Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Luận văn ThS. Hóa phân tích -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2011
Chế tạo được một số loại CLIO. Sử dụng CLIO và poly(vinylidene fluoride-co-hexanfluoropropylene) để chế tạo màng dẫn điện trên cơ sở CLIO. Khảo sát tính chất dẫn điện của màng polymer – CLIO thông qua đo điện trở màng với kỹ thuật bốn điện cực trong các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm khác nhau. Sử dụng màng polymer – CLIO làm cầu dẫn trong điện cực so sánh. Khảo sát khả năng dẫn điện, độ lặp lại của điện cực so sánh sử dụng cấu muối làm từ CLIO trong phân tích kim loại chì trong môi trường nước. Khảo sát khả năng phát hiện trinitrotoluene (TNT) trong CLIO điều chế được
Chương 1 TỔNG QUAN................................................................................................ 3 .
1.1. Giới thiệu chung về CLIO................................................................ 3 ...............
1.1.1. Định nghĩa ................................................................................................ 4 .......
1.2.1. Các loại CLIO thường gặp ................................................................ 4 ..............
1.2. Tính chất của CLIO ......................................................................................... 6
1.2.1. Độ nhớt ................................................................................................ 6 ............
1.2.2. Độ dẫn.................................................................................................. 8 ............
1.2.3. Cửa sổ điện hóa .............................................................................................. 9
1.2.4. Độ tan và khả năng sonvat hóa................................................................ 11 ........
1.3 Ứng dụng ................................................................................................ 11 .........
1.3.1. Ứng dụng trong phân tích điện hóa và sensor điện hóa ................................ 12 ..
1.3.2. Các ứng dụng khác .......................................................................................... 14
1.4. Cơ sở lý thuyết về các phương pháp phân tích điện hóa................................ 15 .
1.4.1 Giới thiệu chung về các phương pháp phân tích điện hóa .............................. 15
1.4.2. Phương pháp Von-ampe hòa tan ................................................................ 16 .....
1.4.2.1. Nguyên tắc của phương pháp Von-ampe hòa tan................................ 16 ............
1.4.2.2. Các điện cực dùng trong phương pháp Von-ampe hòa tan ............................. 16
1.4.2.3. Các kỹ thuật ghi đường Von-ampe hòa tan..................................................... 17
1.5. Các loại điện cực so sánh trong phương pháp điện hóa ................................ 19 ..
1.5.1. Điện cực so sánh hidro tiêu chuẩn................................................................ 19 ...
1.5.2. Điện cực so sánh Calomen ................................................................ 19 ..............
1.5.3. Điện cực so sánh Ag/AgCl ................................................................ 20 ..............
1.5.4. Điện cực so sánh khác ..................................................................................... 20
1.6. Ưu nhược điểm của điện cực so sánh thông thường ................................ 21 .......
1.7. Phương pháp đo điện trở dùng hệ bốn điện cực................................ 21 ..............
Chương 2 THỰC NGHIỆM ........................................................................................... 23
2.1. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị, vật liệu................................................................ 23
2.2. Chế tạo CLIO ................................................................................................ 24 ..
2.3. Chế tạo điện cực so sánh loại mới................................................................ 26 ...
2.3.1 Chế tạo màng CLIO......................................................................................... 26
2.3.2. Chế tạo điện cực so sánh mới sử dụng màng CLIO................................ 27 ........
2.3.3. Chế tạo điện cực so sánh kiểu mới sử dụng CLIO dạng
khối đúc................................................................................................ 28
2.5. Cách đo điện trở bằng hệ đo hai, ba, bốn điện cực ................................ 29 .........
2.6. Ứng dụng CLIO trong phân tích điện hóa....................................................... 30
2.6.1 Khảo sát độ ổn định và độ lặp lại của điện cực so sánh kiểu
mới sử dụng màng CLIO và khối đúc CLIO, so sánh độ ổn
định với điện cực so sánh Ag/AgCl thương mại ................................ 30 .............
2.6.2. Khảo sát tính chất điện hóa của TNT trong CLIO vừa điều
chế được................................................................................................ 30 ...........
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................ 31 .......
3.1. Khảo sát điện trở của màng CLIO sau khi chế tạo................................ 32 ..........
3.2. Khảo sát sự biến đổi điện trở của màng CLIO khi thay đổi
thời gian ngâm trong môi trường nước ........................................................... 33
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ngâm đến điện
trở màng................................................................................................ 34 ...........
