68 Chỉång 3: CẠC PHỈÅNG PHẠP NGHIÃN CỈÏU ÂÄÜNG HC QUẠ TRÇNH ÂIÃÛN CỈÛC I. Phỉång phạp cäø âiãøn: 1/ Âo âỉåìng cong phán cỉûc (ϕ - I): a/ Mä t phỉång phạp: 10 4 6 1 3 2 9 5 7 8 11 Hçnh 3.1. Så âäư âo âỉåìng cong phán cỉûc 1.Âiãûn cỉûc nghiãn cỉïu; 2. Âiãûn cỉûc phủ; 3. Mạy khúy; 4. Âiãûn cỉûc so sạnh; 5. Bçnh trung gian; 6. Xiphäng; 7. Mng xäúp; 8. ÀÕc qui; 9. Âiãûn tråí; 10. mA mẹt; 11. Vän mẹt âiãûn tỉí. Âiãûn cỉûc nghiãn cỉïu 1 nàòm trong dung dëch cọ mạy khúy 3, âiãûn cỉûc phủ 2. Mng xäúp 7 ngàn riãng hai pháưn ca bçnh âo. Bçnh trung gian 5 âỉûng KCl bo ha. Xiphäng 6 cọ mao qun ún cong sao cho mụt ca nọ cng gáưn âiãûn cỉûc nghiãn cỉïu 1 cng täút (gim âiãûn thãú råi, cng khäng nãn âàût quạ gáưn âãø trạnh che láúp âiãûn cỉûc) . Dng âiãû n do àõc qui 8 cung cáúp v âiãưu chènh bàòng âiãûn tråí 9 âo bàòng mA mẹt 10. Âiãûn thãú âiãûn cỉûc so våïi âiãûn cỉûc so sạnh âo bàòng vän mẹt âiãûn tỉí 11. Cho i âo ϕ. V âỉåìng cong ϕ - i. b/ Nhỉỵng ngun nhán gáy sai säú: • Sai säú do phỉång phạp: - Phán bos dng âiãûn khäng âãưu, âiãûn cỉûc bë che khút. - Âiãûn thãú råi trong dung dëch cháút âiãûn gii. Nhỉỵng sai säú ny phủ thüc vo cáúu tảo, hçnh dạng, kêch thỉåïc, vë thê ca âiãûn cỉûc, dảng v vë trê mao qun dng trong âo âiãûn thãú. • Sai säú do bn cháút quạ trçnh xy ra trãn âiãûn cỉûc: - Bãư màût âiãûn cỉûc khäng âäưng nháút. - Bãư màût âiãû n cỉûc bë thay âäøi khi dng âiãûn âi qua. 69 2/ Phổồng phaùp õọỹng hoỹc nhióỷt õọỹ cuớa Gorbachev S.V: o õổồỡng cong phỏn cổỷc taỷi caùc nhióỷt õọỹ khaùc nhau. Thổồỡng nhióỷt õọỹ thay õọứi tổỡ 20 o C ữ 80 o C. Sổớ duỷng cọng thổùc: RT G Bi hq 303.2 log = (3.1) Trong õoù: G hq : nng lổồỹng kờch õọỹng coù hióỷu quaớ B: hũng sọỳ khọng phuỷ thuọỹc nhióỷt õọỹ Veợ sồ õọử = T fi 1 log , taỷi = const ta õổồỹc mọỹt õổồỡng thúng vaỡ tờnh õổồỹc G hq theo õọỹ dọỳc cuớa õổồỡng thúng õoù. Trổồỡng hồỹp coù phỏn cổỷc hoùa hoỹc (quaù trỗnh bở khọỳng chóỳ bồới giai õoaỷn chuyóứn õióỷn tờch) thỗ nng lổồỹng kờch õọỹng G hq khoaớng tổỡ 10000 õóỳn 30000 cal/mol vaỡ giaớm xuọỳng khi tng . Khi phỏn cổỷc nọửng õọỹ laỡ chuớ yóỳu thỗ G hq khoaớng tổỡ 2000 õóỳn 6000 cal/mol. II. Phổồng phaùp queùt thóỳ voỡng (Cyclic Voltammetry) vaỡ queùt thóỳ tuyóỳn tờnh (Linear Sweep Votammetry): 1/ Mồớ õỏửu: Trong phổồng phaùp naỡy õióỷn thóỳ õổồỹc bióỳn thión tuyóỳn tờnh theo thồỡi gian tổỡ 0.000V/s õóỳn 1.000 V/s. Thổồỡng ngổồỡi ta ghi doỡng nhổ haỡm sọỳ cuớa õióỷn thóỳ. Vỗ õióỷn thóỳ bióỳn thión tuyóỳn tờnh nón caùch ghi trón cuợng tổồng õổồng vồùi ghi doỡng theo thồỡi gian. Xeùt quaù trỗnh khổớ: RneO + Nóỳu queùt tổỡ õióỷn thóỳ õỏửu tión õ dổồng hồn õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc tióu chuỏứn danh nghộa ' 0 ( R O C C nF RT ln ' 0 += ) thỗ chố coù doỡng khọng Faraday õi qua. Khi õióỷn thóỳ õaỷt tồùi ' 0 thỗ sổỷ khổớ bừt õỏửu vaỡ coù doỡng Faraday õi qua. ióỷn thóỳ caỡng dởch vóử phờa ỏm, nọửng õọỹ bóử mỷt chỏỳt oxy hoùa giaớm xuọỳng vaỡ sổỷ khuyóỳch taùn tng lón, do õoù doỡng õióỷn cuợng tng lón. Khi nọửng õọỹ chỏỳt oxy hoùa giaớm xuọỳng õóỳn khọng ồớ saùt bóử mỷt õióỷn cổỷc thỗ doỡng õióỷn õaỷt cổỷc õaỷi, sau õoù laỷi giaớm xuọỳng vỗ nọửng õọỹ chỏỳt oxy hoùa trong dung dởch bở giaớm xuọỳng.