Khóa luận tốt nghiệp đại học khảo sát phổ tổng trở của điện cực titio2 pani cnts trong môi trường nước thải nhà máy bia bổ sung glucozơ

Khóa luận: Nghiên cứu trở kháng điện cực TiO2/PANI/CNTs trong xử lý nước thải nhà máy bia có glucozơ. Phân tích và ứng dụng tiềm năng.

• Tác giả: Lê Hải Dung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thế Duyến
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Hóa lý
• Đề tài: Khảo sát phổ tổng trở của điện cực Ti/TiO2 - PANi – CNTs trong môi trường nước thải nhà máy bia bổ sung glucozơ
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan điện cực TiO2 PANI CNTs cho xử lý nước thải

Nghiên cứu về vật liệu nano composite đang mở ra những hướng đi đột phá trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là xử lý môi trường. Sự kết hợp giữa titan đioxit (TiO2), polyaniline (PANI), và ống nano carbon (CNTs) tạo ra một loại điện cực ưu việt. Vật liệu này tận dụng các đặc tính nổi bật của từng thành phần. TiO2 là chất bán dẫn có khả năng quang xúc tác mạnh mẽ. PANI là một polymer dẫn điện bền, dễ tổng hợp. CNTs sở hữu độ bền cơ học, tính dẫn điện và diện tích bề mặt vượt trội. Khóa luận tốt nghiệp của Lê Hải Dung (2018) tập trung vào việc chế tạo và khảo sát phổ tổng trở của điện cực TiO2-PANI-CNTs trên nền Titan. Mục tiêu là đánh giá hoạt tính điện hóa của điện cực này trong môi trường khắc nghiệt như nước thải nhà máy bia có bổ sung glucose. Việc phân tích phổ tổng trở điện hóa (Electrochemical Impedance Spectroscopy - EIS) là phương pháp cốt lõi, cung cấp thông tin chi tiết về các quá trình xảy ra tại bề mặt phân cách điện cực-dung dịch. Thông qua việc phân tích các giản đồ Nyquist và giản đồ Bode, nghiên cứu làm sáng tỏ cơ chế chuyển điện tích, điện trở dung dịch và các hiện tượng hấp phụ, từ đó tìm ra tỷ lệ CNTs tối ưu để nâng cao hiệu suất của điện cực. Kết quả nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa học thuật mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, phát triển cảm biến sinh học (biosensor) và pin nhiên liệu vi sinh (MFC).

1.1. Giới thiệu vật liệu composite nano TiO2 PANI CNTs

Vật liệu composite nano TiO2-PANI-CNTs là sự lai ghép giữa ba thành phần tiên tiến. Titan đioxit (TiO2), một oxit kim loại bán dẫn, nổi tiếng với tính thân thiện môi trường và khả năng xúc tác quang điện hóa mạnh. Polyaniline (PANI) là một polymer dẫn điện điển hình, có độ bền nhiệt và hóa học cao, cùng khả năng dẫn điện tốt. Thành phần thứ ba là ống nano carbon (CNTs), một vật liệu siêu nhẹ, siêu bền, có khả năng hấp phụ và dẫn điện, dẫn nhiệt xuất sắc. Việc kết hợp ba vật liệu này tạo ra một cấu trúc composite với hiệu ứng cộng hưởng: PANI và CNTs cải thiện khả năng dẫn điện và diện tích bề mặt của điện cực, trong khi TiO2 đóng vai trò xúc tác cho các phản ứng oxy hóa điện hóa. Cấu trúc này giúp tăng cường đáng kể tốc độ truyền electron và hiệu quả của các quá trình điện hóa trên bề mặt.

1.2. Vai trò của phổ tổng trở điện hóa trong nghiên cứu

Phổ tổng trở điện hóa, hay phương pháp EIS, là một kỹ thuật phân tích mạnh mẽ và không phá hủy mẫu. Kỹ thuật này được sử dụng để nghiên cứu các đặc tính điện hóa của điện cực. Bằng cách áp một tín hiệu xoay chiều có biên độ nhỏ ở các dải tần số khác nhau và ghi nhận tín hiệu phản hồi, EIS cho phép xác định các thông số quan trọng như điện trở dung dịch (Rdd), điện trở chuyển điện tích (Rct), và điện dung lớp kép (Cf). Dữ liệu thu được thường được biểu diễn qua giản đồ Nyquist và giản đồ Bode. Phân tích các giản đồ này giúp xây dựng mô hình mạch điện tương đương, từ đó làm sáng tỏ cơ chế phản ứng, động học quá trình và đánh giá hoạt tính của vật liệu điện cực trong một môi trường cụ thể, ví dụ như trong phân tích nước thải công nghiệp.

