Nghiên cứu chế tạo, tính chất điện hóa và định hướng ứng dụng của lớp mạ điện hóa niken

ĐẠI HỌC HỌC QUỐC QUỐC GIA GIA HÀ HÀ NỘI NỘI ĐẠI TRƢỜNG ĐẠI ĐẠI HỌC HỌC KHOA KHOA HỌC HỌC TỰ TỰ NHIÊN NHIÊN TRƢỜNG - Phạm Thị Thị Hà Hà Phạm NGHIÊN CỨU CỨU CHẾ CHẾ TẠO, TẠO, TÍNH TÍNH CHẤT CHẤT ĐIỆN ĐIỆN HĨA HÓA VÀ VÀ NGHIÊN ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG CỦA LỚP ĐIỆN HÓA NIKEN ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG CỦA LỚP MẠMẠ ĐIỆN HÓA NIKEN TRÊN TRÊN NỀN CÁC CHẤT DẪN ĐIỆN KHÁC NHAU NỀN CÁC CHẤT DẪN ĐIỆN KHÁC NHAU LUẬN VĂN VĂN THẠC THẠC SĨ SĨ KHOA KHOA HỌC HỌC LUẬN Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Thị Hà NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA VÀ ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG CỦA LỚP ĐIỆN HÓA NIKEN ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG CỦA LỚP MẠMẠ ĐIỆN HÓA NIKEN TRÊN TRÊN NỀN CÁC CHẤT DẪN ĐIỆN KHÁC NHAU NỀN CÁC CHẤT DẪN ĐIỆN KHÁC NHAU Chuyên ngành: Hóa thuyết hóa Chuyên ngành: Hóa lý lý thuyết vàvà hóa lý lý 60440119 MãMã số:số: 60440119 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm HàHà TS Ninh Đức TS Ninh Đức HàHà Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu làm việc phịng thí nghiệm Điện hóa, mơn Hóa lý, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, tơi hồn thành luận văn thạc sĩ khoa học Em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm Hà TS Ninh Đức Hà, người trực tiếp giao đề tài tận tình hướng dẫn dạy bảo, giúp đỡ em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Hóa lý tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho em suốt trình làm luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới tất anh chị em bạn phịng Điện hóa giúp đỡ tơi nhiều suốt thời gian thực luận văn Luận văn hoàn thành với hỗ trợ phần kinh phí từ đề tài QG 13-09 Hà Nội, ngày tháng Phạm Thị Hà năm 2013 MỤC LỤC Danh mục hình Danh mục bảng MỞ ĐẦU Chƣơng – TỔNG QUAN .2 1.1 Ứng dụng Niken cơng nghệ điện hóa 1.1.1 Ứng dụng công nghệ mạ điện 1.1.2 Ứng dụng công nghệ chế tạo nguồn điện 1.1.3 Ứng dụng q trình oxi hóa hợp chất hữu 1.2 Các phương pháp chế tạo màng mỏng kim loại 1.2.1 Phương pháp phún xạ 1.2.2 Phương pháp lắng đọng hóa học (CVD) .6 1.2.3 Phương pháp lắng đọng hóa học cải tiến(CCVD) .7 1.3 Phương pháp mạ điện chế tạo màng mỏng Niken .8 1.3.1 Phương pháp mạ điện chế tạo màng mỏng Niken .8 1.3.2 Mạ composite 11 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lớp mạ 11 1.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất điện hóa điện cực màng Niken môi trường kiềm 14 1.4.1 Cấu trúc tinh thể .14 1.4.2 Khuyết tật cấu trúc 18 1.4.3 Chất phụ gia .19 1.4.4 Hàm lượng nước thành phần 20 1.4.5 Kích thước hạt 20 1.5 Các phương pháp xử lý môi trường 21 1.5.1 Phương pháp xử lý sinh học .21 1.5.2 Phương pháp xử lý lý học 22 1.5.3 Phương pháp xử lý hóa học .22 1.6 Xử lý môi trường phương pháp điện hóa .21 1.6.1 Xử lý môi trường phương pháp