Tóm tắt Luận án Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng nanocompozit silica / polypyrol định hướng ứng dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---------------- Vũ Thị Hải Vân NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG NANOCOMPOZIT SILICA/POLYPYROL ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRONG LỚP PHỦ HỮU CƠ BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 9440119 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2018 Công trình được hoàn thành tại: Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Tô Thị Xuân Hằng 2. PGS. TS. Đinh Thị Mai Thanh Phản biện 1:.............................................................................................. ............................................................................................... Phản biện 2:............................................................................................. ................................................................................................ Phản biện 3:............................................................................................ ........................................................................................... Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện họp tại ................................................................................................................ vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện quốc gia 2. Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ. 3. Thư viện Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 1. Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học của đề tài Vật liệu nanocompozit có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau trong đó có bảo vệ chống ăn mòn kim loại. Có nhiều phương pháp bảo vệ chống ăn mòn, nhưng phương pháp đơn giản, giá thành rẻ và dễ thi công là sử dụng lớp phủ bảo vệ hữu cơ. Cromat là pigment ức chế ăn mòn có hiệu quả cao trong lớp phủ hữu cơ, tuy nhiên cromat có độc tính cao, gây ung thư, vì vậy các nước trên thế giới đã dần dần loại bỏ cromat và nghiên cứu ức chế ăn mòn không độc hại để thay thế. Khả năng ức chế ăn mòn và bảo vệ kim loại của các polyme dẫn được nghiên cứu lần đầu tiên bởi Mengoli năm 1981 và DeBery năm 1985. Màng polyme dẫn hình thành trên bề mặt kim loại có độ bám dính cao và khả năng bảo vệ tốt, tuy nhiên phương pháp này có hạn chế về kích thước vật cần bảo vệ và không cho phép thực hiện ở hiện trường, chính vì vậy các nghiên cứu gần đây đã tập trung vào ứng dụng polyme dẫn như phụ gia ức chế ăn mòn trong lớp phủ hữu cơ. Lớp phủ này cho phép lợi dụng được các đặc tính bảo vệ chống ăn mòn của polyme dẫn và khắc phục được các khó khăn trong quá trình tạo màng. Các nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào hai loại polyme dẫn phổ biến và quan trọng nhất là polypyrrol (PPy) và polyanilin để bảo vệ chống ăn mòn cho sắt/thép. So với polyanilin, PPy dẫn điện tốt trong cả môi trường axit cũng như môi trường trung tính, do đó có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như thiết bị lưu trữ năng lượng, cảm biến sinh học, vật liệu quang điện, lớp phủ chống ăn mòn. Ngoài ra so với polyanilin, việc tổng hợp màng PPy trên nền kim loại ít khó khăn hơn nhờ pyrol có thế oxy hóa thấp và PPy có khả năng ổn định tốt hơn. Tuy nhiên, PPy có khả năng phân tán