Nghiên cứu tổng hợp Polianlin và tương tác oxi hoá khử với Ion Cr3+

HoàngThịThuTrang ĐạihọcSưphạmHàNội2LỜICẢMƠN Vớilòngkínhtrọngvàbiếtơn,tôixinchânthànhcảmơnthầyPGS.TS.LêXuânQuếđãđịnhhướngvàhướngdẫntôitậntìnhtrongsuốtquátrìnhnghiêncứuđểtôihoànthànhđượckh

HoàngThịThuTrang ĐạihọcSưphạmHàNội2

LỜICẢMƠN

Vớilòngkínhtrọngvàbiếtơn,tôixinchânthànhcảmơnthầyPGS.TS.LêXuânQuếđãđịnhhướngvàhướngdẫntôitậntìnhtrongsuốtquátrìnhnghiêncứuđểtôihoànthànhđượckhoáluận

TôixinchânthànhcảmơnlãnhđạoViệnKĩthuậtNhiệtđớivàcácanhc h ịlàmviệctạiphòngnghiêncứuĂnmònvàBảovệKimloại–ViệnKĩthuậtNhiệtđới–

ViệnKHCNViệtNamđãtạođiềukiệngiúpđỡđểtôiđượcnghiêncứu,họctậpvàhoànthànhkhoáluận

TôixinchânthànhcảmơnlãnhđạotrườngĐạihọcSưphạmHàNội2,B a n chủnhiệmvàcácthầycôtrongKhoaHóahọcđãhếtlòngquantâmgiúpđỡtôitrongsuốtthờigian4nămhọctập

Conxincảmơnbốmẹ,tôixinchânthànhcảmơnbạnbèvàngườithânđã luôntạođiềukiệnvàđộngviênkhuyếnkhíchtôihọctậpđếnđíchcuốicùng

HàNội, ngày10tháng05năm2010

HoàngThịThuTrang

HoàngThịThuTrang ĐạihọcSƣphạmHàNội2

Đềtàinàytôiđãtrựctiếpnghiêncứudướisựhướngdẫnkhoahọccủat h ầyPGS.T S.LêXuânQuế.Tôixinc am đoanđâylàkếtquảtôiđãđạ t đượctrongthờigianlàmkhoá luận.Nếucóđiềugìkhôngtrungthực,tôixinhoàntoànchịutráchnhiệm.

