Tổng hợp polyaniline bằng phương pháp điện hóa

Hình 1.1 cho biết một số ứng dụng của PANI nhờ vào khả năng dẫn điện.PANI được dùng để phủ lên điện cực của supercapacitor siêu tụ điện, fuel cell pinnhiên liệu hay solar batteries pin n

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các dạng oxi hóa của PANI và khả năng dẫn điện tương ứng 16

DANH MỤC HÌN

Hình 1.1 Cấu tạo phân tử Polyaniline 10

Hình 1.2 Quá trình chuyển đổi các dạng oxi hóa của polyaniline 11

Hình 1.3 Siêu tụ điện và cấu tạo của nó 15

Hình 1.4 Quy trình phủ PANI lên điện cực carbon ứng dụng vào siêu tụ điện 16

Hình 1.5 Cấu tạo cơ bản của 1 loại PLED với Polyaniline 17

Hình 1.6 Pin mặt trời polymer 18

Hình 1.7 Cấu tạo cơ bản của pin mặt trời polymer 19

Hình 1.8 Transitor hữu cơ với oxit kim loại 20

Hình 1.9 Biosensor sử dụng hệ polymer dẫn 21

Hình 1.10 Ứng dụng của Polyaniline trong dự trữ năng lượng 22

Hình 1.11 Một số ứng dụng khác của Polyaniline 23

Hình 1.12 Cơ chế dẫn điện Roth của polymer dẫn 24

Hình 1.13 Sơ đồ cơ chế lan truyền pha K.AoKi 25

Hình 1.14 Doping với Bonsted acid 26

Hình 1.15 Doping với Lewis acid 26

Hình 1.16 Sự chuyển động của điện trử π (.) và lỗ trống (+)

Hình 2.1 Acid clohydric và Aniline 32

Hình 2.2 Điện cực vải carbon và Platinum 32

Hình 2.3 Bộ cấp nguồn 33

Hình 2.4 Hệ thống thí nghiệm 33

Hình 2.5 sự hình thành radical cation Aniline 36

Hình 2 6 Các dạng mang điện của radical cation Aniline 36

Hình 2.7 Sự hình thành dimer Aniline 37

Hình 2 8 Sự hình thành radical cation dimer 37

Hình 2 9 Quá trình tạo Polyaniline 38Y Hình 3.1 Sơ đồ mức năng lượng của các đám mây obitan 43

Hình 3.2 So sánh năng lượng của các bước chuyển 45

Hình 3.3 Thiết bị quang phổ hấp thu UV-Vis 46

Hình 3.4 Hệ thống quang học của máy quang phổ 1 chùm tia 47

Hình 3.5 các loại detector 48

Hình 3.6 Phổ UV-Vis của mẫu PANI trên vải carbon 50

Hình 3.7 UV-Vis mẫu PANI trong dung dịch 51

Hình 3.8 SEM mẫu PANI dạng EB trên vải carbon (thí nghiệm với điện cực Pt) 54

Hình 3.9 SEM của PANI dạng Pernigraniline ( điện cực Pt) 55

Hình 3.10 SEM của EB (thí nghiệm với điện cực Crom) 56

Hình 3.11 Tần số dao động đặc trưng của phổ IR 58

Hình 3.12 FTIR của PANI trong nghiên cứu của R Mustapa và các cộng sự 60

Hình 3.13 FTIR của PANI dạng Emeraldine Base 61

Hình 3.14 FTIR của PANI dạng Emeraldine và Pernigraniline 62

Hình 3.15 Sơ đồ chùm tia tới và chùm tia nhiễu xạ trên tinh thể 64

Hình 3.16 Độ tù của pic phản xạ gây ra do kích thước hạt 65

Hình 3.17 Kết quả XRD PANI trên vải carbon 66

Hình 3.18 Kết quả XRD so sánh giữa vải carbon và PANI phủ trên vải carbon 67

Hình 3 19 Kết quả TGA của mẫu PANI trên vải carbon 70

Hình 3.20 Kết quả BET mẫu PANI trên vải carbon 72

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AchE Amperometric acetylcholinesterase

MWCNTs Multi-walled nanotubes carbon

UV-Vis Ultraviolet–visible Spectroscopy

FT-IR Fourier-transform infrared spectroscopy

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, khoa học công nghệ ngày càng tiến bộ và được đầu tư nghiên cứutrên mọi lĩnh vực Song song với sự phát triển của khoa học là sự ra đời của cácngành vật liệu mới Trong đó có ngành vật liệu polymer Đã từ đâu, polymer đượccho là chất cách điện và những ứng dụng của chúng cũng được dựa trên tính chất

đó Tuy nhiên, cho đến ba thập kỷ trước, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng một sốpolymer nhất định (polythiophene, polypyrrole, o-anisidine và polyaniline) thể hiệncác đặc tính bán dẫn và dẫn điện Từ đó, các nghiên cứu về phương pháp tổng hợppolymer dẫn điện ngày càng được quan tâm để phục vụ cho các lĩnh vực ứng dụngkhác nhau Trong đó polyaniline nhận được sự chú ý đáng kể nhờ những đặc tínhnổi trội Polyaniline được tổng hợp từ lâu bằng phương pháp trùng hợp hóa học.Những năm gần đây, người ta còn dùng phương pháp điện hóa để tổng hợp Đây làphương pháp hiện đại khắc phục được những khuyết điểm của phương pháp truyềnthống Đó là lí do em chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp “ Tổng hợp Polyaniline bằngphương pháp điện hóa”

Sau thời gian tìm hiểu, thực hiện thí nghiệm và kiểm tra kết quả đạt được, báocáo Khóa luận tốt nghiệp đã hoàn thành gồm 4 phần chính:

Chương 1: Giới thiệu chung

Chương 2: Phương pháp

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Polyaniline 1.1.1 Lịch sử [ CITATION Oka64 \l 1033 ] [ CITATION Hee01 \l 1033 ]

