Nghiên cứu hình thái cấu trúc và đặc tính điện hóa của polyaniline tổng hợp bằng con đường điện hóa

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU 6 LỜI MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG I - TỔNG QUAN 10 1.1. Lịch sử phát triển 10 1.2. Phân loại một số polyme dẫn điện 12 1.2.1. Polyme oxy hoá khử (Redox polyme) 12 1.2.2. Polyme dẫn điện tử (electronically conducting polymers) 13 1.2.3. Polyme trao đổi ion (ion - exchange polymers) 13 1.3. Cơ chế dẫn điện của polyme dẫn 14 1.3.1. Cơ chế của Roth 14 1.3.2. Cơ chế lan truyền pha của K.Aoki 15 1.4. Quá trình doping 16 1.4.1. Khái niệm về quá trình doping 16 1.4.2. Sự thay đổi cấu trúc 17 1.5. Tổng hợp polyaniline 18 1.5.1. Giới thiệu chung 18 1.5.2. Điều chế polyaniline 18 1.5.3. Cấu trúc của polyaniline 19 1.5.4. Tính chất của polyaniline 21 1.5.4.1. Tính chất hóa học 21 1.5.4.2. Tính chất quang học 21 1.5.4.3. Tính chất cơ học 22 1.5.4.4. Tính dẫn điện 22 1.5.4.5. Tính chất điện hóa và cơ chế dẫn điện 24 1.6. Ứng dụng của polyme dẫn điện 26 1.6.1. Giới thiệu chung về các ứng dụng của polyme dẫn 26 1.6.2. Ứng dụng của polyme dẫn trong dự trữ năng lượng 27 1.6.3. Làm điốt 27 1.6.4. Thiết bị điều khiển logic 28 1.6.5. Transitor hiệu ứng trường 28 1.6.6. Điốt phát quang 29 1.6.7. Sensor 30 1.6.8. Thiết bị đổi màu điện tử 30 CHƯƠNG II - THỰC NGHIỆM 31 2.1. Hóa chất dùng cho nghiên cứu 31 2.1.1. Pha chế dung dịch 31 2.1.2. Chuẩn bị điện cực 31 2.2. Tổng hợp vật liệu 33 CHƯƠNG III - CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 3.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn (CV) 35 3.2. Phương pháp đo tổng trở (EIS) 37 3.2.1. Nguyên lý của phổ tổng trở điện hóa 37 3.2.2. Mạch tương đương trong phổ tổng trở 38 3.2.3. Tổng trở khuếch tán Warburg 39 3.2.4. Tổng trở Randles 39 3.2.5. Biểu diễn tổng trở trên mặt phẳng phức 40 3.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 42 CHƯƠNG IV - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 4.1. Sự hình thành và phát triển của màng PANi 44 4.1.1. Sự hình thành và phát triển màng PANi trên điện cực GC 44 4.1.1.1 Trong dung dịch H2SO4 44 4.1.1.2. Trong dung dịch H2SO4 + HClO4 45 4.1.1.3. Trong dung dịch Na2SO4 46 4.1.1.4. Trong dung dịch Na2SO4+ HClO4 . 47 4.1.2. Sự hình thành và phát triển của PANi trên điện cực ITO 48 4.1.2.1. Trong dung dịch H2SO4 48 4.1.2.2. Trong dung dịch H2SO4 + HClO4 49 4.1.2.3. Trong dung dịch Na2SO4 50 4.1.2.4. Trong dung dịch Na2SO41M + HClO4 51 4.1.3. Sự hình thành và phát triển của PANi trên điện cực Platin 52 4.1.3.1. Trong dung dịch H2SO4 52 4.1.3.2. Trong dung dịch H2SO4 1M+HClO4 53 4.1.3.3. Trong dung dịch Na2SO4 54 4.1.3.4. Trong dung dịch Na2SO4 1M+HClO4 55 4.1.4. Sự hình thành và phát triển của PANi trên điện cực thép không gỉ 56 4.1.4.1. Trong dung dịch H2SO4 56 4.1.4.2. Trong dung dịch H2SO4 1M+HClO4 57 4.1.4.3. Trong dung dịch Na2SO4 1M 58 4.1.4.4. Trong dung dịch Na2SO4 1M +HClO4 59 4.1.5. Ảnh hưởng của nền điện cực tới sự phát triển của màng PANi 62 4.1.5.1. Trong