I. Hệ hai cấu tử porphyrin
Nghiên cứu tập trung vào hệ hai cấu tử porphyrin, cụ thể là hai loại porphyrin TAP và PP. Cả hai đều có cấu trúc tương tự porphyrin cơ bản nhưng được biến đổi với các nhóm chức phân cực cao, giúp tăng khả năng hòa tan trong nước. TAP chứa nhóm trimethyl ammonium phenyl, trong khi PP có nhóm methyl ammonium pyridyl. Sự khác biệt này dự đoán sẽ ảnh hưởng đến tính chất hấp phụ và cấu trúc bề mặt của chúng trên bề mặt đơn tinh thể đồng.
1.1. Cấu trúc porphyrin
Cấu trúc porphyrin của TAP và PP được phân tích chi tiết, với sự nhấn mạnh vào các nhóm chức ngoại vi. Các nhóm chức này không chỉ ảnh hưởng đến độ tan mà còn tác động đến khả năng tự sắp xếp của các phân tử trên bề mặt đồng. Điều này mở ra khả năng ứng dụng trong các thiết bị điện tử nano và cảm biến sinh học.
1.2. Ứng dụng của porphyrin
Porphyrin được nghiên cứu để ứng dụng trong các quá trình khử O2, một phản ứng quan trọng trong pin nhiên liệu. Khả năng xúc tác của màng porphyrin trên bề mặt đơn tinh thể đồng được đánh giá cao, đặc biệt khi kết hợp hai cấu tử TAP và PP.
II. Bề mặt đơn tinh thể đồng
Bề mặt đơn tinh thể đồng (Cu(100)) được chọn làm chất nền để nghiên cứu sự hấp phụ của hệ hai cấu tử porphyrin. Đồng có cấu trúc lập phương tâm mặt (fcc), với khoảng cách giữa các nguyên tử là 2,56 Å. Bề mặt này được làm sạch bằng phương pháp điện hóa để đảm bảo tính đồng nhất và ổn định trong quá trình nghiên cứu.
2.1. Tính chất điện hóa của đồng
Đồng có hoạt tính điện hóa cao hơn so với các kim loại quý như Au, Ag, và Pt. Điều này làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng để nghiên cứu các quá trình bề mặt như hấp phụ, ăn mòn, và hình thành màng thụ động. Bề mặt đơn tinh thể đồng cũng được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu điện hóa do tính ổn định và khả năng tái tạo cao.
2.2. Ứng dụng trong điện hóa
Bề mặt đơn tinh thể đồng được sử dụng để nghiên cứu sự hấp phụ của các anion như chloride và iodide, cũng như các phân tử hữu cơ như porphyrin. Các kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các vật liệu xúc tác cho các phản ứng điện hóa, đặc biệt là quá trình khử O2.
III. Hệ điện hóa
Nghiên cứu được thực hiện trong hệ điện hóa, sử dụng các phương pháp như thế quét vòng tuần hoàn (CV) và hiển vi quét xuyên hầm điện hóa (EC-STM) để đánh giá tính chất điện hóa và cấu trúc bề mặt của màng porphyrin. Các kết quả cho thấy sự hấp phụ của hệ hai cấu tử porphyrin trên bề mặt đơn tinh thể đồng phụ thuộc vào điện thế áp dụng và bản chất của dung dịch điện ly.
3.1. Phương pháp thế quét vòng tuần hoàn CV
Phương pháp CV được sử dụng để nghiên cứu tính chất điện hóa của màng porphyrin trên bề mặt đơn tinh thể đồng. Các kết quả cho thấy sự hấp phụ của TAP và PP phụ thuộc vào điện thế và bản chất của dung dịch điện ly. Điều này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hấp phụ và giải hấp của các phân tử porphyrin.
3.2. Hiển vi quét xuyên hầm điện hóa EC STM
EC-STM được sử dụng để quan sát cấu trúc bề mặt của màng porphyrin ở cấp độ nguyên tử. Các hình ảnh thu được cho thấy sự tự sắp xếp của các phân tử TAP và PP trên bề mặt đơn tinh thể đồng, cũng như sự ảnh hưởng của điện thế lên cấu trúc bề mặt.
IV. Khả năng hấp thụ
Khả năng hấp thụ của hệ hai cấu tử porphyrin trên bề mặt đơn tinh thể đồng được nghiên cứu chi tiết. Kết quả cho thấy sự hấp phụ của TAP và PP phụ thuộc vào bản chất của dung dịch điện ly và điện thế áp dụng. Màng porphyrin được hình thành có cấu trúc ổn định và thể hiện tính chất điện hóa đặc trưng, mở ra tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị điện tử và xúc tác.
4.1. Tính chất hấp thụ
Tính chất hấp thụ của hệ hai cấu tử porphyrin được đánh giá thông qua các phương pháp điện hóa và hiển vi. Các kết quả cho thấy sự hấp phụ của TAP và PP trên bề mặt đơn tinh thể đồng phụ thuộc vào điện thế và bản chất của dung dịch điện ly. Điều này giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hấp phụ và giải hấp của các phân tử porphyrin.
4.2. Ứng dụng trong xúc tác
Màng porphyrin được hình thành từ hệ hai cấu tử porphyrin thể hiện khả năng xúc tác cao trong quá trình khử O2. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị pin nhiên liệu và xử lý ô nhiễm môi trường.