(Hỗnh 3.2 vaỡ 3.3) - (V) i i p õ 0 t(s) õ ' 0 p - (V) 70 Khi queùt thóỳ ngổồỹc laỷi vóử phờa dổồng, chỏỳt khổớ (R) bở oxy hoùa thaỡnh chỏỳt oxy hoùa (O) khi õióỷn thóỳ quay vóử õóỳn ' 0 vaỡ doỡng anọỳt õi qua. i RneO + i pc a c - (V) i pa neOR + Hỗnh 3.4. Qua hóỷ giổợa doỡng vaỡ õióỷn thóỳ trong queùt thóỳ voỡng. i pa , i pc : doỡng cổỷc õaỷi anọỳt vaỡ catọỳt a , c : õióỷn thóỳ cổỷc õaỷi anọỳt vaỡ catọỳt. , : thồỡi õióứm vaỡ õióỷn thóỳ bừt õỏửu queùt ngổồỹc laỷi 2/ Queùt thóỳ voỡng trón õióỷn cổỷc CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐIỆN HÓA TS PHẠM HỒNG PHONG VIỆN HÓA HỌC – VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 2012 GIỚI THIỆU CHUNG Đối tượng nghiên cứu - Nồng độ - Động học (k, v, α, D) - Cơ chế phản ứng, v.v… Tín hiệu đo - Điện (E) - Dòng điện (I) - Điện trở (R) - Thời gian (t) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU GIỚI THIỆU CHUNG Hệ đo: Điện cực làm việc (WE): Điện cực so sánh (RE): Điện cực đối (CE): GIỚI THIỆU CHUNG Hệ thiết bị điều khiển Nguyên lý hoạt động hệ potentiostat MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA KHỐNG CHẾ THẾ THẾ TĨNH KHỐNG CHẾ DÒNG THẾ ĐỘNG DÒNG TĨNH DÒNG ĐỘNG THẾ THỜI CỐ ĐỊNH THẾ THỜI TUẦN HOÀN THẾ THỜI ĐẢO CHIỀU THẾ TUYẾN TÍNH THẾ VÒNG BƯỚC NHẢY THẾ XUNG THƯỜNG XUNG VI PHÂN XUNG VUÔNG MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ ĐIỆN THẾ 1- THẾ CỐ ĐỊNH POTENTIOSTATIC Nguyên lý: Điện áp lên điện cực làm việc giá trị không đổi, biến đổi dòng điện điện cực ghi theo thời gian Do đó, kỹ thuật có tên kỹ thuật dòngthời gian (chronoamperometry) E Ox + e- E2 Co R i Co* t1 t2 t3 t3 t > t2 > t1 > x 0 t Sự phụ thuộc dòng điện thời gian tính từ phương trình khuếch tán: ∂CO ( x, t ) ∂ CO ( x , t ) = DO ∂t ∂x kết hợp với phương trình biểu diễn phụ thuộc dòng điện vào dòng chất bề mặt điện cực làm việc: i (t )  ∂CO ( x, t )  − J O (0, t ) = = DO   nFA  ∂x  x =0 Áp điều kiện ban đầu điều kiện biên: * C ( x , 0) = C O O giải ta có CO (0, t ) = nFADO1/ 2CO* i (t ) = id (t ) = π 1/ 2t1/ lim CO ( x, t ) = CO* x →∞ (t > 0) Phương trình Cottrell Ứng dụng phương pháp  Điện cực đo ôxy hòa tan nước Nghiên cứu ăn mòn điện hóa / mạ vật liệu Tạo màng nano hữu hợp kim Al Int J Electrochem Sci., (2012) 3717-3725  Nghiên cứu hấp phụ chất có hoạt tính điện hóa, DNA Hấp phụ DNA lên Au(111) nhờ kỹ thuật áp Biophys J 61, 1992, 1570-1584 Mối quan hệ thời gian chuyển hóa nồng độ biểu diễn phương trình Sand: τ 1/ π 1/2 nFC o D1/ = 2i Với phản ứng thuận nghịch: RT τ 1/ − t1/ E = Eτ / + ln nF t 1/ Với o, Eτ /4 = E + D RT ln R 2nF DO Như vậy, Eτ/4 tương đương với E1/2 phương pháp voltammetry Với phản ứng bất thuận nghịch: Mối quan hệ I E: 0`  − α n ( E − E ) i α = k C (0, t ) exp   nFA RT   Mối quan hệ E t:  2k  RT RT 1/2 1/2 E= ln  + ln[ τ − t ] 1/2  nα F  (π DO )  nα F Ứng dụng phương pháp Xác định thông số động học phản ứng điện hóa Từ phương trình Sand, xác định Co, D xác định τ giá trị i áp ban đầu Xác định lượng chất dựa phương trình Sand Nghiên cứu phát triển lớp polyme dẫn bề mặt điện cực Nghiên cứu điện kết tủa kim loại Nghiên cứu trình phóng nạp nguồn điện, pin nhiên liệu Deposition of Nanocrystalline