thấp, chính vì vậy việc kết hợp với các phụ gia nano, tạo nanocompozit đang rất được quan tâm nghiên cứu. Hạt nano silica (SiO2) có diện tích bề mặt lớn, dễ phân tán, sử dụng nano silica còn giúp nanocompozit có khả năng chịu được va đập; độ giãn nở cao; khả năng cách âm tốt; tính chịu ma sát - mài mòn; độ nén, độ uốn dẻo và độ kéo đứt cao; tăng khả năng chống ăn mòn. Đặc tính dẫn của PPy cũng như khả năng lựa chọn ion khi phản ứng oxi hóa-khử phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của polyme cũng như chế độ tổng hợp. Ngoài ra, khi xuất hiện ăn mòn, PPy có khả năng trao đổi anion, chính vì vậy các ion đối pha tạp trong polyme cũng đóng vai trò quyết định tới khả năng bảo vệ chống ăn mòn. Anion với kích thước nhỏ, độ linh độ cao, sẽ dễ dàng được giải phóng khỏi mạng polyme. Trong khi anion với kích thước lớn hơn, có thể làm giảm độ dài cầu liên kết, dẫn tới tăng độ dẫn và khả năng hòa tan. Chính vì vậy, hướng nghiên cứu tổng hợp nanocompozit silica/polypyrol, silica/polypyrol pha tạp anion là một hướng triển vọng, có thể sử dụng các đặc tính của ưu việt của PPy, silica cũng như thành phần anion đối. Đã có những nghiên cứu trong và ngoài nước về PPy, PPy-anion đối, PPy/oxit vô cơ, tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào về nanocompozit silica/polypyrol cũng như silica/polypyrol pha tạp anion đối ứng dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn cho thép. Từ những nghiên cứu trên, luận án “Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng nanocompozit silica/polypyrol định hướng ứng dụng trong lớp phủ hữu cơ bảo vệ chống ăn mòn” là cần thiết, góp phần vào quá trình nghiên cứu tổng hợp cũng như định hướng ứng dụng của vật liệu nanocompozit silica/polypyrol trong lĩnh vực bảo vệ chống ăn mòn. 2. Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án - Khảo sát lựa chọn điều kiện thích hợp tổng hợp nanocompozit silica/polypyrol bằng phương pháp in-situ. - Đặc trưng tính chất và nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn cho thép cacbon của silica/polypyrol. - Khảo sát lựa chọn điều kiện thích hợp tổng hợp silica/polypyrol pha tạp anion đối bằng phương pháp in-situ. - Đặc trưng tính chất và nghiên cứu khả năng ức chế ăn mòn cho thép cacbon của nanocompozit silica/polypyrol-anion đối trong lớp phủ polybutyral. - Đánh giá khả năng bảo vệ chống ăn mòn cho thép cacbon của lớp phủ epoxy chứa compozit SiO2/polypyrol-anion đối. 3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án Bằng phương pháp in-situ đã tổng hợp thành công nanocompozit SiO2/PPy pha tạp các loại anion đối khác nhau: dodecyl sulfat, benzoat và oxalat, với cấu trúc dạng hình cầu, đường kính trong khoảng 50-150 nm. Nanocompozit chứa anion oxalat cho hiệu quả bảo vệ chống ăn mòn cao nhất. Đã đánh giá khả năng ứng dụng của nanocompozit SiO2/PPy chứa oxalat trogn lớp phủ epoxy bảo vệ chống ăn mòn. Kết quả đánh giá bằng phương pháp tổng trở điện hóa và thử nghiệm mù muối cho thấy nanocompozit SiO2/PpyOx đã cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn cho thép của màng PVB cũng như lớp phủ epoxy. Kết quả thu được mở ra triển vọng sử dụng nanocompozit SiO2/PPyOx làm phụ gia ức chế ăn mòn trong lớp phủ hữu cơ. 4. Cấu trúc của luận án Luận án bao gồm 127 trang: mở đầu (3 trang), tổng quan (35 trang), thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu (13 