تهیه نانو کامپوزیت های رسانای جدید از پلی آنیلین و سیلیکا در شرایط حالت جامد

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی، صندوق پستی 987-98155

چکیده

در این پژوهش، کامپوزیت و نانو­کامپوزیت­ رسانای جدید از پلی­ آنیلین به­ روش پلیمرشدن اکسایشی شیمیایی در جای آنیلین روی بستر سولفوریک اسید برپایه سیلیکا و نانوسیلیکا تهیه شد. در این فرایند آمونیوم پرسولفات به­ عنوان اکسنده عمل می کند و واکنش در شرایط حالت جامد (بدون حلال) درون هاون در دمای محیط انجام شد. ساختار، اندازه و شکل ­شناسی تمام نمونه­ ها با استفاده از روش­ های طیف­ سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف­ سنجی فرابنفش- مرئی (UV-Vis)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) معین شدند. رسانایی اندازه­ گیری شده کامپوزیت­ ها با رسانایی­ سنج کاونده چهارنقطه­ ای حدود 0.4S/cm بود که نه تنها آن­ ها را در گستره ترکیبات رسانا قرار می ­دهد، بلکه در مقایسه با سایر نمونه­ های مشابه در مراجع رسانایی نسبتاً زیادی نیز دارند. طیف­ سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه و طیف­ سنجی فرابنفش-مرئی سنتز کامپوزیت­ ها و تشکیل پلارون­ ها را تأیید می­ کند. تصاویر SEM نشان داد، ذرات سیلیکا به­ طور کامل با پلی‌آنیلین پوشش یافته و تمام نمونه­ ها نیز بی­ شکل هستند. همچنین، با توجه به تصاویر TEM و AFM، اندازه ذرات برای کامپوزیت و نانوکامپوزیت­ به­ ترتیب در محدوده­  5-1 میکرومتر و 35-49 نانومتر به­ دست آمد. نتایج و مزایای برجسته این روش، تهیه­ کامپوزیت و نانوکامپوزیت­ های رسانای جدید با ساختار پلارون، در شرایط شیمی سبز و حالت جامد با استفاده از اسیدهای جامد (سولفوریک اسید بر پایه سیلیکا و نانوسیلیکا) در نقش عامل دوپه­ کننده هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation of New Conductive Nanocomposites of Polyaniline and Silica under Solid-State Condition

نویسندگان [English]

  • Ali Reza Modarresi-Alam
  • Mojtaba Soleimani
  • Maryam Pakseresht
  • Esmaeil Farzaneh-Jobaneh
  • Vahid Zeraatkar
  • Fateme Alsadat Tabatabaei
  • Sahar Shabzendedar
  • Fahimeh Movahedifar
Department of Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Sistan and Baluchestan, P.O Box: 98155-987, Zahedan, Iran
چکیده [English]

The novel conductive nanocomposite and composite from polyaniline (PANI) were prepared. The composites were synthesized by in situ oxidative chemical polymerization of aniline on silica- and nanosilica-supported sulfuric acid. The reaction was carried out in a mortar and ammonium persulfate was used as oxidant under solvent-free condition at room temperature. Structure, size and morphology of the synthesized nanocomposite and composite were determined by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). Conductivity was measured by four-probe technique and revealed that the samples not only had the conductivity in the range of conductive polymers (~ 0.4 S/cm) but also they showed high conductivity as composites and blends of polyaniline reported by others. Synthesis of composites (nanocomposites) and formation of polarons were confirmed by FTIR and UV-Vis. SEM images showed that silica particles were thoroughly coated by PANI and all were amorphous. According to the TEM and AFM images, particle size in composite and nanocomposite was in the range of 1-5 μm and 35-49 nm, respectively. Furthermore, the surface morphology, shape and dimensions of particles obtained by AFM strongly supported the SEM and TEM observations related to polymer deposition on the silica particles. The key benefits of the approach used in this research are the preparation of novel conductive composite and nanocomposites with the polaron structure under green chemistry condition of dopant solid acids including silica- and nanosilica-supported sulfuric acid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • green chemistry
  • Nanocomposite
  • polyaniline
  • conductive polymer
  • solid-state
  • dopant solid acid