TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA: HÓA HỌC NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU POLYANILIN - GRAPHEN OXIT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Lý Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : PGS TS PHAN THỊ BÌNH HÀ NỘI - 2015 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 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 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 xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng .năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Huyền Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu compozit 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Các thành phần vật liệu compozit 1.2 Giới thiệu chung polyanilin (PANi) 1.2.1 Cấu trúc PANi 1.2.2 Một số tính chất PANi 10 1.2.3 Ứng dụng PANi 12 1.2.4 Phương pháp tổng hợp PANi 14 1.3 Giới thiệu chung graphen oxit (GO) 15 1.3.1 Cấu trúc GO 15 1.3.2 Một số tính chất GO 16 1.3.3 Ứng dụng GO 16 1.3.4 Phương pháp tổng hợp GO 18 1.4 Vật liệu compozit PANi/GO 18 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 19 2.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 19 2.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray) 21 2.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 22 2.4 Phương pháp đo độ dẫn 24 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM 26 3.1 Hóa chất sử dụng 26 3.2 Dụng cụ 26 Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 3.3 Thiết bị đo 27 3.4 Tổng hợp compozit PANi/GO 27 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Kết tổng hợp compozit PANi/GO 30 4.2 Xác định độ dẫn điện 31 4.3 Phân tích hình thái học 32 4.4 Phân tích X-Ray 34 4.5 Phân tích hồng ngoại 35 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG 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 hợp 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 hiển 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%) Hình 4.7: Phổ hồng ngoại PANi Hình 4.8: Phổ hồng ngoại GO 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 ĐẦU 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 để biến tính vật liệu, phương pháp lai ghép vật liệu khác để 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 “Tổng hợp nghiên cứu 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: - Tổng quan vật liệu compozit, PANi, graphen oxit - Tổng hợp vật liệu compozit PANi/GO - Nghiên cứu tính chất vật liệu tổng 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 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu compozit 1.1.1 Khái niệm Vật liệu compozit [10, 20] vật liệu tổ hợp từ hai nhiều vật liệu khác có tính chất ưu việt nhiều so với loại vật liệu thành phần riêng rẽ Về mặt cấu tạo, vật liệu compozit bao gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liên tục Nếu 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 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 để chế tạo vật liệu phương án công nghệ phù hợp với yêu cầu - Tác dụng tương hỗ vật liệu thành phần: vật liệu cốt phải liên kết chặt chẽ với có khả tăng cường bổ 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 Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội o Chịu nhiệt, chịu lạnh, chống chảy tốt o Cách điện cách nhiệt tốt o Chịu ma sát, cường độ lực 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 theo đặc điểm 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 ÷ 300 °C  Compozit khoáng chất: bê tông, bê tông cốt thép, compozit gốm, compozit cacbon - cacbon Thường loại kết hợp 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, hợp kim nhôm, Thường kết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo, ), sợi khoáng (cacbon, SiC, ) Compozit kim loại hay khoáng chất chịu nhiệt độ tối đa khoảng 600 ÷ 1000 °C (nền gốm tới 1000 °C) Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 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 đẳng 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 bình, sợi dài  Compozit cấu trúc: khái niệm dùng để bán thành phẩm thông dụng dạng lớp dạng tổ ong, cấu thành từ vật liệu đồng nhất, phối hợp với compozit khác 1.1.3 Các thành phần 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 : Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội - 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 đổi đặc trưng vật liệu gọi chất gia cường hoạt tính Chất gia cường không làm thay đổi đặc trưng vật liệu gọi chất gia 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, nhờ làm giảm độ nhạy cảm với tải cục tập trung ứng suất - Nền 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 Nguyễn Thị Thanh Huyền Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội  Chuẩn bị dung dịch vật liệu - Dung dịch HCl 0,1 M dung dịch DBSA 0,015 M: Lấy 96,91 ml nước cất cho vào bình định mức 100 ml Thêm 1,68 ml dung dịch HCl 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)2S2O8 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 HCl 0,1 M, dung dịch DBSA 0,015 M dung dịch anilin 0,1 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 bổ 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)2S2O8 vừa pha vào buret Sau khuấy 30 phút, cho chảy từ từ dung dịch (NH4)2S2O8 xuống cốc thủy tinh khuấy vòng 30 phút Để máy khuấy hoạt động giờ, để dung dịch qua đêm, sau tiến hành lọc rửa  Thu sản phẩm Lọc rửa nước cất để rửa axit (dùng máy hút chân không) đến sản phẩm có pH=7 dừng lại Sau dùng dung dịch methanol : axeton Nguyễn Thị Thanh Huyền 28 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội (1:1) rửa để 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 (500C), sau dùng cối chày mã lão nghiền mịn tiếp tục sấy khô giờ, cân sản phẩm bảo quản sản phẩm lọ thủy tinh có nút nhám Nguyễn Thị Thanh Huyền 29 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết tổng hợp compozit PANi/GO Tổng hợp polyanilin với graphen oxit theo tỉ lệ khác nhau, chất oxi hóa amoni persunfat, sản phẩm thu compozit Hiệu suất chất thu so với khối lượng chất ban đầu trình bày bảng 4.1: Bảng 4.1: Hiệu suất tổng hợp Tỉ lệ Khối Khối Khối Khối Hiệu mGO/mAnilin lƣợng lƣợng lƣợng lƣợng suất tổng (%) anilin (g) DBSA HCl PANi/GO hợp (g) (g) (%) 2,4114 74,78 2,9800 90,34 3,3850 99,79 (g) 1,8626 0,978 0,365 10 Công thức để tính hiệu suất tổng hợp (H) tính sau: H  msp mbd  100%  (9) Trong mbđ tổng khối lượng chất tham gia phản ứng msp sản phẩm compozit thu sau phản ứng mbđ=manilin + mBDSA + mGO + mHCl tạo muối Nguyễn Thị Thanh Huyền 30 (10) Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Trong trình chuyển hóa từ anlin thành PANi, PANi tạo muối với axit HCl Ta thấy mol monome phản ứng với mol HCl nên nHCl tạo muối=1/2 nHCl bđ NH2 H ClN * x * y Theo cách tính toán hiệu suất tổng hợp đạt cao 99,79 % (ở tỷ lệ mGO/mAnilin=10%) Ta thấy tỷ lệ mGO/mAnilin 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 % Để giải thích điều lượng GO tăng làm tăng lớp màng PANi bám GO, đồng thời làm tăng khả trùng hợp monome 4.2 Xác định độ dẫn 40 30 20 i (mA) 10 -10 PANi - GO 1% PANi - GO 5% PANi - GO 10% -20 -30 -40 -600 -400 -200 U (mV) 200 400 600 Hình 4.1 Phổ CV vật liệu compozit PANi/GO với tỉ lệ GO/aniline khác Nguyễn Thị Thanh Huyền 31 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Bảng 4.2: Độ dẫn PANi/GO tổng hợp phương pháp hóa học Tỉ lệ HCl DBSA Anilin Khối Khối lƣợng Độ dẫn mGO/mAnilin 0,1 0,015 M 0,1 M lƣợng (NH4)2S2O8 (*10-3 (%) M (ml) (ml) GO 0,1 M S/cm) (g) (g) (ml) 0,019 1,68 1,41 10 1,826 0,09313 115,268 4,564 0,18626 191,015 291,628 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)2S2O8 thay đổi hàm lượng GO độ dẫn tăng lượng GO tăng Nguyên nhân tỷ lệ mGO/mAnilin (%) tăng khối lượng GO tăng mà GO có khả dẫn điện tốt 4.3 Phân tích hình thái học PANi Hình 4.2: Ảnh SEM PANi [2] Nguyễn Thị Thanh Huyền 32 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Hình 4.3: Ảnh SEM GO Hình 4.4: Ảnh 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 Nguyễn Thị Thanh Huyền 33 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội  Từ hình 4.3: ảnh SEM GO cho thấy GO tồn thành mạng lưới xếp chồng lên tạo thành lớp màng dạng tổ 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 so với PANi GO 400 00 4.4 Phân tích phổ nhiễu xạ tia X (X - Ray) 00 CPS PANi 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Hình 4.5: Giản đồ nhiễu xạ tia X PANi [2] Nhận xét: Hình 4.5 phản ánh phổ nhiễu xạ tia X PANi, ta thấy xuất pic