Tài liệu Tổng hợp vật liệu compozit tio2 v2o5pani ứng dụng làm xúc tác xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN MINH PHƯƠNG KHÓA 15 HỆ ĐÀO TẠO CHÍNH QUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TỔNG HỢP VẬT LIỆU COMPOZIT TiO2-V2O5/PANi ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƯỚC Năm 2021 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN MINH PHƯƠNG KHÓA 15 HỆ ĐÀO TẠO CHÍNH QUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 52510406 TỔNG HỢP VẬT LIỆU COMPOZIT TiO2-V2O5/PANi ỨNG DỤNG LÀM XÚC TÁC XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƯỚC Cán bộ hướng dẫn đồ án: 2// TS. Nguyễn Trung Dũng 2// TS. Vũ Đình Thảo Năm 2021 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA – LÝ KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Độ mật: ………......… Số: ………..........…… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: NGUYỄN MINH PHƯƠNG Lớp: Kỹ thuật Môi trường Khóa: 15 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Môi trường Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường 1.Tên đề tài: “Tổng hợp vật liệu compozit TiO2-V2O5/PANi ứng dụng làm xúc tác xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước” 2. Các số liệu ban đầu: Theo hướng dẫn của giáo viên. 3. Nội dung bản thuyết minh: - Mở đầu - Chương 1: Giới thiệu tổng quan - Chương 2: Nội dung và các phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết quả và thảo luận - Kết luận 4. Cán bộ hướng dẫn: 1) Nguyễn Trung Dũng Cấp bậc: Trung tá Chức vụ: Trưởng PTN Đơn vị: Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Hóa – Lý kỹ thuật, Học viện KTQS 2) Vũ Đình Thảo Cấp bậc: Trung tá Chức vụ: Chủ nhiệm Bộ môn Đơn vị: Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Hóa – Lý kỹ thuật, Học viện KTQS Ngày giao: 19/01/2021 Ngày hoàn thành: 18/08/2021 Hà Nội, ngày 18 tháng 08 năm 2021 Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn 2// TS. Vũ Đình Thảo 2// TS. Nguyễn Trung Dũng Học viên thực hiện Đã hoàn thành và nộp đồ án ngày 18 tháng 8 năm 2021 Nguyễn Minh Phương LỜI CẢM ƠN Để đồ án này đạt kết quả tốt đẹp, tôi đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của nhiều cơ quan, tổ chức, cá nhân. Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân và cơ quan đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài. Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tới TS Nguyễn Trung Dũng và TS Vũ Đình Thảo – những người thầy tâm huyết đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện. Vô cùng cảm ơn các thầy đã dành nhiều thời gian, mồ hôi và công sức tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi về mọi mặt trong suốt quá trình làm khoá luận. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Học viện Kỹ thuật Quân sự nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật Môi trường nói riêng đã dạy dỗ cho tôi kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp tôi có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn ủng hộ, quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi cố gắng trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp. Trong quá trình làm báo cáo, vì vẫn còn hạn chế về chuyên môn cũng như thời gian thực nghiệm nên sẽ khó tránh khỏi xuất hiện sai sót. Rất mong các thầy các cô, đàn anh đàn chị cũng như các bạn sẽ nhận xét và góp ý để báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng 8 năm 2021 Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Phương MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết, tình hình nghiên cứu liên quan đến luận văn .............................1 2. Mục tiêu luận văn ...............................................................................................3 3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................3 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..........................................................................4 5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn .................................................................................4 6. Bố cục luận văn...................................................................................................4 CHƯƠNG 1: GIỚP THIỆU TỔNG QUAN ..........................................................5 1.1 Tổng quan về Polianiline (PANi), TiO2, V2O5..............................................5 1.1.1 Tổng quan về Polyaniline .........................................................................5 1.1.1.1 Cấu trúc................................................................................................5 1.1.1.2 Tính chất ..............................................................................................6 1.1.1.3 Tổng hợp PANi ....................................................................................7 