trang), kết quả và thảo luận (60 trang), kết luận (1 trang), những đóng góp mới của luận án (1 trang), danh mục các công trình khoa học đã công bố (1 trang), có 9 bảng biểu, 63 hình và đồ thị, 141 tài liệu tham khảo. B. PHẦN NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG I. TỔNG QUAN Đã tổng hợp các tài liệu trong và ngoài nước về phương pháp chế tạo silica, polypyrrol, nanocompozit silica/polypyrol và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt trong bảo vệ chống ăn mòn. CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu và hóa chất - Pyrol, C4H5N, (97 %, Đức); TEOS, Si(OC2H5)4, (Hàn Quốc); PVB, (C8H14O2)n, (Nhật Bản). - HCl, FeCl3, Na2C2O4, CH3(CH2)11OSO3Na, NaC6H5CO2, C3H6O, CH4O (Trung Quốc). - Epoxy bisphenol A, Epotec YD011-X75 và Polyamide 307D-60 (Hàn Quốc). 2.2. Tổng hợp nanocompozit silica/polypyrol 2.2.1. Nano silica Chuẩn bị môi trường dung dịch có pH=1 bằng HCl đặc và nước cất. Nhỏ từ từ dung dịch TEOS vào dung dịch HCl có pH=1, khuấy liên tục bằng máy khuấy từ trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng. Dung dịch sau đó được gia nhiệt 800C trong 24 giờ. Gel được lọc, rửa bằng nước cất đến pH=7. Tiếp tục sấy chân không ở 800C đến khi thu được silica ở dạng tinh thể. Nghiền tinh thể silica thành bột mịn, thu được silica dạng nano. 2.2.2. Nanocompozit silica/polypyrol Ba loại nanocompozit silica-polypyrol (SiO2/PPy) được tổng hợp bằng phương pháp in-situ. Tiến hành chuẩn bị 3 dung dịch: - Dung dịch 1: Một lượng SiO2 được phân tán trong 40 ml H2O hoặc C2H5OH bằng sóng siêu âm trong 30 phút. - Dung dịch 2: 1 mmol pyrol được phân tán trong 20 ml H2O. - Dung dịch 3: 0,05 mol FeCl3.6H2O được hòa tan trong 40 ml H2O hoặc C2H5OH. Sau đó nhỏ dần dần dung dịch 2 vào dung dịch 1, khuấy từ trong 1 giờ để silica được phân tán đều trong hỗn hợp. Tiếp tục nhỏ giọt dung dịch 3 vào hỗn hợp trên, khuấy từ trong 24 giờ thu được hỗn hợp có màu đen. Hỗn hợp thu được đem lọc lấy kết tủa và tiếp tục lọc rửa kết tủa bằng nước cất 5 lần và hỗn hợp methanol/axeton 1 lần để loại bỏ các chất dư hoặc sản phẩm phụ sau phản ứng. Sản phẩm được sấy ở nhiệt độ 80oC trong 24 giờ, nghiền bằng cối mã não, ta thu được nanocompozit silica-polypyrol dạng bột mịn màu đen. Đối với nanocompozit SiO2/PPy pha tạp anion đối, các bước tiến hành tương tự, có bổ sung thêm 2,5 mmol NaC2O4 (Ox) hoặc NaC12H25SO4 (DoS) hoặc C7H5NaO2 (Bz) vào dung dịch 2. 2.2.3. Chế tạo màng polyvinylbutyral chứa SiO2/PPy trên nền thép Bước 1: Nền kim loại nghiên cứu là thép cacbon kích thước 4×6×0,2 cm, được làm sạch dầu mỡ bằng xà phòng, rửa sạch bằng nước cất, etanol, sấy khô, đánh số kí hiệu. Loại bỏ rỉ sắt trên mẫu thép bằng máy mài, đánh bóng và là phẳng bằng máy là gắn giấy giáp có độ mịn 600, rửa sạch bằng nước cất, cồn tuyệt đối và sấy khô. Bước 2: Dung dịch polivinylbutyral (PVB) trong dung môi được chuẩn bị bằng cách hòa tan bột PVB (10 % về khối lượng) vào hỗn hợp propanol và etanol (tỉ lệ khối lượng 1:1). Phân tán bột nanocompozit SiO2/PPy (10 %) vào dung dịch PVB bằng khuấy từ và siêu âm trong 4 giờ. Bước 3: Màng PVB chứa nanocompozit SiO2/PPy được phủ lên mẫu thép bằng máy Spincoating với tốc độ 600 vòng/ phút và để khô tự nhiên trong 7 ngày. Chiều dày màng sau khi khô khoảng 11±2 µm (đo bằng máy Minitest 600 Erichen). 