1

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG
OXI HÓA ĐIỆN HÓA PIROL TẠO MÀNG POLYPIROL
Lê Tự Hải
Lê Thanh Hải

1. MỞ ĐẦU
Polypirol là một polyme hữu cơ dẫn điện liên hợp và là một trong những
polyme được nghiên cứu nhiều cùng với polyanilin và các dẫn suất của
polythiophen. Các polyme hữu cơ liên hợp bị kích thích (bị oxi hóa) có tính dẫn
điện là do sự không định cư của hệ liên hợp  [5].
Việc tổng hợp polypirol trên các vật liệu nền khác nhau và ứng dụng của
nó đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Quá trình oxi hóa điện hóa pirol thành polypirol xảy ra theo phản ứng tổng
quát sau:
n
N
H
- 2n e 
N
H
n + 2n H
+2

Polypirol tạo thành tiếp tục bị oxi hóa và tạo thành polypirol kích thích:


Các hóa chất để pha dung dịch nghiên cứu gồm: KClO
4
, KNO
3
, K
2
SO
4
,
KCl, KOH, HClO
4
và pirol có mức độ tinh khiết phân tích.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đường cong dòng - thế của dung dịch nền:
Hình 1 chỉ ra đường cong dòng - thế của các dung dịch nền trong vùng
quét thế từ -0,20 V đến + 2,00V (SCE).

Hình 1: Đường cong dòng - thế của các dung dịch nền: (1) KClO
4
0,1M, (2) KCl
0,1M,
1

2

2

3

4
Hình 2: Đường cong dòng - thế vòng đầu tiên của dung dịch chứa pirol 0,1M và:
(1) KClO
4
0,1M, (2) K
2
SO
4
0,1M, (3) KNO
3
0,1M. Tốc độ quết thế 20 mV/s.

31

2

2

316


4
2-
và NO
3
-
ảnh hưởng không khác nhau nhiều đến quá
trình oxi hóa pirol ở vòng quét thế đầu tiên.
Tuy nhiên, ở vòng quét thế vòng thứ hai thì i
p
của pic oxi hóa pirol tăng đối
với chất điện ly là KClO
4
và giảm đối với chất điện ly là K
2
SO
4
và KNO
3
(hình
3). Điều này có thể là do polypirol/ClO
4
-
bị kích thích nhiều hơn so với
polypirol/SO
4
2-
, polypirol/NO
3
-
sau vòng quét thế đầu tiên nên polypirol/ClO

với tốc độ quét thế : (1) 15mV/s, (2) 20 mV/s, (3) 50mV/s, (4) 100mV/s, (5)
200mV/s.
Từ kết quả trên cho thấy, khi tăng tốc độ quét thế thì i
p
tăng nhưng i
p

không tăng tuyến tính theo v
1/2
(hình 5) như trong phương trình Nicholson -
Shain:
i
p
= 2,99.10
5
.n
3/2
.A.D
o
1/2
.C
o
. .v
1/21

2


(hp)
(a)
N
H
(hp) - 1e  (b)
N
H
- H
+
 (c)
i
p

(mA/cm
2
)

v
1/
2

N
H

N
H9


H

N
H
(c)
N
H

N
H
+
N
H

N
H

N
H

N
H
(d)

Và polypirol tạo thành bị oxi hóa tiếp tạo thành polypirol kích thích.
3.4. Ảnh hưởng của pH:
Ảnh hưởng của pH đến quá trình oxi hóa pirol đã được khảo sát và trình
bày ở hình 6.

11
Ảnh hưởng của nồng độ pirol đến quá trình oxi hóa pirol được chỉ ra trong
hình 7.
Theo các kết quả thu được, i
p
tỉ lệ tuyến tính với nồng độ ban đầu của pirol
C
o
. Sự phụ thuộc tuyến tính này thể hiện rõ khi xây dựng đồ thị C
o
- i
p
(hình 8).
Điều này chứng tỏ, ở điều kiện thí nghiệm đã chọn, tốc độ quá trình oxi hóa pirol
bị khống chế bởi tốc độ giai đoạn khuếch tán của pirol đến bề mặt điện cực ( giai
đoạn (a)).
0
20
40
60
80
0 0.1 0.2 0.3 0.4

Hình 7: Sự phụ thuộc i
p
vào nồng độ ban đầu của pirol C
o
1/2
.
i
p
= 0,62.Z.F.D
2/3
.
-1/6
.(C
o
- C
s
). 
1/2
( * )

1

2

3

413
Điều này chứng tỏ, khi tăng tốc độ quay điện cực, tốc độ khuếch tán pirol
đến bề mặt điện cực tăng nhưng do tốc độ quá trình oxi hóa pirol trên bề mặt điện
cực xảy ra chậm hơn so với quá trình khuếch tán nên i
p

30
40
50
60
0 5 10 15

Hình 10: Sự phụ thuộc i
p
vào

1/2

4. KẾT LUẬN
- Quá trình oxi hóa pirol tạo màng polypirol trên điện cực Pt xảy ra trong
khoảng thế từ + 0,7 - + 1,3V (SCE) (có lớp màng màu đen tạo thành trên bề mặt
điện cực làm việc) theo cơ chế điện hóa (E) - hóa học (C) kết hợp (E.C.C) và
không phụ thuộc vào pH của dung dịch.
- Tốc độ của quá trình oxi hóa pirol bị khống chế bởi tốc độ của quá trình
khuếch tán. Ngoài ra, khi quay điện cực, tốc độ của quá trình oxi hóa pirol còn
phụ thuộc vào tốc độ của giai đoạn điện hóa.
- Trong số những chất điện ly KClO
4
, K
2
SO
4
và KNO
3
thì KClO
4


TÓM TẮT

16
Động học phản ứng oxi hóa điện hóa pirol được nghiên cứu bằng phương
pháp cyclic voltammetry thông qua khảo sát ảnh hưởng của anion, nồng độ
anion chất điện ly, tốc độ quét thế, pH của dung dịch, nồng độ của pirol và tốc
độ quay điện cực. Các kết quả đạt được cho thấy, phản ứng oxi hóa pirol bắt đầu
xảy ra ở thế khoảng + 0,7 V (SCE) và tốc độ quá trình oxi hóa do tốc độ giai
đoạn khuếch tán quyết định khi điện cực làm việc là điện cực tĩnh.

STUDY ON THE KINETICS OF ELECTROCHEMICAL OXIDATION
OF PIROL TO PRODUCE POLYPYRROLE FILM
Le Tu Hai
Le Thanh Hai
SUMMARY
The kinetics of electrochemical oxidation of pyrrole has been studied
using cyclic voltammetry technique through investigating the influences of
anions, concentration of electrolytes, potential scan rate, pH, concentration of
pyrrole and rotation rate of electrode. The obtained results show that oxidation
of pyrrole starts to occur at about + 0.7V (SCE) and the rate of oxidation of
pyrrole is controlled by the rate of diffusion process as the working electrode is
static.

17