Zinc-Nickel Alloys by D.C Plating in Additive Free Chloride Bath Materials Transactions, Vol 48, No (2007) pp 1558 -1565 Nghiên cứu chế phản ứng 3.2.Thế - Thời đảo chiều dòng điện current reversal chronopotentiometry Nguyên lý Giá trị dòng điện giữ giá trị khoảng thời gian, chiều dòng điện thay đổi từ anot sang catot (hoặc ngược lại) sau thời gian τ Sự đảo chiều dòng điện xác đinh biểu thức i(t) = i +St1(t)(- 2i) đây, St1(t) hàm bước đơn vị, với St1(t) = t ≤ t1, St1(t) = t > t1 t1: thời gian dòng đổi chiều R - e- Ox Ox + e- Red Sử dụng toán tử Lamplace điều kiện biên, sau biến đổi, có được: τ2 = t1 /3 τ2 t1 Biểu thức cho thấy 1/3 tổng sản phẩm tạo chiều quét thuận quay ngược trở lại bề mặt điện cực để tham gia vào trình quét nghịch Ứng dụng phương pháp Nghiên cứu thông số nhiệt động học, động học điện cực hai trình ôxy hóa khử hóa Nghiên cứu dịch chuyển ion pha / qua màng lỏng J Electroanal Chem., 509, 27-30 (2001) 7.DÒNG CỐ ĐỊNH Thế -Thời dòng điện đảo chiều tuần hoàn cyclic chronopotentiometry Nguyên lý Tương tự kỹ thuật thế-thời gian đảo chiều dòng điện, kỹ thuật này, dòng điện liên tục đổi chiều sau khoảng thời gian, kết điện điện cực làm việc thay đổi tuần hoàn theo thời gian Với phản ứng thuận nghich, phụ thuộc vào thời gian biểu diễn phương trình sau: RT RT  τ 1/ − t1/  E = E1/ − ln Ξ + ln  ÷ nF nF  t 1/  đây, π 1/ erf[(kt)1/2 ] Ξ= (kt)1/2 Ứng dụng phương pháp Nghiên cứu chuyển dịch điện tích bề mặt điện cực Thuận nghich Không thuận nghich Cyclic Chronopotentiogram nghiên cứu độ thuận nghịch phản ứng điện cực (Collect.Czech.Chem.Commun, 61 (1996), 1432-1444 DÒNG ĐIỆN ĐỘNG GALVANODYNAMIC Nguyên lý Dòng điện điện cực làm việc thay đổi theo thời gian, i = βt, từ giá trị ban đầu đến giá trị cho trước Ứng dụng phương pháp Nghiên cứu ăn mòn Nghiên cứu chuyển điện tích qua màng  Nghiên cứu trình điện kết tủa Phổ i-E điện kết tủa sợi Ag nano Cu phương pháp galvanostatic MỘT SỐ ĐIỂM TRỌNG TÂM  Khái niệm  Nguyên lý đo  Mối quan hệ đại lượng  Các điều kiện ban đầu, điều kiện biên  Bản chất điện hóa lý giải kết PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VỀ HOẠT ĐỘNG THANH TOÁN NGOẠI HỐI GIỮA CÁC NGÂN HÀNG TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1. Phương pháp trực quan Là phương pháp tri giác đối tượng một cách có hệ để thu thập thông tin về đối tượng .Đây là một hình thức quan trọng của nhận thức kinh nghiệm thông tin , nhờ quan sát mà ta có thông tin về đối tượng , trên cơ sở đố mà các bước tim tòi và khám phá tiếp theo. 2. Phương pháp lý luận Là phương pháp liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin từ các lý thuyết đã thu thập để tạo ra một hệ thông lý thuyết mới đầy đủ và sâu sắc về chủ đề để tạo ra một hệ thống lý thuyết mới đầy đủ và sâu sắc về chủ đề nghiên cứu 3. Phương pháp thống kê Là phương pháp khảo sát một nhóm đối tượng trên một diên rộng nhằm phát hiện ra quy luật phân bố, trình độ phát triển ,những đặc điểm về mặt định tính và định lượng của đối tượng cần nghiên cứu. 68 Chỉång 3: CẠC PHỈÅNG PHẠP NGHIÃN CỈÏU ÂÄÜNG HC QUẠ TRÇNH ÂIÃÛN CỈÛC I. Phỉång phạp cäø âiãøn: 1/ Âo âỉåìng cong phán cỉûc (ϕ - I): a/ Mä t phỉång phạp: 10 4 6 1 3 2 9 5 7 8 11 Hçnh 3.1. Så âäư âo âỉåìng cong phán cỉûc 1.