2.2.4. Chế tạo màng epoxy chứa SiO2/PPy trên nền thép Các bước chế tạo tương tự như màng PVB, dung dịch epoxy được chuẩn bị bằng cách hòa tan 5% nanocompozit SiO2/PPy và SiO2/PPyOx vào epoxy với dung môi xylen bằng khuấy từ. Các mẫu epoxy chứa SP, SPO1, SPO2 và SPO3 được ký hiệu như sau ESP, ESPO1, ESPO2 và ESPO3. Tuy nhiên tốc độ vòng quay sử dụng là 1000 vòng/phút do dung dịch epoxy có độ nhớt cao hơn so với PVB. Chiều dày màng sau khi khô khoảng 25±2 µm (đo bằng máy Minitest 600 Erichen). 2.3. Các phương pháp nghiên cứu - Phương pháp IR, SEM, TEM, EDX, UV-vis được đo tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương và Viện Công nghiệp tương lai Úc. - Phương pháp TGA đo tại Viện Công nghiệp tương lai Úc với tốc độ gia nhiệt là 10oC/phút, khoảng nhiệt độ từ 25-850oC trong môi trường không khí. - Phương pháp XRD đo tại Viện Công nghiệp tương lai Úc với các điều kiện: bức xạ Cu-K với b- ước sóng  = 1,5406 Å, cường độ dòng điện bằng 40 mA, điện áp 40 kV, góc quét 2 = 10°  80o, tốc độ quét 0,030o/ giây. - Phương pháp XPS đo tại Viện Công nghiệp tương lai Úc sử dụng nguồn phát tia X với bia Al, ống làm việc ở 15 kV – 15 mA. - Độ dẫn điện đo tại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, với độ dày của mẫu (1 cm) và diện tích mẫu (0,2355 cm2). - Phương pháp đo điện thế mạch hở, tổng trở điện hóa được đo tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới. - Thử nghiệm mù muối theo tiêu chuẩn ASTM B117 tại Viện Vật liệu Biên giới Úc. CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tổng hợp và đặc trưng tính chất của SiO2/PPy 3.1.1. Khảo sát thành phần dung môi tổng hợp SiO2/PPy Dung môi tổng hợp đóng vai trò quan trọng quyết định khả năng phân tán cũng như ảnh hưởng trực tiếp tới hình thái, cấu trúc và tính chất của nanocompozit SiO2/PPy. Đã có một vài công bố về sự có mặt của ancol có thể cải thiện khả năng phân tán cũng như biến đổi đặc tính bề mặt của silica, giúp thúc đẩy sự hình thành các hạt nanocompozit. Chính vì vậy, để lựa chọn được thành phần dung môi tổng hợp thích hợp, tiến hành tổng hợp và nghiên cứu nanocompozit SiO2/PPy được tổng hợp trong nước (SiO2/PPy-W), etanol:nước với tỉ lệ 2:3 (SiO2/PPy-EW) và etanol:nước với tỉ lệ 4:1 (SiO2/PPy-E). Ảnh hưởng của thành phần dung môi đã được đánh giá thông qua các phương pháp đo phổ hồng ngoại, hiển vi điện tử quét, tán xạ năng lượng tia X, phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến, quang điện tử tia X, độ dẫn và phân tích nhiệt. Kết quả phân tích cho thấy phổ IR (hình 3.1) của nanocompozit SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-E và SiO2/PPy-EW có hình dạng tương tự nhau, đều chứa các pic đặc trưng cho SiO2 (~471, 794 và 1080 cm-1) và PPy (~1530, 1450, 1405 và 1050 cm-1). Các pic đặc trưng đều có sự dịch chuyển nhẹ. Phổ EDX của nanocompozit SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-EW và SiO2/PPy-E đều có hình dạng phổ tương tự nhau, bao gồm pic đặc trưng cho nguyên tố oxi và silic từ silica, cacbon, nitơ và clo từ PPy, phù hợp với kết quả thu được từ phổ IR ở trên. Phần trăm về khối lượng của nguyên tố silic tăng từ 20,18 lên 21,07 và 22,08 % tương ứng với nanocompozit SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-EW và SiO2/PPy-E (hình 3.2). Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của SiO2, PPy và nanocompozit SiO2/PPy Hình 3.2. Phổ EDX của SiO2, PPy và nanocompozit SiO2/PPy Nanocompozit SiO2/PPy tổng hợp được có hình dạng cầu tương tự nhau và có sự co cụm (hình 3.3). Tuy nhiên đường kính của các hạt nanocompozit đều lớn hơn so với hạt nano silica. Điều này là do sau khi các monome pyrol được hấp phụ trên bề mặt hạt silica, sự polyme hóa pyrol diễn ra với sự có mặt của chất oxi hóa Hình 3.3. Ảnh SEM của SiO2 (a), SiO2/PPy-W (b), SiO2/PPy-EW (c) và SiO2/PPy-E (d) Hình 3.5 thể hiện phổ UV-Vis của SiO2, PPy SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-E và SiO2/PPy-EW. Phân tử silica được đặc trưng bởi pic tại số sóng 300 nm. Với PPy, có thể thấy rõ 2 vùng phổ, một pic tại 400-450 nm và một pic rộng, tù hơn trong khoảng 900-1100nm, gần với vùng IR. Pic tại số sóng nhỏ, từ 400 đến 450 nm, trong vùng nhìn thấy, đặc trưng cho vùng chuyển giữa cái dải liên kết π-π*. Ngoài ra, pic tại đây còn thể hiện sự tồn tại của bipolarons trong PPy. Trong khi đó, pic liên kết tại số sóng cao hơn đặc trưng cho các electron dẫn điện. So sánh phổ của PPy và các nanocompozit, có thể thấy sự dịch chuyển vị trí của pic đặc trưng cho liên kết π-π* tới số sóng lớn hơn khi thay giảm lượng etanol trong dung dịch tổng hợp. Kết quả này khẳng định chiều dài chuỗi liên hợp của PPy trong nanocompozit SiO2/PPy-W lớn hơn, tương ứng với giá trị độ dẫn điện cao hơn so với SiO2/PPy-EW và SiO2/PPy-E. Hình 3.5. Phổ UV-Vis của các mẫu Hình 3.6. Giản đồ CV của các mẫu Từ giản đồ CV (hình 3.6), có thể xác định được U và I. Từ đó xác định độ dẫn của PPy và SiO2/PPy theo phương trình 2.4. Kết quả PPy đạt giá trị độ dẫn cao nhất 0,432 S.cm-1. Độ dẫn của nanocompozit SiO2/PPy giảm xuống 0,19; 0,14 và 0,11 S.cm-1 khi được tổng hợp trong dung môi nước, etanol: nước với tỉ lệ 2:3 và 4:1. Điều này được giải thích là do sự có mặt của các hạt silica tự do, cách điện trong hệ compozit làm ngăn chặn, làm cho chuỗi polyme PPy và SiO2/PPy bị gián đoạn, từ đó làm giảm khả năng dẫn điện. Phổ XPS của PPy, SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-EW và SiO2/PPy-E với vùng năng lượng rộng được thể hiện trên hình 3.7. Phổ của PPy cho thấy pic đặc trưng của ba nguyên tố, gồm cacbon C1s, nitơ N1s và clo Cl2p, phù hợp với kết quả EDX thu được ở trên. So sánh với phổ của PPy, có thể thấy phổ XPS của nanocompozit SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-EW và SiO2/PPy-E có thêm sự xuất hiện của hai pic, tại 101,9 eV và 531,5 eV, tương ứng với pic của nguyên tố silic Si2p và oxi O1s. Kết quả này khẳng định sự có mặt của silica trong phân tử nanocompozit. Hình 3.7. Phổ XPS của PPy, SiO2/PPy-W, SiO2/PPy-EW và SiO2/PPy-E Đối với PPy, phổ lõi C1s được phân tích bởi bốn phổ thành phần (hình 3.8). Tại mức năng lượng liên kết thấp nhất và cường độ cao nhất, 285,1 eV, là pic chính của C1s, đại diện cho liên kết C-C giữa Cα và Cβ trong vòng pyrol. Tại mức năng lượng 286,2 eV; 287,8 eV và 290,4 eV, có các pic lần lượt đặc trưng cho PPy dạng pha tạp tltk. Liên kết C=N và =C-NH•+ (polaron) được qui kết cho pic đặc trưng tại 286,2 eV. Liên kết –C=N+ trong PPy dạng bipolaron được đặc trưng bởi pic tại 287,8 eV. Pic tại mức năng lượng liên kết cao nhất (290,4 eV), cao hơn 6,3 eV so với pic chính của C, đặc trưng cho liên kết π-π* của vòng pyrol. Phổ lõi N1s được thể hiện trên hình 3.9 với ba thành phần chính. Pic chính của N tại mức năng lượng 399,6 eV được qui kết cho N trong liên kết -NH- trong vòng pyrol. Tại mức năng