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm đến điện trở màng
CLIO trong môi trường KCl bão hòa. ............................................................. 36
3.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến điện trở màng
CLIO................................................................................................ 38................
3.6. Điện trở của điện cực so sánh sử dụng màng CLIO................................ 39 ........
3.7. Khảo sát độ lặp lại của điện cực so sánh loại mới sử dụng
cầu dẫn màng CLIO......................................................................................... 44
3.8. Khảo sát độ lặp lại của điện cực so sánh loại mới sử dụng
khối đúc CLIO................................................................................................ 45 .
3.9. Khảo sát tính chất điện hóa của TNT trong CLIO điều chế được................................ 47 .
3.9.1. Khảo sát thời gian bay hơi của axeton trong CLIO................................ 47 .........
3.9.2. Khảo sát phổ đồ của TNT trên vi điện cực sợi than trong
CLIO................................................................................................................
48
3.9.3. Khảo sát khoảng thế quét ................................................................ 49................
3.9.4 So sánh TNT trong dung môi CLIO vừa điều chế với TNT
trong nước........................................................................................................
50
KẾT LUẬN ................................................................................................ 52 ....
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................ 54 .............
MỞ ĐẦU
Lịch sử về chất lỏng ion (CLIO) bắt đầu từ năm 1914 [8], khi mà Walden công
bố lần đầu tiên về một loại muối nóng chảy ở nhiệt độ thường. Sau đó, đến những
năm 70, 80 của thế kỷ XX, các tài liệu liên quan đến CLIO bắt đầu được chú ý.
Theo [8], số lượng các công trình được công bố có liên quan đến CLIO tăng nhanh
trong những thập niên gần đây.
Hình 1: Số lượng bài báo về CLIO công bố từ năm 1997 đến 2007
Từ một vài bài báo liên quan đến CLIO, đến 2005 đã có gần 2000 bài báo
được công bố và hiện nay, số lượng các công trình công bố về CLIO đang tăng một
cách đáng kể. Với những tính chất ưu việt của mình [6, 19, 22, 25], CLIO được ứng
dụng trong rất nhiều lĩnh vực như hóa lý, hóa phân tích, hóa hữu cơ... CLIO được hi
vọng là sẽ tạo ra một hướng mới trong hóa học khi hướng đến hóa học xanh thân
thiện với môi trường [35].
Trong lĩnh vực phân tích điện hóa CLIO đặc biệt trong kỹ thuật Von-ampe
CLIO được sử dụng như là môi trường điện ly thay thế cho chất điện ly trong môi
trường nước, trước hết do “cửa sổ điện hóa” rộng. Cửa sổ điện hóa là khoảng rộng
của thế, trong vùng thế đó không xảy ra phản ứng ô xi hóa khử chất điện ly nền.
Ngoài ra, tính tan và các tính chất điện hóa khi xảy ra trong môi trường CLIO mở ra
một chân trời mới cho các nhà nghiên cứu điện hóa và phân tích điện hóa. Các
CLIO không tan trong nước có khả năng tạo thành màng ngăn lỏng hay rắn sử dụng trong công nghệ điện hóa hay làm cầu muối trong các điện cực so sánh cho
các thiết bị đo điện hóa.
Các cầu muối thông thường được chế tạo từ các vật liệu xốp: gốm, thủy tinh,
carbon xốp hay các gel chứa các muối tan như thạch aga vv… Các cầu muối này
có ưu điểm là dễ kiếm, dễ chế tạo, đặc tính dẫn điện tốt, ít tan, ít trộn lẫn, độ bền
cao nên nhiều nhà khoa học trên thế gới đã nghiên cứu sử dụng CLIO làm cầu dẫn
cho các điện cực so sánh. Tuy nhiên, các cầu muối này thường có nhược điểm dễ bị
rò rỉ, đóng cặn các kim loại (Ag) trong điện cực Ag/AgCl. . . làm cho thế điện cực
bị thay đổi hay làm bẩn dung dịch đo.
Ở Việt Nam, kỹ thuật phân tích điện hóa von-ampe được sử dụng rộng rãi.
