Poly(aniline-co-o-toluidine) (PAT)/Fe2O3 (PATF) nanocomposite were synthesized by electrochemical methods on 316L stainless steel electrode. Aniline (ANi) and o-toluidine (o-Tol) were dissolved in 0.5 M H2SO4 and α-Fe2O3 with different mass ratios were added in the solution. The solution was stirred by speed of 200 rpm during the process. The obtained nanocomposite material were washed by double distilled water to pH = 7, dried and then pulverized. The composite were dissolved in N,N-dimethylformamide (DMF) in 24 hours. The DMF containing nanocomposite was coated on CT3 carbon steel electrodes, the electrodes were dried from 70 to 80 oC for 24 h. Anticorrosion properties of the coating were measured by electrochemical techniques in 3 % NaCl solution at room temperature, were shown by potential corrosion (Ecor), corrosion current (Icorr) and polarization resistance (Rp) parameters. Keywords. Corrosion, nanocomposite, poly(aniline-co-o-toluidine), electrochemical, Fe2O3

An, Trần Văn

Quế, Lê Xuân

Vỹ, Uông Văn

Vietnam Academy of Science and Technology: Journals Online

 TẠP CHÍ HÓA HỌC 53(6) 679-683 THÁNG 12 NĂM 2015 
DOI: 10.15625/0866-7144.2015-00202 
679 
 
 
 
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CỦA 
NANOCOMPOZIT POLY(ANILIN-CO-O-TOLUIDIN)/α-Fe2O3 
Trần Văn An*, Lê Xuân Quế, Uông Văn Vỹ 
Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
Đến Toà soạn 17-12-2014; Chấp nhận đăng 26-8-2015 
 
Abstract 
Poly(aniline-co-o-toluidine) (PAT)/Fe2O3 (PATF) nanocomposite were synthesized by electrochemical methods on 
316L stainless steel electrode. Aniline (ANi) and o-toluidine (o-Tol) were dissolved in 0.5 M H2SO4 and α-Fe2O3 with 
different mass ratios were added in the solution. The solution was stirred by speed of 200 rpm during the process. The 
obtained nanocomposite material were washed by double distilled water to pH = 7, dried and then pulverized. The 
composite were dissolved in N,N-dimethylformamide (DMF) in 24 hours. The DMF containing nanocomposite was 
coated on CT3 carbon steel electrodes, the electrodes were dried from 70 to 80 
o
C for 24 h. Anticorrosion properties of 
the coating were measured by electrochemical techniques in 3 % NaCl solution at room temperature, were shown by 
potential corrosion (Ecor), corrosion current (Icorr) and polarization resistance (Rp) parameters. 
Keywords. Corrosion, nanocomposite, poly(aniline-co-o-toluidine), electrochemical, Fe2O3. 
 
 
1. GIỚI THIỆU 
 
ư
đ
s
. Tuy nhiên,
 2].  
Việt Nam
đã được các nhà khoa học trong nước từng bước 
nghiên cứu có hệ thống. Tuy nhiên số lượng cũng 
như chất lượng của sản phẩm còn hạn chế.  
hoặc phát minh ra loại vật liệu có tính năng như kim 
loại nhưng lại bền hoá với môi trường [6-10]. 
Hai phươ đang đư
ươ
ương pháp bảo vệ
ă
 
Vật liệu polyme tổng hợp từ copolyme ANi/o-
Tol (phần nền) với một số phụ gia (phần cốt) kích 
thước nano còn được gọi là vật liệu nanocompozit 
[14]. Vật liệu này có nhiều tính năng hơn hẳn vật 
liệu thông thường, đó là khả năng bền hoá, khả năng 
dẫn dẫn điện, đặc biệt là khả năng bảo vệ chống ăn 
mòn [9, 14]. 
Việc sử dụng các polyme dẫn để ức chế ăn mòn 
kim loại gần đây đang được quan tâm nghiên cứu. 
Trong các polyme dẫn, một số polyme có nguồn gốc 
từ anilin và dẫn xuất của anilin được cho là vật liệu 
của tương lai bởi vì chúng thân thiện môi trường, giá 
rẻ, dễ tổng hợp và cơ chế dẫn điện độc đáo. 
 