lượng liên kết cao hơn, xuất hiện 2 pic đặc trưng cho N ở trạng thái kích thích. Pic tại 400,5 eV đại diện cho liên kết -NH•+ trong PPy dạng polaron. Nhóm =NH+ của PPy tại trạng thái bipolaron được đặc trưng bởi pic tại 402,4 eV. Hình 3.8. Phổ lõi C1s và N1s của PPy Hình 3.9. Phổ lõi C1s và N1s của SiO2/PPy-W Phổ lõi C1s và N1s của nanocompozit SiO2/PPy-W (hình 3.9), SiO2/PPy-EW (hình 3.10) và SiO2/PPy-E (hình 3.11), đều có dạng tương tự với phổ của PPy. Tuy nhiên có thể thấy sự dịch chuyển các pic trong nanocompozit về mức năng lượng thấp hơn hơn, cho thấy sự giảm độ dài liên kết liên hợp trong chuỗi polyme , tương ứng với sự giảm độ dẫn điện, phù hợp với các kết quả đo độ dẫn. Từ phổ XPS, các kết quả về phần trăm khối lượng mỗi nguyên tố và tỉ lệ giữa các trạng thái oxi hóa của nguyên tố N trong phân tử được thể hiện trong bảng 3.3. Kết quả cho thấy khi thay đổi thành phần dung môi tổng hợp, phần trăm về khối lượng của các nguyên tố có sự thay đổi nhẹ, không đáng kể, kết quả tương đương đồng với kết quả thu được từ phổ EDX. Về tỉ lệ thành phần của các trạng thái của N trong mẫu, có thể thấy đổi với PPy, N ở trạng thái trung hòa và trạng thái kích thích dạng polaron nhiều hơn, cho thấy PPy vẫn có khả năng bị oxi hóa tại trạng thái emeraldine. Đối với các mẫu nanocompozit, N ở trạng thái kích thích bipolaron nhiều hơn, cho thấy tỉ lệ PPy ở trạng thái khử hoàn toàn lớn, làm giảm độ dẫn điện. Hình 3.10. Phổ lõi C1s và N1s của SiO2/PPy- EW Hình 3.11. Phổ lõi C1s và N1s của SiO2/PPy- E Bảng 3.3. Thông số tính toán từ phổ XPS Mẫu % về khối lượng Tỉ lệ thành phần C N O Si Cl -N+= -NH- -N+ PPy 74,5 23,6 - - 1,9 0,08 0,65 0,27 SiO2/PPy-W 35,7 7,8 32,6 22,4 1,5 0,17 0,58 0,25 SiO2/PPy-EW 35,4 7,5 32,5 23,3 1,3 0,21 0,55 0,24 SiO2/PPy-E 34,5 7,7 32,6 23,8 1,4 0,24 0,51 0,25 3.1.2. Khảo sát tỉ lệ pyrol/SiO2 Hàm lượng SiO2 đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành nanocompozit. Chính vì vậy, trong nghiên cứu này nanocompozit SiO2/PPy được tiến hành tổng hợp với lương pyrol cố định 1mmol, hàm lượng SiO2 thay đổi: 2,5 mmol (SP1); 5 mmol (SP2); 7,5 mmol (SP3) hoặc 10 mmol (SP4), tương ứng tỉ lệ mol pyrol/SiO2 = 0,4; 0,2; 0,13 hoặc 0,1. Ảnh hưởng của tỉ lệ pyrol/silica đã được đánh giá thông qua các phương pháp đo phổ hồng ngoại, hiển vi điện tử quét, tán xạ năng lượng tia X, độ dẫn và phân tích nhiệt. Phổ hồng ngoại của các mẫu compozit gần như không thay đổi, đều có các pic đặc trưng của silica (1080, 793 và 471 cm-1) và polypyrol (1530 và 1450 cm-1) (hình 3.12). Các pic có sự dịch chuyển tần số nhẹ, điều này có thể do sự liên kết giữa silica và polypyrol thông qua liên kết –OH. Đối với mẫu SP1, có hàm lượng silica trong hỗn hợp nanocompozit thấp hơn, có thể thấy các pic đặc trưng của PPy thể hiện rõ rệt trên dải phổ trong khi các pic liên kết hóa học đặc trưng của silica bị suy giảm. Khi hàm lượng silica trong nanocompozit tăng lên, từ SP2 – SP4, phổ IR thể hiện rõ pic đặc trưng của silica tại 1080 cm-1, ngược lại các pic liên kết hóa học đặc trưng cho PPy có cường độ yếu hơn. Kết quả phân tích EDX cho thấy sự có mặt của bốn nguyên tố chính có trong thành phần của nanocompozit: C, O, N, Si và Cl (hình 3.13). Khi tăng hàm lượng silica trong dung dịch tổng hợp ban đầu thì phần trăm khối lượng của nguyên tố silic trong nanocompozit cũng tăng 20,48; 21,19; 25,03 và 28,14 %, tương ứng