II. Thách thức xử lý nước thải nhà máy bia vai trò điện cực

Ngành công nghiệp sản xuất bia, dù đóng góp lớn cho kinh tế, lại tạo ra một lượng lớn nước thải với mức độ ô nhiễm hữu cơ rất cao. Nước thải từ các nhà máy bia có đặc trưng là nồng độ nhu cầu oxy hóa học (COD) và nhu cầu oxy sinh học (BOD) cực kỳ cao, thường dao động từ 3000-5000 mg/L, cao gấp nhiều lần so với nước thải sinh hoạt. Theo tài liệu tham khảo, để sản xuất 1000 lít bia, ngành công nghiệp này thải ra khoảng 10 kg BOD (Nguyễn Thế Duyến, 2017). Các phương pháp xử lý truyền thống như xử lý sinh học hiếu khí hoặc kỵ khí thường đòi hỏi diện tích lớn, thời gian xử lý dài và hiệu quả không ổn định khi tải lượng ô nhiễm biến động. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp công nghệ mới là cực kỳ cấp thiết. Các phương pháp oxy hóa điện hóa sử dụng điện cực hiệu suất cao đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Điện cực biến tính TiO2-PANI-CNTs được kỳ vọng sẽ giải quyết bài toán này. Với diện tích bề mặt lớn và hoạt tính xúc tác cao, điện cực có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phức tạp trong nước thải thành các hợp chất đơn giản hơn như CO2 và H2O, góp phần giảm thiểu đáng kể chỉ số COD và BOD trong nước thải, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường ngày càng khắt khe.

2.1. Đặc điểm ô nhiễm hữu cơ trong nước thải nhà máy bia

Nước thải nhà máy bia chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như carbohydrate (glucose, tinh bột dư), protein, axit hữu cơ, và cồn. Điều này dẫn đến các chỉ số COD và BOD trong nước thải rất cao. Sự hiện diện của các chất này khi xả ra môi trường mà không qua xử lý sẽ gây suy giảm nghiêm trọng nồng độ oxy hòa tan trong nước, dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, gây hại cho hệ sinh thái thủy sinh. Ngoài ra, nước thải còn chứa các chất rắn lơ lửng và các hợp chất vô cơ từ quá trình vệ sinh thiết bị. Việc xử lý hiệu quả nguồn ô nhiễm hữu cơ này là thách thức lớn, đòi hỏi công nghệ có khả năng xử lý tải lượng ô nhiễm cao và biến động.

2.2. Hạn chế của các phương pháp xử lý truyền thống

Các phương pháp xử lý sinh học truyền thống, dù phổ biến, nhưng bộc lộ nhiều hạn chế khi áp dụng cho xử lý nước thải nhà máy bia. Quá trình kỵ khí có thể tạo ra khí metan (CH4), một khí nhà kính mạnh, nếu không được thu hồi đúng cách. Quá trình hiếu khí lại tiêu tốn nhiều năng lượng cho việc sục khí. Cả hai phương pháp đều yêu cầu thời gian lưu nước dài, diện tích xây dựng lớn và nhạy cảm với sự thay đổi đột ngột về nồng độ chất ô nhiễm và nhiệt độ. Các phương pháp hóa lý như keo tụ, tạo bông thường tạo ra lượng bùn lớn, cần chi phí xử lý thứ cấp. Do đó, việc phát triển các công nghệ tiên tiến như oxy hóa điện hóa với điện cực composite nano là hướng đi cần thiết để khắc phục các nhược điểm này.

