T¹p chÝ Hãa häc, T. 45 (6A), Tr. 39 - 42, 2007<br />
<br />
<br />
NGHI£N CøU PHæ TæNG TRë CñA §IÖN CùC<br />
HîP KIM CH× ANTIMON PHñ POLYANILIN<br />
TRONG DUNG DÞCH AXIT H2SO4<br />
§Õn Tßa so¹n 15-11-2007<br />
Phan ThÞ B×nh, Ph¹m ThÞ Thanh Thuû, Mai ThÞ Thanh Thuú, Bïi H¶i Ninh<br />
ViÖn Hãa häc, ViÖn Khoa häc v' C«ng nghÖ ViÖt Nam<br />
<br />
<br />
Summary<br />
The anti-corrosion ability of polyaniline (PANi) which is in the form of solution was<br />
investigated to protect the leaden alloys containing antimon content from 2 to 4%. The PANi<br />
solution at concentration of 3.2 g/l was used to prepare a thin membrane on the alloy surface.<br />
The electrochemical impedance method and impedance simmulation software were applied to<br />
analyze the components which taken part in the electrochemical process. The result showed that<br />
no diffusion component was detected and polarization resistance was increased when leaden<br />
antimony alloy coated by PANi.<br />
<br />
<br />
I - GIíI THIÖU phôc triÖt ®Ó ®>îc hiÖn t>îng ¨n mßn s>ên cùc<br />
ch× trong ¾c quy axit.<br />
Trong nguån ®iÖn hãa häc, ¾c quy ch× axit GÇn ®©y nhiÒu c«ng bè vÒ vai trß b¶o vÖ ¨n<br />
cã tû phÇn s¶n xuÊt v! sö dông lín nhÊt [1], nªn mßn kim lo¹i cña polyme dÉn, ®Æc biÖt l!<br />
n©ng cao tuæi thä cña ¾c quy axit lu«n l! vÊn ®Ò polyanilin (PANi) [3,4]. PANi ®>îc tæng hîp ë<br />
kinh tÕ, khoa häc-kü thuËt cã tÝnh thêi sù ®èi víi d¹ng bét hoÆc d¹ng dung dÞch tuú thuéc v!o<br />
c¸c nh! khoa häc trªn thÕ giíi. ¡n mßn s>ên ®iÒu kiÖn, ph>¬ng ph¸p tæng hîp v! môc ®Ých sö<br />
cùc ch× trong dung dÞch axit sunfuric l! mét dông. Mét sè t¸c gi¶ ®P nghiªn cøu th!nh c«ng<br />
trong c¸c nguyªn nh©n chÝnh l!m gi¶m tuæi thä trong viÖc t¹o m!ng b¶o vÖ ¨n mßn kim lo¹i tõ<br />
cña ¾c quy axit. Do vËy viÖc b¶o vÖ ¨n mßn PANi d¹ng dung dÞch [5]. Do kh¶ n¨ng b¶o vÖ<br />
s>ên cùc ch× sÏ gãp phÇn c¶i thiÖn chÊt l>îng ¨n mßn kim lo¹i rÊt cao còng nh> kh¶ n¨ng<br />
cña ¾c quy axit.<br />
thuËn nghÞch ®iÖn ho¸, bÒn nhiÖt, th©n thiÖn víi<br />
Mét trong c¸c ph>¬ng ph¸p n©ng cao tuæi m«i tr>êng, dÔ chÕ t¹o v! gi¸ th!nh thÊp nªn<br />
thä cña ¾c quy l! thay ®æi th!nh phÇn s>ên cùc PANi l! ®èi t>îng rÊt cã triÓn väng trong viÖc<br />
ch× b»ng c¸ch gi¶m h!m l>îng antimon tõ 8% b¶o vÖ ¨n mßn s>ên cùc ch×, gãp phÇn n©ng cao<br />
xuèng cì 2% víi môc tiªu gi¶m gi¸ th!nh v! chÊt l>îng ¾c quy axit [6, 7].<br />
h¹n chÕ ¨n mßn s>ên cùc. Tuy nhiªn sù thay ®æi<br />
