Home
Luận văn - báo cáo
Khoa học tự nhiên
Hình thái cấu trúc và đặc tính điện hóa của polyaniline tổng hợp bằng con đường điện hóa
Hình thái cấu trúc và đặc tính điện hóa của polyaniline tổng hợp bằng con đường điện hóa
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG……………………
Nghiên cứu hình thái cấu trúc và đặc tính điện hóa
của polyaniline tổng hợp bằng con đường điện hóa
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của mình con người ngày càng sử dụng
nhiều tài nguyên. Tuy nhiên, nguồn tài nguyên này đang trở nên khan hiếm.
Trước thực trạng đó sự xuất hiện của polyme dẫn và vật liệu hữu cơ chính là
chìa khóa cho sự phát triển ổn định trong tương lai. Bắt đầu xuất hiện vào
cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước, polyme dẫn là đối tượng nghiên cứu của
nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước phát triển có nền công nghệ
tiên tiến. Do tính chất ưu việt của nó về mặt vật lí, hóa học, quang học và
đặc biệt thân thiện với môi trường. Ngày nay loại vật liệu này ngày càng
được sử rộng rãi trong các lĩnh vực của cuộc sống như: trong công nghệ điện
tử có rất nhiều sản phẩm được chế tạo trên cơ sở polymer dẫn như transitor,
màn hình hiển thị hữu cơ (OLED-organic light emitting diode) [1-3]; trong
công nghệ cảm biến sinh học, hóa học như cảm biến glucose trong máu trên
cơ sở polypyrrole [4-8], cảm biến NH3 trên cơ sở polyaniline [9-11]; trong
lĩnh vực dự trữ năng lượng bao gồm nguồn điện, siêu tụ điện hóa [12-16] và
trong lĩnh vực ăn mòn bảo vệ kim loại [17-20].
Tổng hợp polyme dẫn có thể thực hiện bằng rất nhiều phương pháp như
phương pháp hóa học, phương pháp vật lý, phương pháp điện hóa. Trong đó
tổng hợp bằng phương pháp hóa học có nhược điểm là khó khống chế tốc độ
của phản ứng, còn nếu tổng hợp bằng phương pháp vật lý thì đòi hỏi thiết bị
tổng hợp tương đối phức tạp mà hiệu quả lại không cao. Do đó, việc tổng
hợp polymer dẫn bằng con đường điện hóa là phương pháp được dùng nhiều
nhất.
Chính vì vậy việc ‘‘Nghiên cứu hình thái cấu trúc và đặc tính điện hóa
của polyaniline tổng hợp bằng con đường điện hóa’’ là cần thiết.
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN
1.1. Lịch sử phát triển [21]
Đầu thập niên 80 của thế kỷ trước ý tưởng về polyme dẫn là chủ đề
chính thức của nhiều cuộc tranh cãi. Tuy nhiên, các sự kiện xảy ra đồng thời
vào cuối năm 1970 đã dẫn tới những báo cáo đầu tiên về vật liệu polyme có
tính dẫn.
Trong suốt hai mươi năm sau đó nhiều nỗ lực để tạo ra polyme dẫn với
độ dẫn điện cao và kết quả của những nỗ lực đó đã đưa các nhà khoa học tới
polyme dẫn điện đầu tiên trên thế giới là polyacetylen. Trước năm 1977
bằng các phương pháp khác nhau người ta chỉ tạo ra được loại vật liệu thô
đen giống như carbon đen.
Tuy nhiên trong cùng thời gian đó một vài kỹ sư Nhật đã nhận thấy
rằng màng polyacetylen có thể được tạo ra bởi quá trình polyme hoá của khí
acetylen trên bề mặt của thùng phản ứng trong điều kiện có xúc tác của hợp
chất cơ kim của thuỷ ngân.
Những màng này có độ dẫn điện khá lớn so với các polyme khác tuy
nhiên nó vẫn chỉ là chất bán dẫn. Sau đó bằng sự cộng tác của các chuyên
gia Nhật và các trường đại học Persylvania đã tạo ra những khuyết tật trong
chuỗi polyme và sản phẩm polyme dẫn điện đầu tiên đã ra đời.
