M Ở ĐẦU
3.2. Khảo sát tính chất điện của polypyrrole và nanocompozit
polypyrrole/silica
Hình 3.5. Đường quét dòng-thế (IV) thu được khi đo các viên ép polypyrrole và nanocompozit PPy/SiO2 với các tỷ lệ khác nhau (chú thích trên hình)
Hình 3.5 thể hiện kết quả đo độ dẫn điện của polypyrrole và nanocompozit polypyrrole/silica ở các tỷ lệ khác nhau.
Từ kết quả đo quét thế, giá trị độ dẫn của các mẫu có thểđược xác định như trong bảng 3.4.
Ảnh hưởng của hàm lượng PPy trong vật liệu nanocompozit PPy/silica được thể hiện rõ trên hình 3.6. Kết quả cho thấy, với tỷ lệ PPy:SiO2 là 1:1 và 2:1, độ dẫn của vật liệu nanocompozit thể hiện độ dẫn điện kém. Điều này có thể giải thích là do sự có mặt của các hạt silica tự do (có thể quan sát được trên ảnh SEM - hình 3.2b,c), là các hạt cách điện, trong hệ nanocompozit. Các hạt này ngăn chặn, làm cho PPy và PPy bọc silica trong hệ nanocompozit bị gián đoạn, từ đó làm giảm khả năng dẫn điện của cả hệ (σ = 2,99-3,43.10-6 S. cm-1). -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 -0.015 -0.010 -0.005 0.000 0.005 0.010 0.015 I / A PPy PPy/SiO2 (8:1) PPy/SiO2 (4:1) PPy/SiO2 (2:1) PPy/SiO2 (1:1) U / V
38
Bảng 3.4. Giá trịđộ dẫn điện của các mẫu PPy và các nanocompozit PPy/silica ở các tỷ lệ khác nhau STT Mẫu Độ dẫn (S.cm-1) 1 Ppy 8,63 x 10-2 2 PPy/SiO2 = 8:1 1,16 x 10-2 3 PPy/SiO2 = 4:1 3,74 x 10-3 4 PPy/SiO2 = 2:1 3,43 x 10-6 5 PPy/SiO2 = 1:1 2,99 x 10-6
Hình 3.6.Độ dẫn điện của các vật liệu nanocompozit PPy/silica ở các tỷ lệ khác nhau
39
Đối với các mẫu nanocompozit có tỷ lệ PPy:SiO2 = 4:1 và 8:1, do các hạt SiO2 đã hoàn toàn hoặc hầu như hoàn toàn được bọc trong PPy, độ dẫn điện tăng một cách đáng kể. Càng tăng nồng độ PPy trong thành phần nanocompozit, độ dẫn của hệ càng được cải thiện. Độ dẫn của hệ có tỷ lệ 8:1 có giá trị gần bằng với độ dẫn của PPy không chứa các hạt nanosilica, 1,16 x 10-2 S.cm-1 so với 8,63 x 10-2 S.cm-1. Như vậy có thể thấy, sự có mặt của các hạt nanosilica trong hệ nanocompozit làm suy yếu khả năng dẫn điện của hệ. Tuy nhiên, từ nồng độ PPy:SiO2 = 4:1, ảnh hưởng cách điện của các hạt nanosilica trong hệ không còn quá rõ rệt.
40
KẾT LUẬN CHUNG
Trong bản khóa luận này, chúng tôi đã tổng hợp được vật liệu nanocompozit polypyrrole/silica theo một số tỷ lệ, khảo sát được hình thái, cấu trúc, tính chất điện của vật liệu đó và so sánh với vật liệu silica và polypyrrole ban đầu.
Trước hết, chúng tôi tiến hành tổng hợp nanosilica bằng phương pháp kết tủa trong môi trường kiềm. Qua ảnh chụp SEM chúng tôi thu được nanosilica có dạng hạt hình cầu, tách rời nhau không bị kết tụ và kích thước các hạt khá đồng đều, khoảng 100-150 nm.
Sau đó, sử dụng phương pháp hóa học, chúng tôi tiến hành tổng hợp polypyrrole trong HCl và thu được hạt polypyrrole có cấu trúc dạng tấm, kết tụ lại như cấu trúc của san hô và các hạt polypyrrole có kích thước khá lớn (≥ 0,5 µm). Ngoài ra chúng tôi cũng xác định được độ dẫn điện của polypyrrole tổng hợp là 8,63 x 10-2 S.cm-1.