Đầu những năm 80 của thế kỷ XIX, nhiều nhà nghiên cứu đã nảy ra ý tưởng

về polymer dẫn và dẫn đến nhiều cuộc tranh cãi Các quá trình nghiên cứu tiếp tụcđược duy trì mãi cho đến thập niên 70 của thế kỷ XX, người ta mới chỉ tạo ra đượcvật liệu thô đen giống như carbon Cũng trong thời gian đó, các chuyên gia NhậtBản và trường đại học Persylvania đã tạo ra những khuyết tật trên mạch polymer vàtạo ra polyacetylene (PA) dẫn điện đầu tiên Tuy nhiên đây chỉ mới là chất bán dẫn

và khả năng dẫn điện rất hạn chế Những năm sau đó là cuộc chạy đua nhằm nângcao khả năng dẫn điện của PA Đến năm 2000, PA trở thành vật liệu dẫn điện nhờvào thí nghiệm của giáo sư Alan Heeger, MacDiarmid và Shirakawa khi phim PAcho xúc tác với Iodine (I2) Khí I2 được hấp thụ vào PA dưới dạng ion làm tăng độdẫn điện của PA lên đến 1 tỷ lần Nghiên cứu này đã dành được giải Nobel hóa họcdanh giá và đã mở đầu cho một bước nhảy vọt của lĩnh vực nghiên cứu về khả năngứng dụng của vật liệu polymer dẫn điện

Song song đó, các polymer dẫn điện khác cũng được nghiên cứu tổng hợp vàứng dụng, điển hình là Polyaniline (PANI) Ban đầu PANI được phát hiện vào năm

1834 bởi Runge và nó được gọi là Aniline đen[ CITATION Ber02 \l 1033 ][ CITATION Mac01 \l 1033 ] Đến đầu thế kỷ 20, các báo cáo về cấu trúc của PANI

đã được công bố Nhưng mãi đến những năm 1970, người ta mới chú ý đến PANInhư một polimer dẫn điện và phát triển các hướng nghiên cứu về tổng hợp và ứngdụng nhờ vào các tính chất quang điện đặc biệt của nó Từ đó tạo tiền đề phát triểncác polimer dẫn điện khác

Khái niệm polymer dẫn điện: polymer dẫn điện là nhóm polymer mang nối đôi

liên hợp nằm dọc theo chuỗi polymer có khả năng dẫn điện nhờ vào sự linh động

của điện tử π chuyển động dọc theo chuỗi polymer hoặc từ chuỗi này sang chuỗikhác[ CITATION ZhA14 \l 1033 ].

Ưu điểm nổi bật của polymer dẫn điện:

- Có các tính chất điện, quang tương đồng với các bán dẫn vô cơ

- Dễ chế tạo và giá thành thấp

- Có thể chế tạo được các thiết bị hay linh kiện diện tích lớn

- Đáp ứng được các tính chất quang và điện đặc biệt

- Một số tính chất ưu việt khác mà các vật liệu khác không dễ dàng có đượcnhư tính dẻo, có thể uốn cong dưới bất kỳ hình dạng nào, màu trung thực,

số lượng màu nhiều …

Các nhược điểm cần khắc phục:

- Dễ bị oxy hóa và ảnh hưởng của môi trường làm thay đổi tính chất vật liệu

- Khó kiểm soát độ dày màng polymer trong quá trình chế tạo

- Độ linh động của các hạt tải điện thấp

1.1.2 Khái niệm

Polyaniline (PANI) là một polymer dẫn điện gồm các đơn vị monomer tạothành từ các nhóm khử (y) và nhóm oxi hóa (1-y) với 0 ≤ y ≤ 1 [ CITATIONJGM91 \l 1033 ]:

Hình 1.1 Cấu tạo phân tử Polyaniline.

Hình 1.2 Quá trình chuyển đổi các dạng oxi hóa của polyaniline.

Trạng thái oxy hóa của PANI được xác định bởi giá trị của y, y có thể thay đổi

từ 0 đến 1 Tại y = 0,5 PANI tồn tại ở dạng thù hình Emeraldine, y = 0 PANI bị oxihóa hoàn toàn ở dạng thù hình Pernigraniline trong khi y = 1 PANI bị khử hoàn toàn

ở dạng Leucoemeraldine [ CITATION JGM91 \l 1033 ] Emeraldine vàPernigraniline có thể tồn tại ở dạng muối hoặc base [ CITATION AGM891 \l 1033 ][ CITATION JCC86 \l 1033 ] Mỗi dạng thù hình của PANI có màu sắc, độ ổn định

và độ dẫn điện khác nhau Vì mạch phân tử chỉ gồm vòng benzen và nhóm aminonên Leucoemeraldine oxy hóa chậm trong không khí và không dẫn điện.Leucoemeraldine có thể bị oxy hóa trong môi trường axit tạo thành muối dẫn điệncủa dạng thù hình Emeraldine Pernigraniline có màu xanh tím gồm các nhómaminobenzene và quinonediimine xen kẽ Nhóm quinonediimine không ổn định với

sự hiện diện của nucleophiles (các anion âm hoặc các phân tử trung hòa mang mộtcặp electron tự do), đặc biệt là nước nên Pernigraniline và các muối của nó dễ bịphân hủy trong không khí Muối emeraldine của PANI được hình thành trong quátrình protonation có mặt của acid hữu cơ hoặc vô cơ (N nhận thêm 1 điện tíchdương) Theo đó quá trình này được gọi là doping Khi PANI ở dạng baseEmeraldine tác dụng với acid, proton chủ yếu tương tác với imine của nito và tạo ra

các polycation [ CITATION AHe01 \l 1033 ] Do các điện tích dương cục bộ trêncác nguyên tử nitơ lân cận làm tăng tổng năng lượng của hệ polymer, nên mật độelectron có xu hướng phân phối sắp xếp lại; kết quả là, không có bất kỳ thay đổi nào

về số lượng electron trong hệ thống [ CITATION JCh86 \l 1033 ] Trong một chuỗi,khi các gốc cation xuất hiện, chúng được cố định trên một chiều dài liên hợp nhấtđịnh và cung cấp khả năng dẫn điện cho polymer Khả năng dẫn điện của dạng thùhình Emeraldine phụ thuộc vào proton và cường độ dẫn điện tăng 10 lần khi mật độproton tăng từ 0 đến 20% [ CITATION AJH01 \l 1033 ]

1.1.3 Tính chất

Tính chất hóa học và khả năng hòa tan: Một vài nghiên cứ đã chỉ ra rằng tính

chất hóa học mạnh nhất của PANI là thuộc tính trao đổi anion và là tính khác biệtvới những polymer trao đổi ion thông thường Tính chất này được giải thích dựatrên khả năng phân tán điện tích trên mạch polymer Các nghiên cứu đến sắc ký đãcho thấy rằng Polyaniline có khả năng hút nước lớn hơn so với polypyrrol dẫn tớităng mật độ điện tích Emeraldine base (EB) có khả năng hòa tan trong một số dungmôi hữu cơ như ethyl sulfoxide, chloroform, tetrahydrofuran, dimethyl formamide

và methyl pyrrolidinone [ CITATION GMS00 \l 1033 ] Điều này được giải thích là

do trạng thái EB mạch polymer không có điện tích cation Ngược lại, muốiEmeraldine không hòa tan trong nước và các dung môi phổ biến do có các điện tíchcation trên mạch polymer [ CITATION YCa89 \l 1033 ]