điện hóa 23 1.6.2 Khả xúc tác điện hóa xử lý mơi trường điện cực màng Niken 24 Chƣơng – THỰC NGHIỆM 26 2.1.Hóa chất thiết bị 26 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Phương pháp dịng-thế tuần hồn (cyclic voltammetry –CV) .28 2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (Scaning electron Microscopy) .30 2.2.3 Phương pháp tán xạ lượng tia X ( Energy–dispersive X-ray spectroscopy EDX hay EDS 31 2.2.4 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-ray diffraction) .32 Chƣơng – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Nghiên cứu chế tạo màng Ni chất dẫn điện đồng graphit 35 3.2 Tính chất điện hóa vật liệu chế tạo môi trường kiềm .41 3.2.1 Khảo sát khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa etanol 41 3.2.2 Khảo sát khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol 44 3.2.3 So sánh khả xúc tác điện hóa mơi trường kiềm lớp màng Ni(Cu) Ni(C) 46 3.3 Nghiên cứu chế tạo màng Ni - Co graphit 47 3.3.1 Chế tạo lớp màng Ni-Co(C) .47 3.3.2 Khảo sát khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol mơi trường kiềm .50 3.4 Nghiên cứu chế tạo màng Ni có pha tạp oxit kim loại graphit 52 3.4.1 Chế tạo màng Ni có pha tạp oxit kim loại graphit 52 3.4.2 Khảo sát khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol mơi trường kiềm .55 3.5 Đánh giá khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol lớp màng Ni chế tạo môi trường kiềm 57 3.6 Ảnh hưởng hàm lượng CeO2 đến tính chất điện hóa lớp màng Ni-CeO2 chất dẫn điện graphit môi trường kiềm 59 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Phương pháp phún xạ: a) Cơ chế phún xạ va chạm; b) Phân bố điện phún xạ cao áp chiều; c) Quá trình trao đổi điện tích vỏ catốt plasma Hình 1.2 Sơ đồ điện phân Hình 1.3 Mơ hình trật tự xếp lớp mạng tinh thể Ni(OH)2 Hình 1.4 Khuyết tật cấu trúc Hình 2.1 Đường phân cực vịng Hình 2.2 Sơ đồ ngun lý kính hiển vi điện tử quét Hình 2.3 Nguyên lý cấu tạo thiết bị nhận giản đồ Rơnghen Hình 3.1 Ảnh SEM điện cực : (a) Nền Cu; (b) Điện cực Ni(Cu); (c) Nền graphit ; (d) Điện cực Ni(C) Hình 3.2 Đường phân cực vòng điện cực đồng (a) điện cực graphit (b) môi trường KOH 2M Hình 3.3 Đường phân cực vịng điện cực Ni(Cu)(a) Ni(C) (b) mạ thời gian khác môi trường KOH 2M: (1) 20phút (2) 30phút ; (3) 40phút ;(4) 50phút Hình 3.4 Đường phân cực vòng điện cực Ni(Cu) (a) Ni(C)(b) chế tạo tốc độ khuấy khác môi trường KOH 2M: (1) 100v/ph ;(2) 200v/ph; (3) 300v/ph Hình 3.5 Đường phân cực vịng điện cực Ni(Cu)(a) Ni(C) (b) chế tạo mật độ dịng khác mơi trường KOH 2M : (1) mA/cm2 ;(2) 7,5 mA/cm2 ; (3) 10 mA/cm2 ; (4) 12,5 mA/cm2 Hình 3.6 Đường phân cực vịng điện cực Ni(Cu) mơi trường KOH 2M có khơng có C2H5OH 0,2M:(1) KOH 2M;(2) KOH 2M + C2H5OH 0,2M Hình 3.7 Đường phân cực vịng điện cực Ni(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C2H5OH 0,2M:(1) KOH 2M;(2) KOH 2M + C2H5OH 0,2M Hình 3.8 Đường phân cực vịng điện cực