TRƯỜNG ĐẠI HỌC su PHẠM HÀ NỘI KHOA: HÓA HOC NGUYỄN THỊ THANH HUYÈN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN cứu TÍNH CHẤT VẬT LIỆU POLYANILIN - GRAPHEN OXIT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC •••• Chuyên ngành: Hóa Lý Ngưòi hướng dẫn khoa học : PGS TS PHAN THỊ BÌNH HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS TS Phan Thị Bình, người thầy giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em nhiều suốt trình thực để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô Khoa Hóa Học Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian học tập nghiên cứu trường Em xin chân thành cảm ơn cán nhân viên phòng Điện Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội hóa ứng dụng - Viện Hóa Học - Viện Hàn lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam giúp đỡ em nhiều thời gian làm thực nghiệm khóa luận Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, người thân động viên giúp đỡ em trình làm khóa luận Em xỉn chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Huyền MỤC LỤC DANH MỤC CÀC HĨNH VÁ BANG Bảng 1.1: Độ dẫn PANi số môi trường axit Bảng 2.1: Các số liệu tổng hợp vật liệu compozit PANi/GO Bảng 4.1: Hiệu suất tổng họp Bảng 4.2: Độ dẫn PANi/GO tổng hợp phương pháp hóa học Bảng 4.3: Bảng phân tích kết hồng ngoại PANi, GO, compozit PANi/GO Hình 1.1: cấu trúc phân tử graphen oxit Hình 2.1: Kính hiến vi điện tử quét Hình 2.2: Sơ đồ khối phương pháp đo quét tuần hoàn hai mũi dò xác định độ dẫn điện vật liệu dạng bột ép viên : CE1, CE2 hai điện cực cấp dòng RE1, RE2 hai điện cực so sánh Hình 4.1: Phổ cv vật liệu compozit PANi/GO với tỉ lệ GO/aniline khác Hình 4.2: Ảnh SEM PANi Hình 4.3: Ảnh SEM GO Hình 4.4: Ảnh SEM PANi/GO (10%) Hình 4.5: Giản đồ nhiễu xạ tia X PANi Hình 4.6: Giản đồ nhiễu xạ tia X PANi/GO (10%) Thị Thanh Huyền Hình 4.7: Nguyễn Phổ hồng ngoại PANi Hình 4.8: Phổ hồng ngoại GO Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Hình 4.9: Phổ hồng ngoại compozit PANi/GO (10%) Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội LỜI MỞ ĐÀU Cùng với phát triển ngành công nghệ cao nhu cầu việc sử dụng loại vật liệu có tính ưu việt ngành lớn Để đáp ứng nhu cầu nhà khoa học nghiên cứu tìm nhiều phương pháp pha tạp đế biến tính vật liệu, phương pháp lai ghép vật liệu khác đế tạo thành vật liệu compozit Trong có polyanilin (PANi), số polyme dẫn điện điển hình vừa bền nhiệt, bền môi trường, dẫn điện tốt, thuận nghịch mặt điện hóa, có tính chất dẫn điện điện sắc, vừa có khả xúc tác điện hóa cho số phản ứng điện hóa Ngoài PANi với tinh ưu việt, nhà khoa học quan tâm đến vật liệu graphen oxit Graphen oxit tạo oxi hóa graphen với tính chất vượt trội như: độ bền nhiệt cao, độ bền học cao, độ dẫn điện tốt khả phân tán tốt nước PANi graphen oxit vật liệu có nhiều ứng dụng sống, khoa học với tính ưu việt Vì em thực đề tài “Tống họp nghiên cún tính chất vật liệu polyanilin - graphen oxit” Mục tiêu đề tài chế tạo vật liệu compozit PANi/graphen oxit nghiên cứu tính chất vật liệu Nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm: - Tống quan vật liệu compozit, PANi, graphen oxit - Tống hợp vật liệu compozit PANi/GO - Nghiên cứu tính chất vật liệu tống hợp Cấu trúc tính chất vật liệu nghiên cứu khảo sát phương pháp: đo độ dẫn điện phương pháp mũi