n!y ®P dÉn ®Õn ph¶i thay ®æi c«ng nghÖ ®óc Nghiªn cøu sö dông polyanilin d¹ng dung<br />
s>ên cùc v! ¶nh h>ëng ®Õn ®é b¸m dÝnh cña bét dÞch ®Ó t¹o m!ng b¶o vÖ ¨n mßn s>ên cùc ch× cã<br />
ho¹t lªn s>ên cùc. Ngo!i ra cã thÓ ®>a thªm phô th!nh phÇn antimon kh¸c nhau trong m«i tr>êng<br />
gia trùc tiÕp v!o bét ho¹t d>¬ng hoÆc dung dÞch H2SO4 (d = 1,26 g/cm3) ®>îc kh¶o s¸t b»ng<br />
axÝt cña ¾c quy ®Ó øc chÕ qu¸ tr×nh tho¸t khÝ oxi ph>¬ng ph¸p ®o tæng trë ®Ó m« pháng qu¸ tr×nh<br />
[2]. Tuy nhiªn hai biÖn ph¸p trªn kh«ng kh¾c ®iÖn hãa x¶y ra trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc hîp kim.<br />
<br />
39<br />
II - THùC NGHIÖM m« pháng s¬ ®å t>¬ng ®>¬ng cña qu¸ tr×nh ®iÖn<br />
hãa x¶y ra trªn ®iÖn cùc.<br />
1. Hãa chÊt 3. TiÕn h nh<br />
- Hîp kim ch× cã h!m l>îng antimon 2 v! - C¸c hîp kim ch× PbSb2, PbSb4 ®>îc nhóng<br />
4%: PbSb2; PbSb4. nhanh v!o dung dÞch polyanilin, lÊy mÉu ra ®Ó<br />
- Dung dÞch axit ¾c qui H2SO4 1,26 g/cm3 kh« tù nhiªn ta thu ®>îc c¸c mÉu hîp kim ®P<br />
®>îc b¶o vÖ b»ng líp m!ng PANi.<br />
- Dung dÞch polyanilin (3,2 g/l; pH = 1÷2).<br />
- Tæng trë cña c¸c hîp kim ch× ®>îc ®o<br />
2. Ph ¬ng tiÖn nghiªn cøu tr>íc v! sau khi ®P cã m!ng PANi b¶o vÖ trong<br />
B×nh ®iÖn hãa ®>îc sö dông víi hÖ 3 ®iÖn dung dÞch axit ¾c quy (d = 1,26 g/cm3).<br />
cùc: ®iÖn cùc so s¸nh Calomen, ®iÖn cùc ®èi l!<br />
l>íi platin, ®iÖn cùc l!m viÖc cã thiÕt diÖn 0,125 III - KÕT QU¶ V% TH¶O LUËN<br />
cm2 l! c¸c hîp kim ch× chøa antimon tõ 2 ®Õn<br />
4%. ThiÕt bÞ nghiªn cøu ®iÖn hãa IM6 cña hPng 1. Nghiªn cøu cÊu tróc ¶nh SEM<br />
Zahner-Elektrik ®>îc sö dông ®Ó ®o tæng trë v!<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
PbSb2 PbSb2-PANi<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
PbSb4 PbSb4-PANi<br />
<br />
<br />
H×nh 1: ¶nh SEM cña c¸c mÉu nÒn hîp kim ch× antimon v! hîp kim ®P b¶o vÖ b»ng PANi<br />
<br />
¶nh SEM cña c¸c mÉu nÒn hîp kim ch× PANi ®Ó b¶o vÖ (h×nh 3a) ®P ®>îc x©y dùng s¬<br />
antimon v! c¸c mÉu hîp kim ®P phñ PANi ®>îc ®å t>¬ng ®>¬ng trªn h×nh 2b v! 3b.<br />
tr×nh b!y trªn h×nh 1 cho thÊy bÒ mÆt c¸c mÉu Tr>íc hÕt ta nhËn thÊy trªn s¬ ®å t>¬ng<br />
hîp kim ®P phñ PANi cã cÊu tróc l! c¸c líp sîi ®>¬ng cña hîp kim ch× antimon (H×nh 2b) cã<br />
rÊt máng ®an xen v! chång lªn nhau. §é b¸m xuÊt hiÖn th!nh phÇn thø 6 l! khuÕch t¸n. ë<br />
dÝnh cña PANi trªn bÒ mÆt nÒn hîp kim ®>îc b¶ng 1 cho thÊy tæng trë khuÕch t¸n cña hîp<br />