Âiãûn cỉûc nghiãn cỉïu; 2. Âiãûn cỉûc phủ; 3. Mạy khúy; 4. Âiãûn cỉûc so sạnh; 5. Bçnh trung gian; 6. Xiphäng; 7. Mng xäúp; 8. ÀÕc qui; 9. Âiãûn tråí; 10. mA mẹt; 11. Vän mẹt âiãûn tỉí. Âiãûn cỉûc nghiãn cỉïu 1 nàòm trong dung dëch cọ mạy khúy 3, âiãûn cỉûc phủ 2. Mng xäúp 7 ngàn riãng hai pháưn ca bçnh âo. Bçnh trung gian 5 âỉûng KCl bo ha. Xiphäng 6 cọ mao qun ún cong sao cho mụt ca nọ cng gáưn âiãûn cỉûc nghiãn cỉïu 1 cng täút (gim âiãûn thãú råi, cng khäng nãn âàût quạ gáưn âãø trạnh che láúp âiãûn cỉûc) . Dng âiãû n do àõc qui 8 cung cáúp v âiãưu chènh bàòng âiãûn tråí 9 âo bàòng mA mẹt 10. Âiãûn thãú âiãûn cỉûc so våïi âiãûn cỉûc so sạnh âo bàòng vän mẹt âiãûn tỉí 11. Cho i âo ϕ. V âỉåìng cong ϕ - i. b/ Nhỉỵng ngun nhán gáy sai säú: • Sai säú do phỉång phạp: - Phán bos dng âiãûn khäng âãưu, âiãûn cỉûc bë che khút. - Âiãûn thãú råi trong dung dëch cháút âiãûn gii. Nhỉỵng sai säú ny phủ thüc vo cáúu tảo, hçnh dạng, kêch thỉåïc, vë thê ca âiãûn cỉûc, dảng v vë trê mao qun dng trong âo âiãûn thãú. • Sai säú do bn cháút quạ trçnh xy ra trãn âiãûn cỉûc: - Bãư màût âiãûn cỉûc khäng âäưng nháút. - Bãư màût âiãû n cỉûc bë thay âäøi khi dng âiãûn âi qua. 69 2/ Phổồng phaùp õọỹng hoỹc nhióỷt õọỹ cuớa Gorbachev S.V: o õổồỡng cong phỏn cổỷc taỷi caùc nhióỷt õọỹ khaùc nhau. Thổồỡng nhióỷt õọỹ thay õọứi tổỡ 20 o C ữ 80 o C. Sổớ duỷng cọng thổùc: RT G Bi hq 303.2 log = (3.1) Trong õoù: G hq : nng lổồỹng kờch õọỹng coù hióỷu quaớ B: hũng sọỳ khọng phuỷ thuọỹc nhióỷt õọỹ Veợ sồ õọử = T fi 1 log , taỷi = const ta õổồỹc mọỹt õổồỡng thúng vaỡ tờnh õổồỹc G hq theo õọỹ dọỳc cuớa õổồỡng thúng õoù. Trổồỡng hồỹp coù phỏn cổỷc hoùa hoỹc (quaù trỗnh bở khọỳng chóỳ bồới giai õoaỷn chuyóứn õióỷn tờch) thỗ nng lổồỹng kờch õọỹng G hq khoaớng tổỡ 10000 õóỳn 30000 cal/mol vaỡ giaớm xuọỳng khi tng . Khi phỏn cổỷc nọửng õọỹ laỡ chuớ yóỳu thỗ G hq khoaớng tổỡ 2000 õóỳn 6000 cal/mol. II. Phổồng phaùp queùt thóỳ voỡng (Cyclic Voltammetry) vaỡ queùt thóỳ tuyóỳn tờnh (Linear Sweep Votammetry): 1/ Mồớ õỏửu: Trong phổồng phaùp naỡy õióỷn thóỳ õổồỹc bióỳn thión tuyóỳn tờnh theo thồỡi gian tổỡ 0.000V/s õóỳn 1.000 V/s. Thổồỡng ngổồỡi ta ghi doỡng nhổ haỡm sọỳ cuớa õióỷn thóỳ. Vỗ õióỷn thóỳ bióỳn thión tuyóỳn tờnh nón caùch ghi trón cuợng tổồng õổồng vồùi ghi doỡng theo thồỡi gian. Xeùt quaù trỗnh khổớ: RneO + Nóỳu queùt tổỡ õióỷn thóỳ õỏửu tión õ dổồng hồn õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc tióu chuỏứn danh nghộa ' 0 ( R O C C nF RT ln ' 0 += ) thỗ chố coù doỡng khọng Faraday õi qua. Khi õióỷn thóỳ õaỷt tồùi ' 0 thỗ sổỷ khổớ bừt õỏửu vaỡ coù doỡng Faraday õi qua. ióỷn thóỳ caỡng dởch vóử phờa ỏm, nọửng õọỹ bóử mỷt chỏỳt oxy hoùa giaớm xuọỳng vaỡ sổỷ khuyóỳch taùn tng lón, do õoù doỡng õióỷn cuợng tng lón. Khi nọửng õọỹ chỏỳt oxy hoùa giaớm xuọỳng õóỳn khọng ồớ saùt bóử mỷt õióỷn cổỷc thỗ doỡng õióỷn õaỷt cổỷc õaỷi, sau õoù laỷi giaớm xuọỳng vỗ nọửng õọỹ chỏỳt oxy hoùa trong dung dởch bở giaớm xuọỳng.