2. THỰC NGHIỆM 
 
Hoá chất dùng cho thực nghiệm: anilin (Merck), 
o-toluidin (Merck) độ tinh khiết > 99 %, α-Fe2O3 
(China) màu đỏ và kích thước hạt < 100 nm, H2SO4 
(China) đặc nồng độ 95-98 %, nước cất hai lần. 
Qui trình tổng hợp PATF tổng hợp bằng phương 
pháp điện hoá, với mật độ dòng 50 mA/cm2. Sản 
phẩm được bóc tách ra khỏi bề mặt điện cực làm 
việc, rửa sạch bằng nước cất, sấy khô. 
Nanocompozit poly (anilin-co-o-toluidin)/Fe2O3 
(PATF) được hoà tan trong dung dịch DMF, phủ lên 
bề mặt thép CT3, sấy khô ở nhiệt độ 70-80 oC, sau đó 
tiến hành đo bề dày mẫu, đo E0, phân cực và tổng trở. 
Kim loại được sử dụng làm điện cực nghiên cứu là 
thép CT3. Điện cực làm việc được bọc epoxy, bề 
mặt hoạt hoá có diện tích 4 cm2, đánh bóng thủ công 
bằng giấy nhám có độ nhám 600, 800, 1000, rửa 
sạch bằng nước cất, etanol, thấm khô bằng giấy lọc 
 TCHH, 53(6), 2015  Trần Văn An và cộng sự 
680 
và bảo quản trong bình kín khí hút ẩm. 
Bình điện hoá là hệ 3 điện cực, điện cực nghiên 
cứu CT3, điện cực đối Pt và điện cực so sánh là điện 
cực Calomen bão hoà. 
 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
 
3.1. Phân tích EDX 
 
Tỉ lệ khối lượng Fe2O3 cho vào trong dung dịch 
tương ứng từ 1 đến 5 % so với tổng khối lượng 
monome ANi và o-Tol.  Thành phần Fe2O3 trong 
PATF chế được xác định bằng phương pháp phân 
tích EDX. Ảnh chụp bề mặt mẫu (hình 1) và giản đồ 
phân tích EDX (hình 2) được lượng hoá thành bảng 
số liệu (bảng 1). 
 
 
Hình 1: Bề mặt mẫu PATF phân tích EDX 
 
 
Hình 2: Giản đồ phân tích thành phần  
nguyên tố mẫu PATF 
 
Kết quả phân tích EDX (bảng 1) cho thấy hàm 
lượng Fe2O3 trong mẫu chế tạo tương ứng với hàm 
lượng Fe2O3 trong dung dịch chế tạo ban đầu. 
 
Bảng 1: Bảng thành phần Fe và Fe2O3  
tương ứng có trong mẫu PATF 
Mẫu M0 M1 M2 M3 M4 M5 
%Fe 0,040 0,693 1,413 2,473 2,76 4,09 
%Fe2O3 0,057 0,990 2,019 3,533 3,943 5,843 
 
3.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe2O3 đến đường phân 
tích nhiệt trọng lượng 
 
Phương pháp phân tích nhiệt là một trong các 
phương pháp quan trọng dùng để xác định độ bền 
nhiệt của vật liệu, cũng như dự đoán thành phần các 
chất cấu tạo nên vật liệu. Phân tích nhiệt mẫu PATF 
được thực hiện trong môi trường không khí với vận 
tốc gia nhiệt 10 oC/phút. Xử lý kết quả phân tích nhiệt 
ta thu được đường phân tích nhiệt trọng lượng TGA 
hình 3. 
 
0 100 200 300 400 500 600
0
20
40
60
80
100
5
4
32
0
 
m
 (
%
)
NhiÖt ®é (
o
C)
1
 
Nhiệt độ (oC) 
Hình 3: Ảnh hưởng của hàm lượng Fe2O3  
đến tính chất nhiệt của PATF 
 
Trên đồ thị hình 3 có 6 đường, trong đó 5 đường 
mẫu nghiên cứu và 1 đường (M0) là mẫu đối chứng. 
Ta nhận thấy sau khi nhiệt phân thì mẫu M0 hầu như 
khối lượng chất còn lại bằng 0, đối với mẫu PATF 
khối lượng chất rắn còn lại từ 1,5 đến 6,8 % cao hơn 
một chút so với kết quả phân tích EDX (bảng 1). Điều 
này có thể khẳng định trong thành phần của PATF 
ngoài Fe2O3 còn có muối sunfat gốc sắt. 
 
