Để thử nghiệm sử dụng điện cực PbO2 và compozit PbO2 – PANi đo pH trong một số mẫu thực theo tài liệu đã công bố [103, 104] và đối chứng kết quả với điện cực thủy tinh (bảng 3.29 và 3.30).
Bảng 3.29: Kết quả đo mẫu thực trên điện cực PbO2
pH Mẫu Lần 1 Lần 2 Lần 3 pH trung bình pH điện cực thủy tinh ∆ pH Coca – cola 2,30 2,21 2,36 2,29 2,24 0,05 Pepsi 2,10 1,99 1,97 2,02 2,18 -0,16 7 up 3,05 2,93 3,08 3,02 2,98 0,04 y = -0,0257x + 0,8347 R2 = 0,9835 y = -0,0829x + 1,2482 R2 = 0,9984 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 0 2 4 6 8 10 12 14 EAg /A gC l (V ) pH
Bảng 3.30: Kết quả đo mẫu thực trên điện cực PbO2 - PANi pH Mẫu Lần 1 Lần 2 Lần 3 pH trung bình pH điện cực thủy tinh ∆ pH Coca – cola 2,35 2,27 2,25 2,29 2,24 0,05 Pepsi 2,28 2,41 2,24 2,31 2,18 0,13 7 up 2,98 3,14 3,09 3,07 2,98 0,09
Nhận xét: Như vậy qua đo pH của các mẫu nước giải khát ta thấy bước đầu có thể sử dụng điện cực PbO2 và compozit PbO2 – PANi để xác định pH. Độ sai lệch ∆pH của các mẫu Coca cola, Pepsi và 7 up trên điện cực PbO2 cũng như compozit PbO2 – PANi là nhỏ tương tự như trong tài liệu [104].
KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp thành công compozit PbO2 - AgO trên điện cực thép không rỉ bằng phương pháp dòng tĩnh, trong đó tại mật độ dòng 6 mA/cm2 compozit có cấu trúc hình thái học bề mặt tương đối đồng đều nhất, kích thước hạt đạt cỡ 2 μm có độ bền và hoạt tính điện hóa tốt nhất.
2. Đã sử dụng phương pháp quét thế điện động để nghiên cứu hoạt tính xúc tác điện hóa đối với quá trình oxi hóa nitrit, xyanua, asen (III) trên điện cực compozit PbO2 - AgO so với PbO2. Điện cực compozit PbO2 - AgO có khả năng xúc tác điện hóa tốt hơn so với PbO2.
3. Đã tìm được chế độ tổng hợp tối ưu đối với compozit PbO2 - PANi bằng phương pháp CV: 300 chu kỳ trong khoảng điện thế 1,2 ÷ 1,7 V với tốc độ quét 100 mV/s, dung dịch tổng hợp chứa HNO3 0,1 M, Pb(NO3)2 0,5 M, Cu(NO3)2 0,05 M, Etylenglicol 0,1 M, anilin 0,005 M. Compozit PbO2 - PANi có bề mặt đồng đều và đặc khít nhất, đạt kích thước hạt nano và bền ăn mòn điện hóa nhất (icorr = 25,08 μA/cm2; Ecorr = 1,375 V).
4. Bằng phương pháp CV đã chứng minh được sự tồn tại của PbO2 trong compozit PbO2 - PANi ở cả hai dạng α và β. Sự có mặt của PANi trong compozit đã làm tăng hoạt tính điện hóa cũng như làm giảm tốc độ ăn mòn của điện cực.
5. PbO2 được biến tính bằng PANi đã có khả năng xúc tác điện hóa đối với quá trình oxi hóa metanol, trong đó compozit PbO2 - PANi được tổng hợp bằng phương pháp CV có khả năng xúc tác tốt nhất (∆ip = 85,87 mA/cm2). 6. Compozit PbO2 - PANi có thể ứng dụng làm vật liệu chế tạo sen sơ đo pH
trong dung dịch với hai khoảng tuyến tính ở hai vùng axit và bazơ theo các phương trình y = - 0,0829 x + 1,2482 (3.31) và y = - 0,0257 x + 0,8347 (3.32). Đã sử dụng điện cực compozit để khảo sát pH trong một số mẫu thực có sự sai lệch ∆pH tương đối thấp (Δ = 0,05 ÷ 0,16) so với điện cực thủy tinh.
DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Phan Thi Binh, Mai Thi Thanh Thuy, Tran Hai Yen, Impedance study of PANi – PbO2 composite during its reduction process in 0.5M H2SO4, J. of
Chemistry, 2011, Vol. 49 (2ABC), p. 37 – 41.
2. Phan Thi Binh, Mai Thi Thanh Thuy, Nguyen Văn Toàn, Duong Thi Doan, Cyanide detection ability of the PbO2 electrode synthesized by pulsed current method, Viet Nam Journal of Chemitry, 2011, Vol. 49(2), 260 – 263.
3. Phan Thi Binh, Mai Thi Thanh Thuy, Tran Hai Yen, Influence of cycle number during material synthesis by cyclic voltammetry on morphology of PbO2 – PANi composite, J. of Chemistry, 2011, Vol. 49 (2ABC), p. 42 – 45.
4. Phan Thi Binh, Mai Thi Thanh Thuy, Nguyen Xuan Truong, Tran Hai Yen, Synthesis of hybrid nanocomposite based on PbO2 and polyaniline coated onto stainless steel by cyclic voltammetry, Asian Journal of
Chemistry, 2011, Vol. 23, No. 8 , 3445 – 3448.
5. Mai Thi Thanh Thuy, Phan Thi Binh and Vu Duc Loi, Synthesis and
characterization of PbO2-AgO composite by galvanostatic method,
Journal of Chemistry, Vol. 49 (2ABC) (2011)32-36
6. Phan Thi Binh, Mai Thi Thanh Thuy, Tran Hai Yen and Pham Thi Tot. Electrochemical characterization of nanostructured polyaniline – PbO2 composite prepared by cyclic voltammetry, Asian Journal of Chemistry,
2012, Vol 24, No 11, 4907-4910.
7. Mai Thị Thanh Thùy, Phạm Thị Tốt, Phan Thị Bình, Trần Văn Quang.
Khả năng phân tích asen (III) trên điện cực compozit PbO2- AgO tổng hợp bằng phương pháp dòng tĩnh, Tạp chí Hóa học, 2012, T.50, S. 4B, 167- 170.
8. Phan Thị Bình, Phạm Thị Tốt, Mai Thị Thanh Thùy. Tổng hợp và
nghiên cứu hoạt tính xúc tác điện hóa của PbO2- PANi trong quá trình oxi hóa metanol,2012, Tạp chí Hóa học, T.50, S. 4B, 131-135.
9. Thi Binh Phan, Thi Tot Pham and Thi Thanh Thuy Mai. Characterization of nanostructured PbO2-PANi composite materials synthesized by combining electrochemical and chemical methods.
Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology vol.4
No1 (2013) 5pp.
10. Thi Thanh Thuy Mai, Thi Binh Phan, Thi Tot Pham, Huu Hieu Vu.
Nanostructured PbO2-PANi composite materials for electrocatalytic oxidation of methanol in acidic sulfuric medium, Adv. Nat. Sci. :Nanosci.
Nanotechnol. 5(2014),025004 (5pp).
11. Mai Thị Thanh Thùy, Phan Thị Bình, Vũ Đức Lợi, Nghiên cứu khả năng
xác định pH trong môi trường nước của điện cực PbO2 và compozit PbO2 – PANi, 2014, Tạp chí Hóa học, T.52, S.6A, 224-227.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Chung- Chiun Liu, Electrochemical sensors, The biomedical Engineering
Handbook: Second Edition, 2000, Ed. Joseph D. Bronzino, Boca Raton: CRC
press LLC
2. Joseph R. Stetter, William R. Penrose, Shen Yao, Sensors, chemical sensors, electrochemical sensors and ECS, Journal of The Electrochemical Society,
2003, 150 (2), S11-S16.