(Hỗnh 3.2 vaỡ 3.3) - (V) i i p õ 0 t(s) õ ' 0 p - (V) 70 Khi queùt thóỳ ngổồỹc laỷi vóử phờa dổồng, chỏỳt khổớ (R) bở oxy hoùa thaỡnh chỏỳt oxy hoùa (O) khi õióỷn thóỳ quay vóử õóỳn ' 0 vaỡ doỡng anọỳt õi qua. i RneO + i pc a c - (V) i pa neOR + Hỗnh 3.4. Qua hóỷ giổợa doỡng vaỡ õióỷn thóỳ trong queùt thóỳ voỡng. i pa , i pc : doỡng cổỷc õaỷi anọỳt vaỡ catọỳt a , c : õióỷn thóỳ cổỷc õaỷi anọỳt vaỡ catọỳt. , : thồỡi õióứm vaỡ õióỷn thóỳ bừt õỏửu queùt ngổồỹc laỷi 2/ Queùt thóỳ voỡng trón õióỷn cổỷc phúng: Xeùt phaớn ổùng: RneO + vaỡ luùc õỏửu trong dung dởch chố coù chỏỳt O. Chióửu queùt tổỡ õióỷn thóỳ õỏửu õ sang ỏm hồn. Giaới phổồng trỗnh khuyóỳch taùn: 2 0 2 0 0 ),(),( x txC D t txC = (3.2a) 2 2 ),(),( x txC D t txC R R R = (3.2b) vồùi caùc õióửu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Chương trình đào tạo thạc sĩ Công nghệ thông tin qua mạng - Chuyên ngành Khoa học Máy tính Đề tài: VẬN DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỂ XÂY DỰNG DỊCH VỤ “SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ” Môn: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Văn Kiếm Sinh viên: Nguyễn Hữu Thành MSSV: CH1101136 Tp HCM, Tháng 4 năm 2012 Mục lục PHẦN THỨ NHẤT 1 Lời nói đầu 1 PHẦN THỨ HAI: TỔNG QUAN 4 Chương I. Mục đích & yêu cầu của đề án 4 I. Mục đích 4 II. Yêu cầu : 4 Chương II. Định hướng và quy mô hoạt động : 5 Chương III. Mô phỏng về SLLĐT 6 Phn mm h tr : 7 T chc thc hin : 7 Hch toán chi phí : 8 PHẦN THỨ BA: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9 I. 40 Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo: 9 1. Nguyên tắc phân nhỏ: 9 2. Nguyên tắc “tách khỏi”: 9 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: 9 4. Nguyên tắc phản đối xứng: 9 5. Nguyên tắc kết hợp: 10 6. Nguyên tắc vạn năng: 10 7. Nguyên tắc “chứa trong”: 10 8. Nguyên tắc phản trọng lượng: 10 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: 10 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: 10 11. Nguyên tắc dự phòng: 11 12. Nguyên tắc đẳng thế: 11 13. Nguyên tắc đảo ngược: 11 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: 11 15. Nguyên tắc linh động: 11 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: 11 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: 12 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: 12 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: 12 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích 12 21. Nguyên tắc “vượt nhanh”: 13 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi: 13 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: 13 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian: 13 25. Nguyên tắc tự phục vụ: 13 26. Nguyên tắc sao chép (copy): 13 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: 14 28. Thay thế sơ đồ cơ học: 14 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: 14 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: 14 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: 14 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc: 14 33. Nguyên tắc đồng nhất: 15 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: 15 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng: 15 36. Sử dụng chuyển pha: 15 37. Sử dụng sự nở nhiệt: 15 38. Sử dụng các chất oxy hoá mạnh: 15 39. Thay đổi độ trơ: 16 