Ni(Cu) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M; (2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.9 Đường phân cực vịng điện cực Ni(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M: (1) KOH 2M; (2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.10 Đường phân cực vịng điện cực đo môi trường KOH 2M + C2H5OH 0,2M: (1) Điện cực Ni(Cu); (2) Điện cực Ni(C) Hình 3.11 Đường phân cực vịng điện cực đo mơi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M: (1) Điện cực Ni(Cu); (2) Điện cực Ni(C) Hình 3.12 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu điện cực (a) Điện cực Ni(C) (b) Điện cực Ni – Co(C) Hình 3.13 Đường cong phân cực vịng điện cực đo mơi trường KOH 2M: (a) Ni(C) ; (b) Ni – Co(C) Hình 3.14 Đường phân cực vịng điện cực Ni - Co(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M: (1) KOH 2M ; (2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.15 Đường phân cực vịng điện cực đo môi trường KOH 2M + phenol 0,5M: (1) Điện cực Ni(C) ; (2) Điện cực Ni-Co(C) Hình 3.16 Ảnh SEM điện cực a) Nền graphit; b) Ni-Fe3O4(C) c) Ni-TiO2(C); d) Ni-CeO2(C) Hình 3.17 Phổ EDX mẫu điện cực Ni-Fe3O4(C) Hình 3.18 Phổ EDX mẫu điện cực Ni-TiO2(C) Hình 3.19 Phổ EDX mẫu điện cực Ni-CeO2(C) Hình 3.20 Đường phân cực vịng điện cực Ni-Fe3O4(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M ;(2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.21 Đường phân cực vịng điện cực Ni-TiO2(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M ;(2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.22 Đường phân cực vịng điện cực Ni-CeO2(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M ;(2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.23 Đường phân cực vịng điện cực đo môi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M: (1).Điện cực Ni; (2).Điện cực Ni(C); (3) Điện cực Ni-Co(C); (4) Điện cực Ni-Fe3O4(C); (5)Điện cực NiTiO2(C); (6).Điện cực Ni-CeO2(C) Hình 3.24 Đường phân cực vịng Điện cực Ni-CeO2(C) đo môi trường KOH 2M với thay đổi hàm lượng CeO2: (1).0g/l ;(2) 0,5 g/l ; (3) 1,0 g/l ; (4) 3,0 g/l Hình 3.25 Đường phân cực vòng Điện cực Ni-CeO2(C) đo môi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M với thay đổi hàm lượng CeO2: (1) 0g/l ; (2) 0,5 g/l ; (3) 1,0 g/l ; (4) 3,0 g/l DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các thông số mạng tinh thể β-Ni(OH)2 Bảng 3.1 Giá trị mật độ dòng anot oxi hóa điện cực đo môi trường KOH 2M + C2H5OH 0,2M Bảng 3.2 Giá trị mật độ dòng anot oxi hóa điện cực đo mơi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M Bảng 3.3 Hàm lượng Ni oxit kim loại thành phần lớp mạ theo kết phân tích EDX Bảng 3.4 Giá trị mật độ dịng anot oxi hóa điện cực đo môi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.15 Đường phân cực vịng điện cực đo môi trường KOH 2M + phenol 0,5M: (1) Điện cực Ni(C) (2) Điện cực Ni-Co(C) Kết cho thấy đường phân cực vòng điện cực Ni - Co(C) xuất đỉnh pic anot cao so với điện cực Ni(C) chứng