BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
----------------------------------
LÊ VĂN KHỎE
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MÀNG POLYPYRROLE VÀ
KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CHO
MỘT SỐ KIM LOẠI HOẠT ĐỘNG (Fe, Zn, Al)
Chuyên ngành : Hóa học hữu cơ
Mã số : 9.44.01.14
TÓM TT LUN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
HÀ NI 2025
Công trình được hoàn thành tại:
B môn Hóa Hu cơ - Khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Vũ Quc Trung
2. PGS.TS. Ngô Xuân Lương
Phản biện 1: GS.TS. Phạm Quốc Long, Viện Hoá học các hợp chất thiên
nhiên, Viện Hàn lâm KH và CN Việt Nam.
Phản biện 2 PGS.TS. Trần Mạnh Trí, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại
học Quốc gia Hà Nội.
Phản biện 3: PGS.TS. Dương Quốc Hoàn, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường
họp tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
vào hồi 08 giờ 00 ngày 20 tháng 2 năm 2025
Có thm hiu lun án tại thư vin:
Thư viện Quc gia, Hà Ni
Hoặc Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Ni
1
M ĐẦU
Kim loi hợp kim đều nhiu tính chất học, hóa hc vt rất quý báu đặc
bit các kim loi hp kim ca nhôm, iron, kmvậy, chúng đưc dùng cho nhiu
ng dng đóng vai trò ch đạo hu hết các lĩnh vc, như trong công nghip trong
cuc sng hàng ngày ca chúng ta. Kim loi có mt trong tt c các sn phm t các thiết b
phc tạp như máy bay, ô tô… cho đến nhng th đơn giản như đồ chơi, dụng c nấu ăn…
Tt c các sn phm kim loi trong quá trình s dụng đều tiếp xúc vi không khí m
ướt hoc các môi trưng gây ăn mòn mạnh khác như nước biển, acid,… Vì vậy, quá trình ăn
mòn trên b mt kim loi luôn xy ra. Do đó, việc kiểm soát hạn chế ăn mòn kim loại
ý nghĩa tầm quan trọng rất lớn trên toàn thế giới, nht các khu vc vùng bin dài
như Vit Nam. Thc tế, nhiều cách để bo v ngăn cản s ăn mòn như: phương
pháp bo v cathode, bo v anode, s dng các cht c chế ăn mòn, tạo thành cht không
tan trên b mt kim loi làm thành lp th động, sơn lớp ph hu lên bề mt kim
loiPhương pháp hữu hiệu được sử dụng chủ yếu tạo ra các lớp phủ chống ăn mòn,
hình thành một lớp rào cản để ngăn cản sự tiếp xúc giữa kim loại cần bảo vệ với môi trường
ăn mòn. Thc tế lp ph chromium tác dng c chế ăn mòn rất tt. Tuy nhiên đa số hợp
chất chứa chromium trong lớp phủ khi bị rửa trôi đều y ra thiệt hại ảnh hưởng nghiêm
trọng đến môi trường điều đó đã khuyến khích các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu
để m ra các hợp chất chống ăn mòn thân thiện với môi trường hơn. Trong những năm gần
đây, rất nhiều loại vật liệu mới đã được nghiên cứu sử dụng để khắc phục tình trạng
trên, trong đó polymer dẫn điện liên hợp đã được quan tâm nghiên cu rng rãi nh đặc
tính không độc hi, thân thin với môi trường, độ ổn định cao d tng hp, lp ph
trin vng nhất để bo v hn chế tối đa quá trình ăn mòn kim loại công nghip. rt
nhiu công trình công b trong các năm từ 2018 - 2023 đã chứng t điều này. Đặc bit vi
lp ph PPy hướng nghiên cu làm lp ph chống ăn mòn, thay thế cho lp ph cha
chromium mang tính thi s cao, còn nhiu vấn đề cn tiếp tc làm rõ.
T nhng phân tích trên đề tài: Nghiên cu tng hp màng PPy kh năng
chống ăn mòn cho mt s kim loi hoạt đng (Fe, Zn, Al) được la chọn làm đề tài
nghiên cu ca lun án.
Mc tiêu ca lun án
Tng hp thành công màng PPy trên nn các kim loi thép carbon thp (PPy/Fe), Zn
(PPy/Zn), Al (PPy/Al) vi h anion c chế ăn mòn thích hp. Xác định đặc trưng cấu
trúc ca màng PPy pha tp anion trên nn các kim loi hot đng bằng các phương phápnh
SEM, ph hng ngoi, ph Raman. Đánh giá khả năng bảo v chống ăn mòn của màng PPy
sau khi đưc pha tp trên nn kim loi Fe, Al, Zn. Đưa ra chế phù hp v tác dng bo
v chống ăn mòn của màng PPy pha tp anion. Nghiên cứu và lựa chọn được điều kiện thích
hợp để tổng hợp thành công nanocomposite gốc PPy được pha tp c salicylate/molybdate
2
graphene oxide (GO) dưới dng lp ph nano trên nn thép carbon thp. Tng hp,
nghiên cu kh năng bảo v chống ăn mòn của các màng sơn chứa nanocomposite PPy/SiO2
pha tp 3-Nisa trên nn nhôm.