III. Phương pháp EIS Khảo sát phổ tổng trở điện hóa chi tiết

Phương pháp EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) là công cụ trung tâm trong khóa luận để thực hiện đo lường điện hóa và đánh giá đặc tính điện hóa của điện cực. Nguyên lý của phương pháp này là áp một thế điện xoay chiều (AC) có biên độ nhỏ (thường là 5-10 mV) vào hệ thống tại một thế một chiều (DC) không đổi. Tín hiệu dòng điện xoay chiều phản hồi sẽ được ghi lại. Tỷ số giữa tín hiệu thế và dòng tại mỗi tần số chính là tổng trở (impedance). Tổng trở là một đại lượng phức, bao gồm phần thực (điện trở) và phần ảo (liên quan đến các yếu tố điện dung, điện cảm). Dữ liệu tổng trở thu được trên một dải tần số rộng (từ 100 kHz xuống 10 mHz trong nghiên cứu này) được dùng để vẽ nên giản đồ Nyquist và giản đồ Bode. Việc phân tích các giản đồ này, kết hợp với mô phỏng mạch điện tương đương, cho phép các nhà khoa học bóc tách và định lượng các quá trình riêng lẻ xảy ra trên bề mặt điện cực, chẳng hạn như tốc độ phản ứng chuyển điện tích, sự khuếch tán của các chất, hay sự hình thành lớp màng thụ động. Đây là phương pháp không thể thiếu để hiểu sâu về hoạt động của điện cực biến tính TiO2-PANI-CNTs.

3.1. Nguyên lý cơ bản của kỹ thuật đo lường điện hóa EIS

Kỹ thuật đo lường điện hóa bằng EIS hoạt động dựa trên việc phân tích phản ứng của một hệ điện hóa đối với một kích thích xoay chiều nhỏ. Do biên độ kích thích nhỏ, hệ thống được coi là giả tuyến tính, cho phép phân tích chính xác các thành phần điện trở, điện dung, và điện cảm. Tổng trở (Z) được biểu diễn dưới dạng Z(ω) = Z' + jZ'', trong đó Z' là phần thực và Z'' là phần ảo, j là đơn vị ảo (√-1), và ω là tần số góc. Bằng cách quét tần số, một phổ tổng trở hoàn chỉnh được ghi lại, cung cấp một "dấu vân tay" điện hóa đặc trưng cho hệ thống tại thời điểm đo. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích để nghiên cứu các hệ thống phức tạp như điện cực composite nano nơi nhiều quá trình vật lý và hóa học diễn ra đồng thời.

3.2. Cách phân tích giản đồ Nyquist và giản đồ Bode hiệu quả

Giản đồ Nyquist biểu diễn mối quan hệ giữa phần ảo (-Z'') và phần thực (Z') của tổng trở. Hình dạng của giản đồ, thường là các cung bán nguyệt, cung cấp thông tin định tính và định lượng. Đường kính của cung bán nguyệt ở tần số cao thường tương ứng với điện trở chuyển điện tích (Rct), một chỉ số quan trọng về tốc độ phản ứng điện hóa. Một đường kính nhỏ hơn cho thấy phản ứng nhanh hơn và hoạt tính điện cực cao hơn. Trong khi đó, giản đồ Bode biểu diễn mô-đun tổng trở (|Z|) và góc lệch pha (φ) theo tần số. Phổ Bode giúp xác định điện trở dung dịch (tại tần số rất cao) và tổng trở toàn phần của hệ (tại tần số rất thấp). Việc phân tích đồng thời cả hai loại giản đồ này cho phép xây dựng một bức tranh toàn diện về các quá trình điện hóa.