tỏ vật liệu Ni-Co(C) có khả xúc tác cho q trình oxi hóa phenol cao so với Ni(C) Điều giải thích có mặt coban thành phần làm tăng độ dẫn lớp mạ giúp khả chuyển hóa cặp oxi hóa khử Ni2+/Ni3+ cao hơn, bên cạnh cặp oxi hóa khử Co2+/Co3+ c ng có khả xúc tác cho q trình oxi hóa, hiệu xúc tác tăng lên đáng kể 3.4 Nghiên cứu ch tạo màng Ni có pha tạp c c oxit kim oại graphit 3.4.1 Chế tạo màng Ni có pha tạp oxit kim loại graphit Fe3O4, TiO2, CeO2 oxit kim loại bền mơi trường điện phân, có khả xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học TiO2, CeO2 cịn có hoạt tính xúc tác quang hóa Vì lựa chọn loại hạt làm chất cho thêm lớp mạ niken nhằm biến tính cấu trúc mạng tinh thể kim loại niken Chúng tiến hành chế tạo vật liệu Ni-Fe3O4(C), Ni-TiO2(C), Ni-CeO2(C) từ dung dịch điện phân tương tự điều chế vật liệu Ni(C) có thêm thành phần oxit Fe3O4, TiO2, CeO2 với hàm lượng 1g/l điều kiện điện phân lựa chọn 52 Vật liệu sau chế tạo khảo sát hình thái học bề mặt phương pháp chụp ảnh SEM Kết hình 3.16 Hình 3.16 Ảnh SEM điện cực a) Nền graphit b) Ni-Fe3O4(C) c) Ni-TiO2(C) d) Ni-CeO2(C) Hình 3.16a cho thấy bề mặt điện cực graphit có nhiều lỗ xốp, hình 3.16 b,c,d ảnh SEM điện cực sau mạ ta thấy bề mặt điện cực phủ kín, đồng hạt có kích thước nhỏ Bề mặt vật liệu chế tạo từ hạt cho thêm khác khác Điều chứng tỏ việc cho thêm hạt trơ ảnh hưởng đáng kể tới cấu trúc hình thái học bề mặt vật liệu sau điện phân 53 Để chứng minh xuất hạt Fe3O4, TiO2, CeO2 thành phần lớp mạ tạo thành sau điện phân, vật liệu chụp phổ EDX Hình 3.17 Phổ EDX điện cực Ni-Fe3O4(C) Hình 3.18 Phổ EDX điện cực Ni-TiO2(C) 54 Hình 3.19 Phổ EDX điện cực Ni-CeO2(C) Kết phân tích EDX c ng đồng thời cho thấy hàm lượng Ni oxit kim loại thành phần lớp mạ chế tạo (bảng 3.3) Bảng 3.3 Hàm lượng Ni oxit kim loại thành phần lớp mạ theo kết phân tích EDX Lớp màng Ni Fe Ti Ce (% atomic) (% atomic) (% atomic) (% atomic) Ni-Fe3O4(C) 48,23 0,55 Ni-TiO2(C) 35,45 0,19 Ni-CeO2(C) 43,40 11,69 Từ kết kết luận điều chế vật liệu Ni pha tạp hạt Fe3O4 (Ni-Fe3O4(C)), hạt TiO2 (Ni-TiO2(C)), hạt CeO2(Ni-CeO2(C)) điện cực graphit 3.4.2 Khảo sát khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol mơi trường kiềm Để khảo sát khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol vật liệu Ni-Fe3O4, Ni-TiO2, Ni-CeO2 điện cực graphit chế tạo được, chúng 55 tơi tiến hành đo phân cực vịng điện cực với điều kiện đo lựa chọn mơi trường KOH 2M có mặt C6H5OH 0,5M Kết đo đường phân cực vòng mẫu điện cực Ni-Fe3O4(C), NiTiO2(C), Ni-CeO2(C) trình bày hình 3.20, 3.21, 3.22 Hình 3.20 Đường phân cực vịng điện cực Ni-Fe3O4(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M (2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.21 Đường phân cực vịng điện cực Ni-TiO2(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M (2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M 56 Hình 3.22 Đường phân cực vịng điện cực Ni-CeO2(C) mơi trường KOH 2M có