Luận án nghiên cứu tổng hợp vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4

• Trường học: Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Mới Từ TCNQ Và TCNQF4
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Đà Nẵng

• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU
• 1. Lý do chọn đề tài
• 2. Mục đích nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4. Phương pháp nghiên cứu
• 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 6. Bố cục của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1. Polyme dẫn điện và ứng dụng
• 1. Lịch sử phát triển của polyme dẫn điện
• 1. Bản chất về tính dẫn điện của polyme dẫn
• 1. Cơ chế dẫn điện của polyme dẫn
• 1. Cơ chế của Roth
• 1. Cơ chế lan truyền pha của K. Phân loại một số polyme dẫn
• 1. Polyme oxi hoá khử (Redox polyme)
• 1. Polyme dẫn điện (Electronically conducting polymes)
• 1. Polyme trao đổi ion (Ion - exchange polymes)
• 1. Ứng dụng của polyme dẫn
• 1. Polyme dẫn trong dự trữ năng lượng
• 1. Thiết bị điều khiển logic, transistor hiệu ứng trường
• 1. Thiết bị đổi màu điện tử
• 1. Tổng quan về TCNQ và TCNQF4
• 1. Công thức cấu tạo, tính chất
• 1. Công thức cấu tạo, tính chất vật lý
• 1. Tính chất hóa học của TCNQ
• 1. Tính chất điện hóa của TCNQ và TCNQF4
• 1. Lịch sử nghiên cứu về TCNQ và TCNQF4
• 1. Tổng hợp TCNQ và TCNQF4
• 1. Tổng hợp TCNQ
• 1. Tổng hợp TCNQF4
• 1. Ứng dụng các hợp chất của TCNQ và TCNQF4
• 1. Tính chất dẫn điện của hợp chất MTCNQ (M = kim loại)
• 1. Phân tử dẫn điện trên cơ sở của mạng kim loại hữu cơ (MOF) M+(TCNQ-•)
• 1. Ứng dụng làm nam châm hữu cơ và các vật liệu từ tính
• 1. Thiết bị bộ nhớ ổn định
• 1. Tính hấp thụ chọn lọc, lưu trữ khí
• 1. Cảm biến sinh học
• 1. Ứng dụng làm xúc tác
• 1. Tính chất quang hóa của TCNQ
• 1. Cách xác định TCNQ và TCNQF4 và các anion của nó trong các vật liệu
• 1. Trạng thái chất rắn
• 1. Trạng thái dung dịch
• 2. CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU– NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2. Hóa chất, thiết bị, dụng cụ
• 2. Thiết bị, dụng cụ
• 2. Các phương pháp nghiên cứu
• 2. Các phương pháp vật lý
• 2. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng
• 2. Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X
• 2. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM
• 2. Phương pháp phổ hồng ngoại FT- IR
• 2. Phương pháp phổ Raman
• 2. Phương pháp phổ UV-Vis
• 2. Kiểm tra độ dẫn điện của sản phẩm
• 2. Phương pháp xác định cấu trúc sản phẩm
• 2. Phương pháp tổng hợp hóa học
• 2. Phương pháp nhiệt dung môi
• 2. Tổng hợp từ LiTCNQFn
• 2. Tổng hợp từ TCNQFn
• 2. Phương pháp điện hóa
• 2. Tổng hợp bằng phương pháp điện phân
• 2. Kết tinh điện hóa trên điện cực ITO
