Thạc Sĩ Tổng hợp màng xốp ống Nano Al2O3 bằng phương pháp anod hóa – khảo sát cấu trúc, hình thái và khả năn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2010

MỤC LỤC .i

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN. 3

1.1 Oxid nhôm 3
1.1.1 Tổng quan về oxid nhôm 3
1.1.2 Ứng dụng của γ-Al2O3 . 5
1.2 Nhôm oxid điều chế bằng phương pháp anod hóa . 6
1.2.1 Tổng quan về vật liệu nano . 6
1.2.2 Phương pháp anod hóa . 8
1.2.3 Ống nano Al2O3 điều chế bằng phương pháp anod hóa . 11
1.2.4 Ứng dụng của ống nano Al2O3 điều chế bằng phương pháp anod hóa . 16
1.2.5 Tổng kết về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình anod hóa nhôm 30
1.3 Giới thiệu congo đỏ 30
1.3.1 Cấu trúc của congo đỏ 30
1.3.2 Tính chất vật lý . 31
1.3.3 Tính chất hóa học . 31
1.3.4 Ứng dụng 31
1.3.5 Phương pháp xác định hàm lượng congo đỏ . 31

Chương 2 THỰC NGHIỆM 33

2.1 Mục tiêu thực nghiệm . 33
2.2 Nội dung khảo sát . 33
2.3 Hóa chất 33
2.4 Phương pháp tạo mẫu . 35

2.4.1 Điều chế lớp màng nhôm oxid bằng phương pháp anod hóa . 35
2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt 36
2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của điện thế điện phân 37
2.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân 38
2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân . 38
2.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ điện phân 39
2.4.7 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi hữu cơ
trong dung dịch điện phân 39
2.5 Phương pháp khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ . 40
2.5.1 Khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ 40
2.5.2 Khảo sát cân bằng hấp phụ congo đỏ lên bề mặt Al2O3 . 40

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 44

3.1 Nhận xét sơ bộ ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt . 44
3.2 Khảo sát cấu trúc của lớp oxid nhôm anod hoá . 45
3.3 Khảo sát hình thái của lớp oxid nhôm anod hoá 46
3.4 Khảo sát ảnh hưởng của điện thế điện phân
đến hình thái của lớp oxid nhôm . 49
3.4.1 Khi xử lý bề mặt bằng phương pháp acid 49
3.4.2 Khi xử lý bề mặt bằng phương pháp điện phân . 51
3.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi hữu cơ (etylenglycol)
trong dung dịch điện phân đến hình thái của lớp oxid nhôm 52
3.6 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hình thái của lớp oxid nhôm . 54
3.7 Khảo sát hiệu ứng tương hỗ của dung môi điện phân 56
3.8 Khảo sát khả năng hấp phụ congo đỏ của các mẫu oxid nhôm thu được 57
3.8.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch điện phân 57
3.8.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân . 58
3.8.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ điện phân 59
3.8.4 Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp xử lý bề mặt 61
3.8.5 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung môi hữu cơ (etylenglycol) 62
3.8.6 Khảo sát ảnh hưởng của điện thế điện phân 63

Chương 4 KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 67




MỞ ĐẦU


Sự hình thành các lớp oxid trên nền nhôm bằng phương pháp anod hóa trong các dung dịch như acid phosphoric, oxalic, sulfuric, cromic đã được nghiên cứu rộng rãi để tạo ra một lớp phủ có khả năng chống ăn mòn tốt và có đặc tính thương mại mong muốn. Lớp oxid xốp này bao gồm các khâu mạng dạng ống hình lục giác, ở đáy lỗ xốp có lớp oxid.
Gần đây, các dạng oxid này được giới khoa học quan tâm do cấu trúc xốp có trật tự cao của nó. Lớp màng oxid này có thể được tách ra khỏi chất nền và lớp oxid ở đáy có thể được hòa tan để tạo ra các ống thông suốt,
Các màng oxid nhôm có thể được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghệ được quan tâm, bao gồm cả lĩnh vực truyền thống và hiện đại. Chúng có thể được dùng làm màng lọc micro trong môi trường ăn mòn thay cho màng lọc polime hoặc làm khuôn để tạo ra các dây nano kim loại hoặc bán dẫn, các khuôn này đòi hỏi cấu trúc có trật tự cao. Các kỹ thuật liên quan đến vật liệu cấu trúc nano này bởi các đặc tính điện, quang và từ của chúng. Các ứng dụng của màng nhôm được anod hóa trong pin sạc Li cũng được quan tâm gần đây.
Cấu trúc gốm tự nhiên của lớp màng này có thể được dùng như thiết bị màng xúc tác, CMR, có thể hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt mà màng polime không thể sử dụng được. So với các thiết bị phản ứng cổ điển, các CMR thể hiện lợi thế trong các phản ứng tích hợp và phân tách, bằng cách nâng cao khả năng chuyển hóa nhiệt động học của các phản ứng bằng việc loại bỏ một hoặc nhiều loại sản phẩm khi chúng được tạo ra. Hơn nữa, các vật liệu xốp có sự quan tâm ngày càng tăng trong CMR vì sự ổn định nhiệt và hóa học trong phản ứng pha khí ở các khoảng hoạt động rộng.
Trong bài này, chúng tôi tập trung vào quá trình khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố: dung môi, nồng độ, nhiệt độ, điện thế đến cấu trúc, hình thái và khả năng hấp phụ congo đỏ của oxid nhôm được tạo thành bằng phương pháp anod hóa