đặc trưng cho cấu trúc PANi góc 2θ 25 o Hình 4.6 phản ánh phổ nhiễu xạ tia X PANi/GO, ta thấy xuất pic đặc trưng góc 2θ 25 o 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 2θ 20 o có mặt GO.Ta kết luận vật liệu compozit PANi/GO tổng hợp thành công Nguyễn Thị Thanh Huyền 34 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội GO Hình 4.6: Giản đồ nhiễu xạ tia X PANi/GO tỷ lệ 10% 4.5 Phân tích phổ hồng ngoại IR 032,15 609,97 32 708,32 770,46 1000 500 Adsorption coefficient 0.18 1499.95 1584.54 0.12 (b) (a) PANi 1301.68 825.83 601.13 1156.28 1119.27 0.06 646.07 3438.91 3268.45 944.79 3041.17 2927.53 0.00 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumber (cm-1) Hình 4.7: Phổ hồng ngoại PANi [2] 1025,65 Signals  (cm-1) (a) (b) Nguyễn Thị Thanh Huyền 3430 2903,1057 1636 Binding (c) 3444 35 1630 Lớp : K37A – SP Hóa O-H C-H-O C=C Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 3362,37 0.16 Adsorption Coefficient 0.14 0.12 1558,07 0.10 3057,72 0.08 1116,31 1517,11 0.06 1227,48 455,13 1718,98 1654,61 560,45 1467,38 879,34 595.58 1031,47 779,87 2930,19 0.04 0.02 0.00 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Hình 4.8: Phổ hồng ngoại GO 1.6 Adsorption coeffcient 1.4 3509,93 1.2 3218,73 1.0 2970,15 0.8 0.6 1147,03 0.4 455,31 1501,95 1577,09 0.2 1652,22 0.0 4000 3500 3000 2500 2000 1299,88 802,46 1009,72 1416,46 1500 Wavenumbers (cm -1 1000 587,43 659,97 500 ) Hình 4.9: Phổ hồng ngoại vật liệu compozit PANi/GO tỷ lệ 10% Nguyễn Thị Thanh Huyền 36 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội Bảng 4.3: Phân tích kết hồng ngoại vật liệu compozit PANi/GO So với PANi GO Số sóng  (cm-1) PANi [2] GO PANi-GO Liên kết 3362 3510 O-H 1719 1652 C=O C-H-O 1467 1558 1577 C=C 1228 1299 C-O 3438, 3268 3218 N-H 3041, 2927 2970 C – H vòng thơm 1584 1501 Benzoid 1499 1416 Quinoid –N=quinoid=N– 1301 825 802 Bezen vị trí para 1156 1147 Nhóm C–N+ Nhận xét đặc trưng phổ hồng ngoại compozit PANi/GO:  Trên phổ hồng ngoại PANi/GO xuất pic đặc trưng cho PANi GO, nhiên vị trí pic bị dịch chuyển, không đáng kể Nguyễn Thị Thanh Huyền 37 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội  Trong vùng bước sóng lớn 2500 cm-1, cường độ pic PANi/GO lớn nhiều so PANi nhờ có nhóm chức GO có mặt compozit  PANi tồn compozit dạng muối Nguyễn Thị Thanh Huyền 38 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội KẾT LUẬN Trong trình thực nghiệm, ta rút số kết luận sau:  Đã tổng hợp thành công vật liệu compozit PANi/GO phương pháp hóa học, PANi tồn dạng muối  Đã khẳng 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 trưng GO PANi Nguyễn Thị Thanh Huyền 39 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Phan Thị Bình (2006), Điện hóa ứng dụng,nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phan Thị Bình (2014), Hoàn thiện công nghệ tổng hợp vật liệu compozit sở polyme dẫn phụ phẩm 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 phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử , Nhà xuất GDHN Nguyễn Kế Quang, Nghiên cứu tổng hợp graphene oxide /graphene ứng dụng làm chất hấp phụ màu, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường ĐHBK HN Nguyễn Thị Trang (2013),Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất điện hóa vật liệu nanocomposite polyanilin/TiO2, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường ĐH Đà Nẵng 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 U 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 Nguyễn Thị Thanh Huyền 40 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 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 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.13611362 Mạng internet 16 Kính hiển vi điện tử quét, http:/www.vi.m.wikipedia.org 17 Viện khoa học vật liệu, http:/www.ims.vast.ac.vn 18 http://www.graphene-info.com/graphene-oxide-hands-guide-practicalapplications 19 http://physicsworld.com/cws/article/news/2014/feb/17/graphene-oxide-makesperfect-sieve 20 http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%ADt_li%E1%BB%87u_ composite 22.http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%E1%BB%85u_x%E1%BA%A1_tia_X#Nguy.C 3.AAn_l.C3.BD_c.E1.BB.A7a_nhi.E1.BB.85u_x.E1.BA.A1_tia_X 23.https://minhthao6888.files.wordpress.com/2010/06/vat_lieu_composite.pdf Nguyễn Thị Thanh Huyền 41 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Thanh Huyền Trường ĐHSP Hà Nội 42 Lớp : K37A – SP Hóa [...]