• 2. Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng tính chất các sản phẩm của TCNQ với các ion hữu cơ
• 2. TCNQ - N, N- dimetyl –proline este
• 2. Nghiên cứu tính chất điện hoá và tổng hợp các hợp chất của TCNQF4 và các cation kim loại
• 2. Tính chất điện hoá của TCNQF4 trong sự có mặt của Cu(CH3CN)4+ và Ag(CH3CN)4+
• 2. Tổng hợp các vật liệu của TCNQF4 và Ag+, Cu+ trong CH3CN
• 2. Điện kết tinh
• 2. Tổng hợp điện hoá
• 2. Tổng hợp M-TCNQF4 (M = Zn, Co, Mn) trong hỗn hợp dung môi CH3CN và DMF
• 2. Nghiên cứu tính chất điện hoá trong hỗn hợp dung môi CH3CN/DMF (5%)
• 2. Tổng hợp sản phẩm Zn-TCNQF4 bằng phương pháp điện hoá
• 2. Tổng hợp hóa học [MTCNQF4(DMF)2]·(DMF)2 (M= Zn, Mn, Co)
• 2. Tính toán phổ IR của [ZnTCNQF4(DMF)2]·(DMF)2 bằng phương pháp DFT
• 3. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3. Các vật liệu của TCNQ với amino acid
• 3. Vật liệu của Prolin với TCNQ
• 3. Cấu trúc tinh thể
• 3. Tính chất phổ của ProTCNQ
• 3. Tính chất điện hóa của ProTCNQ
• 3. Độ dẫn điện của ProTCNQ
• 3. Vật liệu của N,N-dimetyl- Prolin metyl este với TCNQ
• 3. Cấu trúc tinh thể
• 3. Tính chất phổ Raman và hồng ngoại IR của ProCH3TCNQ
• 3. Tính chất điện hóa của vật liệu
• 3. Vật liệu của Leucin este với TCNQ
• 3. Cấu trúc tinh thể [Leu(CH3)3][TCNQ]
• 3. Tính chất phổ của vật liệu
• 3. Tính chất điện hóa của vật liệu
• 3. Vật liệu của TCNQF4 với cation kim loại
• 3. Nghiên cứu quá trình điện kết tinh AgTCNQF4 và Ag2TCNQF4 trong CH3CN
• 3. Đường cong dòng- thế tuần hoàn của các dung dịch chứa TCNQF4 và [Ag(CH3CN)4]+ (CH3CN, 0,1 M Bu4NPF6)
• 3. Quét thế vòng tuần hoàn của TCNQF4 trong sự có mặt của [Ag(CH3CN)4]+ trong CH3CN (0,1 M Bu4NPF6)
• 3. Nghiên cứu quá trình điện kết tinh của CuTCNQF4 và Cu2TCNQF4
• 3. Quét thế tuần hoàn của dung dịch chứa TCNQF4 và [Cu(CH3CN)4]+ trong CH3CN
• 3. Sự kết tinh điện hóa của CuTCNQF4 và Cu2TCNQF4 trong CH3CN
• 3. Đặc trưng tính chất của vật liệu
• 3. Phổ của các vật liệu TCNQF4-•
• 3. Tính chất điện hoá của vật liệu CuTCNQF4
• 3. Phổ của các sản phẩm TCNQF42-
• 3. Công thức phân tử của sản phẩm Cu+-TCNQF42-
• 3. Hình ảnh SEM
• 3. Vật liệu của của TCNQF4 với Zn2+
• 3. Đường cong dòng – thế tuần hoàn của TCNQF4 trong dung dịch CH3CN/ DMF chứa Zn2+
• 3. Ảnh hưởng của thế đảo chiều
• 3. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế
• 3. Ảnh hưởng của nồng độ Zn2+ và TCNQF4
• 3. Quét thế tuần hoàn của TCNQF4 trong dung dịch M2+ (M = Co, Mn)
• 3. Phổ X-Ray của ZnTCNQF4(DMF)2. Tính chất của vật liệu tạo thành
• 3. Các đặc trưng của ZnTCNQF4(DMF)2.2DMF trong dung dịch
• 3. Phổ dao động của ZnTCNQF4(DMF)2.2DMF
• CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
• KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO – PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4