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite): 16 PHẦN THỨ TƯ: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17 Kt qu đt đc: 17 PHẦN THỨ NĂM: TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 Đ tài phng pháp nghiên cu khoa hc trong tin hc Trang 1 PHẦN THỨ NHẤT Lời nói đầu Ngày nay, với xu hướng phát triển và ứng dụng công nghệ tiên tiến trong đời sống được xem là lĩnh vực cần sự quan tâm & đầu tư trong xã hội, nhằm nâng cao chất lượng phát triển con người và cuộc sống. Cùng với sự phát triển của ngành viễn thông về điện thoại đi động và hệ thống tin nhắn SMS, phục vụ từ nhu cầu cơ bản nhất là sự kết nối thông tin trong cộng đồng, cho đến các phát triển về giá trị gia tăng trên nền điện thoại, các loại hình giải trí (dịch vụ nhạc chuông, nhạc chờ, hình ảnh nền trên ĐTDĐ) cho đến các nghiên cứu và ứng Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Mục lục 2 3 Chơng I: Tính chất của dioxit Mangan 4 Đ1. Tính chất hoá học của MnO 2 4 Đ2. Tính chất vật lý của MnO 2 6 Đ3. Tính chất điện hoá của MnO 2 13 Đ4. Hoạt động điện hoá của MnO 2 trong Pin 14 Chơng 2: Các phơng pháp sản xuất dioxit Mangan 21 Chơng 3: Các phơng pháp nghiên cứu tính chất điện hoá của MnO 2 36 47 Chơng 4: Điện phân dioxit Mangan 48 Đ1. Lựa chọn chế độ điện phân 48 Đ2. Sơ đồ thiết bị và chuẩn bị dung dịch điện phân 50 Đ3. Phơng pháp phân tích dung dich điện phân 52 Đ4. Tính toán điện phân 53 Chơng 5: Nghiên cứu tính chất điện hoá của MnO 2 54 59 Chơng 6 : Kết quả và thảo luận về điện phân 60 Chơng 7 : ảnh hởng của các quá trình xử lý đến tính chất điện hoá của MnO 2 73 93 94 Mở đầu ở nớc ta hiện nay nhu cầu về nguyên liệu dioxit Mangan điện giải đối với ngành sản xuất pin nói riêng và nguồn điện hóa học nói chung là rất lớn. Tuy nhiên hầu hết các nhà máy Pin (Con Thỏ, Con ó, con Sóc ) lại phải nhập MnO 2 từ nớc ngoài (Trung Quốc) từ 500-1000 tấn/năm. Trong khi đó nớc ta có các mỏ quặng Mangan tự nhiên với trữ lợng khá lớn, nhng cha có cơ sở nào sản xuất dioxit Man gan điện giải. Để có thể khắc phục đợc tình trạng nhập khẩu nguyên liệu và sử dụng đợc nguồn tài nguyên đất nớc để sản xuất MnO 2 , chúng ta cần phải nghiên cứu triển khai sản xuất MnO 2 từ qui mô nhỏ rồi phát triển lên. Trong những năm qua đã có nhiều cơ sở nghiên cứu sản xuất dioxit Mangan nh: Viện hoá học công nghiệp, Viện công nghệ xạ hiếm, Trung tâm khoa học vật liệu thuộc Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, Trờng ĐHBK- HN (1995,1997). Nhng kết quả vẫn cha đợc triển khai sản xuất, sản phẩm MnO 2 cũng cha đợc đánh giá trực tiếp hoạt tính điện hoá bằng các máy đo điện hoá hiện đại mà chỉ dùng các phơng pháp vật lý nh phổ nhiễu xạ tia X, phân tích nhiệt. Không nằm ngoài mục đích đó, đồ án nghiên cứu này của chúng tôi nhằm lựa chọn và kiểm chứng một chế độ điện phân đã đợc dùng trong công nghiệp, khảo sát tính chất điện hoá của sản phẩm bằng phơng pháp điện hóa sử dụng máy đo điện hoá hiện đại của Viện hoá học-Viện khoa học công nghệ Việt Nam. Do trình độ và thời gian có hạn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót.Vì vậy chúng tôi rất mong muốn nhận đợc những ý kiến đóng góp và bổ sung của các Thầy, các Cô trong bộ môn và của mọi ngời quan tâm tới lĩnh vực này.  