1.4.1 Phương pháp trùng hợp điện hóa [8]
Phương pháp điện hoá là phương pháp dùng dòng điện tác kích vào quá trình khơi mào, phát triển mạch và ngắt mạch. Sau đó, polyme được hình thành, dưới tác kích của dòng điện thì độ dẫn điện của polyme được nâng lên. Các quá trình tác kích của dòng điện phụ thuộc vào điện thế giữa polyme và điện cực.
Cơ chế của phương pháp trùng hợp điện hóa:
Luận văn cao học Lê Huy Thanh
H nh 1-17: Cơ chế của phương pháp trùng hợp điện hóa
Với phương pháp điện hoá, màng polyme được hình thành trong một bình điện giải đơn giản gồm có ba điện cực
Anod là các kim loại hay hợp kim là nơi polyme dẫn bám vào sau khi hình thành.
Catod là các kim loại trơ hay thụ động hoá học (như Pt, thép không gỉ…) được xem như là điện cực đối cho bình điện phân.
Điện cực so sánh thường dùng là điện cực calomen.
Chất điện giải: thường là acid sulfuric, acid chlohydric, acid oxalic, acid phosphoric, acid dodecylbenzensunfonic (DBSA)… và một số chất điện giải phụ.
Cả hệ thống được nối và theo dõi bằng máy quét thế (potentionstatic)
H nh 1-18: Mô h nh phương pháp tổng hợp điện phân
Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng: Điều kiện phản ứng (môi trường, điện thế…); điện cực; dung môi; nguyên liệu đầu vào…
Ưu điểm:
Là phương pháp hiệu quả trong việc tổng hợp các màng polyme dẫn.
Đơn giản, dễ thực hiện. Quá trình điều khiển dòng cố định sẽ cho phép điều khiển một cách hiệu quả các tính chất vật lý và hoá học của màng bao gồm: trọng lượng phân tử và độ dày của màng.
Màng polyme hình thành không cần phải cách ly và làm sạch.
Phương pháp điện hoá được sử dụng để tạo ra các màng polyme dẫn đa chức năng trên bề mặt điện cực.
Khó khăn:
Chỉ tạo được màng polyme dẫn như một lớp phủ dính chặt trên bề mặt
kim loại hoạt động.
Màng polyme hình thành có cấu trúc không đồng nhất, có thể có nối
ngang giữa cách mạch polyme.
Khó khăn lớn nhất là màng polyme hình thành không thể gia công được.
1.4.2 Phương pháp trùng hợp hóa học [8]
Tổng hợp hóa học là một phương pháp đơn giản và dễ thực hiện hơn so với phương pháp điện hóa. Ngày nay, đây là phương pháp được sử dụng phổ biến trên
Luận văn cao học Lê Huy Thanh
thế giới để tổng hợp các dạng sản phẩm polyme dẫn điện khác nhau như: dạng bột, màng, dạng phân tán… cho mục đích thương mại. Tổng hợp bằng phương pháp hoá
học được thực hiện thông qua các phản ứng trùng hợp và trùng ngưng theo cơ chế oxy hoá (khử) các monome thành cation và ghép các cation này lại với nhau tạo thành mạch polyme. Thực hiện trong môi trường dung dịch acid, đồng thời có sự có mặt của tác nhân oxy hoá mạnh như: ammoni peroxyldisulfat (APS), ion sắt Fe3+, ion ClO4-, ion hydro peroxit.
Thuận lợi:
Phương pháp tổng hợp hoá học có hai thuận lợi lớn so với phương pháp điện hoá: nguồn monome phong phú về chủng loại, cùng với sử dụng xúc tác thích hợp có thể tạo ra nhiều dẫn xuất polyme với độ dẫn điện khác nhau điều chỉnh được.
Cấu trúc polyme có khả năng đạt độ đồng nhất cao.
Khó khăn:
Sự dẫn điện có thể mất do các nối đôi trong mạch polyme tiếp xúc với không khí tạo nhóm epoxy.
1.4.3 Phương pháp ngưng tụ thể khí
Một phương pháp thay thế cho quá trình tổng hợp polyme dẫn điện từ thể lỏng là phương pháp ngưng tụ pha khí. Phương pháp này được sử dụng lần đầu tiên khi tổng hợp màng polyanilines dẫn điện trên sợi cotton bằng cách tẩm sợi trong dung
dịch oxi hóa (NH4)2S2O3 trước khi cho vào vùng hơi anilines [13]. Trong các nghiên cứu gần đây, sử dụng muối sắt (III) (R)-(+)-camphorsulfonate [Fe(III)(R)- HCSA] là chất oxy hóa cho phép ngưng tự pha hơi anilines quang hoạt (Pan/(+)- HCSA lên trên nền vật liệu cách điện như thủy tinh, màng PET…thu được màng có tính chất điện bền trong môi trường acid. [14]
1.4.4 Phương pháp trùng hợp quang hóa
Kobayashi và các đồng sự đã đưa ra phương pháp trùng hợp quang hóa khi tổng hợp polyanilines bằng cách sử dụng các bức xạ của ánh sáng nhìn thấy lên màng phim aniline có chứa [Ru(bipy)3]2+ đóng vai trò là chất khơi mào và methylviologen (MV2+) là chất oxy hóa phụ [15, 16]. Dưới tác dụng của bức xạ,
[Ru(bipy)3]2+ sẽ được kích hoạt sang trạng thái hoạt động *[Ru(bipy)3]2+. Electron được trao đổi giữa *[Ru(bipy)3]2+ và MV2+ sẽ hình thành hợp chất oxy hóa mạnh
[Ru(bipy)3]3+, hợp chất oxy hóa này sẽ tiến hành oxy hóa aniline để hình thành màng polyaniline dẫn điện.
1.4.5 Phương pháp trùng hợp xúc tác enzime
Một phương pháp khác là sử dụng enzime (enzime horseradish peroxidase (HRP) làm xúc tác trong phản ứng tổng hợp polyanilines và polypyrrole với tác nhân oxy hóa được sử dụng là peroxide. Mặc dù phương pháp này có ưu điểm là thân thiện với môi trường nhưng sản phẩm làm ra có khối lượng phân tử thấp đồng thời hình thành mạch nhánh trong phân tử polyme [17].