dung dịch H2SO4 62 4.1.5.2. Trong dung dịch H2SO4+HClO4 64 4.1.5.3. Trong dung dịch Na2SO4 65 4.1.5.4. Trong dung dịch Na2SO4+HClO4 66 4.2. Nghiên cứu đặc tính điện hóa của màng PANi 69 4.2.1. Đặc tính CV 69 4.2.1.1. Đặc tính CV của polyaniline trên điện cực GC 69 4.2.1.2. Đặc tính CV của polyaniline tổng hợp trên điện cực ITO 71 4.2.1.3. Đặc tính CV của polyaniline trên điện cực Pt 72 4.2.1.4. Đặc tính CV của polyaniline trên điện cực SS304 73 4.2.2. Khảo sát phổ tổng trở (EIS) 75 4.2.2.1. Phổ tổng trở của polyaniline trên điện cực GC 75 4.2.2.2. Phổ tổng trở của polyaniline trên điện cực ITO 76 4.2.2.3. Phổ tổng trở của polyaniline trên điện cực Pt 77 4.2.2.4. Phổ tổng trở của polyaniline trên điện cực SS 79 4.3. Hình thái cấu trúc của polyaniline 81 4.3.1. Hình thái cấu trúc của polyaniline trên GC 81 4.3.2. Hình thái cấu trúc của polyaniline trên điện cực ITO 82 4.3.3. Hình thái cấu trúc của polyaniline trên điện cực Pt 83 4.3.4. Hình thái cấu trúc của polyaniline trên điện cực SS 84 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1: Vinylferrocene 12 Hình 1.2: Polyme dẫn điện tử 13 Hình 1.3: Polyme trao đổi ion (poly 4-Vilynpyridine với Fe(CN)63-) 13 Hình 1.4: Cơ chế dẫn điện Roth của polyme dẫn 14 Hình 1.5: Sơ đồ cơ chế lan truyền pha K.AoKi 15 Hình 1.6: Ảnh hưởng của điện thế tới các dạng thù hình của PANi 20 Hình 1.7: Sơ đồ chuyển trạng thái oxi hóa của PANi 23 Hình 1.8: Đường CV của PANi trong dung dịch HCl 1M và sự thay đổi màu của PANi ở các giai đoạn oxy hoá khác nhau ở tốc độ quét thế 50 V/s 24 Hình 1.9: Cơ chế dẫn điện của PANi 25 Hình 1.10: Hình thái cấu trúc của PANi 26 Bảng 2.1: Hoá chất dùng cho thí nghiệm 31 Hình 2.1: Điện cực làm việc 32 Hình 2.2: Điện cực GC sử dụng trong nghiên cứu 32 Hình 2.3: Thiết bị điện hóa ghép nối máy tính sử dụng cho nghiên cứu điện hóa 33 Hình 3.1: Đồ thị quét thế vòng cyclicvoltametry 35 Hình 3.2: Quan hệ giữa điện thế và dòng điện trong quét thế tuần vòng 36 Hình 3.3: Sơ đồ khối mô phỏng nguyên lý đo tổng trở 37 Hình 3.4: Biểu diễn hình học các phần tử phức 38 Hình 3.5: Mạch tương đương ứng với hệ điện hóa bị khống chế bởi quá trình chuyển điện tích 38 Hình 3.6: Mạch tương đương tổng trở khuếch tán Warburg 39 Hình 3.7: Sơ đồ tương đương của bình điện phân 40 Hình 3.9: Cấu tạo của kính hiển vi điện tử quét SEM 42 Hình 4.1: Đường CV của GC trong dung dịch H2SO4 45 Hình 4.2 Đường CV của GC trong dung dịch H2SO41M+ HClO4 45 Hình 4.3: Sự phụ thuộc của chiều cao pic A và số chu kỳ quét trong trường hợp 46 Hình 4.4: Đường CV của GC trong dung dịch Na2SO41M 47 Hình 4.5: Đường CV của GC trong dung dịch Na2SO41M + HClO4 47 Hình 4.6: Điện lượng Q(+) và số chu kỳ quét trong trường hợp có và không có HClO4 48 Hình 4.7: Đường CV của ITO trong dung dịch H2SO4. 