Người ta nhận thấy rằng việc xử lý màng acetylen trong chất cho mạnh
(strong donor), hoặc chất nhận mạnh (strong aceptor) dẫn tới tạo thành chất
bán dẫn hay vật liệu có tính chất của kim loại. Các polyme dẫn điện rất khác
với các chất bán dẫn thông thường, đó là tính chất bất đẳng hướng cao và
cấu trúc một chiều “cấu trúc chuỗi”. Polyacetylen là vật liệu điển hình và
được nghiên cứu rộng rãi trong hệ polyme dẫn điện. Polyacetylen là polyme
dẫn điện đầu tiên được tìm thấy nhưng khả năng dẫn điện hạn chế của nó
nên không được áp dụng vào công nghệ. Vì vậy các nhà khoa học đã nghiên
cứu và tìm ra nhiều loại polyme có khả năng dẫn điện khác như
polyphenyline, polypyrrole, polyazuline, polyaniline hoặc các copolyme như
copolyme chứa pyrrole, thiophene, poly 2-5 dithienyl pyride. Khả năng dẫn
điện của các polyme và các copolyme có được là do trong chuỗi polyme có
hệ liên kết liên hợp nằm dọc theo toàn bộ chuỗi polyme do đó nó tạo ra
đám mây điện tử linh động nên điện tử có thể chuyển động từ đầu chuỗi
đến cuối chuỗi polyme dễ dàng. Tuy nhiên, việc chuyển dịch điện tử từ
chuỗi polyme này sang chuỗi khác gặp phải khó khăn. Các nguyên tử ở hai
chuỗi phải xen phủ với nhau thì việc chuyển điện tử từ chuỗi này sang chuỗi
khác mới có thể được thực hiện. Do vậy, các polyme đơn thuần hoặc các
copolyme có độ dẫn điện không lớn và để tạo ra vật liệu có độ dẫn điện cao
(hight- conductive polymer) từ các polyme người ta cài các tạp (dopant) vào
màng để tạo ra vật liệu có độ dẫn điện cao hơn.
Các phụ gia pha tạp cũng rất đa dạng và phong phú đồng thời tuỳ thuộc
vào từng loại màng mà ta cần cho quá trình pha tạp.
Chẳng hạn với màng polyacetylen ta có thể dùng các muối halogen của
kim loại chuyển tiếp. Ví dụ: TiCl4, ZnCl4, HgCl4, NbCl5, TaCl5, TaBr5,
MoCl5, WCl3 và các muối Halogen của các kim loại không phải chuyển tiếp:
TeCl4, TeCl5, TeI4, SnCl4 làm các chất pha tạp. Còn với poly (p-phenylen) ta
có thể dùng AuCl3-CuCl2 làm chất pha tạp.
Trong khi đó với polypyrole việc tổng hợp của polyrrole trong muối
amoni của dạng R4NX trong đó R là alkyl, aryl, radical và X có thể là Cl-, Br-
, I-, ClO-4, BF-4, PF-6 hoặc các muối của kim loại dạng MX trong đó M có thể
là: Li, Na, As và X là BF-4,ClO-2, PF-6, CF3SO43-, AsF63-, CH3C6H4SO3- và
màng polypyrrole thu được trong các muối trên sẽ cho độ dẫn điện lớn nhất
do sự cộng kết của các anion của các muối này lên trên màng Polypyrrole.
Tuy nhiên, một phương pháp để làm tăng độ dẫn điện của các polyme
dẫn điện mà hiện nay đang được nghiên cứu, ứng dụng và được xem xét kỹ
trong nghiên cứu này đó là phương pháp cài các phân tử có kích thước
nanomet của kim loại hay oxít của kim loại vào màng polyme dẫn để tạo ra
vật liệu mới có độ dẫn điện vượt trội.
Các hạt nano được cài vào trong màng polyme thường là kim loại
chuyển tiếp hoặc oxít của kim loại chuyển tiếp, khi đó nó có chức năng như
những cầu nối để dẫn điện tử từ chuỗi polyme này sang chuỗi polyme khác.
Trong thực tế người ta đã cài rất nhiều hạt nano vào màng polyme như
nanocluster của Niken vào màng polyaniline, hoặc tạo ra vật liệu composite
PAN/Au, composite PANI/Fe3O4, polypyrrole/ V2O5 composite…
1.2. Phân loại một số polyme dẫn điện [22]
1.2.1. Polyme oxy hoá khử (Redox polyme)
Polyme oxy hoá khử là loại polyme dẫn điện có chứa các nhóm có hoạt
tính oxy hóa - khử liên kết với mạch polyme không hoạt động điện hoá.
Vinylferrocene
Hình 1.1: Vinylferrocene
Điện tử dịch chuyển từ tâm oxy hoá khử này sang tâm oxy hoá khử
khác theo cơ chế electron hoping.