khơng có C6H5OH 0,5M (1) KOH 2M (2) KOH 2M + C6H5OH 0,5M Từ đường cong phân cực hình 3.20, 3.21, 3.22 nhận thấy có mặt phenol, điện cực Ni-Fe3O4(C), Ni-TiO2(C), Ni-CeO2(C) cho mật độ dòng pic anot cao so với khơng có phenol đồng thời oxi hóa dịch chuyển phía dương chứng tỏ điện cực chế tạo có khả xúc tác cho q trình oxi hóa phenol mơi trường kiềm 3.5 Đ nh gi khả xúc t c điện hóa cho qu trình oxi hóa pheno c c ớp màng Ni ch tạo đƣợc môi trƣờng kiềm Hình 3.23 thể đồng thời đường phân cực vòng vật liệu chế tạo đo mơi trường KOH 2M có mặt phenol 0,5M 57 Hình 3.23 Đường phân cực vòng điện cực đo môi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M : (1).Điện cực Ni; (2).Điện cực Ni(C); (3) Điện cực Ni-Co(C); (4) Điện cực Ni-Fe3O4(C); (5)Điện cực Ni-TiO2(C); (6).Điện cực Ni-CeO2(C) Bảng 3.4 thể giá trị oxi hóa mật độ dòng đỉnh pic anot tương ứng Bảng 3.4 Giá trị mật độ dòng anot oxi hóa điện cực đo mơi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M Tên mẫu Ip,a (mA/cm2) Ep,a (V) Ni 3,90 0,520 Ni(C) 23,7 0,529 Ni-Co(C) 34,5 0,650 Ni-Fe3O4(C) 45,69 0,613 Ni-TiO2(C) 53,59 0,642 Ni-CeO2(C) 71,38 0,681 Số liệu bảng cho thấy, vật liệu Ni chế tạo graphit cho mật độ dòng pic anot cao so với vật liệu Ni tinh khiết, chứng tỏ vật liệu Ni(C) chế tạo có khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol cao so với điện cực Ni kim loại Tuy nhiên số điện cực màng Ni 58 có chứa chất cho thêm hạt oxit Fe3O4, TiO2, CeO2 có hoạt tính xúc tác điện hóa cao so với màng Ni(C) Ni-Co(C) Điều sơ giải thích có mặt lượng nhỏ chất cho thêm oxit kim loại sử dụng làm tăng khuyết tật cấu trúc mạng tinh thể Ni dẫn đến tăng khả chuyển hóa cặp oxi hóa khử Ni2+/Ni3+ dẫn đến tăng hoạt tính xúc tác cho q trình oxi hóa phenol Trong vật liệu chế tạo được, khả xúc tác điện hóa cho trình oxi hóa phenol mơi trường kiềm xếp theo thứ tự: Ni – CeO2(C) > Ni – TiO2(C) > Ni – Fe3O4(C) > Ni – Co(C) > Ni(C) > Ni 3.6 Ảnh hƣởng hàm ƣợng CeO2 đ n tính chất điện hóa ớp màng NiCeO2 chất dẫn điện graphit môi trƣờng kiềm Trong số vật liệu cho thêm, CeO2 thể ưu việt việc làm tăng khả xúc tác điện hóa cho vật liệu Ni Sự có mặt CeO2 khơng có tác dụng làm sai lệch mạng Ni tạo khuyết tật có lợi cho hoạt tính điện hóa mà bên cạnh giá trị điện hóa dương cặp Ce3+/Ce4+ c ng điểm lợi cho vật liệu có chứa chất q trình oxi hóa Tuy nhiên với hàm lượng CeO2 phù hợp nhất? Để trả lời câu hỏi này, tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng CeO2 đến tính chất điện hóa vật liệu Ni-CeO2(C) môi trường kiềm Vật liệu chế tạo điều kiện tương tự với hàm lượng CeO2 thay đổi từ đến g/l Đo đường cong phân cực vật liệu thu dung dịch KOH 2M, kết biểu diễn hình 3.24 59 Hình 3.24 Đường phân cực vịng điện cực Ni-CeO2(C) đo môi trường KOH 2M với thay đổi hàm lượng CeO2: (1).0g/l (2) 0,5 g/l (3) 1,0 g/l (4) 3,0 g/l Kết phân cực vịng hình 3.24 cho thấy điện cực tạo thành điện phân dung dịch với hàm lượng CeO2 1g/l có tính chất xúc tác