Tổng hợp và nghiên cứu tính chất vật liệu Compozit Polyanilin vỏ trứng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THỊ HÀ TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU COMPOZIT POLYANILIN / VỎ TRỨNG TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa lý Hà Nội – Tháng 5/2012 – – MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU .4 CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN – polyanilin (PANi) 1.1.1 Cấu trúc phân tử polyanilin 1.1.2 Một số tính chất polyanilin 1.1.2.1 Tính dẫn điện 1.1.2.2 Tính điện sắc 10 1.1.2.3 Khả tích trữ lượng 11 1.1.3 Phương pháp tổng hợp polyanilin 12 1.1.3.1 Polyme hóa anilin phương pháp hóa học 12 1.1.3.2 Polyme hóa anilin phương pháp điện hóa .13 1.1.4 Ứng dụng polyanilin 15 16 1.2.1 Cấu tạo vỏ trứng 17 1.2.2 Công dụng vỏ trứng 18 21 21 1.3.1.1 Khái niệm .21 1.3.1.2 Lịch sử hình thành phát triển 21 1.3.1.3 Ưu điểm 23 23 1.3.2.1 Phân loại theo đặc điểm hình học cốt đặc điểm cấu trúc .23 1.3.2.2 Phân loại theo chất vật liệu 24 24 1.3.3.1 Cốt cho vật liệu compozit 24 1.3.3.2 Nền cho vật liệu compozit .26 1.3.3.3 Liên kết cốt vật liệu compozit 28 1.3.4 Ứng dụng vật liệu compozit polyanilin/vỏ trứng .28 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Phươ 30 2.2 Phươ -ghen 30 nh hi (SEM) 31 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM .32 32 33 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 35 4.1 Phổ hồng ngoại 35 4.2 Phổ Rơn-Ghen .40 41 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 MỞ ĐẦU Trên giới hợp chất cao phân tử sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác nhau, cơng nghiêp chế tạo ơtơ, máy bay, đóng tàu, dệt may, … Bởi hợp chất có tính chất đặc biệt: nhẹ, bền học, bền nhiệt, khó phân hủy mơi trường sử dụng … dễ gia công thành sản phẩm với thiết bị đơn giản mang lại suất cao Trong lĩnh vực polyme, polyme với nối đơi liên hợp có tính chất khác với polyme thơng thường khả dẫn điện gọi polyme dẫn (conducting polymer) Với tính chất đặc biệt này, lĩnh vực nghiên cứu polyme dẫn điện thu hút nhiều nhà nghiên cứu nhiều lĩnh vực khác Khả ứng dụng loại vật liệu thách thức với nhà khoa học nói chung nhà hóa học nói riêng Năm 2000, giải Nobel hóa học trao cho ba nhà khoa học Shirakawa, Mac Ddiarmid Heeger với phát tăng độ dẫn polyaxetilen pha tạp iốt [12] Kết mở đầu cho bước nhảy vọt cho lĩnh vực nghiên cứu, khả ứng dụng vật liệu polyme dẫn điện Polyme dẫn điện nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực như: điốt phát quang, cảm biến sinh học, cảm biến khí, màng sinh học, nguồn điện, lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn, … Trong số polyme dẫn polyanilin (PANi) thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều tổng hợp đơn giản, khả dẫn điện tốt, bền nhiệt, bền nhiều môi trường, tồn nhiều trạng thái oxy hóa khử đặc biệt có tính thuận nghịch mặt điện hóa nên hứa hẹn nhiều ứng dụng Sự phát triển mạnh mẽ công nghiệp đại dẫn tới nhu cầu to lớn việc sử dụng vật liệu có tính đặc biệt mà vật liệu truyền thống đứng riêng rẽ (PANi ngun chất) khơng có Để đáp ứng nhu cầu đó, vật liệu compozit (vật liệu tạo thành từ hai loại vật liệu trở lên) đời Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp tổng hợp tính chất, ứng dụng compozit tìm hiểu thành phần, cấu tạo, vai trò vỏ trứng, đề tài lựa chọn để nghiên cứu là: “ Tổng hợp nghiên cứu tính chất vật liệu compozit polyanilin/vỏ trứng” Nội dung nghiên cứu: /vỏ trứng : - Phương pháp nghiên cứu: Thu thập tài liệu mạng số sách  -Ghen   nhau, nhiên compozit PANi/vỏ trứng tỷ lệ 1/2 cường độ pic -1 -1 khoảng 2700 cm ÷3300 cm giảm 4.2 Phổ Rơn-Ghen Hình (a) phản ánh phổ nhiễu xạ tia X vỏ trứng, ta thấy xuất pic đặc trưng cho cấu trúc vỏ trứng góc 2θ 23; 29,4; 31,4; 36; 39,4; 43,2; 47,5; 48,5; 57,2; 61; 64,6; 65,6; 69,3 Hình (b) phản ánh phổ nhiễu xạ tia X PANi compozit PANi/vỏ trứng (tỷ lệ 1/2) Ở phổ PANi, ta thấy xuất pic đặc trưng cho cấu trúc PANi góc 2θ gần 25 Ở phổ compozit PANi/vỏ trứng (tỷ lệ 1/2), ta thấy xuất pic đặc trưng cho PANi (ở góc 2θ 24,4; 25,2) cho vỏ trứng (ở góc 2θ 15,4; 20,4; 23,1; 24,4)  Có