3.3. Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn 
 
3.3.1. Đo điện thế ăn mòn 
 
Biến thiên điện thế ăn mòn của mẫu thép CT3 
được đo bằng phần mềm GPES trong 1500s đầu 
được giới thiệu trong hình 4. 
Quan sát hình 4 cho thấy, điện thế E0 của mẫu 
M0 đến M5 đều có xu hướng giảm theo thời gian. 
Mẫu M0 là mẫu đối chứng poly(anilin-co-o-toluidin) 
không chứa Fe2O3, từ mẫu M1 đến M5 tương ứng 
các mẫu có hàm lượng. Mẫu M0 có E0 thấp nhất, 
tiếp theo đến mẫ M1, M2, M5, M3 và cuối cùng là 
M4. Thứ tự giảm điện thế ăn mòn tương ứng M4  > 
M3 > M5 > M2 > M1 > M0. Như vậy, về mặt nhiệt 
động học cho thấy cả 5 mẫu đều có khả năng ức chế 
ăn mòn đối với thép CT3, trong đó mẫu M4 có khả 
năng ức chế tốt nhất. Điều này chứng tỏ sự có mặt 
M
 (
%
) 
 TCHH, 53(6), 2015  Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn… 
681 
của Fe2O3 trong thành phần của copolyme có vai trò 
ức chế ăn mòn. 
 
       
t (s) 
Hình 4: Sự biến đổi của E0 theo thời gian 
 
3.3.2. Đo phân cực 
 
Đường cong phân cực dạng Tafel (hình 5) của 
mẫu thép CT3 phủ PATF được đo trong dung dịch 
NaCl 3 %. Phân cực tuyến tính xác định dòng ăn 
mòn được thực hiện gần với khoảng thế ăn mòn Ecor 
với quá thế  = ±15 mV, tốc độ quét 0,1 mV/s. Bằng 
phần mềm GPES có thể xác định được mật độ dòng 
ăn mòn và các thông số động học khác (bảng 2). 
 
     -700 -650 -600 -550 -500 -450 -400 -350
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
M5
M4
M3
M2M1
I 
(m
A
/c
m
2
)
E (mV/SCE)
M0
 
E (mV/SCE) 
Hình 5: Đường cong phân cực dạng Tafel của mẫu 
thép CT3 phủ PATF trong dung dịch NaCl 3 % có 
và không có Fe2O3
 
Bảng 2: Dòng ăn mòn và các thông số ăn mòn thu được khi xử lý Tafel 
Mẫu Icorr (mA/cm
2
) Ecorr  (mV/SCE) Rp ( cm
2
) V (mm/năm) 
M0 1,77E-06 -615,7 2,588 2,076e-2 
M1 3,94E-07 -544,5 182 4,63E-03 
M2 1,79E-07 -536 357,6 2,10E-03 
M3 1,80E-07 -454,4 234 2,11E-03 
M4 1,32E-07 -416 272,5 1,55E-03 
M5 1,88E-07 -475 258,8 1,27E-03 
  
Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe2O3 đến mật độ dòng ăn 
mòn (Icor) được giới thiệu trong hình 6. 
0 1 2 3 4 5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
c
o
r
c
m
2
Fe
2
O
3
 (%)
 
                   Fe3 3 ( ) 
 
Hình 6: Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe2O3 đến  
mật độ dòng ăn mòn 
   
Màng PATF đóng vai trò ức chế anot, khi có mặt 
của Fe2O3 trong thành phần copolyme (ANi/o-Tol) 
làm giảm dòng ăn mòn cũng như tốc độ ăn mòn của 
thép CT3. Kết quả đo phân cực cho thấy các mẫu 
PATF đều có khả năng ức chế ăn mòn thép CT3 
khác nhau và cao hơn mẫu PAT. Đặc biệt, mẫu M4 
mật độ dòng ăn mòn thấp nhất. 
 