Sinhviên

HoàngThịThuTrang

Trang

1 Lídochọnđềtài 6

2 Mụcđíchnghiêncứucủađềtài 6

3 Nộidungnghiêncứu 6

4 Đốitượngnghiêncứu 7

5 Phươngphápnghiêncứu 7

Chương1 8

TỔNGQUANVỀ POLIMEDẪN 8

1.1 Giớithiệuvềpolimedẫnđiện 8

1.1.1 Lịchsửpháttriển 8

1.1.2 Phânloạipolimedẫnđiện 9

1.1.3 MộtsốđặcđiểmvàứngdụngcủapolimedẫnđiệnPANi 10

1.1.4 Quátrìnhphatạp(doping) 11

1.2 Polyanilin 13

1.2.1 Anilin 13

1.2.2 Tínhchấtvậtlí 13

1.2.3 Tínhchấthóahọc 13

1.2.4 PhươngpháptổnghợpPANi 14

1.2.5 TínhchấtcủaPANichếtạobằngđiệnhóa 21

1.2.6 Khảnăngbảovệchốngănmònkimloại 23

Chương2 26

PHƯƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU 26

2.1 Thiếtbịnghiêncứu 26

2.1.1 Thiếtbịđiệnhóa 26

2.1.2 Điệncựclàmviệc 27

2.2 Hóachấtvàdungdịchnghiêncứu 28

2.2.1 Hóachất 28

2.2.2 Dungdịchnghiêncứu 28

2.2.3 Cácbướctiếnhànhnghiêncứu 28

2.3 Cácphươngphápnghiêncứu 29

2.3.1 PhươngphápđophổCV 29

2.3.2 Hiểnviđiệntửquét(ScanningElectronMicroscopeSEM) 31

Chương3 32

KẾTQUẢ VÀTHẢOLUẬN 32

3.1 TổnghợpPANitrongH2SO4bằngphâncựcCV 32

3.1.1 PhổCVtổnghợpPANi 32

3.1.2 PhântíchphổCVtổnghợpPANi 33

3.2 Ảnhhưởngcủa nồngđộANiđếntổnghợpPANi 34

3.2.1 ẢnhhưởngcủanồngđộANiđếnphổCV 34

3.2.2 ẢnhhưởngcủanồngđộANiđến picoxihóakhửPANi 36

3.3 ĐộnghọccủaquátrìnhpolimehóaANi 41

3.3.1 Độnghọccácphảnứnghóahọc 41

3.3.2 Độnghọcphản ứngđiệnhóa 43

3.3.3 SựphụthuộctốcđộpolimehóaANitrongH2SO4theochukỳ 45

3.4 TácđộngcủaCr2(SO4)3đếnmàngPANi 48

3.4.1 OxihóakhửCr2(SO4)3trênmàngPANiđiệnhoá 48

3.4.2 SosánhdạngphổCVvớinồngđộCr2(SO4)3khácnhau 50

3.4.3 TácđộngcủaCr2(SO4)3đếnđiệnthếpicoxihoá-khử 52

3.4.4 ẢnhhưởngcủaCr2(SO4)3đếndòngpicoxihoá-khử 52

3.4.5 ẢnhhưởngcủaCr 2 (SO 4 ) 3đếnđiệnlượngpicoxihoákhử 53

3.5 ẢnhhưởngcủaCr2(SO4)3đếnhìnhthái học củamàngPANi 54

KẾTLUẬN 55

TÀILIỆUTHAMKHẢO 57

1 Lídochọnđềtài

Polime–

chấtdẻolàmộtloạivậtliệukhôngthểthiếu,đượcsửdụngvôcùngrộngrãitrongđờisốngvàcôngnghiệp.Loạivậtliệunàykhôngdẫnđiện,v à quanniệmnàyđãtrởthànhcốhữuchođếncuốithếkỷ20,khimàpolimedẫnđiệnrađời.Mộttrongsốpolimedẫnđiệnhữucơđiểnhìnhđượctậptrungnghiêncứunhiềunhấttrênthếgiớilàpolianilin(PANi)

Ngàynaypolimedẫnđượcứngdụngrộngrãitrongngànhđiệntử,làmsensorsinhhọc,cửasổquang,bándẫn…

đặcbiệtkếtquảnghiêncứugầnđâychothấyPANicóthểlàmđiệncựcthaythế

platinđắttiền

Trêncơsởkếtquảkhoahọcvàcôngnghệthamkhảođượcchúngtôiđãchọnđềtài

‘NghiêncứutổnghợppolianilinvàtươngtácoxihóakhửvớiionCr3+’làmnộidungnghiêncứuchokhoáluậntốtnghiệpcủamình

2 Mụcđíchnghiêncứucủađềtài

ChếtạođượcPANilàmđiệncựcvàkhảnăngứngdụngnghiêncứutínhchấtoxihóakhửcủaionCr3+

3 Nộidungnghiêncứu

- TổnghợpPANitrongaxitsunfuric

- PhântíchphổCVchếtạoPANi,xácđịnhmộtsốđặcđiểmđộnghọccủaquátrìnhtổnghợpvàoxihóakhử

- NghiêncứukhảnăngoxihóakhửđiệnhóaionCr3+trênnềnđiệncựcPANi

- Nghiêncứutàiliệu:tổngquanvềpolimedẫnvàcácphươngphápchết ạopolimedẫn,tậphợpcáctàiliệuthamkhảoliênquan.

- Phươngphápđiệnhóa,chụpảnhhiểnviđiệntửquétSEM

- PhântíchkếtquảtừphổCVvớiphầnmềmtrongmáyAUTOLAB

- Tổnghợpthảoluậnkếtquả

Chương1 TỔNGQUANVỀPOLIMEDẪN

1.1 Giớithiệuvềpolimedẫnđiện[7,9]

1.1.1 Lịchsửpháttriển

Lịchsửpháttriểncủaquátrìnhđiệnhóatổnghợpcácchấthữucơbắtđầuhơn150n ă

m trước,mộtn hà khoahọcđãđiềuchếđượcPANibằngphươngphápđiệnhóa.Ôngđãquansáttrựctiếpsựlớnlêncủamàngmàuxanhđ ậmtrên nềnđiệncựcdương(+).Polimechếtạođượcsauđóđượcgọivớinhiềutênkhácnhauvàngàynayđượcchuẩnhóalàpolianilin