IV. Kết quả khảo sát phổ tổng trở của điện cực trong nước thải

Kết quả thực nghiệm từ khóa luận của Lê Hải Dung (2018) đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về hoạt tính của điện cực TiO2-PANI-CNTs trong môi trường nước thải nhà máy bia. Phép đo phổ tổng trở điện hóa được tiến hành trên các mẫu điện cực với tỷ lệ ống nano carbon (CNTs) thay đổi (0%, 1%, 10%, 20%, 30%). Dữ liệu từ giản đồ Nyquist (Hình 3.1) cho thấy hình dạng các cung bán nguyệt có sự thay đổi rõ rệt. Đáng chú ý, đường kính cung bán nguyệt – đại diện cho điện trở chuyển điện tích – nhỏ nhất ở mẫu điện cực chứa 30% CNTs. Điều này chứng tỏ mẫu 30% CNTs có hoạt tính điện hóa cao nhất, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình oxy hóa điện hóa glucose và các chất hữu cơ khác. Kết quả từ giản đồ Bode (Hình 3.5 và Bảng 3.2) cũng củng cố nhận định này. Tại tần số thấp (10 mHz), giá trị tổng trở của mẫu 30% CNTs là thấp nhất (1,015 kΩ), trong khi mẫu 1% CNTs lại có tổng trở cao nhất (5,718 kΩ), thậm chí cao hơn cả mẫu không chứa CNTs. Dữ liệu này chỉ ra rằng việc thêm một lượng nhỏ CNTs (1%) có thể chưa đủ để tạo thành mạng lưới dẫn điện hiệu quả, trong khi ở hàm lượng cao hơn (≥10%), CNTs phát huy vai trò tăng cường dẫn điện và diện tích bề mặt, từ đó cải thiện đáng kể đặc tính điện hóa của điện cực.

4.1. Phân tích phổ Nyquist Ảnh hưởng của nồng độ CNTs

Phân tích chi tiết giản đồ Nyquist cho thấy, điện cực không chứa CNTs có một cung bán nguyệt tương đối lớn. Khi thêm 1% CNTs, cung bán nguyệt bất ngờ phình to ra, cho thấy điện trở tăng lên, có thể do sự phân bố không đồng đều của CNTs làm cản trở quá trình chuyển điện tích. Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng CNTs lên 10%, 20% và đặc biệt là 30%, đường kính cung bán nguyệt thu hẹp đáng kể. Cung bán nguyệt nhỏ nhất ở mẫu 30% CNTs cho thấy điện trở chuyển điện tích thấp, đồng nghĩa với tốc độ phản ứng điện hóa trên bề mặt là nhanh nhất. Kết quả này khẳng định vai trò then chốt của CNTs trong việc tạo ra các đường dẫn electron hiệu quả trong cấu trúc vật liệu nano composite.

4.2. Đánh giá hoạt tính qua giản đồ Bode và tổng trở

Giản đồ Bode cung cấp một góc nhìn bổ sung. Đồ thị log|Z| theo log(f) (Hình 3.5a) cho thấy tại vùng tần số thấp, tổng trở của mẫu 30% CNTs thấp hơn rõ rệt so với các mẫu còn lại. Giá trị tổng trở tại tần số 10 mHz (Bảng 3.2) là một chỉ số quan trọng để so sánh hoạt tính tổng thể. Mẫu 30% CNTs có tổng trở chỉ 1,015 kΩ, thấp hơn khoảng 4,4 lần so với mẫu không có CNTs (4,41 kΩ). Điều này cho thấy điện cực 30% CNTs không chỉ có tốc độ chuyển điện tích nhanh (thể hiện qua Nyquist) mà còn có khả năng xúc tác tổng thể cho quá trình oxy hóa điện hóa tốt hơn đáng kể. Đồ thị góc pha (Hình 3.5b) cũng cho thấy sự dịch chuyển đỉnh về phía tần số cao hơn khi tăng hàm lượng CNTs, phản ánh sự thay đổi trong hằng số thời gian của các quá trình điện hóa.

V. Ứng dụng điện cực TiO2 PANI CNTs Từ MFC đến biosensor

Những kết quả tích cực từ việc khảo sát phổ tổng trở của điện cực TiO2-PANI-CNTs mở ra nhiều hướng ứng dụng thực tiễn đầy hứa hẹn. Hoạt tính điện hóa cao của vật liệu này, đặc biệt là ở tỷ lệ 30% CNTs, làm cho nó trở thành một ứng cử viên sáng giá cho vị trí điện cực anot trong pin nhiên liệu vi sinh (MFC). Trong MFC, vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ trong nước thải để tạo ra electron, và một điện cực anot hiệu quả sẽ thu nhận các electron này để tạo ra dòng điện. Khả năng xúc tác và dẫn điện tốt của điện cực composite nano TiO2-PANI-CNTs sẽ giúp tăng mật độ công suất và hiệu quả xử lý của MFC. Một ứng dụng tiềm năng khác là phát triển cảm biến sinh học (biosensor). Với diện tích bề mặt lớn và độ nhạy cao, điện cực này có thể được biến tính thêm với các enzyme đặc hiệu (như glucose oxidase) để tạo ra các cảm biến có khả năng phát hiện nhanh và chính xác nồng độ glucose hoặc các chỉ số quan trọng như COD và BOD trong nước thải. Thay vì các phương pháp phân tích tốn thời gian trong phòng thí nghiệm, một cảm biến dựa trên điện cực này có thể cho kết quả tại chỗ, hỗ trợ đắc lực cho công tác giám sát và quản lý môi trường.