Tính chất quang học: tính chất chuyển mạch và quang học cảu PANI được liên

kết và ảnh hưởng trực tiếp lên nhau Xu hướng chuyển đổi giữa các trạng thái oxyhóa ảnh hưởng đến đặc tính hấp thị UV-Vis [ CITATION GGW09 \l 1033 ] PANIthể hiện màu sắc ở những dạng oxi hóa khác nhau tùy vào phản ứng oxi hóa khử ởcác thế khác nhau

Tính chất cơ học: thuộc tính cơ học của PANI phụ thuộc vào điều kiện tổng

hợp Phương pháp hóa học tạo ra PANI có độ xốp thấp, được sử dụng phổ biến vàtồn tại ở dạng màng, sợi hay hạt phân tán Màng PANI trong trường hợp này có cơ

tính phụ thuộc vào phân tử lượng chất Phân tử lượng càng lớn cơ tính càng cao,phân tử lượng nhỏ thì cơ tính thấp Phương pháp điện hóa cho PANI có độ xốp caohơn, độ dài phân tử ngắn và cơ tính của màng PANI phụ thuộc nhiều vào điện thếtổng hợp Trong thực tế, MacDiarmid đã chỉ ra rằng các tính chất cơ học phụ thuộcmột cách phức tạp vào chất pha tạp Hầu hết các sợi và màng PANI đã được tạo ra

từ quá trình chuyển đổi từ các dạng oxi hóa nhờ quá trình pha tạp

Tính dẫn điện: PANI tồn tại ở cả 3 trạng thái: dẫn điện, bán dẫn và cách điện.

Trong đó trạng thái muối Emeraldin màu xanh lục có độ dẫn điện cao và ổn địnhnhất [ CITATION JEd04 \l 1033 ] Tính dẫn điện phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm vàdung môi tổng hợp Ngoài ra điều kiện tổng hợp ảnh hưởng đến cấu trúc polymernên cũng làm thay đổi tính dẫn điện của polymer Có thể thay đổi tính dẫn điện củaPANI bằng cách sử dụng chất pha tạp

Bảng 1 1 Các dạng oxi hóa của PANI và khả năng dẫn điện tương ứng

Polynigraniline base Blue

Oxidized form Polypernigraniline base Purple

Tính bền: Polymer dẫn điện cũng như các polymer thông thường đều có

những đặc tính như nhẹ cân, dễ dàng gia công nhưng dễ bị lão hóa khi tiếp xúc vớiánh sáng mặt trời Sự suy thoái hóa học, lão hóa dẫn đến sự suy giảm cơ tính (trởnên giòn) và điện tính (giảm độ dẫn điện) Đã có nhiều công trình tìm hiểu và duytrình tính bền của polymer dẫn điện Dopant cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến tính

ổn định của polymer; có những loại dopant làm chậm hoặc xúc tiến sự suy thoái.Tuy nhiên, sự suy giảm độ dẫn điện trong môi trường nóng và ẩm là một việc khôngthể tránh khỏi về lâu dài

1.1.4 Ứng dụng

Như đã đề cập, Polymer dẫn điện có hệ liên kết π liên hợp cho thấy các tínhchất như năng lượng chuyển điện tử thấp, điện thể ion hóa thấp và ái lực điện tửcao Từ đó Polyme dẫn điện thật sự mang các tính chất đặc trưng và ngày càng đượcứng dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng PANI là đại diện cho nhóm vật liệu mớinày được sử dụng trong các lĩnh vực điện tử và kỹ thuật khác nhau như: các thiết bị

dự trữ năng lượng, diodes, transistor, sensor,

1.1.4.1 Siêu tụ điện

Siêu tụ điện (Supercapacitor hay ultracapacitor) là một loại tụ hóa có mật độ điệndung cực cao Cũng giống như tụ điện thông thường, siêu tụ điện gồm 2 bản cực đặtcách nhau Trong siêu tụ điện, cả 2 điện cực được ngâm trong chất điện phân vàngăn cách bằng một lớp cách điện rất mỏng (thường làm bằng carbon, giấy hoặcnhựa) Các bản cực có diện tích bề mặt lớn hơn và ít bị phân tách hơn, cho phépsiêu tụ điện có khả năng lưu trữ nhiều điện tích hơn Khi hai bản cực được nạp điện,một lớp điện kém có độ dày khoảng từ vài micro đến vài milimet được tạo ra Do đósiêu tụ điện còn được gọi là tụ điện 2 lớp hoặc EDLCS

Hình 1.3 Siêu tụ điện và cấu tạo của nó.

Thêm vào đó, do nguồn cung cấp năng lượng lớn, tuổi thọ cao, nguyên lí đơngiản và khả năng lan truyền điện tích cao nên siêu tụ điện thu hút được nhiều sựquan tâm Sự phát triển của xe điện hybrid và thị trường của các thiết bị điện tử cầmtay phát triển nhanh đã thúc đẩy nhu cầu ngày càng tăng và cấp bách đối với cácnguồn năng lượng cao thân thiện với môi trường Ngày nay, người ta tập trung vàoviệc phát triển các vật liệu điện cực mới để cải thiện hiệu suất Vật liệu chế tạo bảncực siêu tụ điện gồm 3 loại chính Loại thứ nhất là vật liệu carbon bao gồm carbonhoạt tính, carbon nanotubes và graphene Vật liệu này được sử dụng rộng rãi nhờcác đặc tính vật lý và hóa học mong muốn như chi phí thấp, đa dạng về hìnhthức(bột, ống, tấm, ), dễ xử lý, trơ điện hóa, có thể kiểm soát độ xốp Do sự hấp

thụ và giải nhiệt nhanh của các ion mà các siêu tụ điện loại carbon có năng lượngcao nhưng năng lượng riêng thấp Một nhược điểm đáng kể của loại vật liệu này làcông suất phóng điện tương đối thấp so sự khuếch tán chậm của các ion trong phầnlớn điện cực (bài báo) Loại thứ hai là oxit kim loại ví dụ như MnO2, RuO2 xảy raphản ứng oxi hóa trên bề mặt điện cực Tuy nhiên các oxit kim loại thường có điệntrở lớn nên mật độ năng lượng thấp Loại thứ ba là polimer dẫn điện, điển hình làPolyaniline, polypyrrole, Trong đó Polyaniline là polymer dẫn điện hấp dẫn nhất

do tính ổn định, có thể kiểm soát tính dẫn diện và khả năng xử lý dễ dàng Năm

2011, Qiun Cheng và các cộng sự đã thành công nghiên cứu phủ lớp PANI lên vảicarbon và dùng làm điện cực cho siêu tụ điện

Hình 1.4 Quy trình phủ PANI lên điện cực carbon ứng dụng vào siêu tụ điện.

