PbO2-PANi-010
Print Mag: 208000x @ 51 mm 20 nm 4:31:25 p 04/20/010 HV=80.0kV TEM Mode: Imaging Direct Mag: 100000x Microscopist: Tran Quang Huy EMLab-NIHE
Hình 3.25 : Ảnh TEM của compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương
pháp CV, 300 chu kỳ, tốc độ 100 mV/s.
Hình 3.26 : Ảnh TEM của compozit PbO2 -PANi được tổng hợp bằng các
phương pháp CV kết hợp với hóa học : (a) PbO2 và (b) PbO2 - PANi tổng
hợp bằng phương pháp CV sau đó nhúng trong dung dịch anilin.
Ảnh TEM của các compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng các phương pháp khác nhau được thể hiện trong các hình 3.25 đến hình 3.28 đều cho thấy có hai màu sắc khác nhau rõ ràng, trong đó màu sáng là của PANi và màu tối thuộc về PbO2. Điều này chứng tỏ rằng vật liệu compozit đã được tổng hợp thành công và đều đạt kích thước nanomet.
Ngoài ra còn thấy rằng compozit tổng hợp bằng phương pháp CV cho kích thước hạt nhỏ hơn so với phương pháp xung dòng.
Hình 3.27 : Ảnh TEM của compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương
pháp xung dòng với 100 xung.
Hình 3.28 :Ảnh TEM của compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương
pháp xung dòng kết hợp với hóa học
(a)nhúng 2 lần, (b) nhúng 5 lần trong dung dịch chứa anilin.
3.3.1.3. Phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X
Compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương pháp CV
Hình 3.29 là các giản đồ nhiễu xạ tia X của compozit PbO2 - PANi được tổng hợp bằng phương pháp CV với 300 chu kỳ tại các tốc độ tổng hợp khác nhau : tốc độ 50 mV/s (a), 100 mV/s (b), 150 mV/s (c) và giản đồ (d) là của vật liệu PbO2 được tổng hợp bằng phương pháp CV, 300 chu kỳ với tốc độ 100 mV/s. Từ hình 3.29 nhận thấy giản đồ XRD của các compozit PbO2 - PANi (a, b, c) xuất hiện pic tại góc 20 gần 30o đặc trưng cho cấu trúc của α-
PbO2 và pic thứ hai tại góc 2θ gần 62,4o đặc trưng cho cấu trúc của β-PbO2 tương tự như trong công bố ở công trình [118]. Trên giản đồ XRD (d) xuất hiện 3 pic tại các góc 2θ gần 32o ; 49,2o và 62,4o tương ứng với các pic đặc trưng cho cấu trúc β-PbO2. Không quan sát được các pic đặc trưng cho cấu trúc α-PbO2 trên giản đồ (d). Mặt khác trên giản đồ XRD, pic tại góc 2θ gần 64,2o của compozit (a, b, c) có cường độ lớn hơn rất nhiều so với PbO2 (d). Như vậy trong compozit PbO2 tồn tại ở cả hai dạng α và β còn trong vật liệu PbO2 thì chỉ tồn tại ở dạng β. Sự có mặt của PANi trong compozit đã ảnh hưởng đến cấu trúc của PbO2.
Hình 3.29 : Giản đồ XRDcủa PbO2 và compozit PbO2 - PANi được tổng hợp
bằng phương pháp CV (300 chu kỳ) tại các tốc độ quét khác nhau.
Compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương pháp xung dòng
Hình 3.30 là các giản đồ nhiễu xạ tia X của PANi (a), compozit PbO2 - PANi (b, c, d) và PbO2 (e). Trên giản đồ a xuất hiện pic đặc trưng cho PANi tại vị trí góc 2θ tại 25,3o. Trên các giản đồ b, c, d xuất hiện các pic tại vị trí góc 2θ = 30o ; 32o ; 36,2o; 49,2o ; 59o và 62,5o đại diện cho cấu trúc của β- PbO2 [118]. Trên các giản đồ b, c và d xuất hiện một pic tại vị trí góc 2θ = 34,5o với cường độ yếu của cấu trúc α-PbO2. Giản đồ XRD của điện cực PbO2 chế tạo ở 100 xung chỉ xuất hiện 2 pic tại vị trí 30o và 62,5o của cấu trúc β-
β-PbO2
Z-Theta – Scale SIEMENS D5000, X-Ray Lab., Hanoi 25-Mar-2010 14 :28
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 0. 00 Cp s 16 00. 0 0 (PbO2-PANi 50mV/s) (PbO2-PANi 100mV/s) (PbO2-PANi 150mV/s) (PbO2 100mV/s) α-PbO2 β-PbO2 β-PbO2 2θ degree a b c d
PbO2. Như vậy sự có mặt của PANi trong compozit đã ảnh hưởng đến cấu trúc của PbO2. PbO2 trong compozit tồn tại ở cả hai dạng α và β, trong vật liệu PbO2 chỉ tồn tại ở dạng β.