Vàonhữngnăm1960-1970nhiềunhàkhoahọcđãtổnghợpđượcnhiềuchấtpolimecó tínhdẫnđiện,vàbằngphương

phápphatạp(doping)chọnlọcđãnângcaođượcđộdẫn,làmchocácpolimenàycótínhchấtnhưmộtkimloại.Từđóchúngđượcmangtênpolimedẫn(conductingpolimer–CP)

Polimed ẫnxuấthiệnhạtt ảimớiđólàpolaronc ó điệntíchl à +1,spin

±1/2vàbiolaroncóđiệntíchlà+2vàspinlà±0,trongđópolimehoạtđộngđiệncósựlantruyềnđiệntíchtừvùngdẫnđiệntrongpolimesangvùngkhôngdẫnđiệnkhipolimeđượctiếpxúcđiện

Ngàynaypolimedẫnđiệnđãđượcsửdụngrộngrãitrongcôngnghiệp,l à m sơnbảovệchốngănmòn,sensor,ứngdụnglàmcơnhântạo…

Vớinhữngđónggóptolớntronglĩnhvựcpolimedẫnđiện,nhàkhoahọcM.Faradayđãđượcgiảithưởngnobel…

1.1.2 Phânloạipolimedẫn điện

Polimedẫnđiệnđượcphânlàm3loạichính[9]:

1.1.2.1 Cácpolimedẫnđiệnoxihóakhử(redoxconducting polymer)

Cácpolimedẫnđiệnoxihóakhửlàcácvậtdẫncóchứacácnhómhoạttínhoxihóakhử,liênkếtcộnghóatrịvớimạchpolime Vídụ:

Fe[II,III]

(1)

1.1.2.2 Cácpolimedẫnđiệntử(electronicalconductingpolymer)

Cácpolimedẫnđiệntử,mạchpolimecóliênkếtđôiliênhợpmởrộng.Quátrìnhchuyểnđiệntíchdọctheocácchuỗixảyranhanh,cácpolimedẫnđiệnt ửthườngchếtạobằngcáchoxihóa,bằngphươngpháphóahọchoặcđiệnhóak ếttủatrênbềmặtđiệncựctrongquátrìnhđiệnphânhoặccóthểtạothànhbằngphươngpháppolimehóahóahọc.Vídụ:

K32C- Khoahóa10

Khóaluậntốtnghiệp-2010

học

n

+ N-H Cl

3-Fe(CN)63+

K32C- Khoahóa11

Khóaluậntốtnghiệp-2010

học

- Pin -acquiPANi.

- Làmmàngđ iệ nsắcdomàus ắccủanóthayđổitùythuộcvàophảnứngoxihóakhửcủamàng,làmchỉthịmàu

- Đặcbiệtlàkhảnăngchốngănmònvàbảovệkimloạitheochiềucơc h ếbổsungchonhau,cókhảnăngtạomàng–

Từnhữngn ă m 1977hainhàkhoahọchọcHuger,Macdiarmidđ ã pháthiệnrakhiphatạpI2v àpolyaxetilenthìtạođƣợcpolimevớitínhdẫnđiệncủak i m loại.Sựphatạpthànhcôngtrênđãkhíchlệcácnhàkhoahọckháctìmvàkhámphá

cácchấtphatạpmớinhằmlàmtăngđộdẫnđiệncủapolimedẫn

Nhiềuionđƣợcđƣavàomàngpolimenguyêntử:Cl-,Br-,F-,SO42-…các

ionđƣavàomàngpolimecótácdụngbùđiệntíchđangduytrìtrongtrạngtháioxihóacủamàng[9].Sựoxihóamộtphầnchuỗipolimenhờcácanioncũnggọilàphatạp.Quátrìnhnàyliênquanđếnsựchuyểnđổimộtelectronđểtrởthànhđiệntích(+).CấutrúcmạchpolimedẫnsaukhiphatạpanionvàoPANic ó dạngnhƣhình1.1

Cácnhàkhoahọcđãđƣaracấutrúcmạchpolimed ẫnsau khiphatạpanionvàoPANinhƣsau:

NH 2

1.2 Polyanilin[7,9]

1.2.1 Anilin[7]

Anilin(ANi)làmonome,cóthểđượcpolimehóabằngphươngpháphóahọchoặcphươngphápđiệnhóatạonênPANi.CôngthứccấutạocủaANi:

(5)

1.2.2 Tínhchấtvậtlí

ỞđiềukiệnnhiệtđộápsuấtthườngANilàmộtchấtlỏngkhôngmàu,cómùikhóchịu.Đểlâutrongkhôngkhíbịoxihóabiếnthànhmàuvàngrồinâuđen.TỉkhốihơicủaANilà1,022,nhiệtđộnóngchảylà6,20C,nhiệtđộsôilà184,40C.ANitanmạnhtrongbenzen,ete,etanol,ítt a n trongdungmôikhác.ANirấtđộc,nóthâmnhậpvàocơthểquamàngnhầy,đườnghôhấpvàcóthểquada[7]

1.2.3 Tính chấthóahọc

TínhchấthóahọccủaANitậptrungchủyếuởnhóm-NH2.Ngoàira,dohiệuứngcảmứngcủacácnguyêntửmàvịtrípara

cũngđượchoạthóadođónóc ó thểthamgiaphảnứnghóahọcđặcbiệtlàphảnứngpolimehóa

1.2.4 PhươngpháptổnghợpPANi[7,9]

1.2.4.1 Polimehóabằngphươngpháphóahọc

PhươngpháppolimehóaANitheoconđườnghóahọcđãđượcbiếttừlâuv à đượcứngdụngrộngrãitrongt h ựctế.C ó t h ểpolimehóaANitrongmôitrườngaxittạothànhPANicócấutạocơbảndạngmạchthẳngnhưsau:

ANic ò n cót h ểthamgiavàonhiềuquátrìnhn hựahóatạothànhnhiềuloạipolimekhác.Vídụnhưquátrìnhngưngtụtạopolimecủametylanilinvàpolyfomaldehitanilin

Đểtạomàngsơnphủbảovệchốngănmòn,cóthểsửdụngphươngpháppolimeđiệnhóa,tạolớpphủbảovệtrựctiếptrênbềmặtđiệncực.ĐâycũnglàphươngphápchếtạoPANicóhiệuquả

1.2.4.2 PolimehóaPANibằngphươngphápđiệnhóa

Ngoàiphươngpháptổnghợphóahọcthôngthường,cácpolimedẫnđiệncònđượctổnghợpbằngphươngphápđiệnhóa.Nguyêntắccủaphươngphápđiệnhóalàdùngdòngđiệntạonênsựphâncựcvớiđiệnthếthíchhợp,saocho

đủnănglượngđểoxihóamonometrênbềmặtđiệncực,khơimàochopolimehóađiệnhóatạomàngdẫnđiệnphủtrênbềmặtđiệncựclàmviệc(WE).ĐốivớiANi,trướckhipolimehóađiệnhóa,ANiđượchòatantrongdungdịchaxitn h ư H2SO4,HCl,

(COOH)2.NhưvậycóthểphảnứngtrựctiếpPANilênmẫukimloạicầnbảovệ,dođóviệcchốngănmònvàbảovệkimloạithìphươngphápđiệnhóaưuviệthơncả.CácthiếtbịđiệnhóađangđượcsửdụnglàmáyPotentiosatlàthiếtbịtạođượcđiệnthếhaydòngđiệntheoyêucầuđểáplênđiệncực(phâncựcđiệnhóa)đồngthờichophépghilạicáctínhiệuphảnhồi( á p dòngghilạiđiệnthếv àngượclại).Nhằmđiềukhiểnquátrìnhp hảnứngpolimebámtrênbềmặtđiệncựcnhúngtrongdungdịch.TừcácsốliệuvềthếhoặcdòngphâncựctạotừmáyPotentiosatvàcácsốliệuphảnhồighiđượcđồthịthế-

dònghayngượclạilàdòngthếgọilàđườngcongphâncực.Quacácđ ặ c trưngđiệnhóacủahệđiệnthếtrênđườngcongphâncựccóthểxácđịnhđ ư ợ c đặcđiểm,tínhchấtđiệnhóacủahệđó

Nhờcácthiếtbịđiệnphânnàyngườitacóthểkiểmsoátvàđiềuchỉnhđ ư ợ ctốcđộphảnứng,khôngnhữngthếphươngphápđiệnhóacònchophépchết ạođượcmàngmỏngđồngthể,bámdínhtốttrênbềmặtmẫu