Theo đó, vật liệu tạo ra một kết quả đáng chú ý với điện dung 673F/g Quátrình ăn mòn điện hóa làm tăng đáng kể diện tích bề mặt của vải carbon Hơn nữa,lớp phủ PANI làm giảm điện trở của các điện cực nhờ đó hiệu suất làm việc củasiêu tụ điện được cải thiện đáng kể so với khi dùng vải carbon

1.1.4.2 Diodes phát quang

Sau khi nghiên cứu của Burroughes về diodes phát quang sử dụng polymer –polymer light emitting diode (PLED) thành công, thiết bị này đã trở thành chủ đềcủa các nghiên cứu công nghiệp PLED sử dụng mang polyphenylenevinylenes(PPV) hiện đã được thương mại hóa So với diodes dùng vật liệu vô cơ hoặc hữu cơ

(LED) thì PLED có thời gian đáp ứng nhanh, khả năng xử lý, khả năng bao phủđồng đều diện tích lớn, hoạt áp hoạt động thấp, rất nhẹ, dẻo, hiệu ứng ngầm và bướcsóng, chi phí thấp và tạo ra các thiết bị có diện tích lớn màu sắc phát ra trong vùngtrông thấy

Hình 1.5 Cấu tạo cơ bản của 1 loại PLED với Polyaniline.

Hiện tại chỉ có đèn PLED màu xanh lá và màu cam đáp ứng được các nhu cầuthương mại hóa mặc dù cả ba màu chính (đỏ, xanh lá và xanh dương) đã được tạo

ra Các polymer trong ngành công nghiệp điện tử đã vượt qua quan điểm được thiếtlập từ lâu khi người ta coi nó là vật liệu cách điện và bằng chứng là nó đã đóng gópcho các ứng dụng tích cực hơn Cách đơn giản để tạo ra PLED là một cấu trúc cónền thủy tinh phủ Indium tin oxide (ITO) như anode dẫn điện trong suốt, lớppolymer ở ngoài và cathode kim loại, những lỗ trống điện tử được thêm vào bởication và anion tương ứng trên lớp polymer phát quang

1.1.4.3 Pin mặt trời

Việc sử dụng năng lượng hóa thạch gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho môitrường Do đó việc tìm kiếm nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tạo là thật sựcần thiết Và phải kể đến năng lượng mặt trời, hay còn gọi là nguồn năng lượngxanh khi nó có khả năng cung cấp gần như không giới hạn và được phân phối rộngrãi trên khắp trái đất Ngày nay, người ta chú trọng vào việc ứng dụng vật liệupolymer trong các thiết bị điện tử hữu cơ giá rẻ và thiết bị quang điện Thiết bịquang điện hữu cơ (Organic Photovoltaics – OPV) có tốc độ xử lý rất cao và chi phí

thấp hơn Khi so sánh với pin mặt trời vô cơ, pin mặt trời sử dụng polymer dẫn điện

có hiệu suất chuyển đổi năng lượng tổng thế thấp

Hình 1.6 Pin mặt trời polymer.

Cấu trúc của polymer, hình thái của màng và giao diện giữa các lớp ảnh hưởngrất lớn đến hiệu quả của OPV Lớp quang điện trong pin mặt trời polymer ít nhấtphải bao gồm 2 thành phần: chất cho điện tử và chất nhận điện tử Polymer đượcứng dụng phải có hệ liên kết π liên hợp, hay còn gọi là polymer dẫn nhưpolyphenylene vinylene (PPV), polythiophene (PT), polyfluorence (PF) và các dẫnchúng của chúng Một trong những pin mặt trời hữu cơ là pin mặt trời polymer –fullerene (ví dụ C60) Dải π bị lấp đầy được gọi là obital phân tử bị chiếm cao nhất(HOMO), và dải π* trống được gọi là obital phân tử không bị chiếm thấp nhất(LUMO) Hệ thống liên kết π này khi bị kích thích thì một điện tử nhảy từ HOMOlên mức LUMO Khi polymer liên hợp kết hợp với dopant sẽ trở thành polymer dẫnđiện Khi đó, điện tử p đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra dòng điện Khi có

sự kích thích của ánh sáng mặt trời, polymer mang nối liên hợp “phóng thích” cácđiện tử p và để lại nhiều lỗ trống (+) trên mạch polymer Vì vậy, polymer liên hợpđược gọi là vật liệu loại p (p-type, p = positive = dương) Ngược lại, fullerene là vậtliệu nhận điện tử rất hiệu quả; sau khi nhận điện tử fullerene mang điện tích âm nênđược gọi là vật liệu loại n (n-type, n = negative = âm)

Hình 1.7 Cấu tạo cơ bản của pin mặt trời polymer.

Pin mặt trời hữu cơ là linh kiện quang điện tử hữu cơ có cấu tạo giống nhưOLED, nhưng có nguyên lý hoạt động ngược lại Dưới tác dụng của ánh sáng, điện

tử và lỗ trống được hình thành trong nền polymer (lớp hoạt động-active layer), hìnhthành các exciton với xác suất nhất định Trong các pin mặt trời sử dụng màngpolymer thuần nhất, các exciton (cặp điện tử-lỗ trống) bị phân ly tại bề mặt tiếp xúcđiện cực/polymer và truyền điện tích vào các điện cực, tạo ra dòng điện ở mạchngoài

1.1.4.4 Transistor hiệu ứng trường

Polymer dẫn điện đã được ứng dụng để chế tạo Transitor hiệu ứng Field Effect Transistors (FET) từ năm 1983 Thiết bị hiệu ứng trường đã được ứngdụng để cải tiến hoạt động của thiết bị bán dẫn thông thường, hiệu ứng trường trongmàng polyme sẽ điều khiển dòng và bằng cách đó nó mở ra hoạt động của transitor

trường-mà không cần các tiếp xúc N-P Hiện tượng này không chỉ cung cấp các đặc tínhcủa thiết bị mà còn cung cấp công cụ để nghiên cứu chất bán dẫn và nó điều khiểndòng giữa nguồn và kênh dẫn qua cổng Thiết bị này được phát triển để hiện thựchóa các sản phẩm điện tử có diện tích lớn, chi phí thấp và thiết bị điện tử phân hủysinh học Vào tháng 5 năm 2007, Sony đã báo cáo về màn hình có đủ màu sắc, tốc