3.3.3. Tổng trở điện hoá 
 
Tổng trở điện hoá được thực hiện tại điện thế E0 
trong giải tần số từ 10-2Hz đến 104Hz. Bằng phần 
mềm PRA và Origin ta vẽ được đồ thị (hình 7) cũng 
như xác định được các thông số Rs, Rct và Cdl       
(bảng 3). 
Quan sát hình 7 ta thấy giá trị Z’ tăng từ 140  
đến 3750 . Tỉ lệ Fe2O3 khác nhau nhau ảnh hưởng 
đến hình dạng phổ Nyquist, trong đó mẫu M0 có giá 
trị Z’ tăng thấp nhất, mẫu M4 có giá trị tăng cao 
nhất. Giá trị Z’ đặc trưng cho giá trị điện trở chuyển 
điện tích Rct, Z’ càng cao thì Rct càng lớn và khả 
năng bảo vệ chống ăn mòn của vật liệu càng tốt.  
 
I 
(m
A
/c
m
2
) 
E
0
 (
V
) 
I c
o
r 
A
/c
m
2
 
 TCHH, 53(6), 2015  Trần Văn An và cộng sự 
682 
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
-Z
''
 (
k
)
Z' (k ) 
 M0
 M1
 M2
 M3
 M4
 M5
 
     Z’ (k ) 
Hình 7: Ảnh hưởng của nồng độ Fe2O3 đến  
tổng trở điện hoá của PATF 
Bảng 3: Ảnh hưởng của hàm lượng Fe2O3 đến  
các thông số Rs, Rct, Cdl 
Mẫu Rs ( ) Rct ( ) Cdl (F) 
M0 157 1,45×10
3
 4,54×10
-4 
M1 180 2,15×10
3
 4,57×10
-4
 
M2 171 2,42×10
3
 4,52×10
-4
 
M3 193 3,34×10
3
 4,84×10
-4
 
M4 186 3,98×10
3
 4,39×10
-4
 
M5 319 2,24×10
3
 2,06×10
-4
 
 
Khi xử lý số liệu (bảng 3) cho thấy, điện trở 
chuyển điện tích khá cao, tương ứng với kết quả đo 
dòng ăn mòn icor cũng như kết quả đo Ecor. Điều này 
chứng tỏ sự có mặt của Fe2O3 làm tăng khả năng ức 
chế ăn mòn của PAT. 
 