MàngPANiđượcchếtạobằngphươngphápphâncựcquét

vòngđiệnthếtuầnhoànđachukỳbámdínhtốttrênbềmặtđiệncực.PhươngphápnàychophéptheodõiđượctínhoxihóakhửcủaPANitrongsuốtquátrìnhphâncựcCVnhưngphươngphápnàycó m ộ t điểmbấtlợivềmặtthờigian.Thờigiantạomàngứngvớithờigiantồntạiđiệnthếmàtạiđóxảyraphảnứngoxihóađiệnhóamonome,thờigiannàytươngđốingắn,dođódẫnđếnhiệusuấtkhôngcao

ViệctiếnhànhtổnghợpPANiđượctiếnhànhtrongmôitrườngaxitthuđ ư ợ cPANidẫnđiệntốt.TrongmôitrườngkiềmPANikhôngdẫnđiện,s ảnphẩmcókhốilượngphântửthấphơnnữaANitạomuốitantrongaxit[9]

1.2.4.3 CácyếutốảnhhưởngđếnquátrìnhtổnghợpđiệnhóaPANi[7,9]

Điệnthếvàdungdịchtrongđiệnphânlàhaiyếutốảnhhưởngtrựctiếpl ê n quátrìnhđiệnhóa,chấtlượngvàtốcđộphảnứng.Điềukiệnđiệnthếphâncựcphùhợpxuấthiệnđiệnđimehóavàphảnứngtạothànhchấtionhóagốchoạtđộng[C6H5NH2]+0c h ophéptạothànhPANicócấutrúcmạchthẳngvớicácliênkếtởvịtrípara.Ngượclạivìđiệnthếphâncựctươngđốicaochophépvềmặtnănglượngcáccation[C6H5NH3]+cóthểphảnứngvớiANiởvịtríocto,chocấutrúccồngkềnh,nhiềusảnph ẩmpolimel à m xuấthiệns ựrộplê

n củamàngpolime

Bảnchấtcũngnhưnồngđộcủachấtđiệnlicómặttrongdungdịchphảnứng.Nồngđộaxitthườngsửdụnglà0,5–2M.Axitcao

quákéotheotốcđộhòatancủathépcao,dòngthụđộnglớnmàngPANikhóhìnhthành.NồngđộANin h ỏ,quátrìnhpolimehóakhóxảyra

NgoàiracácnghiêncứuchothấymàngPANiđượctổnghợptrongdungdịchcómặtcủaionS O42-

cóđ ộdẫnđ iệ nc ao hơncảsovớicácionpeclorat,clorua.KittaliđãcôngbốnghiêncứucủamìnhrằngtốcđộtạomàngtrongdungdịchH2SO4nhanhhơn2,7-

2,8lầnsovớitốcđộtạomàngtrongdungdịchHCl,PANitạothànhtrongdungdịchH2SO4

- (3)Giaiđoạnnàycácđimephảnứngvớicáccation–

gốccủamonomephátt r i ểnmạchPANi,PANitổngh ợpđiệnhóađ ạ t đếnhàngnghìnmonome

trongmạchpháttriển

N N

loạitạorasảnphẩmcopolime

ĐặcbiệttổnghợpmàngPANibằngphươngphápđiệnhóanhờdòngđiệnt a cóthểoxihóa–

k h ửPANingayt r ê n bềmặtđiệncực,tạor a nhữngdạngPANicótácdụngvàứngdụngkháchẳnmàngbanđầu

Quátrìnhnàytươngtựnhưquátrìnhphatạptrongvậtliệubándẫn,cóthểthayđổitínhchấtcủaPANinhư:làmthayđổimàu,độdẫnđiện,tínhchấthóahọc.

- ChiềudàycủamàngPANitrênđiệncựclàmviệcphụthuộcvàođiệnlƣợngtruyềnquahệvàhiệusuấtdòngFaraday.