x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn MESS MN 600 [8] ®¹t kim PbSb2 (27,8 KDW) cao gÊp kho¶ng 12 lÇn<br />
yªu cÇu. so víi hîp kim PbSb4 (2,33 KDW), nh> vËy tèc<br />
Nghiªn cøu phæ tæng trë v m« pháng ®é khuÕch t¸n x¶y ra ë líp s¶n phÈm bÒ mÆt cña<br />
hîp kim PbSb2 sÏ chËm h¬n so víi PbSb4.<br />
Tæng trë cña c¸c mÉu hîp kim ch× antimon Th!nh phÇn thø hai cã thÓ coi nh> ®iÖn dung<br />
PbSb2, PbSb4 tr>íc (h×nh 2a) v! sau khi ®P phñ líp kÐp v× cã gi¸ trÞ sè mò nhá h¬n 0,5.<br />
40<br />
§iÖn trë chuyÓn ®iÖn tÝch trong lç xèp (sè 4) còng kh¼ng ®Þnh r»ng th!nh phÇn antimon thÊp<br />
ë tr>êng hîp hîp kim PbSb2 (15,66 k ) cao gÊp h¬n th× kh¶ n¨ng bÞ ¨n mßn còng thÊp h¬n.<br />
gÇn 20 lÇn so víi PbSb4 (0,87 k ). §iÒu n!y<br />
PhÇn ¶o (k )<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(b)<br />
(a) 1<br />
<br />
<br />
2 6 W<br />
<br />
<br />
5<br />
3 4<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
PhÇn thùc, k<br />
<br />
H×nh 2: (a) Phæ tæng trë Nyquist cña ®iÖn cùc PbSb2 v! PbSb4; (b): S¬ ®å t>¬ng ®>¬ng<br />
Dung dÞch ®o: H2SO4 1,26 /cm3. TÇn sè: 100 kHz ÷ 100 mHz ; Biªn ®é: 5 mV<br />
1: §iÖn trë dung dÞch; 2: Th!nh phÇn pha kh«ng ®æi cña líp s¶n phÈm bÒ mÆt<br />
3: Th!nh phÇn pha kh«ng ®æi trong lç xèp; 4: §iÖn trë chuyÓn ®iÖn tÝch trong lç xèp<br />
5: §iÖn trë ph©n cùc; 6: §iÖn trë khuÕch t¸n.<br />
PhÇn ¶o (k )<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(a) 1 (b)<br />
<br />
<br />
2 5<br />
<br />
<br />
4<br />
3<br />
<br />
<br />
<br />
PhÇn thùc (k )<br />
<br />
H×nh 3: (a) phæ tæng trë Nyquist cña PANi/PbSb2 v! PANi/PbSb4; (b): S¬ ®å t>¬ng ®>¬ng<br />
Dung dÞch ®o: H2SO4 1,26 g/cm3. TÇn sè: 100 kHz ÷ 100 mHz; Biªn ®é: 5 mV<br />
1: §iÖn trë dung dÞch; 2: §iÖn dung bÒ mÆt; 3: Th!nh phÇn pha kh«ng ®æi trong lç xèp<br />
4: §iÖn trë chuyÓn ®iÖn tÝch trong lç xèp; 5: §iÖn trë ph©n cùc.<br />
<br />
<br />
<br />
41<br />
B¶ng 1: Gi¸ trÞ c¸c th!nh phÇn trong s¬ ®å t>¬ng ®>¬ng trªn h×nh 2b<br />
1 2 3 4 5 6<br />
§Æc ®iÓm mÉu<br />
m µF Sè mò µF Sè mò k µ KDW<br />
PbSb2 3,72 46,45 0,30 2,27 0,926 15,66 57,09 27,8<br />
PbSb4 20,40 10,55 0,38 7,32 0,783 0,87 617,60 2,33<br />
<br />
S¬ ®å t>¬ng ®>¬ng trªn h×nh 3b m« pháng 5) ®P t¨ng lªn rÊt nhiÒu v! kh«ng thÊy xuÊt hiÖn<br />
qu¸ tr×nh ®iÖn hãa x¶y ra ®èi víi ®iÖn cùc hîp th!nh phÇn khuÕch t¸n nh> trong tr>êng hîp<br />
kim ch× ®P ®>îc b¶o vÖ b»ng líp phñ PANi. So kh¶o s¸t ®iÖn cùc hîp kim nÒn (h×nh 2b). §iÒu<br />