3. Serda Abaci, Attila Yildiz, The effect of electrocatalytic activity and crystal structure of PbO2 surface on polyphenylene oxide (PPO) production in acetonitrile, Turk J. Chem., 2009, 33, 215-222.
4. Phan Thị Binh, Nguyen Xuan Truong, Mai Thị Thanh Thuy, Detection ability of nitrite on the PbO2 electrode synthesized by electrochemical method, Tạp
chí Hoá học, 2009, 47 (6B), 131-136.
5. O. Smychkova, T. Luk’yanenko, A. Velichenko, Bismuth doped PbO2 coatings: Morphology and electrocatalytic properties, Universal Journal of
Chemistry, 2013, 1 (2), 30-37.
6. A.B. Velichenko, R. Amadelli, G.L.Zucchini, D.V. Girenko, F.I. Danilov, Electrosynthesis and physicochemical properties of Fe-doped lead dioxide electrocatalyst,Electrochimica Acta , 2000, 45, 4341- 4350.
7. Đinh Thị Mai Thanh, Mai Xuân Hướng, Đặng Vũ Minh, Nghiên cứu quá trình tổng hợp điện hóa và tính chất hóa lý của điện cực xúc tác Co-PbO2, Tạp
chí Khoa học và công nghệ, 2006, 44 (5), 77-82.
8. A.B. Velichenko, R. Amadelli, E.A. Baranova, D.V. Girenko, F.I. Danilov, Electrodeposition of Co – doped lead dioxide and its physicochemical properties, J. of Electroanalytical Chemistry, 2002, 527, 56-64.
9. Yuehai Song, Gang Wei, Rongchun Xiong, Structure and properties of PbO2- CeO2 anodes on stainless steel, Electrochimica Acta, 2007, 52, 7022-7027. 10. R. Amadelli, L. Samiolo, A.B. Velichenko, , V.A. Knysh, T.V. Lukyanenko,
F.I. Danilov, Composite PbO2-TiO2 materials deposited from colloidal electrolyte: Electrosynthesis, and physicochemical properties , Electrochimica Acta, 2009, 54 (22), 5239 – 5245.
11. Bu-ming Chen, Zhong-cheng Guo, Rui-dong Xu, Electrosynthesis and physicochemical properties of α- PbO2 – CeO2- TiO2 composite electrodes,
Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2013, 23, 1191-1198.
12. Yingwu Yao, Manman Zhao, Chunmei Zhao, Haijun Zhang, Preparation and properties of PbO2-ZrO2 nanocomposite electrodes by pulse electrodeposition,
Electrochimica Acta , 2014, 117, 453-459.
13. Jing Gu, Wen Zhang, Yu Feng Yang, Lei Zheng, Zi Rong Wu, Li Tong Jin, Preparation of Ag2O2- PbO2 modified electrode and its applilcation towards Escherichia Coli fast counting in water, Chinese Chemical letters, 2005, 16
(5), 635-638.
14. Shiyun Ai, Mengnan Gao, Yu Yang, Jiaqing Li, Litong Jin, Electrocatalytic sensor for the determination of chemical oxigen demand using a lead dioxide modified electrode, Electroanalysis, 2004, 16 (5), 404-409.
15. Liu Wei, Jiang Jin- Gang, Shi. Guo-Yue, He. Yan, Liu Ye, Jin. Li-Tong, Toxicity assessment of cyanide and tetramethylene disulfotetramine (tetramine) using luminescent bacteria vibrio-qinghaiensis and PbO2 electrochemical sensor, Chinese Journal of Chemistry, 2007, 25, 203-207. 16. Jiaqing Li, Lei Zheng, Luoping Li, Guoyue Shi, Yuezhong Xian, Litong Jin,
Photoelectro-synergistic catalysis at Ti/TiO2/PbO2 electrode and its application on determination of chemical oxigen demand, Electroanalysis,
2006, 18 (22), 2251-2256.