5.1. Tiềm năng trong pin nhiên liệu vi sinh MFC thế hệ mới

Pin nhiên liệu vi sinh (MFC) là một công nghệ bền vững, có khả năng đồng thời xử lý nước thải và tạo ra điện năng. Hiệu suất của MFC phụ thuộc rất lớn vào vật liệu làm điện cực anot. Điện cực biến tính TiO2-PANI-CNTs đáp ứng các yêu cầu quan trọng của một anot MFC hiệu suất cao: tính tương hợp sinh học, độ dẫn điện tốt để giảm tổn thất nội trở, diện tích bề mặt lớn để vi sinh vật bám dính và hoạt tính xúc tác để thúc đẩy quá trình chuyển electron từ vi sinh vật sang điện cực. Việc sử dụng vật liệu này có thể giúp tạo ra các hệ thống MFC nhỏ gọn hơn, hiệu quả hơn, phù hợp cho việc xử lý nước thải công nghiệp phân tán.

5.2. Hướng phát triển thành cảm biến sinh học phát hiện COD BOD

Việc theo dõi liên tục chỉ số COD và BOD trong nước thải là rất quan trọng nhưng các phương pháp truyền thống thường mất vài giờ đến vài ngày. Một cảm biến sinh học dựa trên điện cực TiO2-PANI-CNTs có thể giải quyết vấn đề này. Bằng cách cố định các vi sinh vật hoặc enzyme lên bề mặt điện cực, sự thay đổi trong dòng điện hoặc thế điện khi có mặt chất hữu cơ có thể được đo lường và tương quan trực tiếp với nồng độ COD hoặc BOD. Độ nhạy và tốc độ phản hồi nhanh của phương pháp EIS hoặc các kỹ thuật điện hóa khác trên điện cực này hứa hẹn tạo ra các công cụ giám sát môi trường hiệu quả và theo thời gian thực.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về PANi Polianilin là một polime dẫn điện của họ polime bán linh hoạt, được quan tâm nhiều nhất do có khả năng bền nhiệt, bền cơ học, tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hóa khử khác nhau. PANi là sản phẩm cộng hợp của nhiều phân tử anilin trong điều kiện có mặt của các tác nhân oxi hóa- làm xúc tác [12]. Trong phân tử gồm các nguyên tố C, N, H.

Chúng là polime dị hình, các mắt xích được nối với nhau bởi liên kết N-C, cấu trúc mạch chứa các liên kết π liên hợp. Dạng tổng quát của PANi gồm 2 nhóm cấu trúc như sau: NH NH N N a b Trong đó: a, b = 0, 1, 2 ,3,. Các dạng oxi hóa khử của PANi PANi có thể tìm thấy ở một trong ba trạng thái oxi hóa lý tưởng: Leucoemeraldine (a = 1, b = 0), màu vàng, dẫn điện kém, là trạng thái khử cao nhất. 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b Emeraldine (a = b), màu xanh lá cây, là dạng polianilin hữu ích nhất do 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca tính ổn định cao ở nhiệt độ phòng [2].

e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 Pernigranline (a = 0, b = 1), màu xanh tím, trạng thái oxi hóa hoàn toàn 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b với các liên kết imin, dẫn điện kém. 3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 1. Các tính chất của PANi 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 - Polianilin là một chất vô định hình màu sẫm, có thuộc tính trao đổi ion. 6e74e1a5 eb8e 6a6629 e94dc3 b8533 4599 8a334 c325 5d17 f25 1a9f0fc09d15d4 76fc381 14dd4 024 c2f27f32d2 1896e 863 d2798 93b4 5fb87d4d3 b709a d32bf1 f855 3822 14eb1 0a 4a2b893 e6f264e6 3adfe30c144aa d9ad6 d154a 23f6b2 be48 d55b74c3677 f31a2 6752 77 - Độ ổn định nhiệt tốt ( trên 40 oC trong N2).

