BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
NGUYỄN THỊ TRANG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT
TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU
NANOCOMPOSITE POLYANILINE/TIO2
Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
Mã số: 60.52.75
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2013
Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ MINH ĐỨC
Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN ĐÌNH LÂM
Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM NGỌC ANH
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng 4
năm 2013.
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại Học Đà Nẵng
- Trung tâm Học liệu, Đại Học Đà Nẵng
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ vật liệu mới hiện là một trong năm ngành mũi nhọn
mà thế giới đang tập trung nghiên cứu. Tạo ra loại vật liệu mới, mở
rộng phạm vi ứng dụng vẫn là thách thức lớn của các nhà khoa học.
Trong đó, vật liệu tổ hợp có kích thước nano hay nanocomposite là
một loại vật liệu mới được đặc biệt quan tâm do chúng có những tính
chất ưu việt hơn hẳn các vật liệu truyền thống khác.
Vật liệu nano là loại vật liệu mà trong cấu trúc của các thành
phần cấu tạo nên nó phải có ít nhất một chiều ở kích thước nanomet.
Chúng bao gồm các dạng hạt, sợi hoặc ống. Vật liệu nano thể hiện
những tính năng đặc biệt mà những vật liệu truyền thống không có
được do kích thước và tăng diện tích bề mặt tiếp xúc pha. Do đó,
chúng thường được dùng để gia cường cho vật liệu composite nhằm
cải thiện tính chất của composite và biến tính lớp phủ hữu cơ. Khi
các hạt nano này được sử dụng làm tác nhân biến tính lớp phủ hữu
cơ, khả năng ứng dụng của loại vật liệu này sẽ được mở rộng. Tuy
nhiên, việc sử dụng các vật liệu có kích thước nano để biến tính lớp
phủ composite vẫn chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam.
Nanocomposite có thể được chế tạo trên nền kim loại, vô cơ
hoặc hữu cơ. Gần đây, người ta quan tâm đến nanocomposite trên cơ
sở mạng lưới polyme được gia cường bởi nanoclay, ống nano
cacbon, sợi nano cacbon, các chất độn vô cơ có kích thước nano như
TiO2, SiO2,… Trong số các loại này, TiO2 vẫn là loại vật liệu vô cơ
được sử dụng khá phổ biến trong nhiều nghiên cứu, chế tạo
nanocomposite. TiO2 khá trơ về mặt hóa học, có thể tham gia xúc tác
phản ứng quang hóa, không độc hại với môi trường, là loại vật liệu
vô cơ bán dẫn truyền thống nên càng được nhiều quan tâm. Đặc biệt
2
TiO2, nhiều nghiên cứu cho rằng, có mặt của TiO2 kích thước nano
trong composite có thể cải thiện nhiều tính chất của vật liệu như tính
chất cơ học, quang học…
Polyme dẫn điện là loại vật liệu đang thực sự được quan tâm
kể từ năm 1977, đánh dấu bằng giải thưởng Nobel Hóa học năm
2000 cho ba nhà khoa học H. Shirikawa, A. MacDiamid và A.
Heeger đã có công lao lớn phát hiện ra tính chất đặc biệt của các
polyme này. Trong các loại polyme dẫn điện được nghiên cứu,
polyaniline là loại được nhiều quan tâm nhất do những tính chất đặc
biệt của nó như độ dẫn điện cao, khả năng oxi hóa bằng hóa học và
điện hóa, bền trong các ứng dụng. Ý tưởng sử dụng polyaniline làm
môi trường liên tục trong vật liệu tổ hợp được phát triển và làm cho
sản phẩm này ngày một đa dạng, có thể phát huy được các tính chất
đặc biệt của polyaniline trong vật liệu mới. Sử dụng các hạt vô cơ
kích thước nano, micromet làm một pha trong vật liệu tổ hợp là
phương pháp dễ thực hiện, được nhiều nhà nghiên cứu lựa chọn.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung nghiên cứu chế tạo
nanocomposite bằng phương pháp điện hóa trên polyme nền là
polyaniline. Hạt nano TiO2 với kích thước 25-30 nm được phân tán
trong dung dịch điện phân chứa monome aniline bằng khuấy trộn cơ
học. Vật liệu nanocomposite được khảo sát các tính chất, đánh giá
khả năng ứng dụng làm lớp màng trong bảo vệ ăn mòn kim loại.
Nghiên cứu nhằm tạo lớp phủ chống ăn mòn tốt, đặc biệt ứng dụng
trong điều kiện thời tiết nhiệt đới ẩm gió mùa của Việt Nam.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Bằng phương pháp điện hóa, TiO2 có kích thước nano met
được pha trộn vào màng polyme polyaniline, tạo nên loại vật tổ hợp.
Màng sau khi tổng hợp được khảo sát các tính chất và đánh giá khả
3
năng bảo vệ kim loại của màng nanocomposite trong môi trường
NaCl 3%.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Hạt TiO2 có kích thước ~25nm được pha trộn vào polyme nền
là polyaniline trong quá trình polyme hóa điện hóa trên các điện cực
thép không gỉ. Các tính chất bề mặt, tính chất điện hóa của màng,
khả năng bảo vệ kim loại sau đó được đo đạc, khảo sát.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Tổng hợp màng bằng phương pháp điện hóa trên nền thép
không gỉ bằng các kỹ thuật điện hóa thông dụng sử dụng: quét thế
vòng, dòng không đổi.
Cấu trúc tế vi của bề mặt được xác định bằng kính hiển vi điện
tử quét (SEM); Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ nhiễu xạ
tia X (XRD) cũng như phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX), Phổ phát
xạ huỳnh quang tia X (XRF) nhằm xác định sự có mặt của TiO2
trong lớp màng polyaniline, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
để xác định trạng thái oxi hóa của màng.
Đánh giá khả năng chống ăn mòn của màng polyaniline qua
phép đo phổ tổng trở điện hóa, đo đường cong Tafel.
5. Bố cục đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo luận văn
gồm có các chương như sau :
Chương 1 : TỔNG QUAN
Chương 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