thể kết luận vật liệu compozit PANi/vỏ trứng (tỷ lệ 1/2) (a) 00 CPS 3000 00 tổng hợp thành công 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 400 000 (b) (1/2) S C P 00 PANi 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Hình 5: Phổ Rơn-Ghen (a) : (b) : Compozit PANi/vỏ trứng (tỷ lệ 1/2) PANi Hình 6: Ảnh SEM vỏ trứng Hình 7: Ảnh SEM PANi Kết phân tích ảnh SEM cho ta thấy: - Vật liệu vỏ trứng có cấu trúc hình thái học dạng hạt, kích thước đường kính cỡ 30nm - PANi có cấu trúc hình thái học dạng sợi, kích thước đường kính cỡ 30nm KẾT LUẬN Qua trình thực nghiệm , ta rút số kết luận sau: ) Đã xác định nhóm chức cấu trúc vật liệu phương pháp hồng ngoại Bằng phương pháp nhiễu xạ Rơn-Ghen xác định thành phần cấu trúc pha vật liệu Vật liệu vỏ trứng có cấu trúc hình thái học dạng hạt, kích thước đường kính cỡ 30nm Polyanilin có cấu trúc hình thái học dạng sợi, kích thước đường kính cỡ 30nm TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Đăng Độ (2006), Các phương pháp pháp vật lý hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXBGD , Preparation of polyanilin thin films and study of their properties , (1997) Nguyễn Thị Quỳnh Nhung (2002), Nghiên cứu chế tạo polyme dẫn PANi phương pháp điện hóa khả chống ăn mòn, Luận văn tốt nghiệp đại học, ĐHSP Hà Nội (2008), Nghiên 2, (2011), 2PANi, (2005), , Phạm Thị Thanh Thủy (2007), Ứng dụng polyanilin để bảo vệ sườn cực chì ắc qui axít, Luận văn thạc sĩ hóa học, Trường Đại học sư phạm Hà Nội Nguyễn Đình Triệu (1999), Các pương pháp vật lý nghiên cứu hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 10 , vuông, – (2005) Tr 188-192 11 Borole D D., Kapadi U R., Kumbhar P P., Hundiwale D G (2002), “Influence of inorganic and organic supporting electrolytes on the electrochemical synthesis of polyaniline, poly (o-toluidine) and their copolymer thin films”, Materials Letters 56, pp 685-691 12 Diego F.Acevedo, Horacio J Salavagiome, Narias C Niras and Cesar A Barberr Synthesis, properties and Applicantions of Functionlized polyanilines, J Braz Chem, Soc Vol.16, No2 (2005) pp 259-269 13 Gospodinova N., Terlemezyan L (1998), “Conducting polymers prepared by oxidative polimerzation: polyanilin”, S0079- 6700(98)00008-2, prog.polym Sci., Vol.23, pp 1443-1484 14 Gurunathan K., Vadivel Murugan A., Marimuthu R., Mulik U P “Electrechemically synthesized conducting polymeric materials for applications towards devices” – Matericals Chemistry and Physic 61 (1999) pp 173-191 15 Nguyen Hong Minh, Synthesis and characteristic studies Polyaniline By Chemical Oxydative Polymeriation Master Thesis of Materials Science – Ha Noi University of Technology, (2003) 16 Pharhad Hussain A M and Akumar (2003), Electrochemical synthesis and characterization of chloride doped polianilin, Bull Mater Sci, Vol.26 No 3, pp 329-334 17 Stejskal J “Polyanilin, Preparation of a conducting polymer (IUPAC technical report)”, Pure App Chem., Vol.7 No.5 (2002) pp 857-867 18 Supri A Ghani and Heah Chong Young Conductive polymer based on polyaniline-eggshell powder (PANi-ESP) Journal of physical science, Vol.21(2) (2020) pp 81-97 19 Ull’man – Encyclopedia of Industry Chemistry Vol A21, (1992) pp 303-308 20 Yuvaj Singh Negi and P V Adhyapak, Development in polyanilin conducting polymers, polymer reviews 42 (1), (2002) pp 35-53 21 http://husta.org.vn/Husta.aspx?Module=News&Id=108 22 http://www.congan.com.vn/?mod=detnews&catid=462&p=&id=134468 23 http://www.tut.edu.vn/lang-vi/tin-tuc/guong-mat-tieu-bieu?start=15 ... hiểu, nghiên cứu phương pháp tổng hợp tính chất, ứng dụng compozit tìm hiểu thành phần, cấu tạo, vai trò vỏ trứng, đề tài lựa chọn để nghiên cứu là: “ Tổng hợp nghiên cứu tính chất vật liệu compozit. .. theo chất vật liệu 24 24 1.3.3.1 Cốt cho vật liệu compozit 24 1.3.3.2 Nền cho vật liệu compozit .26 1.3.3.3 Liên kết cốt vật liệu compozit 28 1.3.4 Ứng dụng vật liệu. .. lớn việc sử dụng vật liệu có tính đặc biệt mà vật liệu truyền thống đứng riêng rẽ (PANi nguyên chất) Để đáp ứng nhu cầu đó, vật liệu compozit (vật liệu tạo thành từ hai loại vật liệu trở lên) đời