Tổng hợp polianilin bằng phương pháp hóa học và nghiên cứu khả năng tương tác với muối Pb(II)

Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 Cỏc polyme trao i ion cú cỏc cu t linh hot oxi húa - kh liờn kt tnh in vi mng polyme dn ion. Trong trng hp ny, cu t hot tớnh oxi húa - kh l cỏc ion trỏi du vi chui polyme tớch in. + + N H Fe(CN)63- 3Fe(CN)6 Cl- + + Clr Trong tt c cỏc trng hp trờn s chuyn t dng in tớch sang dng dn in, c thc hin nh s thay i trng thỏi oxi húa ca mng polyme. S thay i ny din ra rt nhanh, nh ú tớnh cht trung hũa in ca mng polyme c duy trỡ. S thay i trng thỏi oxi húa kốm vi quỏ trỡnh ra vo ca ion trỏi du bự in tớch cỏc polyme hot ng in thng l cỏc vt dn t hp biu hiờn c tớnh dn in t v ion. 1.1.3. ng dng ca polyme dn in [10 ] Polyme dn in- mt loi polyme mi c phỏt hin so vi hp cht cao phõn t v c nghiờn cu rng rói trong 10 nm tr li õy. Cỏc polyme dn ó nhanh chúng tr thnh mt ti thỳ v, hp dn vi nhiu nh khoa hc. T mt quan im lý thuyt cỏc polyme dn c suy xột nh mt mu v vic nghiờn cu s dch chuyn in tớch trong polyme dn vi mt trng thỏi c bn khụng i. Mt khỏc vi nhng c tớnh nh nh, bn, tớnh n nh trong mụi trng nhit cao ca trng thỏi ph gia cng nh trng thỏi khụng ph gia cựng vi cu trỳc a tỏc dng ca nú c bit nú cú dn in cao nh kim loi nờn polyme dn ngy cng c ng dng rng rói trong cuc sng. Hin nay, polyme dn in c s dng rng rói trong cỏc Khúa lun tt nghip 5 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 ngnh in t, lm sensor sinh hc, ca s quang, bỏn dn, to mng chng n mũn kim loi, s dng lm ph gia trong in cc õm trong pin v acquy, s dng trong cỏc ngnh húa chtTrong s cỏc polyme dn c chỳ ý quan tõm nghiờn cu v cú ng dng rng rói hn c l polyanilin. 1.1.4. Mt s polyme dn in tiờu biu [ 1,5,7 ] Polypyrol H N H N N H n Polythiophen S S S n Polyanilin N N N H H H n Poli(aminno naphtalen) N N N H H H n Poli(1,5diamin naphtalen) Khúa lun tt nghip 6 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 H2N H N N H N H H2N H2N n Polyme dn in mt loi polyme mi c phỏt hin so vi lch s phỏt trin ca cỏc hp cht cao phõn t - c nghiờn cu mt cỏch rng rói trong hn 20 nm tr li õy. Nh nhng in tớnh cú dn in cao nh kim loi nờn polyme dn ngy cng c ng dng rng rói trong cuc sng nht l trong lnh vc ch to cỏc sensor húa hc, sinh hc, lnh vc cụng ngh vt liu in t, chng n mũn kim loi Polyme dn cú th c tng hp bng cỏc phng phỏp polyme húa thụng thng, bng tng hp in húa. Lch s phỏt trin ca polyme dn bt du vo cui nhng nm 1970 khi Heeger v Mac Diarmid khỏm phỏ ra poliacetylen (CH)x , c tng hp bng phng phỏp Shirakawa cú tớnh dn in nh ca kim loi. in tớnh cu trỳc c bn nht ca polyme dn in l h thng electron liờn hp tri rng ra trờn mt s lng ln cỏc n v monome trờn mch. Kt qu ca c trng ni bt ny l nhng vt cht cú kớch thc nh vi s khụng ng hng cao ca tớnh dn in. (CH)x l mu n gin nht ca lp cht ny v mc dự tớnh khụng bn vi mụi trng ca nú (tớnh cht ny l tr ngi ch yu trong ng dng thc tin), (CH)x vn cú nguyờn mu ca polyme dn din v vn l ti cho rt nhiu cụng trỡnh nghiờn cu khoa hc. Polyme d vũng cú th c thy nh mt dóy Csp2px trong cu trỳc tng t nhau ca cis (CH)x ó c n nh bi nhng nguyờn t khỏc loi. Nhng loi polyme dn in khỏc nhau t (CH)x bng s khụng thay i v Khúa lun tt nghip 7 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 mi liờn h gia trng thỏi c bn vi giỏ tr nng lng ng tng ca cỏc dng gia hai gii hn n nh gia chỳng. Dng cht thm v dng quinoit vi tớnh n nh trong mụi trng cao v cu trỳc a nng ca chỳng cho phộp s iu chnh in tớch v cỏc c tớnh in húa bi nhng s xoay s ca cu trỳc monome. Mt bc phỏt trin quan trng ca polome d vũng liờn hp c phỏt hin vo nhng nm 1979. Khi ú tớnh dn in cao v tớnh t do ng nht mng c nh ca polipyrol cú th c iu ch bng s oxi húa quỏ trỡnh trựng hp in húa pyrol. Vic tng hp in húa polipyrol t dung dch H2SO4 ó c thụng bỏo trc ú 10 nm nhng do s nghốo nn v mỏy múc nờn cỏc tớnh cht in ca vt cht thu c ó khụng dn n s phỏt trin cao hn. Quỏ trỡnh polyme in húa ó c phỏt trin nhanh chúng vi vic s dng cỏc monome: anilin, thiophen, Cỏc polyme dn in ó nhanh chúng tr thnh mt ti hp dn nhiu nh khoa hc. T mt quan im lớ thuyt polyme dn in ó c suy xột nh mt mu v vic nghiờn cu s chuyn dch in tớch trong polyme vi mt trng thỏi c bn khụng i. Mt khỏc, tớnh bn, tớnh n nh trong mụi trng nhit cao ca trng thỏi pha ph gia, cựng vi cu trỳc a tỏc dng ca nú ó dn ti nhiu kh nng phỏt trin tp trung vo nhng ng dng nh kh nng dn in, vt cht lm in cc v bỏn dn hu c ... 1.2. dn [ 3,4, 25 ] Mt trong nhng tớnh cht quan trng ca polyme dn ú l dn in. dn in c tớnh theo cụng thc: = S/pl Khúa lun tt nghip 8 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 Trong ú: l dn S l tit din ca vt l l chiu di vt dn p l in tr sut i vi cht bỏn dn c in, ht ti cú th l ion in t hay l trng, polyme dn cú c ch dn in ht ti mi ú l polaron cú in tớch l +1 spin = +-1/2 v biolaron cú in tớch l +2, spin = 0. Trong ú polyme hot ng in cú s lan truyn in tớch t vựng dn in trong polyme sang vựng khụng dn in khi polyme c tip xỳc in 1.3. Quỏ trỡnh pha tp (doping) [ 3,4 ] Cỏc khỏi nim c s cng nh cỏc bin phỏp k thut ch to cỏc polyme dn in bt ngun trong lnh vc bỏn dn. ú l nhng cht dn electron, khi a vo mt s tp cht hay to ra mt s s sai lch mng s lm thay i tớnh cht dn in ca bỏn dn v s to ra cht bỏn dn loi p hoc loi n tựy thuc vo bn cht ca cht pha tp. T nm 1977 hai nh khoa hc Heeger v Mac Diarmid ó phỏt hin ra khi pha tp iod vo poliacetylen thỡ to c polyme mi vi tớnh dn in ca kim loi. S pha tp thnh cụng ó khớch l cỏc nh khoa hc khỏc tỡm v khỏm phỏ cỏc cht pha tp mi nhm lm tng dn in ca polyme dn. Nhiu ion c a vo mng polyme nh: Cl-, Br-, F-, SO42-, cỏc anion a vo mng polyme cú tỏc dng bự in tớch, duy trỡ trng thỏi oxi húa mng ngn. S oxi húa mt phn chui polyme nh cỏc anion gi l quỏ trỡnh pha tp. Quỏ trỡnh liờn quan n s chuyn i mt electron, tr thnh in tớch dng. Nhiu nh khoa hc ó a ra cu trỳc mch polyme dn sau khi pha tp anion vo polianilin nh sau: Khúa lun tt nghip 9 Phm Th Bng Trng HSP H Ni 2 H H N N N H N H Cha pha tp HA HA AH AH N+ N H H N+ N ó pha tp 1.4. Polyanilin [ 1,2,13 ] 1.4.1. Anilin (ANi) Anilin l monome, cú th c polyme hoỏ bng phng phỏp húa hc hoc bng phng phỏp in húa trong dung dch axit to nờn polyanilin. cú th hiu sõu hn quỏ trỡnh polyme hoỏ PANi ta cn kho sỏt cỏc tớnh cht húa lý ca anilin. Tớnh cht vt lý ca anilin iu kin thng anilin l mt cht lng khụng mu, cú mựi khú chu. lõu trong khụng khớ bin thnh mu vng ri nõu en do b oxy hoỏ bi oxy khụng khớ. T khi ca anilin d = 1,022 nhit núng chy l 6,2oC, nhit sụi l 184,4oC. Anilin tan mnh trong ete, benzen, etanol, t tan trong dung mi khỏc. 20oC, 100 gam nc ho tan c 3,4 gam anilin. Anilin rt c, nú khụng ch thõm nhp vo c th qua cỏc mng nhy v ng hụ hp m cng cú th thm qua da. Khúa lun tt nghip 10