17. Biljana Sljukic, Craig E. Banks, Alison Crossley, Richard G. Compton, Lead (IV) oxide – graphite composite electrodes: Application to sensing of ammonia, nitrite and phenols, Analytica chimica Acta, 2007, 587, 240-246. 18. Serdar Abaci, Ugur Tamer, Kadir Pekmez and Attila Yildiz, Performance of
different crystal structures of PbO2 on electrochemical degradation of phenol in aqueous solution, Applied Surface Science, 2005, 240 (1- 4), 112-119.
19. D. Velayutham, M. Noel, Preparation of a polypyrrole – lead dioxide composite electrode for electroanalytical applications, Talanta, 1992, 39 (5), 481- 486.
20. Bui Hai Ninh, Phan Thi Binh, Mai Thi Thanh Thuy, Vu Huu Hieu, Study on structure and discharge ability of lead dioxide synthesized on the stainless steel by the pulse galvanostatic method, VAST-Proceeding International
scientific conference on “Chemistry for development and intergration”,
Hanoi, 2008, 1049-1055.
21. Phạm Quang Định, Nghiên cứu quá trình hình thành anot từ dung dịch nitrat làm điện cực trơ và chất oxi hóa, Luận văn phó tiến sĩ khoa học hoá học, Viện
kỹ thuật quân sự - Bộ quốc phòng, 1994, Hà Nội.
22. Trương Ngọc Liên, Tổng hợp (NH4)2S2O4 bằng phương pháp điện hoá trên anot PbO2, Tạp chí hoá học, 1992, 30 (2), 56 – 57.
23. Nguyễn Thu Phương, Phạm Thị Năm, Đinh Thị Mai Thanh, Ứng dụng lớp phủ PbO2 trên nền thép không rỉ 304 làm anôt trơ cho quá trình bảo vệ catôt sử dụng dòng ngoài trong môi trường đất, Tạp chí khoa học và công nghệ,
2012, 50 (3), 385 – 395.
24. Lê Tự Hải, Nguyễn Đăng Đàn, Nghiên cứu quá trình xử lý phenol trong nước bằng phương pháp oxi hoá điện hoá trên điện cực PbO2, Báo cáo khoa học-
Đại Học Đà Nẵng, 2013.
25. Chu Thị Thu Hiền, Nghiên cứu chế tạo, khảo sát đặc tính điện hóa của điện cực Ti/SnO2- Sb2O3/PbO2 trong dung dịch có chứa hợp chất hữu cơ, Luận án
tiến sĩ hóa học, Viện Hóa học, 2014, Hà Nội.
26. Trương Công Đức, Lê Tự Hải, Trần Văn Thắm, Nghiên cứu quá trình điện kết tinh PbO2 trên nền graphit bằng phương pháp oxi hóa anot Pb2+ trong dung dịch Pb(NO3)2, Tạp chí khoa học công nghệ, Đại Học Đà Nẵng, 2008, 5 (28), 69-75.
27. Trịnh Xuân Sén, Trương Thị Hạnh, Nguyễn Thị Bích Lộc, Trần Quốc Tuỳ, Nghiên cứu chế tạo điện cực PbO2/Ti và tính chất điện hoá của chúng trong môi trường chất điện ly, Tạp chí hoá học, 2007, 45 (5), 575 – 579.
28. Đinh Thị Mai Thanh, Nguyễn Thị Lê Hiền, Nghiên cứu cấu trúc lớp PbO2 kết tủa điện hóa trên nền titan, Tạp chí khoa học công nghệ, 2006, 44 (2), 38 – 43. 29. Đinh Thị Mai Thanh và cộng sự, Ảnh hưởng của thành phần dung dịch đến
quá trình tổng hợp PbO2 trên thép không rỉ, Tạp chí hoá học, 2006, 44 (6), 676-680.
30. Albertas Malinauskas, Electrocatalysis at conducting polymers, Synthetic
Metals, 1999, 107, 75-83.
31. Bessenhard Jürgen O. (Ed.), Handbook of battery materials, Wiley – VCH
Verlag GmbH, 1998, Germany.