... tán của vật liệu không hòa tan như các ống nano cacbon 1.3.4 Phƣơng pháp tổng hợp GO GO là dạng oxi hóa của graphen được sản xuất bằng cách oxi hóa tinh thể than chì với một hỗn hợp 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. .. compozit polyme, vật liệu nền thường sử dụng là nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo 1.1.3.3 Liên kết giữa nền và cốt trong vật liệu compozit Độ bền liên kết giữa nhựa nền và chất tăng cường có ảnh hưởng đến hiệu quả truyền ứng lực qua vùng phân chia pha Sự tương tác pha ảnh hưởng đến độ bền liên kết giữa các cấu tử trong vật liệu compozit, do đó ảnh hưởng đến các tính chất đặc trưng của vật liệu Vì vậy, điều... 4.1 Kết quả tổng hợp compozit PANi/GO Tổng hợp polyanilin với graphen oxit theo các tỉ lệ khác nhau, chất oxi hóa là amoni persunfat, sản phẩm thu được là compozit Hiệu suất các chất thu được so với khối lượng các chất ban đầu được trình bày ở bảng 4.1: Bảng 4.1: Hiệu suất tổng hợp Tỉ lệ Khối Khối Khối Khối Hiệu mGO/mAnilin lƣợng lƣợng lƣợng lƣợng suất tổng (%) anilin (g) DBSA HCl PANi/GO hợp (g) (g)... tính chất của các chất ban đầu của từng vật liêu riêng rẽ, trong đó PANi là vật liệu nền, còn GO là vật liệu cốt Vật liệu compozit PANi/GO được tổng 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 phổ hồng ngoại IR, ảnh SEM và phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray)... pha tạp Sự lựa chọn chất pha tạp có một ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học 1.2.2.4 Tính chất hóa học Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng tính chất hóa học mạnh nhất của PANi là khả năng trao đổi anion và là tính khác biệt với những polyme trao đổi 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... Tính chất cơ học Tính cơ học của PANi phụ thuộc nhiều vào điều kiện tổng hợp PANi tổng hợp điện hóa cho độ xốp cao, độ dài phân tử ngắn, độ bền cơ học kém Phương Nguyễn Thị Thanh Huyền 11 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 pháp hóa học thì ít xốp hơn và được sử dụng phổ biến, PANi tồn tại dạng màng, sợi hay phân tán hạt Màng PANi tổng hợp theo phương pháp điện hóa có cơ tính. .. pháp điện hóa có cơ tính phụ thuộc nhiều vào điện thế tổng hợp Ở điện thế 0,65V (so với Ag/Ag+) màng PANi có khả năng kéo dãn tốt tới 40% Trong khoảng 0,8 - 1V màng giòn, dễ vỡ, 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... hóa graphen và tách lớp cơ học GO có tính chất cơ bản giống như graphen như [4]:  Diện tích bề mặt riêng lớn  Khả năng phân tán tốt trong nước  Có độ bền nhiệt và cơ học cao: do các tấm graphen oxit có thể dễ dàng xếp chồng nên nhau để tạo thành màng cực mỏng nhưng cơ mạnh mẽ Những mảnh này bao gồm hàng triệu mảnh nhỏ của graphen oxit [20]  Độ dẫn điện tốt 1.3.3 Ứng dụng của GO Với những những tính. .. Nhật với các thông số: Độ phóng đại M = x25 – 800.000, độ phân giải δ = 1nm, điện áp gia tốc U = 0,5 – 30 kV (Viện Khoa học Vật liệu - VAST) - Thiết bị chụp X-Ray D5000 của hãng Siemens - Đức (Viện Khoa học Vật liệu) 3.4 Tổng hợp compozit PANi/GO Bảng 3.1: Các số liệu tổng hợp vật liệu compozit PANi/GO Thành phần Tỉ lệ mGO/mAnilin (%) HCl 0,1 M Khối lƣợng Anilin DBSA 0,1 M 0.015 M (NH4)2S2O8 (ml) Khối... mỏng và cực kỳ ổn định, có thể được gấp lại, nhăn nheo, và kéo dài Nguyễn Thị Thanh Huyền 16 Lớp : K37A – SP Hóa Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2 1.3.3.3 Vật liệu năng lƣợng liên quan GO và các hình thức giảm của nó có diện tích bề mặt rất cao, vì điều này, các tài liệu này được coi là dành cho việc sử dụng như vật liệu điện cực trong pin và tụ điện hai lớp, cũng như các tế bào nhiên liệu và ... nghiên cứu đề tài bao gồm: - Tổng quan vật liệu compozit, PANi, graphen oxit - Tổng hợp vật liệu compozit PANi/GO - Nghiên cứu tính chất vật liệu tổng hợp Cấu trúc tính chất vật liệu nghiên cứu. .. với tính ưu việt Vì em thực đề tài Tổng hợp nghiên cứu 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. .. 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 vật liệu