độ video linh hoạt trong đó cả transitors hiệu ứng trường và pixel phát sáng đềuđược làm bằng polymer dẫn điện

Hình 1.8 Transitor hữu cơ với oxit kim loại 1.1.4.5 Biosensors

Biosensor là một thiết bị phân tích giúp chuyển đổi phản ứng sinh học thànhtín hiệu điện Phản ứng của cảm biến sinh học được xác định bởi màng sinh họcthực hiện việc chuyển đổi sản phẩm chất phản ứng Biosensor tạo ra một tín hiệuđiện tử kỹ thuật số, tỷ lệ thuận với nồng độ của một hóa chất cụ thể hoặc một hệ hóachất Bộ chuyển đổi sinh hóa hoặc chất sinh học truyền tín hiệu cho bộ cảm biếnmang tính chọn lọc hoặc tính đặc hiệu Thiết bị đầu dò chuyển tín hiệu sinh hóathành tín hiệu điện tử Hệ thống tải nạp thích hợp được lắp trong cụm cảm biến tùythuộc vào bản chất tương tác sinh hóa của hệ thống Các chất sinh học có thể hoạtđộng như các bộ chuyển hóa sinh hóa là mô, nấm men, vi khuẩn, kháng nguyên,liposome, bào quan, enzyme,vv Hệ thống biosensor chịu ảnh hưởng rất lớn từnhững điều kiện như nhiệt độ, pH, ion, Hầu hết các phân tử sinh học, như enzyme,thụ thể, kháng thể, tế bào, v.v., có tuổi thọ rất ngắn trong pha dung dịch Tuy nhiên,chúng có thể được cố định trong một hệ phù hợp Sự cố định của thành phần sinhhọc chống lại các điều kiện môi trường dẫn đến giảm hoạt động của enzyme Hoạtđộng của các phân tử cố định phụ thuộc vào diện tích bề mặt, độ xốp và đặc tính ưa

nước của hệ Đây là các điều kiện phản ứng ràng buộc và phương pháp được chọncho quá trình cố định.

Hình 1.9 Biosensor sử dụng hệ polymer dẫn

Các polymer dẫn thu hút được sự nhiều sự quan tâm vì tạo được hệ thích hợpcho các phân tử sinh học nhằm tăng cường sự ổn định, tốc độ và độ nhạy, do đó rấthữu ích trong các chẩn đoán y khoa Các cảm biến sinh học Amperometricacetylcholinesterase (AChE) cho thấy một sự thay thế đầy hứa hẹn cho các phươngpháp truyền thống nhờ vào tính chọn lọc, độ nhạy, phản ứng nhanh và kích thướcnhỏ gọn AchE đã cho thấy kết quả khả quan khi phân tích thuốc trừ sâu, trong đóhoạt tính enzyme được sử dụng như một chỉ số đo lường định lượng thuốc trừ sâu.Năm 2010, Du D và các cộng sự đã báo cáo rằng AchE cố định trên polypyrrole(PPy) và Polyaniline (PANI) với multi-walled nanotubes carbon (MWCNTs) Chấtđồng trùng hợp PANI-PPy-MWCNTs tạo môi trường tương thích sinh học có điệndung lớn hơn 20-200 lần so với pin và tụ điện thông thường

1.1.4.6 Các ứng dụng khác

Như đã đề cập, PANI hiện đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khácnhau Ngoài ra, dựa vào sự thay đổi màu sắc trong các trạng thái oxy hóa nên PANI

được ứng dụng trong các cảm biến và thiết bị electrochromic Việc sử dụng PANItrong các lĩnh vực điện tử và kỹ thuật khác nhau bị hạn chế vì độ dẫn điện của nókhông ổn định ở pH trung tính và nhiệt độ trên 150oC do sinh ra các chuỗi polimer

mà N mất đi proton Tuy nhiên, trong hệ thống “kín” PANI được sử dụng làm vậtliệu điện cực

Hình 1.10 Ứng dụng của Polyaniline trong dự trữ năng lượng.

Hình 1.1 cho biết một số ứng dụng của PANI nhờ vào khả năng dẫn điện.PANI được dùng để phủ lên điện cực của supercapacitor (siêu tụ điện), fuel cell (pinnhiên liệu) hay solar batteries (pin năng lượng mặt trời)

Hình 1.11 Một số ứng dụng khác của Polyaniline.

Hình 1.2 bao gồm những ứng dụng khác của Polyaniline: làm lớp phủ chống

ăn mòn (A), lớp phủ chống tĩnh điện trong suốt (B), kính điện từ (C) và màn hìnhđiện từ (D) Khả năng ứng dụng của bán dẫn hữu cơ hiện nay đi vào các lĩnh vựcsau: OLED,laser, photodetector, các sensor hoá học, bộ nhớ (memory cell), các cấutrúc nano, quantum dot hữu cơ…

1.1.5 Phương pháp tổng hợp PANi

Polyaniline theo quy tắc được điều chế thông qua phản ứng trùng hợp hóa họchoặc điện hóa Aniline với sự có mặt của chất dopant Có hai phương pháp để tổnghợp PANI: phương pháp điện hóa và phương pháp hóa học Tùy thuộc vào đặc

trưng của từng phương pháp mà các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp khácnhau và PANI tạo ra mang những hình thái, tính chất chênh lệch

1.1.5.1 Phương pháp trùng hợp hóa học

Tổng hợp PANI bằng phương pháp hóa học là phương pháp truyền thống đòihỏi hệ gồm các chất phản ứng: Aniline, môi trường axit và chất oxy hóa Với sựhiện diện của chất oxi hóa Ammonium Persulfate ((NH4)2S2O8), PANI được hìnhthành với hiệu suất cao nhất (90%), ngoài ra còn sử dụng các chất oxy hóa khác nhưkali dichromate (K2Cr2O7), cerium sulfate (Ce(SO4)2), natri vanadate (NaVO3), kaliferricyanide (K3(Fe(CN)6) và hydro peroxide (H2O2) Chức năng chính của chất oxihóa là lấy proton ra khỏi phân tử Aniline mà không hình thành liên kết với chấtnền/chất trung gian hoặc với sản phẩm cuối cùng Nồng độ chất oxy hóa cao ở giaiđoạn đầu của phản ứng trùng hợp cho phép oxi hóa nhanh các oligomer và polymer,cũng như sự tồn tại của chúng ở dạng oxi hóa Để điều chế PANI dưới dạng muốiEmeraldine, quá trình trùng hợp được tiến hành trong môi trường acid (1< pH <3)

sử dụng các acid hoặc dung dịch đệm khác nhau Các acid được sử dụng phổ biếngồm Các axit phổ biến hơn về cơ bản là axit hydrochloric (HCl) và axit sulfuric(H2SO4) Tuy nhiên quá trình trùng hợp với HCl 1M được sử dụng phổ biến (0< pH