điện hóa tốt so với điện cực khác (thể xuất rõ đỉnh pic anot sắc nét cao hẳn) Độ thuận nghịch phản ứng Ni3+ + e-  Ni2+ vật liệu c ng cao thể vật liệu có giá trị nhỏ Điều giải thích sau: oxit CeO2 có mặt thành phần lớp phủ làm thay đổi cấu trúc vật liệu Ni(OH)2 – tạo khuyết tật cấu trúc, hàm lượng CeO2 nhỏ g/l, cấu trúc Ni(OH)2 có khuyết tật nên tính chất điện hóa Ni(OH)2 thay đổi Khi hàm lượng CeO2 1g/l, lớp phủ xuất khuyết tật hợp lý dẫn đến hoạt tính điện hóa vật liệu tăng Tuy nhiên, điều cần tiếp tục nghiên cứu Từ kết hình 3.24 cho phép khẳng định dung dịch điện phân với hàm lượng CeO2 1g/l cho vật liệu điện cực có hoạt tính điện hóa tốt 60 Hình 3.25 đường phân cực vịng vật liệu Ni-CeO2(C) chế tạo đo dung dịch KOH 2M + C6H5OH 0,5M Hình 3.25 Đường phân cực vòng điện cực Ni-CeO2(C) đo môi trường KOH 2M + C6H5OH 0,5M với thay đổi hàm lượng CeO2: (1).0g/l (2) 0,5 g/l (3) 1,0 g/l (4) 3,0 g/l Kết hình 3.25 cho thấy có mặt CeO2 làm tăng khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol vật liệu màng Ni(C) chế tạo Trong số thành phần khảo sát, vật liệu màng Ni chế tạo phương pháp điện phân từ dung dịch có chứa CeO2 với hàm lượng 1g/l có khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol tốt 61 KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm trên, rút số kết luận sau: • Đã chế tạo lớp phủ niken chất dẫn điện đồng graphit phương pháp kết tủa điện hóa (từ dung dịch điện phân: NiSO4 1M + đệm borat) tìm điều kiện thích hợp để chế tạo vật liệu có khả hoạt động điện hóa cao mơi trường kiềm KOH: thời gian điện phân 30 phút, tốc độ khuấy trộn dung dịch điện li 100 vòng/ phút, mật độ dịng 10mA/cm2 • Lớp phủ Ni tạo graphit có khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa ancol phenol mơi trường kiềm tốt lớp phủ Ni tạo kim loại đồng • Vật liệu màng composit Ni có chứa Co, Ni chứa hạt trơ TiO2, CeO2, Fe3O4 graphit c ng chế tạo thành công phương pháp kết tủa điện hóa theo điều kiện thích hợp •.Kết khảo sát điện hóa cho thấy vật liệu Ni(C), Ni-Co(C), NiTiO2(C), Ni-CeO2(C), Ni-Fe3O4(C) chế tạo có khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol môi trường kiềm cao so với điện cực Ni tinh khiết, hiệu xúc tác xếp giảm dần theo thứ tự: Ni-CeO2(C) > NiTiO2(C) > Ni-Fe3O4(C) > Ni-Co(C) > Ni(C) > Ni •.Tìm hàm lượng CeO2 phù hợp cho lớp mạ có khả oxi hóa điện hóa phenol mơi trường kiềm tốt 1g/l Điều mở triển vọng chế tạo vật liệu điện cực tổ hợp có hoạt tính xúc tác điện hóa cao có khả xử lý mơi trường phương pháp đơn giản khả thi 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ti ng Việt Nguyễn Bin (2004), Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập – phần riêng hệ không đồng nhất, khuấy, trộn, đập, nghiền, sàng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Năng Định (2009), Vật lý kỹ thuật màng mỏng, NXB Đại Học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Thị Cẩm Hà (2007), “Nghiên cứu tính chất điện hóa điện cực dạng oxit