49 Hình 4.8: Đường CV của ITO trong dung dịch H2SO41M+ HClO4 50 Hình 4.9: Điện lượng Q(+) và số chu kỳ quét trong trường hợp có và không có HClO4 50 Hình 4.10: Đường CV của ITO trong dung dịch Na2SO4 1M. 51 Hình 4.11: Đường CV của ITO trong dung dịch Na2SO41M + HClO4 52 Hình 4.12: Điện lượng Q(+) và số chu kỳ quét trong trường hợp có và không có HClO4 52 Hình 4.13: Đường CV của Pt trong dung dịch H2SO41M. 53 Hình 4.14: Đường CV của ITO trong dung dịch H2SO41M+ HClO4 54 Hình 4.15: Độ lớn của pic A và số chu kỳ quét trong trường hợp 54 Hình 4.16: Đường CV của Pt trong dung dịch Na2SO41M 55 Hình 4.17: Đường CV của Pt trong dung dịch Na2SO41M + HClO4 56 Hình 4.18: Điện lượng Q(+) và số chu kỳ quét trong trường hợp có và không có HClO4 56 Hình 4.19: Đường CV của SS trong dung dịch H2SO4 1M. 57 Hình 4.20: Đường CV của SS trong dung dịch H2SO41M + HClO4 58 Hình 4.21: Điện lượng Q(+) và số chu kỳ quét trong trường hợp có và không có HClO4 58 Hình 4.22: Đường CV của SS trong dung dịch Na2SO41M 59 Hình 4.23: Đường CV của SS trong dung dịch Na2SO41M + HClO4 60 Hình 4.24: Điện lượng Q(+) và số chu kỳ quét trong trường hợp có và không có HClO4 60 Hình 4.25: Quá trình polyme hóa điện hóa của aniline 62 Hình 4.26: Đường CV tổng hợp của trong dung dịch H2SO4 1M + aniline 0.1M trên điện cực GC (a), ITO (b), Pt (c), SS (d) 63 Hình 4.27: Đường CV tổng hợp của trong dung dịch H2SO4 1M+HClO4 + aniline 0.1M trên điện cực GC (a), ITO (b), Pt (c), SS (d) 64 Hình 4.28: Đường CV tổng hợp của trong dung dịch Na2SO4+HClO4 + aniline 0.1M trên điện cực GC (a), ITO (b), Pt (c), SS (d) 66 Hình 4.29: Đường CV tổng hợp của trong dung dịch Na2SO4 +HClO4+ aniline 0.1M trên điện cực GC (a), ITO (b), Pt (c), SS(d) 67 Hình 4.30: Mật độ dòng ở 0,6V (so với điện cực hydro) đối với sự oxy hóa của ethylene trên một loạt các kim loại và hợp kim 68 Hình 4.31: Đường CV của màng PANi được tổng hợp trên điện cực GC trong dung dịch 70 Hình 4.32: Đường CV của màng PANi được tổng hợp trên điện cực ITO trong dung dịch 72 Hình 4.33: Đường CV của màng PANi được tổng hợp trên điện cực Pt trong dung dịch 73 Hình 4.34: Đường CV của màng PANi được tổng hợp trên điện cực SS trong dung dịch 74 Hình 4.35: Phổ tổng trở của PANi được tổng hợp trên điện cực GC ở các điện thế khác nhau 76 Hình 4.36: Mạch tương đương 76 Hình 4.37: Phổ tổng trở của PANi được tổng hợp trên điện cực ITO ở các điện thế khác nhau 77 Hình 4.38: Phổ tổng trở của PANi được tổng hợp trên điện cực Pt ở các điện thế khác nhau 78 Hình 4.39: Mạch tương đương 79 Hình 4.40: Mạch tương đương 80 Hình 4.41: Phổ tổng trở của PANi được tổng hợp trên điện cực SS304 ở các điện thế khác nhau 80 Hình 4.42: Ảnh SEM của PANi được tổng hợp trên điện cực GC ở các dung dịch khác nhau 81 Hình 4.43: Ảnh SEM của PANi được tổng hợp trên điện cực ITO ở các dung dịch khác nhau 83 Hình 4.44: Ảnh SEM của PANi được tổng hợp trên điện cực Pt ở các dung dịch khác nhau 84 Hình 4.45: Ảnh SEM của PANi được tổng hợp trên điện cực SS ở các dung dịch khác nhau 85

TÀI LIỆU LUẬN VĂN CÙNG DANH MỤC

TIN KHUYẾN MÃI

  • Thư viện tài liệu Phong Phú

    Hỗ trợ download nhiều Website

  • Nạp thẻ & Download nhanh

    Hỗ trợ nạp thẻ qua Momo & Zalo Pay

  • Nhận nhiều khuyến mãi

    Khi đăng ký & nạp thẻ ngay Hôm Nay

NẠP THẺ NGAY