tổng hợp và nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu lai ghép oxit vô cơ với polime dẫn tio2pani
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.1 MB, 69 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
TRẦN QUANG THIỆN
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU
TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU LAI GHÉP
OXIT VÔ CƠ VỚI POLIME DẪN TiO
2
PANi
Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 60 44 31
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học
PGS. TS. Phan Thị Bình
Hà Nội - 2011
ĐạI HọC QUốC GIA Hà NộI
TRƯờNG ĐạI HọC KHOA HọC Tự NHIÊN
TRầN QUANG THIệN
TổNG HợP Và NGHIÊN CứU TíNH CHấT
ĐIệN HóA CủA VậT LIệU LAI GHéP OXIT
VÔ CƠ VớI POLIME DẫN TiO
2
PANi
LUậN VĂN THạC Sĩ KHOA HọC
Hà NộI - 2011
1
Trang
1
2
1.1.
2
)
1.1.1.
1.1.2.
1.
2
2
1.2. Polianilin (PANi)
1.2.2.
1.2.3.
2
-PANi
2
2
3
10
14
17
17
18
19
19
21
23
2.1.1.
2.1.3. P
2.2.1.
2.2.2.
2.2.4
23
23
24
28
28
28
29
30
31
2
32
3.1.1.
3.1.2.
32
32
32
33
33
34
36
4.1.1.
2
4.1.2. V
4.2.
4.2.1.
4.2.3. Phân tích SEM
4.2.4. Phân tích TEM
36
36
37
37
42
42
43
45
47
47
47
50
57
59
3
có t
[15].
,
khoa
. ,
i
.
TiO
2
,
thân
,
, ,
polanilin (PANi),
,
,
, ,
.
Compozit TiO
2
-PANi
,
[22,24,31,32,46].
Tổng hợp và nghiên cư
́
u tính chất điện
hóa của vật liệulai ghe
́
p oxit vô cơ v i polime dẫn TiO
2
PANi
.
4
1.
2
)
1.
TiO
2
l
rãi làm
2
.
2
là
[8,49].
2
(a) rutil, (b) anatase, (c) bookite [8,49].
(a)
(b)
(c)
5
TiO
2
TiO
2
Rutil
cm
3
, còn anatase là 3,9g/cm
3
[2
, c
anatase.
TiO
2
so
2
8
ra
[8],
(1).
TiO
2
2,76
TiO
2
2,52
1.
a)
2
TiO
2
là 1560
o
C [2].
2
TiO
2
2
.
2
[8]:
6
liên
b)
2
.
-
[14].
Cơ chế phản ứng xúc tác quang dị thể [49]:
xúc tác.
ác tham gia tác.
thích
.
10]:
(các
.
7
phản ứng xúc tác quang hoá
[49]:
- .
2
, ZnO, ZnS,
G
(h
G
(e
-
)
(h
+
). Các e
-
[14].
(A), và
q
cho
h
-
+ h
+
(1)
A(ads) + e
-
-
(ads) (2)
D(ads) + h
+
+
(ads) (3)
Các ion A
-
(ads) và D
+
:
e
-
+ h
+
(4)
t
8
.
2: [49]
Hi
10]:
=
N
=
N
0
kèm
Einstein ta có
:
o
= N
c
+ N
k
(6)
(5)
9
:
c
(7)
c
ck
N
NN
(8)
k
c
k
k
:
c
ck
k
kk
(9)
-
+
c
và
c
-
trình quang xúc tác [14].
Giản đồ miền năng lượng của Anatase và Rutile [14,49]:
TiO
2
(Hình 3).
10
49].
nm.
Cơ chế xúc tác quang ha của TiO
2
[14,49]:
Khi TiO
2
và RX
+
:
TiO
2
(h
+
) + H
2
+ H
+
+ TiO
2
(10)
TiO
2
(h
+
) + OH
-
+ TiO
2
(11)
TiO
2
(h
+
+
+ TiO
2
(12)
2
-
, HO
2
:
TiO
2
(e
-
) + O
2
2
-
+ TiO
2
(13)
O
2
-
+ H
+
2
(14)
2HO
2
2
O
2
+ O
2
(15)
TiO
2
(e
-
) + H
2
O
2
+ OH
-
+ TiO
2
(16)
H
2
O
2
+ O
2
2
+
2OH
-
(17)
2
thành O
2
-
còn rutile
Min dn
Min cm
Min a
11
thì không.
H
2
O sang O
2
2
-
và OH
2
O và CO
2
.