Cuối cùng, chúng tôi tổng hợp nanocompozit polypyrrole/silica theo các tỷ lệ 1:1, 2:1, 4:1, 6:1 và 8:1 bằng phương pháp trùng hợp kết tủa trong môi trường axit. Từ hình ảnh đường phổ hồng ngoại IR và ảnh chụp SEM đều cho thấy sự xuất hiện của polypyrrole và silica trong các mẫu nanocompozit tổng hợp. Khi đo độ dẫn điện của các mẫu PPy/silica với các tỷ lệ khác, chúng tôi thu được kết quả là độ dẫn của vật liệu nanocompozit PPy/silica bị suy giảm khi tăng nồng độ silica. Vật liệu nanocompozit PPy/silica ở tỷ lệ 1:1 và 2:1 có độ dẫn điện kém, mặt khác độ dẫn điện của PPy/silica tỷ lệ 4:1 trở đi tăng lên rõ nét và độ dẫn của PPy/silica 8:1 xấp xỉ bằng độ dẫn điện của PPy. Kết quả cho thấy, ảnh hưởng của silica lên khả năng dẫn điện của vật liệu nanocompozit PPy/silica không còn rõ nét khi hàm lượng PPy cao hơn hoặc bằng bốn lần hàm lượng silica có trong hệ.
Từ các kết quả tổng hợp, khảo sát vật liệu nanocompozit polypyrrole/silica về hình thái, cấu trúc và tính chất điện đã được thảo luận, chúng tôi đưa ra một sốđề xuất như sau:
41
Khảo sát sự phân bốkích thước các hạt ở các tỷ lệ khác nhau.
Đưa các hạt nanocompozit PPy/silica vào màng sơn phủ epoxy nhằm đánh giá ảnh hưởng của chúng lên tính chất điện cũng như các tính chất cơ lý của hệ. Từ đó, tìm ra tỷ lệ tối ưu để có được hệ sơn epoxy có khảnăng chống tĩnh điện, bền cơ lý.
42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tham khảo tiếng Việt
[1] Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập 2, Nhà Xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 134 - 145.
[2] Trần Văn Niềm (1995), Tổng hợp và cơ chế hình thành chất hấp thụ SiO2ở dạng kết tủa mịn từ dung dịch, Tạp chí hóa học, 33 (1), 67 - 69.
[3] Phạm Văn Tường (2007), Vật liệu vô cơ. Chương 1: Cấu trúc tinh thể, Nhà Xuất bản Đại học Quốc gia, Hà Nội, 63 - 67.
Tài liệu tham khảo tiếng Anh
[4] G. Paliwoda-Porebska, M. Stratmann, M. Rohwerder, K. Potje- Kamloth, Y. Lu, A. Z. Pich, H. J. Adler, On the development of polypyrrole coatings with self-healing properties for iron corrosion protection, Corrosion Science 47 (2005) 3216-3233.
[5] Robecto M. Torresi, Solange de Souza, Jose E. Pereira da Silva, Susana I. Cordoba de Torresi, Galvanic coupling between metal substrate and polyanilinee acrylic blends: corrosion protection mechanism, Electrochimica Acta 50 (2005) 2213-2218.
[6] D. E Tallman, G. Spiks, A. Dominis, G. G. Wallace - Electroactive Conducting polymers for Corrosion Control, Parl. General introduction and a review of non-ferrous metals, jounal Solid state Electrochem, Vol. 6, 2002, pp. 73-100.
[7] Runge, F. F. (1834). "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation" [On some products of coal distillation]. Annalen der Physik und Chemie. 31: 65–78.
[8] Armarego, Wilfred L. F.; Chai, Christina L. L. (2003). Purification of Laboratory Chemicals(5th ed.). Elsevier. p. 346.
43
[9] Seung Hyun Cho, Ki Tae Song, Jun Young Lee - Recent Advances in Polypyrroles, Conjugated polymers: Theory, Synthesis, Properties, and Characterzation, Handbook of Conducting Polymers (edited by Terje A. Skotheim and John R. Reynolds), Chapper 8, pp 1 - 66.
[10] Rothon R. N. (2003), Particulate - Filled Polymer Composites, Rapra Technology Limited, Shrewsbury, UK.
[11] Zou H. Wu S., Shen J. (2008), Polymer/Silica nanocomposites Preparation, characterization, properties and opplication, Chemistry Review, 108, 3893 - 3957.
[12] Katz H. S, Milewski J. V. (1987), Handbook of Filler for Plastics. Chapter 9. Synthertic silica, Van Nostrand Reinhold Company, New York, USA, 167 - 188.
[13] Musić S., Filipović - Vinceković N., Sekovanić L. (2011), Precipitantion of amorphous SiO2 particle and thei properties, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 28 (1), 89 - 94.
[14] Schlomach J., M. Kind (2004), Investigation of semi - batch precipitation of silica, Journal of Colloid and Interface Science, 277, 316 - 326.
[15] Renjanadevi B. (2008), Modification of polypropylene and poly stryvence using nanosilica, Thesis of philosophy doctor, Cochin University of Science and Technology, India.
[16] B., Renjanadevi. Modijication of polypropylene and Polystyrene using nanosilica. India : Thesis of philosophy doctor, Cochin University of Science and Technology, 2008.