Hình 3.30 : Giản đồ nhiễu xạ tia X của PANi (a), compozit PbO2 - PANi tổng
hợp bằng phương pháp xung dòng (b) 50 xung, (c) 100 xung, (d) 150 xung
và (e) PbO2 100 xung.
Compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương pháp CV kết hợp với hóa học
Tương tự như các compozit PbO2 - PANi được tổng hợp bằng các phương pháp khác giản đồ XRD cũng được sử dụng để xác định cấu trúc của vật liệu nghiên cứu. Hình 3.31 là giản đồ XRD của PbO2 tổng hợp bằng phương pháp CV (a) có 3 pic nhỏ tại góc 2θ gần 30o, 32o, 49o và một pic với cường độ lớn ở góc trên 62o đặc trưng cho cấu trúc của β-PbO2. Trên giản đồ b và c của compozit tổng hợp bằng phương pháp CV và kết hợp với phương pháp hóa học cũng xuất hiện một pic đầu tiên ở góc 2θ bằng 30o và pic thứ hai với cường độ lớn ở góc 2θ trên 62o, điều này chứng minh sự tồn tại của β- PbO2 tương tự như trong tài liệu [118]. Quan sát trên giản đồ (d) thấy 2 pic xuất hiện tại góc 2θ lớn hơn 32o và 49o cũng thuộc về cấu trúc β-PbO2. Như vậy chỉ có cấu trúc β-PbO2 tồn tại trong compozit đã tổng hợp được. Đây là
0.00
Cps
25
0.
00
2-Theta – Scale SIEMEN D5000, X-Ray Lab., Hanoi 31-Oct-2011 16:18
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 β-PbO2 PANi (a) (b) (c) (d) β-PbO2 β-PbO2 β-PbO2 β-PbO2 β-PbO2 β-PbO2 α-PbO2 (e) Góc 2θ
bằng chứng chứng minh chỉ một phần PbO2 trên bề mặt bị khử thành Pb2+, sau đó Pb2+ có thể di chuyển vào dung dịch và phần còn lại của PbO2 được giữ lại trong mạng lưới compozit.
30 35 40 45 50 55 60 65 70 (a) (b) 0. 00 Cp s 200 0. 00 (c) (d) 2θ-degree Hình 3.31: Giản đồ XRD của vật liệu tổng hợp bằng phương pháp CV
(a: PbO2, b: PbO2 - PANi) và vật liệu PbO2 - PANi kết hợp CV với hóa học
(c: PbO2 và d: PbO2 - PANi kết tủa bằng phương pháp CV, sau đó nhúng
trong dung dịch anilin)
Compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng phương pháp xung dòng kết hợp với hóa học
Giản đồ nhiễu xạ tia X của điện cực PbO2 được tổng hợp bằng phương pháp xung dòng trước và sau khi nhúng vào dung dịch chứa anilin được thể hiện trong hình 3.32 . Sau khi nhúng vào dung dịch anilin thì PbO2 sẽ oxi hóa anilin để tạo thành polyanilin hình thành nên compozit PbO2 - PANi. Quan sát các giản đồ nhiễu xạ tia X (a, b, c) trên hình 3.32 thấy xuất hiện pic tại vị trí góc 2θ = 30o và pic thứ hai có cường độ rất mạnh tại vị trí 62o đây là các pic đặc trưng cho cấu trúc của β-PbO2. Như vậy chứng tỏ trong compozit PbO2
tồn tại ở dạng β-PbO2 và chỉ một phần PbO2 bị khử thành Pb2+ đi vào dung dịch.
Hình 3.32 :Các giản đồ XRD của PbO2 tổng hợp bằng phương pháp xung
dòng (a) và compozit PbO2 – PANi tổng hợp bằng phương pháp xung dòng
kết hợp với phương pháp nhúng : (b) nhúng hai lần, (c) nhúng 5 lần trong
dung dịch chứa anilin.
Nhận xét: Như vậy qua phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X của các compozit PbO2 - PANi tổng hợp bằng các phương pháp khác nhau đều chứng tỏ sự tồn tại của PbO2 trong các compozit này. Compozit tổng hợp bằng phương pháp xung dòng và phương pháp quét thế tuần hoàn CV thì PbO2 tồn tại ở cả hai dạng α và β. Compozit tổng hợp bằng phương pháp xung dòng kết hợp với phương pháp hóa học và compozit tổng hợp bằng phương pháp CV kết hợp với phương pháp hóa học thì PbO2 tồn tại chủ yếu ở dạng β- PbO2.