<2), Ammonium Persulfate là chất oxy hóa với tỷ lệ mol chất oxy hóa/Aniline ≤1,15 để thu được PANI có độ dẫn và năng suất cao Nhiệt độ được duy trì trongkhoảng 0 đến 2oC để hạn chế phản ứng thứ cấp Thời gian của phản ứng thườngthay đổi trong khoảng từ 1 đến 2 giờ Thêm từ từ từng giọt dung dịch AmmoniumPersulfate vào hỗn hợp Aniline và HCl (cả 2 dung dịch đều được lọc trước ở 0oC).Hỗn hợp được khuấy trong khoảng 1 giờ Kết tủa thu được được lọc chân không vàrửa liên tục bằng HCl rồi sấy khô trong chân không trong 48 giờ Nguyên liệu thuđược là muối polyemeraldine: polyemeraldine hydrochloride (PANIHCl), có màuxanh lá cây Để thu được bazơ polyemeraldine, polyemeraldine hydrochloride được

xử lý trong dung dịch amoni hydroxit trong khoảng 15 giờ Bột thu được được rửa

và sấy khô

1.1.5.2 Phương pháp trùng hợp điện hóa

Tổng hợp điện hóa đóng góp đáng kể vào sự phát triển của polymer dẫn.Trong hầu hết các ứng dụng, tổng hợp polymer thành một màng mỏng có cấu trúcxác định rõ và diện tích màng lớn là điểu cần thiết Trùng hợp điện hóa là phươngpháp tiêu chuẩn Polymer lắng đọng trên bề mặt điện cực và cả ở dạng pha tạp tạidung dịch Ba phương pháp điện hóa được sử dụng để tổng hợp PANI:

Phương pháp mạ điện khi áp dụng một dòng điện không đổi (galvanostatic):

Kỹ thuật này cho phép kiểm soát độ dày màng polymer bằng cách điều chỉnh thờigian quá trình trùng hợp Vì đơn giản nên kỹ thuật này phù hợp cho những ứngdụng thực tế Việc thực hiện kỹ thuật Galvanostatic đòi hỏi phải lựa chọn đúngcường độ dòng điện vì điện trở màng polymer ở điện cực tăng làm tăng điện thế.Phản ứng phụ tăng do tác động của điện thế làm giảm hiệu quả trùng hợp

Phương pháp điện thế với điện thế không đổi (potentiostatic): Kỹ thuật này

yêu cầu một điện thế vừa đủ để phản ứng trùng hợp được diễn ra, tránh các phảnứng thứ cấp không mong muốn và quá trình oxy hóa quá mức của polymer Tương

tự như kỹ thuật Galvanostatic, polymer thu được ở dạng pha tạp

Phương pháp điện thế trong đó dòng điện và điện thế thay đổi theo thời gian (potentiodynamic): Trong trường hợp này, điện cực chịu sự thay đổi thường xuyên

theo chu kỳ của điện thế Theo đó polymer thay đổi giữa dạng không dẫn điện (bịkhử) và dạng dẫn điện Kỹ thuật này thu được polymer dẫn điện cấu trúc nano

Dù là phương pháp nào thì trùng hợp điện hóa vẫn yêu cầu một hệ ba điện cựctạo thành bình phản ứng: một điện cực làm việc mà polymer lắng đọng lên đó, mộtđiện cực đối lập (kim loại) và một điện cực tham chiếu (trong hầu hết các trườnghợp, thường sử dụng điện cực calomel bão hòa – SCE) Điện cực làm việc phổ biến

là điện cực bạch kim, nhưng sự lắng đọng PANI cũng đã được thực hiện trên thủytinh dẫn (thủy tinh được phủ bởi thiếc oxit pha tạp indi - ITO), Fe, Cu, Au, than chì,thép không gỉ, vv

So với tổng hợp hóa học, phương pháp này có những ưu điểm sau:

- Độ tinh khiết cao vì không sử dụng chất xúc tác và không cần tách từ hỗnhợp oxy hóa gồm monomer và dung môi

- Polymer dẫn có thể thu được trực tiếp ở dạng màng mỏng vì quá trình đượckiểm soát một cách hiệu quả bằng cách lựa chọn các điều kiện điện hóa

- Đây là kỹ thuật đơn giản và ít tốn kém do đó mang tính kinh tế cao, có thểứng dụng sản xuất công nghiệp

- Giảm ô nhiễm có thể bằng cách áp dụng hệ thống phù hợp cho quá trìnhđiện phân bằng cách sử dụng công cụ tinh vi hiện đại

Hệ thống điện hóa bao gồm điện cực, chất điện phân, dung dịch và nguồn điện Vớinhững phân tích như trên, đề tài luận văn tổng hợp Polyaniline bằng phương phápđiện hóa sử dụng Pt và vải carbon làm điện cực và HCl làm chất dopant Polyanilinethu được được đánh giá bằng các phép phân tích SEM, FTIR, UV-Vis và TGA

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP

2.1 Quá trình thí nghiệm

Tổng hợp Polyaniline bằng phương pháp điện hóa được thực hiện trong hệthống điện phân gồm dung dịch điện phân (acid clohydric), Aniline với điện cực âm

là Pt, điện cực dương là vải carbon và bộ cấp nguồn

Hình 2.1 Acid clohydric và Aniline.

Hình 2.2 Điện cực vải carbon và Platinum.

Hình 2.3 Bộ cấp nguồn.

Hình 2.4 Hệ thống thí nghiệm.