4. KẾT LUẬN 
 
Đã chế tạo 5 mẫu nanocompozit PATF có hàm 
lượng Fe2O3 từ 1 đến 5 % và 1 mẫu PAT không 
chứa Fe2O3 là mẫu đối chứng. Hàm lượng Fe2O3 
trong mẫu chế tạo được tương ứng với hàm lượng 
Fe2O3 cho vào dung dịch ban đầu. 
Đã khảo sát khả năng chống ăn mòn của vật liệu 
PATF trong dung dịch NaCl 3 % bằng phương pháp 
điện hoá: đo điện thế ăn mòn Ecor, dòng ăn mòn icor 
và tổng trở điện hoá. Kết quả cho thấy các mẫu 
PATF đều có khả năng ức chế ăn mòn mẫu thép 
CT3 hơn PAT cả về mặt nhiệt động học và          
động học. 
Có thể xếp mức độ chống ăn của các mẫu theo 
thứ tự M4 > M3 > M5 > M2 > M1 > M0, trong đó 
mẫu M4 có khả năng chống ăn mòn tốt nhất. 
 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 
1. Q. -L. Yang, J. Zhai, L. Feng, Y. -L. Song, M. -X. 
Wan, L. Jiang, W. -G. Xu, Q. -S. Li. Synthesis and 
characterization of Conducting Polyaniline/γ-Fe2O3 
Magnetic Nanocomposite, 135-136, 819-820 (2003). 
2. S. Sathiyanarayanan, S. Syed Azim, G. Venkatachari. 
Preparation of polyaniline–Fe2O3 composite and its 
anticorrosion performance, Synthetic 
Metals, 157(18-20), 751-757 (2007). 
3. Zhongzhu Wang, Hong Bi, Jian Liu, Tao 
Sun, Xianliang Wu. Magnetic and microwave 
absorbing properties of polyaniline/γ-Fe2O3 
nanocomposite, 320(16), 2132-2139, August 2008. 
4. Nguyen Duc Nghia, Ngo Trinh Tung. Study on 
synthesis and anticorrosion properties of polymer 
nanocomposites based on super paramagnetic 
Fe2O3·NiO nanoparticle and polyaniline, Synthetic 
Metals, 159 (9-10), 831-834 (2009). 
5. Borole, D. D.; Kapadi, U. R.; Mahulikar, P. P.; 
Hundiwale, D. G. Influence of TiO2 and SiO2 on 
Electrochemical, Optical and Electrical Conductivity 
of Polyaniline, Poly(o-toluidine) and Their Co-
polymer. Designed Monomers & Polymers, 12(6), 
523-532 (2009). 
6. Sudeshna Chaudhari, A. B. Gaikwad, P. P. Patil. 
Synthesis and corrosion protection aspects of poly(o-
toluidine)/CdO nanoparticle composite coatings on 
mild steel, Source 7(1), (2010). 
7. J. Juliet Latha Jeyakumari, A. Yelilarasi, B. 
Sundaresan, V. Dhanalakshmi and R. Anbarasan; 
Chemical synthesis of poly(aniline-co-o/m-
toluidine)/V2O5 nano composites and their 
characterizations, 160(23-24), 2605-2612 (2010). 
8. [8]. Arup R Pal, Bimal K. Sarma, Nirab C. Adhikary, 
Joyanti Chutia, Heremba Bailung. TiO2 polyaniline 
nanocomposite ﬁlms prepared by magnetron 
sputtering Combined with plasma polymerization 
process. Applied Surface Science, 258, 1199-1205 
(2011). 
9. Rajeev Arora, Anupam Srivastav, Utam Kumar 
Mandal. Polyaniline Based Polymeric 
Nanocomposite Containing TiO2 and SnO2 for 
Environmental and Energy Applications, 2(4), 384-
2395 (2012). 
10. Young-E. Moon, Jumi Yun, Hyung-Il Kim. 
Synergetic improvement in electromagnetic 
interference shielding characteristics of polyaniline 
coated graphite oxide/γ-Fe2O3/BaTiO3 
nanocomposites, 19(2), 493-497 (2013). 
11. Lê Xuân Quế, Thịnh Thị Thu Trang, Nguyễn Huy 
Anh, Mai Thanh Nga, Dương Quang Huấn, Trần Văn 
An, Đặng Đình Bạch. Nghiên cứu động học phản ứng 
tổng hợp compozit PANi/TiO2, Tạp chí Hóa học, 
50(1), 68-73 (2012). 
12. Amir Mostafaei, Farzad Nasirpouri. 
Epoxy/polyaniline-ZnO  nanorods  hybrid  
nanocomposite  coatings: Synthesis,  
characterization  and  corrosion  protection  
performance of  conducting  paints, Progress in  
Organic  Coatings, 77, 146-159 (2014).  
-Z
’’
 (
k
) 
 TCHH, 53(6), 2015  Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn… 
683 
13. Tanushree Sen, Navinchandra G.  Shimpi, Satyendra 
Mishraa, Ramphal Sharma. Polyaniline/α-Fe2O3 
nanocomposite for room temperature LPG Sensing, 
Sensors and Actuators B, 190, 120-126 (2014). 
14. A. Benchikh, R. Aitout, L. Makhloufi, L. Benhaddad, 
B. Saidani. Soluble conducting poly(aniline-co-
orthotoluidine) copolymer as corrosion inhibitor for 
carbon steel in 3 % NaCl solution. Desalination, 249, 
466-474 (2009). 
 
Liên hệ: Trần Văn An 
Viện Kỹ thuật nhiệt đới 
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
Nhà A13, số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 
E-mail: antran1910@gmail.com; Điện thoại: 01692229212. 
 


Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của nanocompozit poly(anilin-Co-O-toluidin)/-Fe2O3

http://vjs.ac.vn/index.php/vjchem/article/download/2015-00202/6429

Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của nanocompozit poly(anilin-Co-O-toluidin)/-Fe2O3

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Vietnam Academy of Science and Technology: Journals Online