kim loại môi trường chất điện li ứng dụng chúng”, Luận án tiến s Hóa học, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trương Thị Hạnh (2007), “Nghiên cứu chế tạo màng mỏng niken hydroxit biến tính chất dẫn điện tính chất điện hóa chúng mơi trường điện li”, Luận văn thạc s , Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội Trần Minh Hoàng (2001), Mạ điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Đăng Khánh (2008), “Nghiên cứu điều chế tính chất điện hóa niken hydroxit (oxit) có mặt nguyên tố chuyển tiếp”, Luận văn Thạc s , Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Nguyễn Khương (2006), Mạ điện tập II, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Hồng Sa (2009), “Nghiên cứu điều chế tính chấtt điện hóa lớp phủ composite Niken-Coban phương pháp điện hóa”, Luận văn Thạc s , Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội 11 Trịnh Xuân Sén (2002), Điện hóa học, NXB Đại Học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Ti ng Anh 12 Bagotzky V.S., Shumilova N.A., Samoilov G.P and Khrushcheva E.I (1972), 63 “Electrochemical oxygen reduction on nickel electrodes in alkaline solutions – II”, Electrochimica Acta, 17, pp.1625-1635 13 B.E Conway, D Gilroy, M.A Sattar (1969), “Electrochemistry of the Nikel oxide electrode-V.Sele-passivation effects in oxygen-evolution Kinetics”, Electrochimica Acta, 44, pp.677-694 14 C Cai, X.B Zhu, G.Q Zheng, Y.N Yuan, X.Q Huang, F.H Cao, J.F Yang, Z Zang (2011), “Electrodeposition and characterization of nano-structured NiNiC composite films”, Surface and Coatings Technology, Vol.205 Issue.11, pp 3448-3454 15 Christos Comninellis (2000), J Electrochem Soc., Vol 147, No 11, pp 77 – 101 16 Chigane Masaya and Ishikawa Masami (1994), “Enhanced electrochromic property of nickel hydroxide thin films prepared by anodic deposition”, J.Electrochem.Soc., 141(2), pp.3439-3443 17 Daniel Dobkin , M.K Zuraw (2003), Principles of Chemical Vapor Deposition, Springer, Berlin 18.F R Zaggout and N Abu Ghalwa (2008), “Removal of o-nitrophenol from water by electrochemical degradation using a lead oxide/titanium modified electrode”, J Environ Manage, Vol.86(1), pp.291-296 19 G.F McLean, T Niet, S Prince-Richard, N Djilali (2002), “ An assessment of alkaline fuel cell technology”, Journal of Power Sources, Volume 27, Issue 5, pp 507–526 20 G Zhao, et al (2008), “The mechanism and kinetics of ultrasound –enhanced electrochemical oxidation of phenol on boron-doped diamond and Pt electrodes”, Chemosphere, Vol 73(9), pp.1407-1413 21 H Al-Maznai and B E Conway(2001), J Serb Chem Soc 66 (11-12), pp 756 – 784 22 H.Ji, T Wang, M Zhang, Y She, L.Wang (1995), Applied CatalysisA: General, 128, pp 219–225 64 23 Joanna Panek, Antoni Budniok and Eugeniusz Łągiewka (2007), “Electrochemical Production and Characterization of Ni-Based Composition Coatings Containing Mo Particles”, Rev.Adv.Mater.Sci., 15, pp 234-240 24 Jae-Woo Kim and