32. J. P. Carr, N. A. Hampson, The lead dioxide electrode, Chemical Reviews,
1972, 72 (6), 679 – 702.
33. Hoàng Nhâm, Hóa học Vô cơ, Tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục, 2006.
34. M. Bervas, M.Perrin, S. Genies, F.Mattera, Low-cost synthesis and utilization in mini-tubular electrodes of nano PbO2, J. of Power Sources, 2007, 173, 570-577. 35. Morales Julian, Petkova Galia, Cruz Manuel, Caballero Alvaro, Synthesis and
characterization of lead dioxide active material for lead-acid batteries, J.
Power Sources, 2006, 158, 831 – 836.
36. Ghasemi S, Mousavi MF, Shamsipur M, Karami H., Sonochemical-assisted synthesis of nano-structured lead dioxide. Ultrason. Sonochem., 2008, 15, 448 – 455.
37. Xi G, Peng Y, Xu L, Zhang M, Yu W, Qian Y., Selected-control synthesis of PbO2 submicrometer-sized hollow spheres and Pb3O4 microtubes. Inorg.
Chem. Commun., 2004, 7, 607-610.
38. Donglan Zhou, Lijun Gao, Effect of electrochemical preparation methods on structure and properties of PbO2 anodic layer, Electrochimica Acta, 2007, 53, 2060 – 2064.
39. T. Mahalingam, S. Velumani, M. Raja, S. Thanikaikarasan, J.P. Chu, S.F. Wang, Y.D. Kim, Electrosynthesis and characterization of lead oxide thin films, Materials Characterization, 2007, 58, 817-822.
40. Chen Bu-ming, Guo Zhong-cheng, Yang Xian-Wan, Cao Yuan-dong, Morphology of alpha-lead dioxide electrodeposited on aluminum substrate electrode, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2010, 20, 97-103.
41. Hassan Karami, Mahboobeh Alipour, Synthesis of lead dioxide nanoparticles by the pulsed current electrochemical method, Int. J. Electrochem. Sci., 2009,
4, 1511 – 1527.
42. Shahram Ghasemi, Mir Fazllolah Mousavi, Hassan Karami, Mojtaba Shamsipur, S.H. Kazemi, Energy storage capacity investigation of pulsed current formed nano structured lead dioxide, Electrochimica Acta, 2006, 52, 1596-1602.
43. Buming Chen, Zhongchen Guo, Hui Huang, X. Yang, Y. Cao, Effect of current density on electrodepositing alpha- lead dioxide coating on aluminum substrate, Acta metal. Sin.(Engl. Lett.), 2009, 22 (5), 373-382.
44. Phillip N. Bartlett, Tim Dunford and Mohamed A.Ghanem, Templated electrochemical deposition of nanostructured macroporous PbO2, J. Mater.
Chem., 2002, 12, 3130-3135.
45. A.B. Velichenko, D.V. Girenko, F.I. Danilov, Mechanism of lead dioxide electrodeposition, J. Electroanal. Chem., 2002, 405, 127-132.
46. Rossano Amadelli, A. B Velichenko, Lead dioxide electrodes for high potential anodic processes, J.Serb. Chem. Soc., 2001, 66 (11-12), 835-845. 47. Norman L. Weinberg, Technique of electroorganic synthesis, vol.V, part I, a
Wiley- Interscience publication, 1974, USA.
48. Meissam Noroozifar, Mozhgan Khorasani-Motlagh, Abooza Taheri, Marjan Homayoonfard, Indirect determination of nitrite by flame atomic absoption spectrometry using a lead (IV) dioxide oxidant microcolumn, Bull. Korean
Chem. Soc., 2006, 27 (6), 875-880.
49. Samet Y., Elaoud S. Chaabane, Ammar S., Abdelhedi R., “Electrochemical degradation of 4 – chloroguaiacol for wasterwater treatment using PbO2 anodes”, J. of Hazardous Materials, 2006, B138, 614 – 619.