Vải Carbon

Xử lý bề mặt bằng điện hóa

HCl 1M

Thu thập PolyanilineĐiện hóa với điện thế 0,5V – 1V

trong 10 phút

Thuyết minh quy trình: Vải carbon được xử lý bề mặt bằng hệ thống điện hóatrong dung dịch acid HCl 1M trong 300mL nước cất, với điện cực âm là vải carbon,cực dương là Platinum Khoảng cách giữa hai điện cực được cố định 2cm Hệ thốngthực hiện trong 10 phút 4V ở nhiệt độ phòng Sau đó được rửa với nước cất nhiềulần để loại bỏ dung dịch acid trên bề mặt vải carbon

Dung dịch được chuẩn bị cho hệ thống điện hóa là HCL 1M và Aniline 0,3Mtrong 300mL nước cất Hệ thống hoạt động trong 10 phút ở 0,8V Điện cực dương làPlatinum, cực âm là vải carbon Khoảng cách giữa hai điện cực được cố định 2cm.PANI hình thành trên vải carbon được rửa với nước cất, sấy khô trong 10 phút ở

70oC Đánh giá các tính chất của lớp PANI trên vải carbon bằng phép phân tíchSEM, FTIR, XRD, BET, TGA PANI tạo ra trong dung dịch được phân lập bằngdung dịch Toluen và đánh giá bằng phương pháp UV-Vis

2.2 Cơ chế tạo Polyaniline 2.2.1 Phản ứng điện hóa

Hiện nay, cơ chế trùng hợp điện hóa được nghiên cứu nhiều hơn so với trùnghợp hóa học Các phương pháp khác nhau sẽ tác động khác nhau đến quá trình trùnghợp Aniline Tuy nhiên cả 2 phương pháp đều có sự tương tự nhất định về cơ chếtạo thành Polyaniline [ CITATION AAS91 \l 1033 ] Bước đầu tiên của trùng hợpđiện hóa là sự hình thành radical cation từ quá trình oxi hóa các monome ở cựcdương do electron của nguyên tử Nito chuyển từ mức năng lượng 2s được thể hiện

ở hình 2.1 và trong mọi điều kiện pH Theo quan điểm động học, chất xúc tác có thểđẩy nhanh quá trình phản ứng Radical cation có 3 dạng mang điện được thể hiệntrong hình 2.2 trong đó dạng thứ (2) có hoạt tính mạnh do hiệu ứng cảm ứng vàkhông có trở ngại về không gian[ CITATION MrR14 \l 1033 ]

Hình 2.5 sự hình thành radical cation Aniline.

Hình 2 6 Các dạng mang điện của radical cation Aniline.

Bước tiếp theo là phản ứng giữa radical cation và dạng mang điện (2) trongmôi trường acid theo cơ chế đầu nối đuôi và tạo thành các dimer (hình 2.3)[ CITATION EPK01 \l 1033 ][ CITATION OVR01 \l 1033 ]

Hình 2.7 Sự hình thành dimer Aniline.

Figure 2.3 Dimer formation

Các dimer bị oxy hóa để tạo thành radical cation mới như trong hình 2.4

[ CITATION MrR14 \l 1033 ].

Hình 2 8 Sự hình thành radical cation dimer.

Figure 2.4 Formation of the radical cation dimer

Trong hình 2.5, các radical cation mới phản ứng với monomer radical cationhoặc dimer cation để tạo thành trimer hoặc tetramer tương ứng, và tương tự đến khitạo thành polymer [ CITATION MrR14 \l 1033 ]

Hình 2 9 Quá trình tạo Polyaniline.

Figure 2.5 A way of polymer synthesis

Trong một thời gian dài, Pani được cho là một chuỗi octamer Tuy nhiên đãchứng minh được sự tạo thành PANI từ chuỗi có khối lượng lớn hơn 104 g.mol-1

[ CITATION SCY88 \l 1033 ]

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp điện hóa

Phương pháp tổng hợp điện hóa Polyaniline được tiến hành dễ dàng trên điệncực trơ trong chất điện phân có tính acd mạnh có chưa Aniline theo cơ chế mô tảnhư trên Theo đó, các thông số như: vật liệu điện cực (anode), kỹ thuật điện hóa vàthành phần của dung dịch (bao gồm chất điện phân, tính chất, thành phần của dungmôi và nhiệt độ dung dịch) có ảnh hưởng đến tính chất Polyaniline thu được[4,6,30,45,58 chapter3]

2.2.2.1 Vật liệu điện cực

Bản chất của điện cực ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa monomer và mặtkhác, quá trình tạo lớp phủ polymer phụ thuộc vào năng lượng bề mặt điện cực vàtính chất ưa nước/kị nước của điện cực đó

a) Điện cực Pt (Counter electrode)

Khi hệ thống điện hóa hoạt động, dòng điện tạo nên dòng electron di chuyểngiữa 2 điện cực Thông số quan trọng của điện cực âm là diện tích bề mặt Diện tích

bề mặt phải đủ lớn để đảm bảo dòng điện đủ cho điện cực làm việc Quá trình tổnghợp dễ dàng nếu được thiết kế thí nghiệm thích hợp và được thực hiện trên các điệncực trơ như: Pt, Au, than chì, cacbon thủy tinh, kính ITO, vv [7,43–45] Việc sửdụng các điện cực được phủ kim loại quý hoặc oxit kim loại quý ngày càng phổbiến, đứng đầu là Platinum Platinum được sử dụng rộng rãi với vai trò là một điệncực ổn định trong các ứng dụng công nghiệp cũng như trong các phòng thí nghiệm Platinum có tính kim loại yếu nên bền hóa học hơn Cu, Fe do đó giảm được quátrình hình thành phản ứng phụ tạo hydroxyde của kim loại do ở điện cực âm thựcchất là quá trình ion hiđro của nước bị khử:

 xảy ra quá trình oxi hóa anion của HCl: 2Cl- → Cl2 + 2e

 ion OH- của nước bị oxi hóa: nH2O → O2 + nH+ + 4ne

b) Điện cực vải carbon (Working electrode)

Sợi carbon có cấu trúc nguyên tử tương tự như cấu trúc của than chì, bao gồmcác tấm nguyên tử carbon được sắp xếp theo một mẫu hình lục giác thông thường(các tấm graphene), sự khác biệt nằm trong cách các tấm này đan xen nhau Ưuđiểm của sợi carbon là tính chất cơ học như độ bền kéo, độ cứng cao, tính chất dẫnđiện tốt, chống ăn mòn, ổn định về mặt hóa học, khả năng chịu nhiệt cao, độ giãn

nở nhiệt thấp, không độc và chi phí thấp Do đó vải carbon là vật liệu lí tưởng để sửdụng làm điện cực trong quá trình oxy hóa khử nhờ động lực của dòng điện Tínhchất này hình thành lớp phủ polymer dẫn điện trên điện cực vải sợi carbon[ CITATION Ram02 \l 1033 ] Quá trình điện hóa làm tăng diện tích bề mặt của tấmvải carbon lên một cách đáng kể, tính thấm nước của vải sợi carbon tăng làm lớpphủ PANI dễ dàng phủ lên Tuy nhiên lớp phủ PANI có nồng độ không ổn định,không đồng đều trên bề mặt vải carbon Trên điện cực vải carbon không những xảy