3 - PANi có thể chuyển từ trạng thái oxi hóa sang khử và ngược lại bằng cách thay đổi thế hoặc giá trị pH của môi trường [7]. Tính quang học Màu sắc thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc mạch, màu thay đổi do phản ứng oxi hóa khử của màng. Màu sắc sản phẩ m PANi có thể được quan sát tại các điện thế khác nhau (so với điện cực calomen bão hòa) trên điện cực Pt: màu vàng (-0,2 V), màu xanh nhạt (0,0 V), màu xanh thẫm (0,65 V), các màu sắc này tương ứng với các trạng thái oxi hóa khác nhau [12]. Tính cơ lý Thuộc tính cơ học của PANi phụ thuộc nhiều vào điều kiện tổng hợp: - Tổng hợp điện hóa: Cho độ xốp cao, độ dài phân tử ngắn, độ bền cơ học kém [7].

- Tổng hợp hóa học: Ít xốp và được sử dụng phổ biến hơn. Tính dẫn điện Đặc tính dẫn của PANi được quyết định bởi hai yếu tố quan trọng là trạng thái oxi hóa của polime và mức độ proton hóa của các nguyên tử trong khung. 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 Độ dẫn điện của PANi tùy thuộc vào môi trường khác nhau và pH của dung 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 dịch, mức độ pha tạp của proton [8]. 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc 1.

Khả năng tích trữ năng lượng c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 PANi ngoài khả năng dẫn điện nó còn có khả năng tích trữ năng lượng cao fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b do vậy người ta sử dụng làm vật liệu chế tạo nguồn điện thứ cấp. Ví dụ: ắc quy, fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 tụ điện. PANi có thể thay thế MnO2 trong pin do MnO2 là chất độc hại với môi 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 trường [14]. 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b 1.

Các phương pháp tổng hợp 3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 Có hai phương pháp tổng hợp chính: phương pháp hóa học và phương pháp 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 điện hóa, trong đó phương pháp điện hóa có nhiều ưu điểm hơn. 6e74e1a5 eb8e 6a6629 e94dc3 b8533 4599 8a334 c325 5d17 f25 1a9f0fc09d15d4 76fc381 14dd4 024 c2f27f32d2 1896e 863 d2798 93b4 5fb87d4d3 b709a d32bf1 f855 3822 14eb1 0a 1. Phương pháp hóa học 4a2b893 e6f264e6 3adfe30c144aa d9ad6 d154a 23f6b2 be48 d55b74c3677 f31a2 6752 77 4 Phương pháp hóa học thường dùng để sản xuất PANi ở dạng bột với khối lượng lớn. PANi được tổng hợp từ các dung dịch axit chứa monome anilin và chất oxi hóa.

Tác nhân oxi hóa thường sử dụng là amonipesunfat (NH4)2S2O8 làm chất oxy hóa trong quá trình tổng hợp PANi và nhờ nó mà có thể tạo được polime có khối lượng phân tử rất cao và độ dẫn tối ưu hơn so với các chất oxy hóa khác [17]. Tuy nhiên, khó khống chế tốc độ phản ứng. Phương pháp điện hóa Cơ chế tổng hợp được mô tả theo các bước sau: - Khuếch tán và hấp phụ anilin - Oxi hóa anilin - Hình thành polime trên bề mặt điện cực - Ổn định màng polime - Oxi hóa bản thân màng và doping [19]. Các phương pháp điện hóa: thế tĩnh,dòng tĩnh, xung dòng, xung thế, quét thế vòng, quét thế tuần hoàn.