1.2.2. Polyme dẫn điện tử (electronically conducting polymers)
Polyme dẫn điện tử tồn tại mạch các bon có các nối đôi liên hợp nằm
dọc theo chuỗi polyme và quá trình dẫn điện ở đây là điện tử có thể chuyển
động dọc theo chuỗi polyme nhờ tính linh động của điện tử , hoặc điện tử
có thể chuyển từ chuỗi polyme này sang chuỗi polyme khác theo cơ chế
electron hopping. Một số polyme loại này như [6]:
(- CH = CH - CH = CH -)n Polyacetylen
Hình 1.2: Polyme dẫn điện tử
1.2.3. Polyme trao đổi ion (ion - exchange polymers)
Polyme trao đổi ion là polyme chứa các cấu tử có hoạt tính oxy hoá
khử liên kết với màng polyme dẫn ion, trong trường hợp này cấu tử có hoạt
tính có điện tích trái dấu với màng PLM.
Hình 1.3: Polyme trao đổi ion (poly 4-Vilynpyridine với Fe(CN)63-)
Để tăng thêm tính năng của các polyme ta kết hợp các polyme với nhau
để tạo polyme có hoạt tính cao hơn.
+
có thể bạn quan tâm
Phân loại một số polyme dẫn điện,các phương pháp nghiên cứu đặc tính đ...
43
870
711
Khoa học tự nhiên
43
(New)
Nâng cao chất lượng điện áp bằng phương pháp thay đổi tổng trở đường d...
106
706
422
Kinh tế quản lý
106
(New)
Hướng dẫn Giải bài tập Sách bài tập Vật lý 11: Điện trường và cường độ...
5
787
425
Giải bài tập các môn
5
(New)
Tóm tắt lý thuyết và giải bài tập Vật lý lớp 11 bài 3: Điện trường và...
8
756
327
Giải bài tập các môn
8
(New)
Cấu trúc chung của máy tính điện tử. - t2
2
648
271
Giáo án, bài giảng lớp 6
2
(New)
Cấu trúc chung của máy tính điện tử. - t1
2
681
271
Giáo án, bài giảng lớp 6
2
(New)
Trình bày mô hình để giải quyết bài toán tổng hợp tin từ các nguồn khá...
66
636
296
Kinh tế quản lý
66
(New)
TỔNG QUAN HỆ THỐNG BƠM, CẤU TẠO BƠM VÀ XÂY DỰNG CẤU TRÚC, HỆ TRUYỀN ĐỘ...
73
857
311
Kỹ thuật
73
(New)
thông tin tài liệu
Ngày nay cùng với sự phát triển của mình con người ngày càng sử dụng nhiều tài nguyên. Tuy nhiên, nguồn tài nguyên này đang trở nên khan hiếm. Trước thực trạng đó sự xuất hiện của polyme dẫn và vật liệu hữu cơ chính là chìa khóa cho sự phát triển ổn định trong tương lai. Bắt đầu xuất hiện vào cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước, polyme dẫn là đối tượng nghiên cứu của nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước phát triển có nền công nghệ tiên tiến. Do tính chất ưu việt của nó về mặt vật lí, hóa học, quang học và đặc biệt thân thiện với môi trường.
Mở rộng để xem thêm
tài liệu mới trong mục này
Tạo chủng Rhodococcus opacus B4 có biểu hiện của enzyme n- alkane monooxygenase tăng so với dòng chƣa biến nạp, bằng cách tạo plasmid chứa gene alkB1/alkB2 rồi chuyển plasmid đó vào R. opacus B4
Khảo sát tỉ lệ nhiễm Coliforms và E. coli trong nƣớc uống, nước giải khát có gas, nước uống có cồn đang lƣu hành trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.
Sản xuất được chế phẩm diệt ruồi hiệu quả mà không gây độc đối với con ngƣời và thân thiện với môi trường
Nghiên cứu mới để bảo vệ vi khuẩn probiotic và nâng cao giá trị của sữa chua về chỉ tiêu vi sinh vật.
Sản xuất kháng thể thỏ kháng ovalbumin và tinh chế kháng thể (IgG) kháng ovalbumin
tài liệu hot trong mục này
tài liệu giúp tôi
Nếu bạn không tìm thấy tài liệu mình cần có thể gửi yêu cầu ở đây để chúng tôi tìm giúp bạn!
xem nhiều trong tuần
Giáo trình Quản trị học của Đại học kinh tế quốc dân
Tâm lý xã hội VÀ Hệ tư tưởng
Mẫu slide chủ đề âm nhạc
4 đề thi học sinh giỏi Toán lớp 2, có đáp án kèm theo
Tham khảo 12 bài tập nguyên lý thống kê có lời giải
Các hiệu ứng HTML cho trang web
yêu cầu tài liệu
Giúp bạn tìm tài liệu chưa có
×