- Tínhchấtcủamàngpolimethuđƣợcphụthuộcvàođiềukiệnpolimehóanhƣ:pH,thànhphầndungd ịch,mậtđộ dòng.Khitaá pphânc ựcđủlớn(phâncựcđiệnthếhaydòngđiệnlênđiệncựclàmviệc)sẽxuấthiệnquátrìnhoxihóaANi.Quátrìnhnàytạoracáccationvàcácgốchoạthóangaytrênbềmặtđiệncực.Cácphântửnàykhôngtồntạiđộclậpmàthamgiavàophảnứngt ạomàng,b á m dínht r ê n bềmặtđ i ệ ncực( k i m l o ạinền).TrênbềmặtmàngPANivừađƣợctạothànhcóthểtiếptụcoxihóaANivớicácgiaiđoạnnhƣsau:

+KhuyếchtánvàhấpthụANilênbềmặtmàngPANivừatạothành

+ANibịoxihóa,chuyểnđiệntửchomàngPANitạothànhgốchoạthóac ó cặpđiệntửdƣtrênbềmặtmàngPANidẫnđiện

+CácgốcANivàcácgốctựdotrongmàngPANikếthợpvớinhautạoPANilàmtăngchiềudàymàngpolimedẫntrênbềmặtđiệncực

+QuátrìnhổnđịnhmàngPANitrênbềmặtđiệncực

+QuátrìnhoxihóakhửđiệnhóaPANi

1.2.5 TínhchấtcủaPANichếtạobằngđiệnhóa

1.2.5.1 Tínhchấtchung

PANic h ếtạobằngphươngphápđiệnhóacótínhc h ấtchungcủamộtpolimedẫnhìnhthànhbằngphảnứngpolimehóahóahọcthôngthường.Ngoàir a còncómộtsốtínhchấtđặctrưng:

- Sảnphẩmcuốicùnglàmàngmỏngbámdínhtrênđiệncựcnền

- CóđiệnthếmạchhởdươnghơnnhiềusovớiđiệnthếmạchhởcủakimloạinềnbằngFehaythépthườngG3

- Cóthểdễdàngcấyghépphatạplàmthayđổitínhchấtcủapolimedẫn

- Độb á m dínhc ủamàngpolimedẫnlênđiệncựcnềncao,cóbảnchấtb á m dínhkiểuliênkếthóalívớibềmặtdẫnđiện,kháchẳnsựbámdínhcơlícủamàngsơnquétlênkimloại

1.2.5.2 Tínhchấtoxihóakhử

QuátrìnhoxihóaPANilàquátrìnhthuậnnghịch.PANichuyểntừdạngk h ửsangdạngoxihóavàngượclạiởvịtríđiệnthếrấtgầnnhau

Trongdungdịchaxit,ANikếthợpvớiH+tạothànhcation.Đâylàphản

ứngthuậnnghịch,ANicótínhbazơ

ANihòatanbịoxihóatạothànhPANikếttủatrênbềmặtđiệncực.Khiđiệnthếcựcđủlớn,ANigiảiphóngH+,nhườngđiệntửchođiệncực,tạonêndạnghoạthóavàtạothànhmàngpolimekếttủatrênbềmặt

VìđộhoạthóacaonênPANicóthểbịoxihóangaytrongkhôngkhíhoặctrongdungdịchnước.MàngPANimớitạothànhchínhlàbềmặtđiệncựcnơidiễnracácphảnứngđiệnhóatiếptheo.Dạngđiệncựcnàycòncóthểgọilàdạngđiệncựcbiếntính.DođónhiềutrungtâmbiếntínhPANicóthểbịoxihóamộtsốtrungtâmphảnứng(oxihóatừngphầnhoặcoxihóatoànphần)

 Oxihóamộtphần

DạngđơngiảnlàoxihóamộtnửamạchPANisaochoa=b.Trongthựct ế,cóthểchỉmộtphầnnhỏhoặcgầnhếtmạchbịoxihóa,khiđótacócôngthứctổngquátlà a >0,b>

0 ;acóthểlớnhơn, bằnghoặcnhỏ hơnb

Màngpolimedẫn,điểnhìnhlà PANicót hểbảovệchốngănmòntheonhiềucơchếkhácnhau

-Cơ chếanôt

DoPANicóđiệnthếmạchhởdươnghơnkimloạinềnnênPANiđóngvai trònhưcựcdương,lúcđầukimloạibịhòatan nhanhchóngtrongdungdịcht ạomàngthụđộng–màngoxitkhôngchokimloạinềntantiếp(sơđồhình1.3)