Nghiên cứu về vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4 đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực hóa học vật liệu. TCNQ (7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane) và TCNQF4 (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) là hai hợp chất hữu cơ có tính chất dẫn điện cao, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như cảm biến, lưu trữ năng lượng và xúc tác. Việc nghiên cứu vật liệu mới từ hai hợp chất này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất hóa học của chúng mà còn mở ra cơ hội phát triển các ứng dụng thực tiễn trong công nghệ hiện đại. Theo các nghiên cứu trước đây, TCNQ có khả năng tạo thành các hợp chất với các cation kim loại và amino acid, từ đó tạo ra các vật liệu dẫn điện với tính chất ưu việt. Sự phát triển của vật liệu nano từ TCNQ và TCNQF4 cũng đang được chú ý, nhờ vào khả năng cải thiện tính chất điện hóa và quang hóa của chúng.

1.1. Tính chất và ứng dụng của TCNQ và TCNQF4

TCNQ và TCNQF4 có nhiều tính chất nổi bật, bao gồm khả năng dẫn điện và tính ổn định hóa học. TCNQ có khả năng tạo thành các phức hợp với nhiều loại cation, trong khi TCNQF4 với bốn nguyên tử flo trên vòng thơm có ái lực electron mạnh hơn, dẫn đến tính chất điện hóa tốt hơn. Các nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu dẫn điện từ TCNQ và TCNQF4 có thể được ứng dụng trong các thiết bị điện tử, cảm biến sinh học và các hệ thống lưu trữ năng lượng. Việc phát triển các vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4 không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của các thiết bị mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực công nghệ vật liệu.

II. Phương pháp nghiên cứu và tổng hợp vật liệu

Nghiên cứu này sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp và phân tích các vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4. Phương pháp tổng hợp hóa học được áp dụng để tạo ra các hợp chất từ TCNQ và các cation kim loại như Cu, Ag, Zn, Co, Mn. Các hợp chất này được tổng hợp thông qua phản ứng giữa muối của TCNQ và muối của các cation kim loại. Ngoài ra, phương pháp điện hóa cũng được sử dụng để tổng hợp các vật liệu dẫn điện từ TCNQ và TCNQF4. Phương pháp này cho phép kiểm soát tốt hơn các điều kiện phản ứng và tạo ra các sản phẩm với tính chất điện hóa mong muốn. Các phương pháp phân tích như phổ hồng ngoại (FT-IR), phổ UV-Vis và kính hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất của các vật liệu mới. Những kết quả thu được từ các phương pháp này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển các ứng dụng thực tiễn của TCNQ và TCNQF4.

2.1. Tổng hợp và phân tích tính chất vật liệu

Quá trình tổng hợp các vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4 được thực hiện thông qua nhiều bước khác nhau. Đầu tiên, các hợp chất được tổng hợp từ phản ứng giữa TCNQ và các cation kim loại trong môi trường dung môi thích hợp. Sau đó, các sản phẩm thu được sẽ được phân tích bằng các phương pháp như phổ hồng ngoại (FT-IR) để xác định cấu trúc hóa học và tính chất điện hóa. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cũng được sử dụng để quan sát hình dạng và kích thước của các vật liệu nano. Những thông tin này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất của các hợp chất mà còn cung cấp cơ sở cho việc phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và hóa học vật liệu.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4 có tính chất điện hóa và quang hóa tốt, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Các hợp chất được tổng hợp từ TCNQ và các amino acid như prolin và leucin cho thấy khả năng dẫn điện cao, cho phép ứng dụng trong các thiết bị cảm biến và lưu trữ năng lượng. Đặc biệt, các hợp chất từ TCNQF4 với các cation kim loại cho thấy tính ổn định và khả năng dẫn điện vượt trội hơn so với TCNQ. Những phát hiện này không chỉ khẳng định tiềm năng của TCNQ và TCNQF4 trong việc phát triển vật liệu mới mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ vật liệu.

3.1. Đánh giá tính ứng dụng của vật liệu

Tính ứng dụng của các vật liệu mới từ TCNQ và TCNQF4 rất đa dạng. Các hợp chất này có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử, cảm biến sinh học, và các hệ thống lưu trữ năng lượng. Đặc biệt, với tính chất dẫn điện cao và khả năng tương tác tốt với các cation kim loại, các hợp chất từ TCNQF4 có thể được ứng dụng trong các thiết bị lưu trữ điện tử tiên tiến. Việc phát triển các vật liệu nano từ TCNQ và TCNQF4 cũng đang được nghiên cứu, nhờ vào khả năng cải thiện tính chất điện hóa và quang hóa của chúng. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất của các thiết bị mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực công nghệ vật liệu.