Một trong những thuận lợi của phương pháp này là chúng ta đã tự chế tạo được thiết
bị đo. Việc chế tạo được các điện cực làm việc cũng như điện cực so sánh có chất
lượng cao là một trong những yêu cầu bức thiết để mở rộng khả năng ứng dụng của
kỹ thuật phân tích có rất nhiều ưu việt này.
Từ nhu cầu về các nghiên cứu, ứng dụng CLIO trong phân tích tích điện hóa,
dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Vũ Thị Thu Hà, chúng tui tiến hành thực
hiện đề tài:
Nghiên cứu tính chất của CLIO và ứng dụng trong phân tích điện hóa
Nội dung của luận văn tập trung vào:
- Bước đầu chế tạo được một số loại CLIO
- Sử dụng CLIO và poly(vinylidene fluoride-co-hexanfluoropropylene) để chế
tạo màng dẫn điện trên cơ sở CLIO.
- Khảo sát tính chất dẫn điện của màng polymer – CLIO thông qua đo điện trở
màng với kỹ thuật bốn điện cực trong các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm khác nhau.
- Sử dụng màng polymer – CLIO làm cầu dẫn trong điện cực so sánh. Khảo
sát khả năng dẫn điện, độ lặp lại của điện cực so sánh sử dụng cấu muối làm từ
CLIO trong phân tích kim loại chì trong môi trường nước.
- Bước đầu khảo sát khả năng phát hiện trinitrotoluene (TNT) trong CLIO điều
chế được. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về CLIO
Lịch sử của các CLIO được bắt đầu từ năm 1914. Khi bài báo đầu tiên được
Walden công bố về loại muối nóng chảy ở nhiệt độ phòng. Tác giả này đưa ra các
tính chất vật lý của ethylammonium nitrate, [C2H5NH3]NO3, chất có điểm chảy ở
12oC, tạo thành do phản ứng của ethylamine với axit nitric đặc. Sau đó, Hurley và
Weir khẳng định rằng ở nhiệt độ phòng CLIO có thể được điều chế bằng cách trộn
và đun ấm 1-ethylpyridinium chloride với clorua nhôm. Năm 1970 và 1980,
Osteryoung và cộng sự, Hussey và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về CLIO nhiệt
độ phòng clorua hữu cơ – nhôm clorua và những tóm lược về chúng đã được
Hussey trình bày trong [17]. Các CLIO trên cơ sở AlCl3 có thể xem là thế hệ đầu
tiên của các CLIO. Bản chất hút ẩm của các CLIO trên cơ sở AlCl3 làm giảm hiệu
quả sử dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực do chúng cần được điều chế và cất giữ
dưới điều kiện ngặt cùng kiệt như khí trơ. Do đó, việc tổng hợp các CLIO bền trong
không khí và nước, loại chất được xem là thế hệ thứ hai của CLIO, đã cuốn hút việc
sử dụng CLIO trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Năm 1992, Wilkes và Zaworotko
trình bày CLIO bền ẩm và khí đầu tiên dựa trên cation 1-ethyl-3-
methylimidazolium với hay là anion tetrafluoroborate hay anion
hexafluorophosphate. Không giống như CLIO chloroaluminate, các CLIO này có
thể được điều chế và bảo quản trong điều kiện không cần khí trơ. Nói chung, các
CLIO này là không háo nước, tuy nhiên, nếu để lâu trong môi trường ẩm, dễ dẫn
đến việc thay đổi một vài tính chất vật lý và hóa học của chúng. Điều này là do sự
tạo thành HF làm phân hủy CLIO khi có mặt của nước. Do đó, các CLIO có mặt các
anoin ưa nước hơn như tri-fluoromethanesulfonate (CF3SO-3), bis-
(trifluoromethanesulfonyl)imide [(CF3SO2)2N-] và tris-(trifluoromethanesulfonyl)
methide [(CF3SO2)3C-] được điều chế. Các CLIO này nhận được mối quan tâm đặc
biệt không phải chỉ vì hoạt tính thấp của chúng với nước mà còn vì chúng có cửa sổ
điện hóa rộng. Thông thường, những CLIO này có thể được sấy khô để hàm lượng
nước ít hơn 1 pPhần mềm dưới điều kiện chân không tại nhiệt độ trong khoảng từ 100 đến
150oC.
49yVIVY17M19nFI