dò, phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp phổ hồng ngoại (IR) phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray) Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN 1.1.Vật liệu compozit 1.1.1 Khái niệm Vật liệu compozit [10, 20] vật liệu tố họp từ hai nhiều vật liệu khác có tính chất ưu việt nhiều so với loại vật liệu thành phần riêng rẽ mặt cấu tạo, vật liệu compozit bao gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục Neu vật liệu có nhiều pha gián đoạn ta gọi compozit hỗn tạp Pha gián đoạn thường có tính chất trội pha liên tục Pha liên tục gọi Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu gia cường Cơ tính vật liệu compozit phụ thuộc vào đặc tính sau [22]: - Cơ tính vật liệu thành phần: vật liệu thành phần có tính tốt vật liệu compozit có tính tốt tốt tính chất tòng vật liệu thành phần - Luật phân bố hình học vật liệu cốt: vật liệu cốt phân bố không đồng đều, vật liệu compozit bị phá hủy trước hết nơi vật liệu cốt Với compozit cốt sợi, phương sợi định tính dị hướng vật liệu, điều chỉnh tính dị hướng theo ý muốn đế chế tạo vật liệu phương án công nghệ phù họp với yêu cầu - Tác dụng tương hỗ vật liệu thành phần: vật liệu cốt phải liên kết chặt chẽ với có khả tăng cường bồ sung tính chất cho Compozit loại vật liệu có số tính ưu việt sau đây: o Nhẹ cứng, chịu va đập, uốn, kéo tốt o Chịu hóa chất, không sét rỉ chống ăn mòn o Chịu thời tiết, chống tia tử ngoại, chống lão hóa nên bền o Chịu nhiệt, chịu lạnh, chống chảy tốt o Cách điện cách nhiệt tốt o Chịu ma sát, cường độ lực Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội nhiệt độ cao o Không thấm nước, không độc hại o Bảo trì, bảo dưỡng, sữa chữa dễ dàng, o Màu sắc đa dạng, đẹp, bền 1.1.2 Phân loại Compozit phân loại theo chất vật liệu cốt vàtheo đặcđiểm hình học cốt đặc điểm cấu trúc [10, 20] 1.1.2.1 Theo chất vật liệu cốt ^ Compozit compozit hữu cơ: compozit giấy (cáctông), compozit nhựa, nhựa đường, cao su (tấm hạt, sợi, vải bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy), Loại thường kết hợp với dạng cốt liệu như: sợi hữu cơ, sợi khoáng (sợi thủy tinh, sợi cacbon, ), sợi kim loại (Bo, nhôm, ) Vật liệu compozit hữu chịu nhiệt độ tối đa khoảng 200 -ỉ- 300 °c ^ Compozit khoáng chất: bê tông, bê tông cốt thép, compozit gốm, compozit cacbon - cacbon Thường loại kết họp với cốt dạng: sợi kim loại (Bo, thép, ), hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm nitơ, ) ^ Compozit kim loại: hợp kim titan, họp kim nhôm, Thường kết họp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo, ), sợi khoáng (cacbon, SiC, ) Compozit kim loại hay khoáng chất chịu nhiệt độ tốiđa khoảng 600 -ỉ- 1000 °c (nền gốm tới 1000 °C) 1.1.2.2 Phân loại theo đặc điểm hình học cốt đặc điểm cấu trúc ^ Compozit cốt hạt: phân tử chất độn kích thước ưu tiên phân tán vào cấu trúc mạng polyme Vật liệu compozit cốt hạt thường có tính đắng hướng, cốt hạt gồm hạt thô hạt mịn ^ Compozit cốt sợi: cốt sợi có tỷ lệ chiều dài đường kính lớn Vật liệu compozit cốt sợi thường có tính chất dị hướng, cốt sợi gồm sợi ngắn, sợi trung Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội bình, sợi dài ^ Compozit cấu trúc: khái niệm dùng để bán thành phẩm thông dụng dạng lớp dạng tổ ong, cấu thành tò vật liệu đồng nhất, phối họp với compozit khác 1.1.3 Các thành phần cua vật