Tiến Sĩ Nghiên cứu biến tính vật liệu PbO2 ứng dụng làm sen sơ điện hóa

III
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN . I
LỜI CẢM ƠN II
MỤC LỤC III
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VII
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU . IX
DANH MỤC BẢNG XI
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .XIII
MỞ ĐẦU .1
Chương 1: TỔNG QUAN 6
1.1. Giới thiệu chung về chì đioxit, bạc (II) oxit và polyanilin .6
1.1.1. Chì đioxit (PbO 2 ) 6
1.1.1.1.Tính chất lý hóa 6
1.1.1.2. Các phương pháp tổng hợp chì điôxit .9
1.1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và tính chất của vật liệu PbO 2 10
1.1.1.4. Ứng dụng PbO 2 làm vật liệu anôt .12
1.1.2. Bạc (II) oxit AgO .12
1.1.2.1. Tính chất lý hóa .12
1.1.2.2. Phương pháp tổng hợp 13
1.1.2.3. Ứng dụng của AgO 14
1.1.3. Polyanilin (PANi) .14
1.1.3.1. Cấu trúc của polyanilin .14
1.1.3.2. Các phương pháp tổng hợp .16
1.1.3.3. Tính chất của PANi .19
1.1.3.4. Ứng dụng của PANi 23
1.2. Vật liệu compozit trên cơ sở PbO 2 và AgO, PANi .25
1.2.1. Compozit PbO 2 với một số oxit vô cơ .25
1.2.1.1. Tổng hợp compozit PbO 2 - AgO 25
1.2.1.2. Khả năng xúc tác của điện cực compozit PbO 2 - AgO .26 IV
1.2.2. Compozit oxit vô cơ - polyme dẫn .26
1.2.2.1. Tổng hợp compozit PbO 2 - PANi .27
1.2.2.2. Ứng dụng của compozit PbO 2 - PANi .27
1.3. Một số khái niệm về xúc tác điện hóa và xúc tác điện hóa trên điện cực
compozit 28
1.3.1.Nguyên lý của xúc tác điện hóa 28
1.3.2. Một số phản ứng xúc tác điện hóa trên điện cực compozit PbO 2 - AgO .29
1.3.3. Oxi hóa metanol trên điện cực compozit PbO 2 - PANi 29
1.4. Sen sơ điện hóa 30
1.4.1. Sen sơ đo dòng .32
1.4.2. Sen sơ quét thế động 32
1.4.3. Sen sơ điện thế .33
1.4.3.1. Điện cực đo pH dựa trên cơ sở các oxit kim loại. 34
1.4.3.2. Điện cực đo pH dựa trên cơ sở các polyme dẫn .35
Chương 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .37
2.1. Thực nghiệm 37
2.1.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm .37
2.1.1.1.Hóa chất .37
2.1.1.2.Thiết bị thí nghiệm .37
2.1.2. Tổng hợp vật liệu compozit trên điện cực thép không rỉ .38
2.1.2.1. Xử lý điện cực thép không rỉ .38
2.1.2.2. Tổng hợp compozit PbO 2 – AgO và PbO 2 38
2.1.2.3. Tổng hợp compozit PbO 2 – PANi và PbO 2 38
2.1.3. Nghiên cứu cấu trúc hình thái học của vật liệu 39
2.1.4. Nghiên cứu tính chất điện hóa .40
2.1.5. Nghiên cứu khả năng xúc tác của compozit PbO 2 - AgO .40
2.1.6. Nghiên cứu khả năng xúc tác của compozit PbO 2 - PANi .41
2.1.7. Nghiên cứu sự phụ thuộc điện thế của điện cực PbO 2 và compozit PbO 2 -
PANi theo pH .41
2.2. Các phương pháp nghiên cứu 42 V
2.2.1. Các phương pháp điện hóa .42
2.2.1.1. Phương pháp quét thế tuần hoàn (CV) .42
2.2.1.2. Phương pháp đo đường cong phân cực 43
2.2.1.3. Phương pháp đo tổng trở 44
2.2.1.4. Phương pháp dòng tĩnh .45
2.2.1.5. Phương pháp xung dòng .46
2.2.1.6. Phương pháp thế điện động 46
2.2.1.7. Phương pháp xác định mật độ dòng oxi hóa metanol 47
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc, hình thái học .47
2.2.2.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 47
2.2.2.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .48
2.2.2.3. Phương pháp EDX 48
2.2.2.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 49
2.2.2.5. Phương pháp đo phổ hồng ngoại (IR) 49
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51
3.1. Nghiên cứu tính chất của vật liệu compozit PbO 2 - AgO 51
3.1.1. Nghiên cứu cấu trúc hình thái học .51
3.1.1.1. Phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X .51
3.1.1.2. Nghiên cứu phổ EDX 52
3.1.1.3. Phân tích ảnh SEM và TEM 53
3.1.2. Nghiên cứu tính chất điện hóa .54
3.1.2.1. Xác định độ bền điện hóa 54
3.1.2.2. Khảo sát phổ quét thế tuần hoàn CV 56
3.1.2.3. Nghiên cứu phổ tổng trở .59
3.2. So sánh hoạt tính xúc tác điện hóa của compozit PbO 2 - AgO với PbO 2
định hướng ứng dụng trong phân tích môi trường .62
3.2.1. Nghiên cứu khả năng xúc tác đối với quá trình oxi hóa nitrit .62
3.2.2. Nghiên cứu khả năng xúc tác đối với quá trình oxi hóa Asen (III) .66
3.2.3. Nghiên cứu khả năng xúc tác đối với quá trình oxi hóa xyanua 69
3.3. Nghiên cứu biến tính PbO 2 bằng PANi .73 VI
3.3.1. Nghiên cứu cấu trúc vật liệu 73
3.3.1.1. Phân tích ảnh SEM 73
3.3.1.2. Phân tích ảnh TEM .79
3.3.1.3. Phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X .80
3.3.1.4. Phân tích phổ hồng ngoại IR 84
3.3.2. Nghiên cứu tính chất điện hóa của compozit PbO 2 - PANi .89
3.3.2.1. Xác định độ bền điện hóa 89
3.3.2.2. Nghiên cứu phổ CV .92
3.3.2.3. Nghiên cứu phổ tổng trở .94
3.4. Nghiên cứu định hướng ứng dụng của vật liệu lai ghép PbO 2 - PANi .101
3.4.1. Nghiên cứu khả năng xúc tác cho quá trình oxi hóa metanol 102
3.4.1.1. Khả năng xúc tác điện hóa của compozit tổng hợp bằng phương pháp
điện hóa 102
3.4.1.2. Khả năng xúc tác điện hóa của compozit tổng hợp bằng phương pháp
kết hợp điện hóa với hóa học .107
3.4.1.3. So sánh khả năng xúc tác cho quá trình oxi hóa metanol của các
compozit PbO 2 - PANi 114
3.4.2. Nghiên cứu khả năng xác định pH trong môi trường nước .115
3.4.2.1.Khảo sát sự phụ thuộc điện thế của điện cực PbO 2 theo pH .115
3.4.2.2. Khảo sát sự phụ thuộc điện thế của điện cực compozit PbO 2 -PANi theo
pH .116
3.4.2.3. Thử nghiệm thực tế 118
KẾT LUẬN .120
DANH SÁCH CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .121
TÀI LIỆU THAM KHẢO .123