-Fe2O3+PANi+A–+6HA(a=b) (a+3>b–3)

Khimàngp h ủc ó khuyếttật,bềmặtkiml o ạic ó thểtiếpxúcvớimôitrườngcóoxi,nước,PANicóvaitròlàchấtoxihóatạooxitkimloại.Màngoxits ẽphủkínbềmặtkimloạibịhở.Tạonênmộtbariethụđộngbềnbảovệchốngă n mòn

2A–+H2O



O2+2H+A2

-H 2 O

Hình1.4.SơđồphảnứngđiệnhoácủachấtứcchếPANitrênnềnFe

Máy ghi Potentiostat

dòng.Máy PotentiostatAutolabvớichươngtrìnhghivàxửlísốliệutựđộngcàisẵntrongmáytính

Hình2.1.Sơđồhệđođiệnhóa3điệncựccómáyghi

CE:điệncựcđối RE:điệncựcsosánh WE:điệncựclàmviệc

của máy Lớp vecni cách điện

Diện tích làm việc

điệncựcphảicóđộthấmướtđềutrênbềmặt,sauđódùnggiấylọct h ấmkhô

Điệncựcđượcphủmộtlớpvecni,chỉđểlạidiệntíchtiếpxúcvớimôitrường

PhầnnốivớiWE

Hình2.2.Sơđồđiệncựclàm việc

2.2 Hóachấtvàdungdịchnghiêncứu

2.2.1 Hóachất

ANinguyênchất,axitsunfuric0,5M,crom(III)sunfat.Cáchóachấtcóđ ộ tinhkhiếtcao

cựclàmviệckhiđóđượcđobằngvônk ếlắpsẵntrongmáyPotentiostat,sovớiđiệncựcchuẩnsosánhcalomenbãohòa(RE)vàgọilà thếphâncựcE.Th ếphâncựcE áplênhệđosinhra mộtdòngphảnhồiI.DòngđiệnInàycủamạchđiệnkhépkín(Potentiostat–WE–

C E –

Potentiostat)đượcđobằngampekếđặtsẵntrongmáyPotentiostat.TrongmộthệchotrướcdòngphảnhồilàhàmphụthuộcvàothếphâncựcEvàthờigianphâncựct,dođócóthểthiếtlậpđườngcongphâncựcI–

ttạiđiệnthếphâncựcEkhôngđổi.HayđườngcongphâncựcI–

EvớiEbiếnthiêntrongkhoảngchotrước(thờigiankhôngđổi)

Cónhiềudạngphâncựcđiệnhóa,tùytheođặcđiểmphâncựcvớiđiệnt h ếphâncựcEhaydòngdiệnphâncựcI

- Khithếkhôngđổitheothờigiantacóphươngphápphâncựcthếtĩnh(Potentiostat–PS)

- Khithếbiếnđổituyếntínhtheothờigian:

E=E0+ v tTrongđó:

E0l àđiệnthếxuấtphát(mV)tlàthờigian(s)

vlàvậntốcquétthế(mV/s)

Khiđ ó t a cóphươngphápphâncựcthếđộng(Potentiodynamic–

PD)dòngphảnhồiđođượcIlàhàmsốcủathếphâncựcEvàđườngcongphâncựcthếđộngđượcthiếtlậplàđườngcongI–

E.PhươngphápnàythườngđượcsửdụngnhiềutrongnghiêncứuănmònkimloạivớivậntốcquétnhỏtừmộtvàimV/sđếnmV/h

+Khitachọn2giátrịđiệnthếE1v àE2(E1khácE2),phâncựcvòngquétđiệnthếEvớivậntốcv(mV/

s)từE1đếnE2vàngượclại.Phươngphápphâncựcvòng,chophépthiếtlậpđườngcongphâncựcI–

E.NếuquétnhiềuvòngthuđượcnhiềuđườngphâncựcCVtuầnhoàn,gọilàphươngphápphâncựcvòngtuầnhoàn.Tậphợpđườngcongphâncựcgọilàphổphâncựctuầnhoàn

Bìnhđiệnphân

Hình2.3.SơđồhệđophổCVtrênmáyAUTOLAB

CácđiềukiệncầnthiếtlậpchomáyAUTOLABtheochươngtrìnhGPESkhiđo.Duytrìmáyhoạtđộngởchế độsau:

- Startpotential:-0,2V