Ni dung ca lun án
M đầu: Gii thiu chung và mc tiêu ca lun án
Tng quan lun án: Tng quan các vấn đề v lch s ra đời tính chất cơ bản ca
polymer dẫn, các phương pháp điu chếcác ng dng ca nó trong bo v chống ăn mòn
kim loi hoạt động. Ch yếu các ng trình s dng PPy được tng hp trong các i
trưng có nước và không có nước.
Điu kin thc nghim: Các phương pháp xác định hình thái cu trúc, thành phn
cu tạo, độ bn nhit của màng PPy như: kính hiển vi đin t quét (SEM), phân tích nhit
(TGA), tán x t hp (Raman), ph hng ngoi (FTIR), tán x tia X theo năng lượng
(EDX). Các phương pháp điện hóa đ tng hp nghiên cứu quá trình ăn mòn như: Dòng
không đổi, thế không đổi, đo ph CV, thế mch h theo thời gian (OCP), đường cong phân
cc Tafel (IE), Ph tng tr (EIS). Phương pháp phun mù muối.
Kết qu tho lun: T các kết qu thu được t thc nghim, s dng phương
pháp nghiên cu nêu trên đã tiến hành phân tích, đánh giá v hình thái cu trúc ca các
màng PPy, kh năng bo v, t bo v chống ăn mòn của màng PPy.
Kết lun: Nêu nhng kết qu chính đạt đưc.
Ý nghĩa khoa hc và thc tin ca lun án
Hu hết các sn phm kim loại đều b ăn mòn trong quá trình sử dng do tiếp xúc vi
không khí m ướt hoc các môi trường ăn mòn mạnh khác như c biển, acid,… vậy
các nhà khoa hc đang hết sc n lực để kiểm soát hạn chế ăn mòn kim loại. Lp ph
chromium có tác dng c chế ăn mòn rất tt. Tuy nhiên đa số hợp chất chứa chromium trong
lớp phủ khi bị rửa trôi đều y ra thiệt hại ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Lớp
phủ polymer dẫn điện liên hợp đã được quan tâm và nghiên cu rng rãi nh đặc tính không
độc hi, thân thin với môi trường, độ ổn định cao d tng hp, lp ph trin vng
nhất để bo v hn chế tối đa quá trình ăn mòn kim loi công nghip. Trong đó lp ph
PPy ni lên vi nhiều ưu điểm hơn so với lp ph ca polymer dn khác. Do vy Tng hp
thành công màng PPy trên nn các kim loi thép carbon thp (PPy/Fe), Zn (PPy/Zn), Al
(PPy/Al) vi h anion c chế ăn mòn thích hợp có ý nghĩa khoa học và thc tin cao.
Những đóng góp mới ca lun án
Vic tng hp thành màng PPy trên nn thép carbon thp vi vic s dụng đồng thi
anion pha tp salicylate molybdate đã ng cao hiu sut bo v kim loi so vi màng
khi không s dng hoc ch s dng mt anion pha tạp như salicylate, molybdate.
3
Tng hp thành công màng PPy trên nn kim loi nhôm đặc bit trên nn kim loi
km vi anion pha tp 3-Nisa, vi anion pha tp 3-Nisa đã làm tăng tác dụng bo v chng
ăn mòn cho hai kim loi này, kết qu đo OCP cho thi gian bào v tới hơn 300 giờ lớn hơn
nhiu so vi vic s dng các anion pha tạp khác được công b trưc đó.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Gii thiu v polymer dn
1.1.1. Lch s ra đi polymer dn
1.1.2. Cấu trúc điện t và s dẫn điện ca polymer dn
1.1.3. Đặc điểm ca polymer dn
1.1.4. Các phương pháp tổng hp polymer dn
1.2. Polypyrrole(PPy)
1.2.1. Tính cht ca PPy
1.2.2. Phương pháp tng hp PPy
1.3. Kh năng bo v chống ăn mòn của PPy
1.3.1. Gii thiu chung v ăn mòn
1.3.2. Cơ chế bo v chng ăn mòn kim loi bng polymer dn
1.3.3. Vai trò ca anion tp cht
1.3.4. Nhng nghiên cu hin ti v tng hp và bo v chống ăn mòn của PPy
Nhn xét: th nhn thy rng, nghiên cu màng PPy vi mục đích chống ăn mòn
kim loại được quan tâm nhiu trên thế giới cũng như tại Vit Nam. Các nghiên cu đều đi
theo hướng to màng vi s h tr ca các anion pha tạp như oxalate, salicylate,
dodecylsulfonate... đã nâng cao được kh ng bảo v chống ăn mòn cho màng PPy. Tuy
nhiên, s ng các công trình công b ca các nhóm nghiên cu li tp trung nhiu vào
nên kim loi iron vi vic s dụng đơn lẻ các ion pha tp dẫn đến thi gian bo v ca
màng PPy chưa u. Các công trình nghiên cu cho các nn kim loi hoạt động khác như
nn km, nhôm chưa nhiều. Vic tìm ra các anion pha tp mi đng cao kh năng bảo v
chống ăn mòn của màng PPy cho các kim loi hoạt đng cn phi tiếp tc nghiên cu. Do
vy, lun án này s tp trung nghiên cu phát trin lp ph PPy pha tp các anion
phù hp nhm nâng cao kh năng bảo v cho nn kim loi iron đặc bit cho các nn kim
loi nhôm và km.