Nghiên cứu chế tạo, tính chất điện hóa định hướng ứng dụng lớp mạ điện hóa niken chất dẫn điện khác Phạm Thị Hà Trường Đại học Khoa học Tư nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 60 44 01 19 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm Hà Năm bảo vệ: 2013 Abstract: 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 môi 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 Trình bày lớp phủ Ni tạo graphit có khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa ancol phenol môi trường kiềm tốt lớp phủ Ni tạo kim loại đồng Nghiên cứu vật liệu màng composit Ni có chứa Co, Ni chứa hạt trơ TiO2, CeO2, Fe3O4 graphit chế tạo thành công phương pháp kết tủa điện hóa theo điều kiện thích hợp Khảo sát điện hóa cho thấy vật liệu Ni(C), Ni-Co(C), Ni-TiO2(C), Ni-CeO2(C), Ni-Fe3O4(C) chế tạo có khả xúc tác điện hóa cho q trình oxi hóa phenol mơi trường kiềm cao so với điện cực Ni tinh khiết, hiệu xúc tác xếp giảm dần theo thứ tự: Ni-CeO2(C) > Ni-TiO2(C) > Ni-Fe3O4(C) > Ni-Co(C) > Ni(C) > Ni Tìm hàm lượng CeO¬2 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 Keywords: Hóa lý; Tính chất điện hóa; Mạ điện hóa niken; Chất dẫn điện Content MỞ ĐẦU Trong công nghệ điện hóa, vật liệu điện cực đóng vai trò quan trọng, quyết định tốc độ cũng hiệu suất của quá trình Việc nghiên cứu nhằm tìm các loại vật liệu điện cực có độ bền cao, tính tốt, giá thành hợp lí, thân thiện môi trường đã và đượ c nhiều nhà khoa học theo đuổi [18,20] Trong số các loại vật liệu điện cực, vật liệu có khả xúc tác điện hóa rất đượ c quan tâm vì khả ứng dụng cao các lĩnh vực: tổng hợp điện hóa, xử lý môi trường, chuyển hóa lượng [3,19,24,32,35] Niken là một số những kim loại có khả xúc tác cho một số phản ứng điện hóa quan trọng, đó có phản ứng oxi hóa ancol môi trường kiềm, là loại phản ứng chính đượ c sử dụng cho pin nhiên liệu [3,24] Với ưu điểm là: phổ biến tự nhiên, trữ lượng khá lớn và giá thành không cao, việc nghiên cứu nhằm sử dụng loại vật liệu này thay thế cho các vật liệu xúc tác điện hóa đắ t tiền khác hiện rất đượ c quan tâm chú ý Trong lĩnh vực xử lý môi trường nói chung xử lý phenol hợp chất phenol nói riêng, có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm chế tạo loại vật liệu mới, với thành phần niken, có khả xúc tác cho q trình oxi hóa phenol [30,33,37,38] Nhằm góp phần vào lĩnh vực nghiên cứu trên, lựa chọn vấn đề “Nghiên 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 được loại vật liệu sở niken có hoạt tính điện hóa cao, làm xúc tác cho q trình oxi hóa hợp chất hữu định hướng xử lý môi trường Phương pháp chế tạo đượ c lựa chọn là phương pháp mạ điện hóa REFERENCES Tiếng 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 sĩ 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 sĩ, 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 sĩ, 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 sĩ, 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 Tiếng Anh 12 Bagotzky V.S., Shumilova N.A., Samoilov G.P and Khrushcheva E.I (1972), “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 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 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 ... góp phần vào lĩnh vực nghiên cứu trên, lựa chọn vấn đề ? ?Nghiên 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... 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 sĩ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa... 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 sĩ Hóa học, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học