PhÇn Tæng quan  Tuỳ theo phơng pháp sản xuất mà dioxit Mangan (MD) có các cách viết tên khác nhau. Khi đợc sản xuất theo con đờng hoá học thì MD đợc viết là CMD (Chemical Manganese Dioxide), còn khi đợc sản xuất theo con đờng điện hoá thì MD đợc viết là EMD (Electrolytic Manganese Dioxide). !"#$%&'() Đ#%&*+',- Trong MnO 2 thì Mn có số oxi hoá trung gian (+4), do đó EMD cũng thể hiện cả tính oxi hoá và tính khử: MnO 2 là chất oxi hoá khá mạnh: nó dễ dàng bị khử tới Mn 2+ bởi các tác nhân khử (HCl, ): MnO 2 + 2Cl - + 4H + Mn 2+ + Cl 2 + 2H 2 O (1) MnO 2 là chất khử yếu: Trong môi trờng axit, nó chỉ bị oxi hoá tới MnO 4 - bởi các tác nhân oxi hoá rất mạnh nh S 2 O 8 2- , dòng điện một chiều Trong môi tr ờng kiềm thì tính khử của MnO 2 thể hiện mạnh hơn: nó có thể bị oxi không khí oxi hoá tới các bậc oxi hoá cao hơn. Ngoài ra một số thông số về hàm lợng MnO 2 và MnO, các giá trị x trong MnO x , và các hàm lợng Pb và SO 4 của các mẫu EMD khác nhau đợc sản xuất tại các mật độ dòng và nhiệt độ khác nhau sẽ đợc chỉ ra trong Bảng 1: Bảng 1:Các tính chất hóa học của EMD có liên quan tới các thông số điện phân Mật độ dòng, A/dm 2 Nhiệt độ (C) MnO 2 (%) MnO (%) x trong MnO x Hàm l- ợng Pb hoặc SO 4 (%) Các chú giải (a) 0.5 85 90.4 2.7 1.96 Pb:0.005 (a , b) Kết tủa từ bể chứa 136 g/l MnSO 4 + 20g/l H 2 SO 4 trong một bể điện phân bằng Thép đợc bọc Chì 1.0 85 89.7 2.4 1.97 0.007 1.5 85 88.7 3.4 1.95 0.035 2.0 85 88.4 4.1 1.94 0.098 3.0 85 [...]...  Đo điện trở phân cực nghiên cứu ăn mòn: Quét thế tốc độ chậm xung quanh giá trị thế nghỉ khoảng 20 mV Ứng dụng của phương pháp  Nghiên cứu đặc tính điện hóa trong mạ điện  cực phổ  vol-ampe quét thế tuần hoàn PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ Stockholm on 10.12.1959 Jaroslav Heyrovský 1890 - 1967 Một số loại điện cực giọt thủy ngân sử dụng trong phương pháp cực phổ cổ điển PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ CỔ ĐIỂN Phương. .. } Nghiên cứu cơ chế phản ứng: EC Ox + ne R Z CYCLIC VOLTAMMETRY QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ i n 2 F 2 ΓAν ip = 4RT Q Γ= nFA ∆Ep = 0 E Một số ứng dụng  Khảo sát tính chất điện hóa của các hệ ôxy hóa khử: độ thuận nghịch, thế ôxy hóa khử, điện thế tiêu chuẩn v.vv… Phổ vol-ampe vòng khi không và có mặt [Fe(CN)6]3-  Phân tích định tính các chất có hoạt tính điện hóa  Nghiên cứu tổng hợp hữu cơ bằng phương pháp. .. cứu tổng hợp hữu cơ bằng phương pháp điện hóa  Nghiên cứu cân bằng các pha không trộn lẫn sử dụng làm vật liệu mới Phổ vol-ampe vòng tại bề mặt [TOMA+](C4C4N-] và dung dịch 0,1 M LiCl không (d) có và có tetrapropylammonium cloride trong pha nước (a,b,c), v = 5 mVs-1 J Electroanal Chem., 656, 102-105 (2011)  Nghiên cứu tính chất vật liệu điện cực: sensor điện hóa/ sinh học; pin/acquy v.v… Phổ vol-ampe... ứng bất thuận nghịch: O + ne  →R Giải phương trình vi phân với các điều kiện biên, chúng ta có: 1/ 2 αF  1/ 2 i p = FACO* DO1/ 2v1/ 2  π χ (bt ) ÷  RT  với σ t = Tương tự, π 1/2 χ (bt ) = 0, 4958 tại 25 oC, khi đó: i p = (2,99 × 105 )α 1/ 2 ACO* DO1/ 2v1/ 2 nF  nF  vt =  ÷( Ei − E ) RT  RT  Ứng dụng của phương pháp Nghiên cứu động học