s¸nh kÕt qu¶ ë b¶ng 1 v! 2 ta thÊy khi hîp kim n!y kh¼ng ®Þnh PANi cã vai trß b¶o vÖ ¨n mßn<br />
®>îc b¶o vÖ b»ng PANi th× ®iÖn trë ph©n cùc (sè ®èi víi ®iÖn cùc hîp kim ch× antimon.<br />
<br />
B¶ng 2: Gi¸ trÞ c¸c th!nh phÇn trong s¬ ®å t>¬ng ®>¬ng trªn h×nh 3b<br />
1 2 3 4 5<br />
§Æc ®iÓm mÉu<br />
p µF Sè mò µs µF Sè mò k k<br />
PbSb2-PANi 19,53 9,044 0,123 5,83 0,686 0,77 2,205 98,5<br />
PbSb4-PANi 19,53 52,93 0,079 78,59 2,161 0,753 6,645 19,42<br />
<br />
§iÖn cùc PbSb2-PANi cã ®iÖn trë ph©n cùc T%I LIÖU THAM KH¶O<br />
l! 98,5 k (sè 5), cao kho¶ng gÊp 4 lÇn so víi<br />
®iÖn trë ph©n cùc cña PbSb4-PANi. Ngo!i ra ta 1. K. Wiesener, J. Garche, W. Schneider.<br />
còng nhËn thÊy thêi gian thiÕt lËp ®iÖn dung bÒ Electrochemische Stromquellen, Berlin<br />
mÆt (sè 2) trong tr>êng hîp PbSb2-PANi l! 5,83 Akad. Verlag (1981).<br />
µs nhanh h¬n so víi PbSb4-PANi (78,59 µs). 2. Phan ThÞ B×nh, Ng« Quèc QuyÒn, Lª Quèc<br />
MÆc dï PANi cã kh¶ n¨ng b¶o vÖ ¨n mßn ®èi<br />
Hïng, NguyÔn §øc Hïng. T¹p chÝ Hãa häc,<br />
víi c¶ hai ®iÖn cùc hîp kim ch×, song sÏ hiÖu<br />
T. 31, sè 4, Tr. 35 - 36 (1993).<br />
qu¶ h¬n nÕu chóng ta chän hîp kim ch× cã h!m<br />
l>îng antimon thÊp h¬n (PbSb2) ®Ó t¹o m!ng 3. Heinze J. Synthetic Metals, P. 2805 - 2823<br />
PANi b¶o vÖ. (1999).<br />
4. Sreejith V. PhD-Thesis in Chemistry,<br />
IV - KÕT LUËN University of Pune (India) (2004).<br />
Cã thÓ sö dông PANi d¹ng dung dÞch ®Ó b¶o 5. Subrahmanya Shreepathi, PhD thesis TU-<br />
vÖ ¨n mßn ®èi víi hîp kim ch× antimon. CÊu Chemnitz, Germany (2006).<br />
tróc cña PANi trªn bÒ mÆt hîp kim ch× antimon 6. Martha S.K, B. Hariprakash, S.A. Gaffoor<br />
l! c¸c líp sîi rÊt máng ®an xen chång lªn nhau and Shukla.A.K. J. of applied<br />
v! cã ®é b¸m dÝnh tèt. Cã líp m!ng PANi b¶o Electrochemistry, Vol 36, No 6, 711-722<br />
vÖ kh«ng chØ l!m t¨ng ®iÖn trë ph©n cùc m! cßn (2006).<br />
lo¹i trõ ®>îc hiÖn t>îng khuÕch t¸n dung dÞch<br />
7. Rahmanifar. M.S, Mousavi S. A. The 1st<br />
qua m!ng.<br />
Iran - Russia Joint Seminar & Workshops<br />
Lêi c¶m ¬n: C«ng tr×nh n'y ®@îc sù hç trî on Nanotechnololy (2005).<br />
kinh phÝ cña ViÖn Hãa häc, ViÖn Khoa häc v' 8. NguyÔn ThÞ Lª HiÒn. B¸o c¸o thùc hiÖn ®Ò<br />
C«ng nghÖ ViÖt Nam. t!i-ViÖn KH&CNVN, Tr. 32 (2007).<br />
<br />
<br />
42<br />
Impedance Investigation of Lead Antimon Alloy<br />
Coated by Polyaniline in Acid Sulfuric Solution<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