Ưu điểm: 6f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6e0cf7 b60da 52f6cf66 b5ff294 1e747 e e1b11a9 32da b860 f81 b6f9bdc32 ecac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f8 7 - Quá trình polime điện hóa diễn ra phức tạp nhưng việc thực hiện nó 932dab860 f81b6f9 bdc32e cac7776e 0cf7b6 0da5 2f6 cf66b5ff2 941e 747e6 f87e 1b1 1a 860f8 1b6 f9bdc32eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff29 41e74 7e6f87e1 b11a9 32da b f81b6f9 bdc32e cac7 776e0 cf7b6 0da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b86 0 lại đơn giản và nhanh, độ tin cậy và ổn định cao. 6f9bdc3 2eca c77 76e0 cf7 b60 da52 f6cf66 b5ff294 1e74 7e6f87e1 b11a9 32dab860 f81 b dc32e cac7776 e0cf7b60da5 2f6 cf66b5ff2941e 747e 6f87 e1b1 1a932 dab8 60f81b6 f9 b 32eca c7776 e0cf7 b60da 52f6cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc - Tạo màng che phủ trực tiếp lên bề mặt kim loại c7776 e0cf7b60da 52f6 cf66b5ff2941 e747e 6f8 7e1b11a932 dab8 60f81b6 f9 bdc32e ca e0cf7b60 da52 f6 cf6 6b5ff2 941e7 47e6 f87e 1b11a 932da b860 f81 b6 f9bdc3 2eca c777 6 - Tất cả các quá trình hóa học xảy ra trên bề mặt điện cực. fc3a3 f93a 08582 6d66a 60f835 d2406 ea15 f7e7 b88cbf5e9cb78 cc9e16 d1072 e24 c3ee4 7d0800 c6a8 0136 f54 da448 1c2 b397 7f6 f33 e0be 8a4b3 d678 cc5b77 828 cc3 7ae38 f66a4 9c84a7 1dc1cb825a 4f1 d7c732fb9a4 e5765 f83 10c1984 f96 1e06 cf3 fc71f185b5ad74 b 1. Ứng dụng của PANi fac7b7b2 0dfcfdcdf1 cf4 2b2 fc6 b5a c1e9 c4a51ae fef5b7 de7f4b3 cc9e5d780d33d5 94 9e3f2 1bf4656 147e4 1c5 63d1 76a97 9e946 6be8 9c63 c0e 2907 0df0e654 8e28 c32 c6 f8f7 Do những tính ưu việt của PANi nên nó được ứng dụng vô cùng rộng 7ea8e433 c9 f051 8c9 06b9a 684d9d02 5cb598 854db148 3a8024 9bc348 7e1be 4646 2d7a b f21d145b5b08 b8e1 f8 c76 f42 b4ce 759fb93 c48 e7f8a41e7 8571e 64a2 f48b0e5 c8d4 bb8 df3 fa34df8 f2c9de ba5dcb1e e30bc7d67cb1d4163 72d9 47cdab0 1c5 76b2 b2efb3 c49a2 rãi trong công nghiệp: chế tạo điện cực của pin, thiết bị điện sắc, cố định enzim, 08d258 539 bc6 96d5a 3b1a4 c49 7180 bae30 dc4 4793a3 dc5d19 4ad09 3cb5c3f9 9f2 02398 30ff2d29 b07 f39 d69e d7d2 e358bfca d25b40c5434 0e68a b4ee2 b76e0 b2a8 65300 be6e 0 95f4 fcb5fd1f4 934 f29e7 ee6d7cfa 31ddc0 5b49 f94 3c1 e22 f3b5 c0e4a d46 2e7c96fc5b chống ăn mòn kim loại, xử lý môi trường [18,23].

3f9 f11 c9f0 8a6db91a1 7118e 3de6 3e7a02 f9 c1d19137 7d0a7a 34d40ff5b8 453 f6f4e0e 59e15a9 f853 8397 40b3 e9ac33e6fc51 7d8 b739 3a5076 c67 d16e 7cc03df1 b1f0b9 fc0 46 1. Giới thiệu về titan đioxit 3a67e368 0a4d3d50 cf8d5 f476 8201 e328 cbbba50 c741 ebd4f6 b2e1 0316e d218 e1d2 918 0d4204 90efb3ab05fb73 c76 f04 f402 4609 30bbbd8c70 8725 e74dc8 cf9a 5b23 c6 ce52 6d 5a2ffad28c03f5ddc8 b5b1 9f6 5a9a4 f8ff22e 5e28b515a6 e2baff25 e0185 e7457 d94 b3 1.