1.1.1.4 Ứng dụng ...........................................................................................12 1.1.2 Tổng quan về TiO2.................................................................................12 1.1.2.1 Cấu trúc và tính chất ..........................................................................12 1.1.2.2 Tính chất hóa lý .................................................................................14 1.1.2.3 Tính chất xúc tác quang của TiO2 ......................................................16 1.1.2.4 Ứng dụng ...........................................................................................19 1.1.3 Tổng quan về V2O5 ...............................................................................20 1.1.3.1 Cấu trúc ..............................................................................................20 1.1.3.2 Tính chất quang..................................................................................21 1.1.3.3 Ứng dụng ...........................................................................................22 1.2 Tổng quan về phương pháp electrospining .................................................22 1.3 Tổng hợp vật liệu nanocompozit trên cơ sở TiO2, V2O5 và PANi ..............25 1.4 Ứng dụng xúc tác quang trên cơ sở TiO2, V2O5 và PANi...........................27 1.5 Giới thiệu về peroxymonosunphat (PMS) ..................................................29 1.6 Tổng quan về Rhodamine B ........................................................................29 1.6.1 Cấu tạo và tính chất ...............................................................................29 1.6.2 Các phương pháp xử lý ..........................................................................31 CHƯƠNG 2: MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................34 2.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................34 2.2 Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................34 2.3 Nội dung nghiên cứu...................................................................................34 2.4. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .....................................................................34 2.4.1. Hóa chất ...............................................................................................34 2.4.2. Dụng cụ ................................................................................................35 2.5. Tổng hợp vật liệu nanocompozit TiO2-V2O5/PANi ..................................36 2.5.1. Tổng hợp vật liệu TiO2 ........................................................................36 2.5.2. Tổng hợp vật liệu TiO2-V2O5 .............................................................37 2.5.3. Tổng hợp vật liệu TiO2-V2O5/PANi ...................................................38 2.6 Đánh giá hoạt tính xúc tác quang thông qua phản ứng phân hủy RhB ........38 2.7 Xác định điểm đẳng điện pHpzc .....................................................................40 2.8. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................................40 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................41 3.1 Đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nanocompozit TiO2-V2O5/PANi ...............................................................................................................................41 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) ........................................................................41 3.1.2. Phổ hồng ngoại (FT-IR) ..........................................................................41 3.1.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS)........................................................45 3.1.4. Hình thái học của vật liệu ........................................................................46 3.1.5. Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến (UV-Vis DRS) ..................47 3.2. Nghiên cứu khả năng xúc tác quang của vật liệu TiO2-V2O5/PANi để xử lý RhB trong nước.....................................................................................................48 3.2.1 Ảnh hưởng của hệ xúc tác ........................................................................48 3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác ...........................................................50 3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng PMS ..............................................................52 3.2.3 Ảnh hưởng của hàm lượng RhB ...............................................................53 3.2.4 Ảnh hưởng của hàm lượng pH .................................................................54 3.3 Nhận dạng loại oxi hoạt động ......................................................................57 3.4 Đề xuất cơ chế xúc tác .................................................................................59 3.5 So sánh với các nghiên cứu khác ..................................................................61 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................64 1. Kết luận .............................................................................................................64 2. Định hướng phát triển .......................................................................................64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................66 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt EDX Energy Dispersive X-ray Spectrometry Phổ tán sắc năng lượng tia X EtOH Ethanol Etanol Fourrier Transformation InfraRed Scanning Electron Microscope Phổ hồng ngoại biến đổi Furie RhB Rhodamine B Rhodamin B UV-Vis UV-Visible UV-Vis DRS UV-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy Phổ hấp thụ phân tử tử ngoại - khả kiến Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại khả kiến PANi Polyaniline Polyanilin PMS Peroxymonosulfate Kali peroxymonosunphat PVP Polyvinylpyrrolidone Polyvidon hoặc povidon TT Titanbutoxide Titanbutoxit VO(acac)2 Vanadyl acetylacetonate Vanadyl acetylacetonat XRD X-ray diffraction Phương pháp nhiễu xạ tia X FT-TR SEM Kính hiển vi điện tử quét DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số đặc tính cấu trúc các dạng thù hình của TiO2 .............................14 Bảng 2.1. Các hóa chất dùng trong thí nghiệm ......................................................35 Bảng 2.2. Các thiết bị và dụng cụ dùng trong thí nghiệm .......................................36 Bảng 3.1. So sánh vật liệu làm xúc tác quang hoạt hóa PMS phân hủy RhB .........61 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Cấu trúc phân tử các dạng PANi ...............................................................5 Hình 1.2. Nhận dạng màu sắc của các pha PANi thu được bằng quy trình tinh chế: (a) muối polyaniline EB (PANi-ES), (b) polyaniline EB nền (PANi-EB) và (c) polyaniline PNB base (PANi-PB)..............................................................................6 Hình 1.3. Phương trình tổng hợp PANi bằng quá trình trùng hợp hóa học sử dụng (NH4)S2O8 ..................................................................................................................7 Hình 1.4. Quá trình oxi hóa monomer ....................................................................8 Hình 1.5. Quá trình kết hợp gốc và tái tạo vòng thơm.............................................8 Hình 1.6. Quá trình truyền chuỗi...............................................................................9 Hình 1.7. Quá trình khử muối pernigranilin thành muối emeraldine .......................9 Hình 1.8. Cơ chế quá trình tổng hợp điện hóa PANi ..............................................11 Hình 1.9. Cấu trúc tinh thể các dạng thù hình của TiO2 .........................................13 Hình 1. 10. Cấu trúc tinh thể của rutile. Nguyên tử titan (trắng) và nguyên tử oxy (đỏ) tạo thành khối đa diện TiO6 trong mạng tinh thể .............................................13 Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý cơ chế quang xúc tác của TiO2 ..................................16 Hình 1.12. Mô hình tinh thể V2O5 ...........................................................................21 Hình 1.13. Sơ đồ thiết lập thiết bị quay điện (a) thiết lập dọc điển hình và (b) thiết lập ngang của thiết bị quay điện. .............................................................................24 Hình 1.14. Ảnh FESEM của PANI ‒ TiO2 nanocompozit và PANI tinh khiết ......28 Hình 1.15. Cấu tạo phân tử RhB .............................................................................30 Hình 2.1. Vật liệu màng được tổng hợp bằng phương pháp electrospining ...........37 Hình 2.2. (a) Hệ xúc tác quang sử dụng đèn LED. (b) Phổ phát xạ của đèn LED L4X 40W (λ = 446 nm)............................................................................................39 Hình 3.1. Phổ XRD của sợi nanocompozit TiO2-V2O5/PANi ................................41 Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của sợi nano TiO2 ..........................................................42 Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của sợi nano TiO2-V2O5 ................................................43 Hình 3.4. Phổ hồng ngoại của sợi nanocompozit TiO2-V2O5/PANi .......................44 Hình 3.5. Phổ EDS của (a) TiO2-V2O5 và (b) TiO2-V2O5/PANi. ............................45 Hình 3.6. Ảnh SEM của vật liệu điều chế được ở các độ phóng đại khác nhau: (a, d) TiO2-VO(acac)2/PVP; (b, f) TiO2-V2O5; (c, g) TiO2-V2O5/PANi. ....................46 Hình 3.7. Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại - khả kiến (UV-Vis DRS) của (a) TiO2, (b) TiO2-V2O5, và (c) TiO2-V2O5/PANi và năng lượng vùng cấm của các vật liệu tương ứng .................................................................................................................47 Hình 3.8. Hiệu quả phân hủy RhB bởi các hệ xúc tác khác nhau. ..........................49 Hình 3.9. Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu quả phân hủy RhB. .................51 Hình 3.10. Ảnh hưởng của hàm lượng PMS đến hiệu quả phân hủy RhB. ............52 Hình 3.11. Ảnh hưởng của hàm lượng RhB ban đầu đến hiệu quả phân hủy RhB. ..................................................................................................................................53 Hình 3.12. Điểm đẳng điện của TiO2-V2O5/PANi. .................................................55 Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả phân hủy RhB ..................................55 Hình 3.14. Ảnh hưởng của chất dập tắt oxy hoạt động đối với sự phân hủy RhB. 58 Hình 3.15. Cơ chế xúc tác quang của hệ TiO2-V2O5/PANi/PMS ...........................60 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết, tình hình nghiên cứu liên quan đến luận văn Nước là một trong những nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, không thể bị con người đánh tráo để sử dụng hàng ngày trong quá trình công nghiệp hóa và trở thành hàng hóa. Sự gia tăng dân số hàng loạt và giai đoạn phát triển mang tính cách mạng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước trên toàn thế giới. Tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ được coi là xương sống cho sự phát triển của bất kỳ quốc gia nào nhưng cũng chịu trách nhiệm phân hủy các chất thải nguy hiểm đến tính mạng trong nước. Chất thải từ các ngành công nghiệp dệt may, dược phẩm, sản xuất giấy, in ấn, mỹ phẩm và chế biến thực phẩm chứa rất nhiều bột màu và thuốc nhuộm đã và đang tiếp tục thải ra ngoài môi trường. Thuốc nhuộm thuộc nhóm các hợp chất hữu cơ, được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp nhựa, thực phẩm, giấy, in, da và dệt. Các loại thuốc nhuộm này là nguyên nhân chính gây ra các tạp chất làm ô nhiễm môi trường nước do tính ổn định hóa học, khả năng phân hủy sinh học thấp, tính thơm cao, tính chất gây ung thư, độc hại và quy mô sản xuất lớn của chúng. Trong quá trình tạo màu, một lượng lớn thuốc nhuộm được đổ ra đại dương. Màu sắc của các loại thuốc nhuộm này có thể quan sát rõ trên bề mặt nước mặc dù chúng có ở nồng độ rất thấp, gây ô nhiễm nước với độc tính, gây hại cho sức khỏe con người, môi trường và động vật sống gần thủy sinh. Rhodamine B (RhB) là chất nhuộm màu đỏ và được sử dụng rộng rãi trong nhuộm vải do bền màu, giá thành rẻ. Loại thuốc nhuộm này không chỉ gây hại cho sinh vật dưới nước mà còn gây ung thư cho người và động vật. Các phương pháp xử lý nước thải thông thường như lọc, kết tủa hóa học, trao đổi ion, công nghệ màng lọc và hấp phụ có những nhược điểm và hạn chế lớn bao gồm: chi phí vận hành cao, không hiệu quả với nồng độ thấp, tính chọn lọc kém và có thể thải các chất ô nhiễm độc hại thứ cấp vào hệ sinh thái, gây khó chịu nghiêm trọng. 2 rủi ro đối với môi trường và sức khỏe con người. Chất xúc tác quang bán dẫn hiện nay đang được sử dụng phổ biến để thay thế cho các phương pháp tiếp cận thông thường và có hiệu quả cao trong xử lý nước thải do quy trình thiết bị đơn giản, oxy hóa không chọn lọc, vận hành dễ dàng được kiểm soát, tiết kiệm chi phí và phân hủy hoàn toàn thuốc nhuộm hữu cơ thành các sản phẩm vô hại. Trong đó, TiO2 là một trong những chất xúc tác quang được sử dụng phổ biến nhất do sở hữu các đặc tính hấp dẫn là chi phí thấp, độ bền hóa học cao, lành tính với môi trường và khả năng oxy hóa đáng kể. Tuy nhiên, vùng cấm rộng (3,0 - 3,2 eV) và sự tái kết hợp nhanh chóng của các cặp e‒ / h+ được tạo quang đã hạn chế đáng kể ứng dụng rộng rãi của nó dưới ánh sáng nhìn thấy. Để sử dụng hiệu quả năng lượng mặt trời và giảm sự tái kết hợp tỷ lệ của các cặp electron-lỗ trống được tạo quang, có thể giảm kích thước vật liệu hoặc pha tạp vào nền bán dẫn các nguyên tố kim loại chuyển tiếp, phi kim hoặc oxit kim loại như Cr, Pt, N, S, C, Fe2O3, SnO2, Cr2O, V2O5,... Là một chất bán dẫn oxit kim loại chuyển tiếp quan trọng, V2O5 có năng lượng dải tần tương đối thấp (khoảng 2,3 eV), có thể cung cấp khả năng hấp thụ phổ mặt trời rộng. Điều này làm cho hệ V2O5 / TiO2 trở thành vật liệu xúc tác hiệu quả cho ứng dụng quang xúc tác. Việc nghiên cứu sử dụng thêm các chất polyme dẫn trong tổng hợp các hợp chất xúc tác quang đã được tiến hành. Do khả năng hấp thụ ánh sáng lớn hơn và sự vận chuyển điện tử hiệu quả hơn của polyme bán dẫn so với các hạt oxit kim loại dẫn đến khả năng tích trữ năng lượng và hoạt động quang xúc tác của các oxit kim loại lai có thể được tăng cường hơn nữa. Trong đó, Polyaniline (PANi) là một trong những polyme dẫn được nghiên cứu nhiều nhất, không chỉ vì là polyme dẫn điện ổn định nhất mà nó còn có các tính chất điện, quang học và điện hóa. Đồng thời giá cả cũng rẻ hơn so với các polymer dẫn điện khác như polypyrol (PPy). 