cho pin nhiên li͏u vi sinh? ?? Mөc tiêu nghiên cӭu cӫa luұn án - ChӃ tҥo ÿiӋn cӵc Ti /TiO2 -PANi, . .. dөng ÿӇ nghiên cӭu tính chҩt sinh ÿiӋn hóa mơi trѭӡng nѭӟc thҧi nhà máy bia Tӯ nghiên cӭu có thӇ ÿӏnh hѭӟng ÿӇ ӭng dөng compozit TiO 2PANi TiO2- PANi- CNTs làm anot cho pin nhiên liӋu vi sinh, tұn... quan tâm nghiên cӭu chӃ tҥo vұt liӋu ÿiӋn cӵc cѫ sӣ TiO2 lai ghép PANi CNTs sӱ dөng làm anot cho pin nhiên liӋu vi sinh (microbial fuel cell - MFC) nhҵm mөc ÿích thay thӃ cho vұt liӋu anot ÿҳt