Su-Moon Park (2005), “Electrochemical Oxidation of Ethanol at Nickel Hydroxide Electrodes in Alkaline Media Studied by Electrochemical Impedance Spectroscopy”, Journal of the Korean Electrochemical Society, Vol 8, No 3, pp 117-124 25 Jong-Hee Park, T S Sudarshan (2001), Chemical Vapor Deposition, ASM International, United States of America 26 Li M.S.; Wang F.H.; Shu Y.H and Wu W.T (2004), “Composite coatings of titanium-aluminum nitride for steel against corrosion induced by solid NaCl deposit and water vapor at 600 °C”, Mat Res., Vol.7, No.1, pp 27-33 27 Li Chen, Liping Wang, Zhixiang Zưng, Junyan Zhang (2006), “Effect of surfactant on the electrodeposition and wear resistance of electrodeposited Ni-Al2O3 composite coatings”, Materials Science and Engineering, A 434, pp 319-325 28 Ljerka Ukrainczyk and Murray B.McBride (1992), ”Oxidation of phenol in acidic aqueous suspensions of manganese oxides”, Clays and Clay Minerals, Vol 40, No 2, pp 157-166.] 29 M Ilyas, M Saeed (2009), Journal of the Chemical Society of Pakistan, 31, pp 526–533 30 Muhammad Saeed, Mohammad Ilyas (2013), “Oxidative removal of phenol from water catalyzed by nickel hydroxide”, Applied Catalysis B: Environmental, 129, pp 247–254 31 M R Mostafa, S E Sarma, A M Yousef (1989), Indian Journal of Chem., Vol 28A, P.946 – 948 32 M Gattrel and D W Kirk (1993), J Electrochem Soc., Vol 140, No 6, pp 1534 – 1540 33 M Fleischmann, K Korinek, D Pletcher (1971), “The oxidation of organic 65 compounds at a nickel anode in alkaline solution”, Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, Volume 31, Issue 1, pp 39–49 34 Noureddine Belhadj Tahar, and André Savall (1998), J Electrochem Soc., Vol 145, No 10, pp 3427 – 3434 35 N N Dutta, G S Patil, and S Brothakur (1992), Separation Sci and Tech., Vol 27, pp 1435 36 P.I Hagans, P.M Natishan, B R Stoner, and W E O’Grady (2001), J Electrochem Soc., Vol 148, No 7, pp E298 – E301 37 R.N Singh , D Mishra, Anindita (2009), “Pd-1%Ni Composite Electrodes for Electrooxidation of Phenol in Acid Solution”, Int J Electrochem Sci., 4, pp.1638 – 1649 38 S.S Mahmoud, M.M Ahmed (2009), “Electrocatalytic oxidation of phenol using Ni–Al2O3 composite-coating electrodes”, Journal of Alloys and Compounds, Volume 477, Issues 1–2, pp 570–575 66 ... Thị Hà NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA VÀ ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG CỦA LỚP ĐIỆN HÓA NIKEN ĐỊNH HƢỚNG ỨNG DỤNG CỦA LỚP MẠMẠ ĐIỆN HÓA NIKEN TRÊN TRÊN NỀN CÁC CHẤT DẪN ĐIỆN KHÁC NHAU NỀN CÁC CHẤT... cứu chế tạo, tính chất điện hóa định hướng ứng dụng lớp mạ điện hóa niken chất dẫn điện khác nhau” làm đề tài luận văn với mục tiêu chủ yếu thông qua kết nghiên cứu tìm loại vật liệu sở niken. .. pháp điện hóa sử dụng để nghiên cứu tính chất điện hóa, c ng động học chế phản ứng chất nghiên cứu điện cực khác Phương pháp von-ampe cho phép áp đặt lên điện cực nghiên cứu điện có giá trị xác định,