liệu Nhìn chung, vật liệu compozit gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục Pha loại vật liệu thành phần nằm cấu trúc vật liệu compozit Pha liên tục gọi vật liệu (matrix), thường làm nhiệm vụ liên kết pha gián đoạn lại Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăng cường trộn vào pha làm tăng tính, tính kết dính, chống mòn, chống xước [10,20] 1.1.3.1 Cốt cho vật liệu compozit Trong vật liệu compozit, cốt thành phần có tác dụng chịu ứng suất tập trung tính cao nhựa Do thành phần cốt phải thảo mãn đòi hỏi khai thác công nghệ Đặc trưng mức độ ảnh hưởng chất độn lên tính chất vật liệu phụ thuộc vào chất, cấu trúc ban đầu, hình thái học phân bố điện tích bề mặt riêng chất gia cường vật liệu, tương tác độ bền liên kết chất gia cường Chất gia cường đánh giá khả gia công vật liệu, ảnh hưởng đến tính chất hóa học, tính điện hóa giá thành vật liệu Chất gia cường đánh giá đặc điểm sau : - Khả tăng cường độ bền học - Độ bền nhiệt - Độ bền hóa chất, môi trường - Khả thấm ướt bề mặt nhựa - Thuận lợi cho trình gia công - Nhẹ, giá thành hạ, sẵn có Chất gia cường làm thay đôi đặc trung vật liệu gọi chất gia cường hoạt tĩnh Chất gia cường không làm thay đối đặc trung vật liệu gọi chất gia Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội cường trơ Dựa vào hình thái học chất gia cường chia thành nhiều loại chủ yếu gia cường dạng bột dạng sợi 1.1.3.2 Nền cho vật liệu compozit Vật liệu giữ vai trò quan trọng việc chế tạo vật liệu compozit Trong vật liệu compozit polyme đóng vai trò chủ yếu sau: - Liên kết toàn phân tử cốt thành khối đồng - Tạo khả gia công vật liệu compozit thành chi tiết theo thiết kế - Che phủ bảo vệ cốt tránh phá hủy học hóa học, trì tính toàn vẹn hình dạng thành phần - Truyền ứng suất tập trung lên chất độn thường có tính cao hơn, nhò’ làm giảm độ nhạy cảm với tải cục tập trung ứng suất - Nen ảnh hưởng lớn tới đặc tính sử dụng vật liệu compozit như: nhiệt độ làm việc, độ bền, khối lượng riêng, độ bền riêng, khả chống lại tác dụng môi trường Nhựa lựa chọn sở sau: - Yêu cầu sản phẩm, chủ yếu đặc tính lý, độ bền nhiệt, độ bền hóa, khả làm chậm cháy, đặc tính điện - Phương pháp gia công - Giá thành Đối với compozit polyme, vật liệu thường sử dụng nhựa nhiệt rắn nhựa nhiệt dẻo 1.1.3.3 Liên kết cốt yật liệu compozit Độ bền liên kết nhựa chất tăng cường có ảnh hưởng đến hiệu truyền ứng lực qua vùng phân chia pha Sự tương tác pha ảnh hưởng đến độ bền liên kết cấu tử vật liệu compozit, ảnh hưởng đến tính chất đặc trưng vật liệu Vì vậy, điều khiên trình khâu quan trọng việc hình thành Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội tính chất vật liệu 1.2.Giói thiệu chung polyanilin (PANi) 1.2.1 Cấu trúc PANi PANi mô tả mạch cặp phân tử anilin đầu cuối vị trí para vòng thơm PANi sản phâm cộng hợp nhiêu phân tử anilin điều kiện có mặt tác nhân oxi hóa làm xúc tác Trong trình tồng họp PANi người ta quan sát màu sắc khác tương ứng với cấu trúc khác PANi [11,12] a, b=0, 1, 2, 3, PANi tồn nhiều trạng thái oxi hóa khử khác Với trạng thái có cấu trúc mạch polyme khác có màu sắc khác Các trạng thái oxi hóa cụ thể: Khi a=0, pemigranlin (màu xanh thẫm) Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A - SP Hóa Khi b=0, Leucoemeraldin (màu vàng) Khi a=b, Emaraldin (màu xanh) Emarildin H -N — =N4 A- A+ Muối