ra quá trình hình thành PANI mà còn đồng thời diễn ra phản ứng phụ : nH2O + ne

→ nH2 + 2OH

-Phản ứng tổng thể : 2nH2O → nO2 + 2nH2

2.2.2.2 Dung dịch điện phân

Như đã đề cập, Thành phần của chất điện phân được sử dụng cho tổng hợpđiện hóa bao gồm monomer, dung môi và axit - nguồn cung cấp ion cho quá trìnhdoping [1,2,28,40,51,52] Ngoài việc có khả năng hòa tan monome, dung môi phảicàng tinh khiết càng tốt, và ổn định ở những tiềm năng liên quan đến quá trình trùnghợp Sự hiện diện của oxy hòa tan có thể gây ra vấn đề do phản ứng với các radicalhoặc bị khử ở điện cực âm và tạo thành hydroxit [4] Hầu hết các tổng hợp điện hóatạo polimer dẫn đều được thực hiện trong các dung môi là nước do giá rẻ, xử lý dễdàng, an toàn với môi trường và sử dụng được với nhiều chất dopant khác nhau.Tương tác của dung môi, monome và vật liệu điện cực không thể bỏ qua ngay cảtrước khi quá trình trùng hợp được bắt đầu vì tất cả chúng đều có tác động lên sựhấp phụ monome lên điện cực Một khi quá trình trùng hợp được bắt đầu, các tínhchất của dung môi sẽ có ảnh hưởng đến độ hòa tan của polyme Mặt khác, như đãnói ở trên, tính nucleopilit của dung môi cũng nên được xem xét, dung môinucleophilic sẽ phản ứng với các gốc tự do và do đó ngăn chặn quá trình trùng hợpđiện hóa [4,36]

a) Ảnh hưởng của các loại acid dopant lên quá trình tổng hợp điện hóa PANI

và hình thái, tính dẫn điện của PANI tạo thành

Dopant ảnh hưởng đáng kể đến hình thái, độ dẫn của polimer, hoạt động điệnhóa cũng như quá trình trùng hợp [4,56,57] Đúng như dự đoán, các chất dopantsphải ổn định về mặt hóa học và điện hóa Milica M.Gvozdenovic và các cộng sự đãthực hiện phương pháp điện hóa tổng hợp PANI bằng cách sử dụng các acid dopantkhác nhau Ảnh hưởng của các anion khác nhau đến tốc độ trùng hợp điện hóa cũng

đã được báo cáo bởi Zotti và các cộng sự (8,9 Thực hiện quá trình điện hóa tổnghợp PANI với HCl, H2SO4, HNO3 và HClO4 với cùng điều kiện thí nghiệm Tốc độoxi hóa PANI phụ thuộc vào anion hiện diện Sự hấp phụ cụ thể của các anion trên

bề mặt điện cực là yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Anion cũng ảnh hưởngđến hình thái tăng trưởng của sợi PANI Các anion đơn giản như Cl- dễ dàng phản

ứng dọc theo chuỗi polymer trong khi các anion SO42-, NO3- và ClO4- gây ra mức độpolymer phân nhánh cao hơn, cấu trúc sợi đan xen cao hơn và tương đối có trật tựhơn trường hợp Cl-, do đó độ dẫn điện cao hơn Tốc độ trùng hợp PANI phụ thuộcvào sự hiện diện của anion theo thứ tự sau: SO42- > Cl- > NO3- > ClO4- Tuy nhiênanion SO42- khiến quá trình trùng hợp diễn ra nhanh và khó kiểm soát do đó khảnăng tạo ra PANI dạng Pernigraniline là rất cao Thêm vào đó, cần nhấn mạnh rằng

độ pH thấp của dung dịch là điều kiện cần thiết để tổng hợp PANI dẫn điện, tuynhiên đó không phải là điều kiện đủ cho sự tăng trưởng màng PANI Tuy nhiên ở

pH cao PANI có độ dẫn điện thấp

b) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến sự tổng hợp điện hóa của electroconductingpolyme, không chỉ ảnh hưởng đến động học của quá trình, mà còn ảnh hưởng đếnmức độ phản ứng phụ không mong muốn Sự gia tăng nhiệt độ có tác động bất lợiđến tổng hợp điện hóa thông qua việc giảm hiệu quả trùng hợp [4] Người ta thấyrằng độ dẫn của PANI có thể được tăng cường đáng kể bằng cách lựa chọn các điềukiện tổng hợp thích hợp Cơ chế hình thành polymer và bản chất của polymer hìnhthành phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ Nicoleta Plesu và cộng sự đã nghiên cứuảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình tổng hợp PANI bằng phương pháp điện hóa.Thí nghiệm thực hiện ở 25oC, 40oC và 60oC Ở 25oC, chỉ một phần PANI bị oxyhóa ở 60oC, độ dẫn điện của PANI bị giới hạn Kết quả tốt nhất về điện trở màng,điện dung và phạm vi dẫn điện thu được ở 400C

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 UV-Vis (Ultraviolet–visible Spectroscopy) 3.1.1 Tổng quan về UV-Vis

Phân tử , nhóm phân tử của các chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử theokiểu liên kết hóa học nhất định của các điện tử (electron) hóa trị của các nguyên tố.Các phân tử, nhóm phân tử các chất khi ở điều kiện thường, tồn tại ở trạng thái cơbản Eo Khi bị kích thích các electron hóa trị trong các liên kết π, δ và đôi điện tử nchuyển từ obital liên kết hoặc không liên kết lên các obital phản liên kết có mứcnăng lượng cao hơn Em

Hình 3.1 Sơ đồ mức năng lượng của các đám mây obitan.

Phổ UV-Vis là phổ do sự tương tác giữa các điện tử hóa trị trong các liên kết

d, p và đối điên tử n ở trong phân tử hay nhóm phân tử của các chất với chùm tiasáng kích thích thích hợp tạo ra Phổ phân tử UV-Vis là phổ đám có các cực đại vàcực tiểu của phổ nằm ở những bước sóng xác định tùy thuộc và cấu trúc và loại liênkết trong phân tử hay nhóm nguyên tử Có 3 định luật liên quan đến UV-Vis: địnhluật Bougher-Lamber’s, định luật Lamber-Beer’s và định luật Bougher-Lambert-Beer Điều kiện để áp dụng định luật: