Tổng hợp polyanilin bằng phương pháp hóa học và nghiên cứu khả năng tương tác với muối cr (VI)

Nguyn Th Quý K33D Húa 1.1.2.2. Cỏc polyme dn in t Cỏc polyme dn in t, mch polyme ó cú liờn kt ụi liờn hp m rng. Quỏ trỡnh chuyn in tớch dc theo cỏc chui xy ra nhanh, cỏc polyme in t thng c ch to bng cỏch oxi húa, in húa kt ta trờn b mt in cc trong quỏ trỡnh in phõn hoc cú th to thnh bng phng phỏp trựng hp húa hc. Vớ d: N N H H n polyanilin 1.1.2.3. Cỏc polyme trao i ion 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)6 Cl+ Khúa lun tt nghip Fe(CN)63- 5 3- + Clr Trng i hc S phm H Ni 2 Nguyn Th Quý K33D Húa 1.1.3. Mt s polyme dn in tiờu biu Polypyrol (PPy) H N H N N H n ng dng: PPy c dựng ch to siờu t in trong in thoi di ng. Polythiophen (PTh) S S S n ng dng: Dựng lm in cc trong pin np in trong mỏy tớnh, mỏy nh, Polyanilin (PANi) N N N H H H n Poly(paraphenylene vinylene (PPV)) n Khúa lun tt nghip 6 Trng i hc S phm H Ni 2 Nguyn Th Quý K33D Húa ng dng: PPV cú th lm phỏt quang vi nhiu mu sc khỏc nhau ging nh tinh th lng nờn cú th dựng ch to mn hỡnh cc mng thay cho mn hỡnh tinh th lng, Poly(aminno naphtalen) (PANa) N N N H H H n Poly(1,5-diamino naphtalen) H2N H N N H N H H2N H2N n Núi chung, polyme dn in cú ng dng rt rng rói trong cuc sng. Polyme dn ang dn tr thnh vt liu hng u cho cỏc ngnh cụng nghip in t, húa cht, y hc,quõn s, c th nhng ng dng ca nú c cp k hn trong phn ng dng di õy. 1.2. Quỏ trỡnh pha tp (doping) [7, 9] 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 Khúa lun tt nghip 7 Trng i hc S phm H Ni 2 Nguyn Th Quý K33D Húa 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. Cỏc thut ng chuyờn ngnh bỏn dn ó c ỏp dng vo h polyme dn. T nm 1977 hai nh khoa hc Heeger v Mac Diarmid ó phỏt hin ra khi pha tp iod vo polyacetylen 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 polyanilin nh sau: H H N N N H N H Cha pha tp HA HA AH AH N+ N H H N+ N ó pha tp Khúa lun tt nghip 8 Trng i hc S phm H Ni 2 Nguyn Th Quý K33D Húa 1.3. Nguyờn nhõn dn in ca cỏc polyme dn in [9] Polyme dn in c l do cú cỏc c im sau: c im chung ca cỏc polyme cú kh nng dn in l trong mch cú nhng ni ụi liờn hp, -C=C-C=C- ; õy l s ni tip ca ni n C-C v ni ụi C=C. PA, PANi, PPy v PTh u cú c im chung ny trong cu trỳc phõn t. c im th hai l s hin din ca cht pha tp (dopant). Iod l mt thớ d in hỡnh trong PA. Hai c im ny lm polyme tr nờn dn in. Dopant cú th l nhng nguyờn t nh nh iod (I), chlo (Cl), nhng hp cht vụ c hoc hu c, min l nhng cht ny cú th nhn in t cho ra nhng anion kt hp vi mch carbon cu polyme. Dopant cng cú th l cation. Trong kim loi, s dn in xy ra l do s di ng ca cỏc in t t do gia hai in ỏp khỏc nhau. Dũng in t t do mang in õm (-) ny di ng sinh ra dũng in i t ni cú in ỏp cao n ni cú in ỏp thp. Vỡ vy, in t t do trong kim loi c gi l ht ti in. G, ỏ v nhng polyme thụng thng khỏc l cht cỏch in vỡ khụng cú nhng ht ti in. Nh vy, nhng ht ti in, nguyờn nhõn chớnh gõy ra dũng in trong polyme dn khụng phi l nhng in t t do mang in õm ging nh kim loi m l cỏc polaron cú in tớch l +1 v bipolaron cú in tớch l +2 . Cỏc polaron v bipolaron sinh ra trong quỏ trỡnh pha tp (doping). Trong quỏ trỡnh pha tp cỏc cht tp (dopant) s nhn 1 electron t polyme tr thn ion õm, gõy ra mt l trng mang in tớch dng v mt electron cũn li trờn mch polyme. L trng v cỏc electron cũn li ny c gi l cỏc polaron trong vt lý; mt cp polaron c gi l bipolaron. Khi cú mt dũng in ỏp c t vo polyme Khúa lun tt nghip 9 Trng i hc S phm H Ni 2 Nguyn Th Quý K33D Húa dn in, cỏc polaron v bipolaron s di ng gia 2 in ỏp tng t nh electron t do trong kim loi. 1.4. Polyanilin [2,7,9] Polyanilin l sn phm polyme húa monoanilin bng phng phỏp húa hc hoc bng phng phỏp in húa trong dung dch axit. 1.4.1. Monome anilin [2,7] Anilin cú cụng thc: NH2 iu kin nhit v ỏp sut bỡnh thng, anilin l mt cht lng khụng cú mu, cú mựi khú chu, lõu trong khụng khớ b oxi húa thnh mu vng ri nõu en. T khi hi ca anilin d = 1,022; nhit núng chy l 6,20C; nhit sụi l 184,40C. Anilin rt c, cú th thõm nhp vo c th qua cỏc mng nhy, ng hụ hp v thõm nhp qua da. Hot tớnh húa hc ca anilin tp trung ch yu nhúm -NH2. Ngoi ra, do hiu ng liờn hp dng ca nhúm -NH2 m v trớ para cng c hot húa, cú th d dng tham gia phn ng húa hc, c bit l phn ng polyme húa. 1.4.2. Phng phỏp tng hp [7,9] 1.4.2.1. Polyme húa bng phng phỏp in húa Bng phng phỏp in húa ngi ta cú th tng hp c PANi cú tớnh cht khỏc nhau tựy theo yờu cu ng dng. Khúa lun tt nghip 10 Trng i hc S phm H Ni 2