Ngoài ra, TiO
2
còn có t [8].
c)
Hình 4:
[26]
2
2
p
p
p
Pin quang
G = 0
Pin xúc tác
óa
G < 0
Bình quang
phân
G > 0
12
2
.
G
. Trong pin xúc tác
thì do ánh
sáng (Hình 4c).
1.
2
a) TiO
2
: ].
b)
2
[8,49]:
TiO
2
.
c) [8,49]:
2
-
nay.
13
TiO
2
.
Xử lý nước bị ô nhiễm:
TiO
2
2
2
bên ngoài
TiO
2
Xử lý không khí ô nhiễm:
.
2
2
-
14
Diệt vi khuẩn, vi rút, nấm:
2
2
là
trùng,
2
hoàn toàn vô trùng.
Tiêu diệt các tế bào ung thư:
2
iO
2
vào
-
3
d) [8,49]:
TiO
2
2
15
ano TiO
2
2
(5).
5:
2
[49]
2
2
d.
2
2
.
,
2
2
2
16
TiO
2
(Hình 6). Anot là TiO
2
+
.
oxy hóa R thành O
3
-
-
) [29]
Do TiO
2
í ã
glucose [42 oxy trong pin
[39].
1.
2
a) 9,13,37,38]
2
.
2
SO
4
TiO
2
17
2
2
SO
4
:
TiO
2
+ H
2
SO
4
= TiSO
4
+ H
2
O (18)
FeO + H
2
SO
4
= FeSO
4
+ H
2
O (19)
Fe
2
O
3
+ 3H
2
SO
4
= Fe
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O (20)
:
mTi(SO
4
) + 3(m-1)H
2
2
]
m-1
Ti(SO
4
)
2
+ 2(m-1)H
2
SO
4
(21)
mTiO(SO
4
) + 2(m-1)H
2
2
]
m-1
TiO(SO
4
) + (m-1)H
2
SO
4
(22)
[TiO(OH)
2
]
m-1
Ti(SO
4
)
2
2
+ 2SO
3
+ (m-1)H
2
O (23)
b) [47]
2
SO
4
2
SO
4
4
và
4
.7H
2
2
SO
4
:
TiFeO
3
+ 2H
2
SO
4
O
4
+ TiOSO
4
+ 2H
2
O (24)
:
Fe
2
(SO
4
)
3
4
(25)
:
FeSO
4
+ 7H
2
O FeSO
4
.7H
2
O (26)
4
:
TiOSO
4
+ 2H
2
4
.2H
2
O (27)
18
:
TiOSO
4
+ 2H
2
2
+ H
2
SO
4
(28)
:
TiO(OH)
2
2
+ H
2
O (29)
c)
2
-gel) [47]
-
:
(RO)
4
Ti + 4H
2
4
+ 4ROH (30)
n
H
2n+1
):
4
:
Ti(OH)
4
2
+ 2H
2
O (31)
STiO
2
quá trình sol-
÷30
2
-
Ngoài ra TiO
2
[13,47 trong
9,37,38].
19
1.2. Polianilin (PANi)
,
1.
làm xúc tác.
N NN
H
N
H
a b
Khi b = 0, Leucoemeradin - vàng
Khi a = b, Emeraldin - xanh n-íc biÓn
Khi a = 0, Pernigranlin - xanh tÝm
N
H
N
H
N
H
N
H
N NN
H
N
H
N N
N N
Muèi Emeraldin - xanh thÉm
A
-
+
HH
+
A
-
N NN
H
N
H
a b
20
: Leucomeraldin, emeraldin
ranilin.
.
,
(2).
2: §é dÉn cña PANi trong mét sè m«i tr-êng axit [23]
Axit
(S/cm).10
-2
Axit
n
(S/cm).10
-2
H
2
SO
4
9,72
H
3
PO
4
8,44
HCl
9,14
HClO
4
8,22
HNO
3
8,63
H
2
C
2
O
4
7,19
1. [7,17]
.
.
[17]:
2
22
1
w ( )
8
hN
ml N
(32)
N:
21
thích
các
.
1.
[21,23,35]
-
7].
1.
a)
,
có PANi.
PANi
-emeradin (LE):
N
H
N
H
N
H
22
[13].
b)
Hình 7: [28,41]
41]
23
- on, radical oligome hòa tan.
-
-
-0,2V) màu
1.zit TiO
2
-PANi
compozit
2
u nên
. Theo các công trình
,
2
và PANi
.
[12,27,31,32,40]:
.
2
gel
TiCl
4
+
, .
Ngoài ra, TiO
2
thép không r
áTiO
2.
[24,30,33,34,36,44]:
Compozit các nn thép không r
nên . Tuy