Emeraldin H —N- Khi b=0, Leucoemeraldin Khi a=0, Pemigranlin +4H+, +4e -4H+, -4e trưng cho dao động liên kết phân tử Do có độ nhạy cao nên phương pháp IR ứng dụng nhiều phân tích cấu trúc, phát nhóm -OH bề mặt, phân biệt tâm axit Bronsted Lewis, xác định pha tinh chế 2.4.Phương pháp đo độ dẫn Độ dẫn tiến hành theo phương pháp quét tuần hoàn dạng hai mũi dò (với vật liệu dạng bột ta ép chúng thành dạng viên) theo sơ đồ khối hình 2.2 Đường thắng thu dốc độ dẫn cao Thiết bị đo điện hóa CEl RE1 RE2 CE2 Hình 2.2: Sơ đồ khối phương pháp đo quét tuần hoàn bang hai mũi dò [ I] xác định độ dân điện vật liệu dạng bột ép viên: CE1, CE2 hai điện cực cấp dòng RE1, RE2 hai điện cực so sảnh Điện trở mẫu tính sau: Au R= A/ (6) Điện trở ricng tính theo công thức: R /\ p=■ (7) Độ dẫn điện (x) là: _ _Ị_ _ J_ _ L AI x (8) ~ p~ RA~ A AU Trong đó: AU: chênh lệch điện thời điểm đo ti t (đơn vị: V) AI: chênh lệch cường độ dòng điện thời điếm tj t2 (A) A: diện tích thiết diện mẫu đo (đơn vị: cm2) 1: chiều dài mẫu đo (đơn vị: cm) CHƯƠNG 3: THỤC NGHIỆM 3.1.Hóa chất sử dụng - Anilin: C6H5NH2 0,1 M (d=1.02g/mol, M=93,13 g/mol) Nhật sản xuất - Amoni persunfat: (NH4)2S208 0,1 M (98%, M=228,2 g/mol) hãng Merck Đức sản xuất - Dedocyl Benzen Sunfonic Acid (DBSA) Ci8H30SO3 (70% in metanol, M=326 g/mol, d=0,992 g/mol) hãng Merck Đức sản xuất - Dung dịch HC1 0,1 M (36,5% , d= 1,19 g/mol, M=36,65 g/mol) Trung Quốc sản xuất - Graphen oxit - Dung dịch Methanol axeton - Nước cất 3.2.Dụng cụ - Các loại cốc thủy tinh: 50 ml, 100ml Đức - Các loại pipet: ml, 5ml - Các bình định mức: 50 ml, 100 ml - Máy khuấy từ (Đức) - Máy sấy - Máy sấy chân không - Máy lọc chân không (Ý) - Tủ hút - Buret - Đũa thủy tinh, thìa thủy tinh, thìa nhựa - Giấy lọc giấy thử pH - Cối chày mã lão - Phễu lọc sứ - Các khay lọ đựng sản phẩm, giá sắt, chậu nước lạnh 3.3.Thiết bị đo - Thiết bị đo độ dẫn IM6 (Zahner Elektrik, Đức) Thiết bị chụp hồng ngoại FTIR - IMPACT 410 - Đức (Viện Hóa học) - Thiết bị chụp ảnh SEM Hitachi s - 4800 Nhật với thông số: Độ phóng đại M = x25 - 800.000, độ phân giải ô = lnm, điện áp gia tốc Ư = 0,5 30 kV (Viện Khoa học Vật liệu - VAST) - Thiết bị chụp X-Ray D5000 hãng Siemens - Đức (Viện Khoa học Vật liệu) 3.4.Tổng hợp compozit PANi/GO Bảng 3.1: Các số liệu tông hợp vật liệu compoiit PANi/GO Thành phân Tỉ lệ ITÌGo/^Ani lin Khôi HC1 lượng 0,1 M Anỉlỉn DBSA (ml) lượng 0,1 M 0.015 M GO (ml) (ml) (gam) (NH4)2s2o8 (%) Khôi 0,1 M (gam) 0,019 1,68 4,564 1,826 1,41 10 0,0931 0,18626 ♦♦♦ Chuắn bị dung dịch vật liệu - Dung dịch HC1 0,1 M dung dịch DBS A 0,015 M: Lấy 96,91 ml nước cất cho vào bình định mức 100 ml Thêm 1,68 ml dung dịch HC1 1,41 ml dung dịch DBSA vào bình định mức lắc - Dung dịch anilin 0,1 M: Lấy 40 ml nước cất vào bình định mức 50 ml Thêm 1,826 ml dung dịch anilin định mức đến vạch định mức nước cất lắc - Pha dung dịch (NH4)2S208 0,1 M: Cân 1,564 g amoni persunfat cho vào cốc thủy tinh loại 250 ml có vạch sau pha thành 30 ml nước cất - Cân khối lượng graphen oxit mẫu ghi bảng 3.1 ♦♦♦ Tổng hợp - Lấy dung dịch HC1 0,1 M, dung dịch DBS A 0,015 M dung dịch anilin 0, M vừa pha vào cốc thủy tinh 1000 ml có chứa sẵn khuấy từ Đặt cốc thủy tinh vào chậu có đá xung quanh có bô sung thêm muối ăn để giữ đá lâu tan đặt lên máy khuấy từ Bật máy khuấy từ, sau cho graphen oxit từ từ vào cốc thủy tinh khuấy vòng 30 phút - Tiếp theo đổ dung dịch (NH4)2S2Os vừa pha vào buret Sau khuấy 30 phút, cho chảy từ từ dung dịch (NH 4)2S208 xuống cốc thủy tinh khuấy vòng 30 phút Đe máy khuấy hoạt động giờ, đế dung dịch qua đêm, sau tiến hành lọc rửa ♦♦* Thu sản phẩm Lọc rủa nước cất đế rửa axit (dùng máy hút chân không) đến sản phâm có pH=7 dừng lại Sau dùng dung dịch methanol : axeton (1:1) rửa đế trôi monome dư trình tổng hợp (hút tự nhiên tủ hốt) Cuối dùng nhíp lấy sản phẩm cho vào đĩa thủy tinh sạch, sấy khô sản phẩm (50°C), sau dùng cối chày mã lão nghiền mịn tiếp tục sấy khô giờ, cân sản phấm bảo quản sản phẩm lọ thủy tinh có nút nhám CHƯƠNG 4: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1.Kết tổng họp compozit PANi/GO Tổng hợp polyanilin với graphen oxit theo tỉ lệ khác nhau, chất oxi hóa amoni persunfat, sản phấm thu compozit Hiệu suất chất thu so với khối lượng chất ban đầu trình bày bảng 4.1: Bảng 4.1: Hiệu suất tông hợp Tỉ lệ Khối rrÌGo/^Ani lin (%) Khối lượng lượng anỉỉin (g) DBSA (g) Khối Khối Hiệu lượng lượng suất HC1 (g) PANi/GO (g) tổng họp (%) 1,8626 0,978 0,365 2,4114 74,78 2,9800 90,34 10 3,3850 99,79 Công thức để tính hiệu suất tổng hợp (H) tính sau: H = — m xlOO(%) (9) bd Trong mbđ tổng khối lượng chất tham gia phản ứng m Sp sản phẩm compozit thu sau phản ứng m bđ-manilin + mBDSA + mGO + mHCl tạo muối (10) Trong trình chuyển hóa từ anlin thành PANi, PANi tạo muối với axit HC1 Ta thấy mol monome phản ứng với mol HC1 nên nHcitạomuối=l/2 nHc:ibđ- nh2 ỏ Theo cách tính toán hiệu suất tổng họp đạt cao 99,79 % (ở tỷ lệ mGO/mAni|in=10%) Ta thấy tỷ lệ mGO/mAniiin tăng tức khối lượng GO tăng hiệu suất tăng.Ví dụ mẫu hiệu suất đạt 74,78 % mẫu hiệu suất tăng lên đến 99,79 % Đế giải thích điều lượng GO tăng làm tăng lớp màng PANi bám GO, đồng thời làm tăng khả trùng họp monome 4.2.Xác định độ dẫn U(mV) Hình 4.1 Phô cv vật liệu compozit PANi/GO với tỉ lệ GO/aniline khác Bảng 4.2: Độ dẫn PANi/GO tổng hợp phương pháp hỏa học HC DBSA Anilin Khôi lượng Khôi Tỉ lệ IHGo/mAn 0,1 0,015 M 0,1 ilin M (ml) (ml) (%) (ml )1,6 1,41 1,826 M 10 lượng GO (g) 0,019 0,09313 0,18626 (NH4)2s2o8 0,1 M (g) 4,564 Độ dẫn (*10‘3 s/cm) 115,26 191,01 291,628 Bảng 4.2 hình 4.1 phản ánh kết đo độ dẫn sản phẩm compozit PANi/GO tổng hợp tỷ lệ khác nhau.Ta nhận thấy giữ nguyên lượng dung dịch HCl, DBSA, anilin, (NH4)2S208 thay đối hàm lượng GO độ dẫn tăng lượng GO tăng Nguyên nhân tỷ lệ m Go/mAnilin (%) tăng khối lượng GO tăng mà GO có khả dẫn điện tốt 4.3 Phân tích hình thái học Hình 4.2: Ảnh SEM PANi [2], Hình 4.3: Ảnh SEM GO Hình 4.4: Anh SEM compozit PANi/GO tỉ lệ 10% Nhận xét ảnh SEM GO, PANi compozit PANi/GO: ^Từ hình 4.2: ảnh SEM PANi cho biết PANi tồn dạng sợi có đường kính 50 nm bám dính tạo thành màng lớn nhỏ khác nhau, màng xếp chồng lên STừ hình 4.3: ảnh SEM GO cho thấy GO tồn thành mạng lưới xếp chồng lên tạo thành lóp màng dạng tố ong ^Từ hình 4.4: ảnh SEM PANi/GO ta thấy hầu hết bề mặt GO phủ lớp mỏng PANi tạo thành khối xốp ^Từ hình ta thấy vật liệu compompozit đồng khuyết tật hon so với PANi GO 4.4.Phân tích phổ nhiễu xạ tia X (X - Ray) I I I I I I r 60 65 PANi J 15 20 25 30 35 40 45 50 55 70 75 Hình 4.5: Giản đô nhiêu xạ tia X PANi [2] Nhận xét: Hình 4.5 phản ánh phồ nhiễu xạ tia X PANi, ta thấy xuất pic đặc trưng cho cấu trúc PANi góc 20 25 ° Hình 4.6 phản ánh phổ nhiễu xạ tia X PANi/GO, ta thấy xuất pic đặc trưng góc 20 25 đặc trưng cho PANi, nhiên có mặt GO mà vị trí pic bị dịch chuyển chút so với hình 4.5 Ngoài có pic vị trí góc 20 20 ° có mặt GO.Ta có thê kết luận vật liệu compozit PANi/GO tổng hợp thành công 2-Tlìeta-Scale SIEMENS D5000, X-Ray lab.,Hanoi 05-May-2015 G3 Hình 4.6: Giản đồ nhiễu xạ tia X PANi/GO tỷ lệ 10% 4.5.Phân tích phổ hồng ngoại IR Ö ( D • 1H O oo 'Ồ < 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 50 Wavenumber ( c m ) Hình 4.7: Phô hồng ngoại PANi [2] Wavenumbers (em'1) Hình 4.8: Phô hồng ngoại GO 4000 3500 3000 25(X) 2000 1500 1000 500 -1 Wavenumbers (cm ) Hình 4.9: Phô hồng ngoại vật liệu compoiỉt PANi/GO tỷ lệ 10% Bảng 4.3: Phân tích kêt hông ngoại vật liệu compoùt PANi/GO So với PANi GO Số sóng V (em'1) PANi [2] Liên kêt GO PANi-GO 3362 3510 Vo-H 1719 1652 Vc=o 1467 Vc-H-O 1558 1577 1228 1299 Vc=c v c-o 3438, 3268 3218 VN-H 3041,2927 2970 vc - H vòng thơm 1584 1501 Benzoid 1499 1416 Quinoid -N=quinoid=N- 1301 825 802 Bezen thê vị trí para 1156 1147 Nhóm C-N+ Nhận xét đặc trưng phô hông ngoại compoiit PANi/GO: 'S Trên phô hồng ngoại PANi/GO xuất pic đặc trung cho PANi GO, nhiên vị trí pic bị dịch chuyển, không đáng kể S Trong vùng bước sóng lớn 2500 cm" , cường độ pic PANi/GO lớn nhiều so PANi nhờ có nhóm chức GO có mặt compozit s PANi tồn compozit dạng muối KÉT LUẬN • Trong trình thực nghiệm, ta rút số kết luận sau: ^ Đã tổng họp thành công vật liệu compozit PANi/GO phương pháp hóa học, PANi tồn dạng muối ^ Đã khắng định vật liệu có tính dẫn điện tốt vật liệu thành phần phương pháp đo độ dẫn ^ Bằng phương pháp ảnh SEM ta xác định đặc điểm hình thái học bề mặt cấu trúc bề mặt vật liệu đạt cấu trúc nano ^ Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X hồng ngoại xác định thành phần cấu trúc pha vật liệu nhóm chức đặc trung GO PANi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng viẽt Phan Thị Bình (2006), Điện hóa ứng dụng,nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phan Thị Bình (2014), Hoàn thiện công nghệ tong hợp vật liệu compozit sở polyme dân phụ phâm nông nghiệp ứng dụng xử lý kim loại nặng nước, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện HLKH&CN Việt Nam Nguyễn Hữu Đĩnh,Trần Thị Đà (1999),ứng dụng số phương pháp phô nghiên cứu cấu trúc phân tử , Nhà xuất GDHN Nguyễn Ke Quang, Nghiên cứu tổng hợp graphene oxide /graphene ứng dụng làm chất hấp phụ màu, Luận văn thạc sỹ khoa học, Truông ĐHBK HN Nguyễn Thị Trang (2013),Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất điện hóa vật liệu nanocomposite polyanilin/Ti02, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường ĐH Đà Nằng Mai Thị Thanh Thùy (2003),Tổng hợp Polyaniline dạng bột phương pháp xung dòng ứng dụng nguồn điện hóa học, Luận văn thạc sĩ khoa học ĐHKHTN ĐHQGHN Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, NXB đại học QGHN Tiếng anh D D Borole , Kapadi Ư R Kumbhar p p, Hundiwale D G (2002) /’Influence of inorganic supporting electrolefts on the electrochimical synthesis of polyaniline, poly (o-toluidine)and theis copolymer thin films”Materials letters, 56, pp 685-691 B J Feldman, Paul Burgmayu and Royce w Muray (1995).”The potential dependence of electrical conductivity and chemical charge storage of polypycole films on electrical “,J Am chem Soc, 107, pp 872-878 10 L Dai,A.W H Mau Carbon Nanostructures for Adv Polymeric Composite Materials Adv Mater 13, 2001, pp 899-913 11 Y.s Negi and p.v Adhyapak (2002).”Development in Polyaniline conducting Polymers”,J Macromol Sci Polymer reviews, 42(1),pp, 35-53 12 Paul a Kilmartin, Graham A.Wright(1997),”Photoelectrochemical and spectroscopy studies of sulfonated polyanilines Part I.Copolymers of orthanilic aicd and aniline”, Synthetic metals, 88, pp, 153-162 13 V Sreejith (2004), Structure and properties of processible conductive polyaniline blends,doctos of philosophy in chemistry, University of pure India 14 M Sc Subrahmanya shreepathi (2006) Dodecylbenzenen Sunfonic Acid A surfactant and dopant for the synthesis of processable polyaniline and it copolymers Ph-thesis TU-Chemnitz, Germany 15 H Tsutsumi, s Yamashita and J Oishi (1997),”Application of polyaniline/poly (p- styrene sulfonic acid) composite prepared by Post polymezation technique to postive active material a rechargrable lithium battery”,synthetic matals,pp.l361- 1362 Mang internet 16 Kính hiến vi điện tử quét, http:/ www.vi.rn.wikipedia.org 17 Viện khoa học vật liệu, http:Avww.ims.vast.ac.vn 18 http://www.graphene-info.com/graphene-oxide- hands-guide-practical- applications 19 http://physicsworld.com/cws/article/news/2014/feb/17/g raphene-oxide-makes- perfect-sieve 20 http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1 %BA%ADt_li%El %BB%87u_ composite 22 http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%El%BB%85u_x%El%BA %Al_tia_X#Nguy.C 3.AAn_l.C3.BD_c.El.BB.A7a_nhi.El.BB.85u_x.El.BA.Al_tia_X 23 https://minhthao6888.files.wordpress.com/2010/06/vat_li eu_composite.pdf [...]... hòa tan tiếp Bằng thực nghiệm các nghiên cứu gần đây đã cho thấy dạng Pernigranilin màu xanh thẫm - trạng thái oxi hóa cao nhất của PANi - có khả năng ngăn chặn sự tấn công của axit hay môi trường ăn mòn 1.2.4 Phương pháp tổng họp PANi PANi được tống hợp bằng 2 phương pháp: phương pháp hóa học và phương pháp điện hóa [5] I.2.4.I Tổng họp PANi bằng phương pháp hóa học Phương pháp polyme hóa anilin theo... cơ học của PANi phụ thuộc nhiều vào điều kiện tổng họp PANi tổng hợp điện hóa cho độ xốp cao, độ dài phân tử ngắn, độ bền cơ học kém Phương pháp hóa học thì ít xốp hơn và được sử dụng phồ biến, PANi tồn tại dạng màng, sợi hay phân tán hạt Màng PANi tổng họp theo phương pháp điện hóa có cơ tính phụ thuộc nhiều vào điện thế tổng hợp Ớ điện the 0,65V (so với Ag/Ag+) màng PANi có khả năng kéo dãn Nguyễn... Bản chất của phản ứng polyme này là tự xúc tác I.2.4.2 Tổng họp PANi bằng phương pháp điện hóa Phương pháp điện hóa có un điểm độ tinh khiết rất cao, tất cả các quá trình hóa học đều xảy ra trên bề mặt điện cực PANi được oxi hóa điện hóa trên điện cực anot từ dung dịch axit có chứa anilin Cơ chế polyme hóa điện hoá PANi xảy ra theo các bước sau: Bước 1 : Khuếch tán và hấp phụ anilin Bước 2: Oxi hóa. .. năng kéo dãn Nguyễn Thị Thanh Huyền 17 Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp 2 Trường ĐHSP Hà Nội tốt tới 40% Trong khoảng 0,8 - IV màng giòn, dễ vờ, khả năng kéo dãn kém PANi tổng hợp bằng oxi hóa hóa học, cơ tính phụ thuộc vào phân tử lượng chất Phân tử lượng càng lớn cơ tính càng cao, phân tử lượng nhỏ cơ tính kém Hầu hết các sợi và các màng PANi đã được tạo ra từ quá trình chuyến đổi từ dạng emeraldin... 1.3.4 Phương pháp tổng họp GO GO là dạng oxi hóa của graphen được sản xuất bằng cách oxi hóa tinh thế than chì với một hỗn họp của axit sunfuric, natri nitrat và kali permanganat (phương pháp Hummer) [18] 1.4.Vật liệu compozit PANi/ GO Vật liệu compozit PANi/ GO là vật liệu tiên tiến, có những tính chất vượt trội so với những tính chất của các chất ban đầu của từng vật liêu riêng rẽ, trong đó PANi là... cốt Vật liệu compozit PANi/ GO được tống hợp bằng phương pháp hóa học trong môi trường axit với sự có mặt của chất oxi hóa amoni persunfat Đặc trưng, cấu trúc hình thái học bề mặt vật liệu của nó được đánh giá thông qua phân tích phô hồng ngoại ĨR, ảnh SEM và phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray) CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚtJ 2.1 .Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) Kính hiển vi điện tử quét... chọn chất pha tạp có một ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học I.2.2.4 Tính chất hóa học Một số nghiên cún đã chỉ ra rằng tính chất hóa học mạnh nhất của PANi là khả năng trao đôi anion và là tính khác biệt với những polyme trao đôi ion thông thường Lý do có thể do sự phân tán diện tích trên PANi Ảnh hưởng đến cấu hình điện tích cũng đã được chỉ ra trong các nghiên cứu khi xảy ra tương tác axit amin lên PANi. .. sử dụng vào các việc chế tạo các thiết bị điện, điện tử, điốt, tranzito, linh kiện bộ nhớ, tế bào vi điện tử, nhờ các đặc tĩnh bán dẫn Do màng polyme có thể tồn tại ở các trạng thái oxi hóa - khử khác nhau tương ứng với các màu sắc khác nhau tùy thuộc vào pH của dung dịch điện ly và Nguyễn Thị Thanh Huyền 18 Lớp : K37A - SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp 2 Trường ĐHSP Hà Nội thế đặt vào „Nhờ tính chất này... Khi độ dẫn điện tăng là do khi thêm các ion lạ thì PANi chuyển sang dạng muối dẫn đến tăng tính dẫn điện của PANi 1.2.2.2 Tính điện sắc PANi có tính điện sắc vì màu của nó thay đổi do phản ứng oxi hóa khử của chúng Người ta đã chứng minh PANi thể hiện được rất nhiều màu sắc: từ màu vàng nhạt đến màu xanh lá cây, xanh thẫm và tím đen .[20] Màu sắc sản phẩm PANi có thể được quan sát từ các điện thế khác... con đường hóa học đã được biết đến từ rất lâu và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế Phương pháp hóa học có ưu điểm hơn phương pháp điện hóa, có thể sản xuất một lượng lớn PANi nhưng nó có nhược điểm độ tinh khiết không cao, thời gian tiến hành phản úng lâu hơn nhưng không mất nhiều năng lượng PANi được điều chế bằng phương pháp hóa học thông thường có cấu tạo dạng mạch thắng, chưa được oxi hóa hay ... compozit, PANi, graphen oxit - Tống hợp vật liệu compozit PANi/ GO - Nghiên cứu tính chất vật liệu tống hợp Cấu trúc tính chất vật liệu nghiên cứu khảo sát phương pháp: đo độ dẫn điện phương pháp. .. tổng họp PANi PANi tống hợp phương pháp: phương pháp hóa học phương pháp điện hóa [5] I.2.4.I Tổng họp PANi phương pháp hóa học Phương pháp polyme hóa anilin theo đường hóa học biết đến từ lâu... Bản chất phản ứng polyme tự xúc tác I.2.4.2 Tổng họp PANi phương pháp điện hóa Phương pháp điện hóa có un điểm độ tinh khiết cao, tất trình hóa học xảy bề mặt điện cực PANi oxi hóa điện hóa điện