50. Shao – Ping Tong, Chun – An Ma, Hui Feng, A novel PbO2 electrode preparation and its application in organic degradation, Electrochimica Acta,
2008, 53, 3002 – 3006.
51. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford:
Butterworth-Heinemann, 1997, p. 1181.
52. Marvin S. Antelman, Molecular Crystal Device for Pharmaceuticals , US
Patent # 5,336,499, 1994, USA.
53. Daniel R. Glen et al, Electrochemical preparation of silver oxide electrodes having high thermal stability, USA Patent 4,892,629, 1990.
54. V.Sreejith, Structure and properties of processible conductive polyaniline blends, Doctor of philosophy in Chemistry, 2004, University of Pune (India). 55. Yuvraj Singht Negi and Adhyapak P.V., Development in polyaniline
conducting polymers, J. Macromol. SCI. – Polymer Reviews, 2002, 42 (1), 35-53.
56. Gordon G. Wallace, Geoffrey M. Spinks, Leon A.P Kane-Maguire, Peter R. Teasdale, Conductive electroactive polymers, Intelligent materials systems,
CRC press LLC, 2003, USA.
57. J. Stejskal, R. G. Gilbert, Polyaniline: Preparation of a conducting polymer,
Pure Appl. Chem., 2002, 74 (5), 857-867.
58. Zhi Chen, Cristina Della Pina, Ermelinda Falletta, Michele Rossy, A green route to conducting polyaniline by copper catalysis, J. of Catalysis, 2009,
267, 93-96.
59. J. Vivekanandan, V. Ponnusamy, A. Mahudeswaran, P.S. Vijayanand, Synthesis, characterization and conductivity study of polyaniline prepared by
chemical oxidative and electrochemical methods, Archives of Applied Science
reseach, 2011, 3 (6), 147-153.
60. Yu Sheng, Jian-ding Chen, De-qin Zhu, Christian Carrot, Jacques Juliet, Synthesis of conductive polyaniline via oxidation by MnO2, Chinese Journal
of Polymer Science, 2004, 22 (3), 269-277.
61. Nirmalya Ballav, High-conducting polyaniline via oxidative polymerization of aniline by MnO2, PbO2 and NH4VO3, Materials Letters, 2004, 58, 3257- 3260.
62. Kerileng M. Mopelo, Peter M. Ndangili, Rachel F. Ajayi, Gcineka Mbambisa, Stephen M. Mailu, Njagi Njomo, Milua Masikini, Priscilla Baker, Emmanuen I. Iwuoha, Electronics of Conjugated Polymers (I): Polyaniline,
Int. J. Electrochem. Sci., 2012, 7, 11 859-11 875.
63. D.C. Trivedi, Hanbook of organic conductive molecules and Polymers, H.S.
Nalwa (Edi), 1997, 2, 505-572, Wiley, Chichester.
64. Kwang Sun Ryu, Soon Ho Chang, Seung Gu Chang, Eung Ju Oh, Chul Hyun Yo, Physicochemical and electrical characterization of polyaniline included by crosslinking, stretching and doping, Bull. Korean Chem. Soc., 1999, 20
(3), 333-336.
65. Ahmad Abdolahi, Esah Hamzah, Zaharah Ibrahim, Shahrir Hashim, Synthesis of uniform polyaniline nanofibers through interfacial polymerization,
Materials, 2012, 5, 1487-1494.
66. A.M. Pharhad Hussain, A. Kumar, Electrochemical synthesis and characterization of chloride doped polyaniline, Bull. Mater. Sci, 2003, 6 (3), 329-334.
67. G.A. Rimbu, I. Stamatin, C.L Jackson, K. Scott, The morphology control of polyaniline as conducting polymer in fuel cell technology, Journal of
Optoelectronics and Advanced Materials, 2006, 8 (2), 670-674.
Electrochemical deposition of polyaniline- Polypyrrole composite coatings on aluminum, Journal of Applied polymer Science, 2002, 83, 1970-1977.
69. A.T. Özyilmaz, M.Erbil, B.Yazici, Investigation of corrosion behaviour of