quá trình điện cực của chất hấp phụ tuân theo Langmuir:... POTENTIODYNAMIC Nguyên lý Điện thế áp vào điện cực WE được quét thay đổi theo thời gian Dòng điện đo được sẽ là một hàm của thời gian, hoặc theo điện thế Kết quả thường được biểu diễn ở dạng I-E, nên gọi là: voltammetry Ox + e- Red i E C C Red Ox Ei 0 t 0 Eo , E (hoặc t) x Khi điện thế áp lên WE được quét tuyến tính với tốc độ không đổi, v = dE/dt, thì: E = E ± vt in Với các phản ứng thuận nghịch:... định được α lnv k được xác định từ phương trình log k = α log(1 − α ) + (1 − α ) log α − log( RT / nFv) − α (1 − α ) nF ∆E p / 2.3RT (E Laviron, J Electroanal Chem., 101, 19-28 (1979))  Đo đường cong phân cực nghiên cứu ăn mòn: Phổ đồ dường cong phân cực của thép không rỉ trong H2SO4 18 M+ NaCl 20 % Int.J Electrochem.Sci 7, 3787-3797 (2012)  Đo đường Tafel nghiên cứu ăn mòn E log |i| Plot 1.000E-01... vào tốc độ quét thế - ∆Ep không phụ thuộc nhiều vào α - ip,a / ip,c không phụ thuộc vào v, D PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH Phương trình Nernst Phương trình Randles-Sevcik Phương trình Butler-Volmer: Với : k0: hằng số tốc độ α: hệ số chuyển dịch điện tích CYCLIC VOLTAMMETRY PHẢN ỨNG BẤT THUẬN NGHỊCH Các đặc tính - ∆Ep tăng - Ip,a; Ip,c giảm - Dòng pic phụ thuộc vào α 0 RT k RT I l − I (t ) 0 E=E + ln 1/ 2 + ln... với quá trình bất thuận nghịch,biểu thức i-E được biểu diễn bởi phương trình dưới đây: 0 , RT k RT I l − I (t ) 0 E=E + ln 1/ 2 + ln α F DO α F i (t ) Các thông số đặc trưng: Thế pic anot (Ep,a) Thế pic catot (Ep,c) Dòng pic anot (Ip,a) Dòng pic catot (Ip,c) Diện tich các pic (Q) ∆Ep ip,a / ip,c CYCLIC VOLTAMMETRY PHẢN ỨNG THUẬN NGHỊCH Các đặc tính - ∆Ep nhỏ, không phụ thuộc vào tốc độ quét thế - ∆Ep... đổi, v = dE/dt, thì: E = E ± vt in Với các phản ứng thuận nghịch: Mối liên quan giữa nồng độ chất tại bề mặt với thế áp lên điện cực làm việc tuân theo phương trình Nernst, và có dạng: CO (0, t )  nF o,  = f (t ) = exp  ( Ei − vt − E )  CR (0, t )  RT  Sự phụ thuộc của dòng điện vào thời gian thu được sẽ là: i = nFAC (π DOσ ) χ (σ t ) * O Tại 25 oC, π 1/ 2 1/ 2 χ (σ t ) = 0, 4463 , do đó: với σ... PHỔ CỔ ĐIỂN Phương trình Ilkovik Các dạng sóng cực phổ - Dòng faraday tỉ lệ nghich với bề dày lớp khuếch tán - Phụ thuộc vào sự đối lưu 2.2 Thế vòng Cyclic voltametry Nguyên lý Đây cũng là một kỹ thuật quét thế tuyến tính Tuy nhiên, sau một khoảng thời gian nhất định, λ, chiều quét thế được đảo chiều tại thế Eλ CYCLIC VOLTAMMETRY Sự phụ thuộc i-E được biểu diễn bằng phương trình: RT I l − I (t ) E ... nghịch, ôxy hóa khử, điện tiêu chuẩn v.vv… Phổ vol-ampe vòng không có mặt [Fe(CN)6]3-  Phân tích định tính chất có hoạt tính điện hóa  Nghiên cứu tổng hợp hữu phương pháp điện hóa  Nghiên cứu cân... Đo điện trở phân cực nghiên cứu ăn mòn: Quét tốc độ chậm xung quanh giá trị nghỉ khoảng 20 mV Ứng dụng phương pháp  Nghiên cứu đặc tính điện hóa mạ điện  cực phổ  vol-ampe quét tuần hoàn PHƯƠNG... tượng nghiên cứu - Nồng độ - Động học (k, v, α, D) - Cơ chế phản ứng, v.v… Tín hiệu đo - Điện (E) - Dòng điện (I) - Điện trở (R) - Thời gian (t) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU GIỚI THIỆU CHUNG Hệ đo: Điện