3 Gần đây, vật liệu nano sợi được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y sinh, môi trường, năng lượng, xúc tác, hấp phụ, cảm biến v.v... do chúng có những đặc tính như diện tích bề mặt riêng, độ xốp cao, kích thước sợi đồng đều và độ ổn định lớn. Có nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu nano dạng sợi, trong đó có kỹ thuật electrospinning. Kỹ thuật này đã được chứng minh là một trong những phương pháp đơn giản và thuận tiện để tạo sợi có đường kính từ vài chục nm đến vài μm. Chính vì vậy, chúng tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là “Tổng hợp vật liệu compozit TiO2-V2O5/PANi ứng dụng làm xúc tác xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước”. 2. Mục tiêu luận văn - Tổng hợp vật liệu nanocompozit TiO2-V2O5/PANi bằng phương pháp electrospinning kết hợp phương pháp polyme hóa pha hơi; - Nghiên cứu hình thái cấu trúc vật liệu nanocompozit TiO2-V2O5/PANi; - Ứng dụng nanocompozit TiO2-V2O5/PANi làm xúc tác quang để xử lý RhB trong nước. 3. Phương pháp nghiên cứu Căn cứ vào mục đích, yêu cầu, nội dung đặt ra của đề tài, chúng tôi xác định phương pháp nghiên cứu bao gồm: - Phương pháp tổng quan tài liệu; - Phương pháp tổng hợp vật liệu; - Phương pháp phân tích hình thái, cấu trúc, khả năng xúc tác quang của vật liệu; - Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm. 4 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Xúc tác TiO2-V2O5/PANi và các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng xử lý RhB trong nước. Phạm vi nghiên cứu: Thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa phân tích - Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Hóa-Lý Kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự. 5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn Xúc tác TiO2-V2O5/PANi có thể sử dụng làm chất xúc tác tiềm năng trong xử lý môi trường, đặc biệt là xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ như thuốc nhuộm, kháng sinh... 6. Bố cục luận văn Luận văn gồm 3 phần chính: Phần mở đầu: Nêu tính cấp thiết, mục tiêu, nhiệm vụ của luận văn, phương pháp, đối tượng, phạm vi nghiên cứu; Phần nội dung: Gồm 3 chương • Chương 1: Tổng quan • Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu • Chương 3: Kết quả và thảo luận Phần kết luận và hướng phát triển: Tổng kết những kết quả đạt được và hướng phát triển. 5 CHƯƠNG 1: GIỚP THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về Polianiline (PANi), TiO2, V2O5 1.1.1 Tổng quan về Polyaniline 1.1.1.1 Cấu trúc Được polyme hóa từ monome anilin, cấu trúc phân tử của polyaniline là sự kết hợp của hai đơn vị lặp lại: bị oxy hóa (vòng quinoid) và bị khử (vòng benzen) [1]. PANi có thể tồn tại ở các dạng oxy hóa riêng biệt như dạng leucoemeraldine khử hoàn toàn (LEB), dạng emeraldine nửa oxy hóa (EB) và cơ sở pernigraniline bị oxy hóa hoàn toàn (PNB), khác nhau về các tính chất hóa lý. Hình 1.1. Cấu trúc phân tử các dạng PANi Tất cả các dạng này đều cho thấy cấu trúc hóa học của xương lưng tương tự nhau nhưng có sự biến đổi ở các chuỗi bên của nó (Hình 1.1). Trong số ba loại, EB về cơ bản khác với LEB và PNB ở độ dẫn điện. EB được coi là dạng PANi được sử dụng rộng rãi do thực tế là khi pha tạp với axit, dạng muối emeraldine (ES) của PANi dẫn điện [2, 3]. 6 1.1.1.2 Tính chất Polyaniline (PANi) là một trong những polyme dẫn được nghiên cứu nhiều nhất, không chỉ vì là polyme dẫn điện ổn định nhất mà nó còn có các tính chất điện, quang học và điện hóa. Đồng thời giá cả cũng rẻ hơn so với các polymer dẫn điện khác như polypyrol (PPy) [4]. Polyaniline có đặc tính điện sắc do màu sắc của PANi phụ thuộc vào cả trạng thái oxy hóa và proton hóa của nó. Cụ thể: • LEB - trắng / trong và không màu • EB - xanh lục cho muối emeraldine, xanh lam cho nền emeraldine • PNB - xanh lam / tím Hình 1.2. Nhận dạng màu sắc của các pha PANi thu được bằng quy trình tinh chế: (a) muối polyaniline EB (PANi-ES), (b) polyaniline EB nền (PANi-EB) và (c) polyaniline PNB base (PANi-PB). PANi có thể tồn tại ở cả hai trạng thái dẫn điện và cách điện. Trong đó, dạng muối ES có độ dẫn điện cao và ổn định nhất. Đặc tính điện hóa của PANi phụ thuộc vào pH [5]. Ở pH cao không có quá trình proton hóa xảy ra và PANi ở trạng thái cách điện. Nếu chất điện ly đủ tính axit thì xảy ra quá trình proton hóa tạo thành dạng nigraniline và PANi có độ dẫn điện nhất định. Tuy nhiên, giống như hầu hết