سنتز کامپوزیت‌های پلی‌آنیلین-گرافن اکسید با شکل‌شناسی‌های مختلف و بررسی خواص الکتروشیمیایی آن‌ها

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پلیمر، صندوق پستی 4413 – 15875

چکیده

در این پژوهش، کامپوزیت­ های پلی­ آنیلین-گرافن اکسید، با روش اکسایش بدون استفاده ازعوامل اکسنده متداول با شکل ­شناسی­ های مختلف سنتز شدند. با تغییر نوع و غلظت محیط اسیدی دو شکل­ شناسی مختلف، شامل شکل­ شناسی ­های کرم ­مانند و پوسته ­پوسته به ­دست آمدند. شکل ­شناسی کامپوزیت ­ها با آزمون میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM) بررسی شد. برای شناسایی بهتر، کامپوزیت ­ها در آزمون طیف­ سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراش پرتو X نیز قرار گرفتند. آزمون پراش پرتو X نشان داد، برخلاف کامپوزیت کرم ­مانند، در کامپوزیت پوسته‌پوسته، بلورینگی القایی رخ داده است و صفحه‌های گرافن اکسید نیز به­ خوبی از هم باز شده ­اند. برای بررسی خواص الکتروشیمیایی کامپوزیت­ ها، آزمون ولت‌ سنجی چرخه ­ای (CV) و طیف­ سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) به‌کار گرفته شد. هدف از پژوهش حاضر، سنتز کامپوزیت­ های پلی ­آنیلین-گرافن اکسید و بررسی خواص الکتروشیمیایی آن ­ها بود. مشاهده شد، تنها کامپوزیت کرم ­مانند از نظر الکتروشیمیایی فعال است. همچنین، کامپوزیت مزبور به علت داشتن سطح فعال الکتروشیمیایی بیشتر، چگالی جریان بیشتری را در آزمون ولت‌سنجی چرخه­ ای نشان می ­دهد. نتایج حاصل از محاسبه درصد تبدیل نیز نشان داد، کامپوزیت ­ها، به ­طور کامل پلیمر نشدند و به همین علت خواص الکتروشیمیایی زیادی نشان نمی­ دهند. بنابراین کامپوزیت ­های سنتز شده، پیش‌پلیمرهای مناسبی هستند که می­ توان واکنش پلیمرشدن آن ­ها را با افزودن عوامل اکسنده متداول یا روش الکتروشیمیایی کامل کرد، تا افزون بر افزایش درصد تبدیل مونومر آنیلین، خواص کامپوزیت ­ها، به ­ویژه خواص الکتروشیمیایی آن ­ها، ارتقا یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of Polyaniline/Graphene Oxide Composites with Different Morphologies and Investigation of Their Electrochemical Properties

نویسندگان [English]

  • Nastaran Mosleh
  • Farhad Sharif
Department of Polymer Engineering, Amirkabir University of Technology, P.O. Box: 15875-4413, Tehran, Iran
چکیده [English]

Polyaniline/graphene oxide composites of different morphologies were synthesized by oxidation polymerization method without using conventional oxidants. By changing the type of acid (doping agent) and its concentration, two different morphologies including worm-like morphology and flaky- or scalelike morphology were obtained. Morphology of these composites was studied by scanning electron microscopy (SEM). In order to achieve a better characterization of the polyaniline/graphene oxide composite, they were also investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffractometry (XRD). XRD analysis showed that, unlike in worm-like composite, crystallization was induced in flaky- or scale-like composite and the graphene oxide sheets were well exfoliated. To study electrochemical properties of the composites, cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used. The synthesized polyaniline/graphene oxide composites were evaluated by measuring their electrochemical properties, and it was observed that only the worm-like composite was electrochemically active. The worm-like composite also showed a higher current density in the cyclic voltammetry test, due to its higher electrochemically active surface. Degree of conversion for composites was calculated and the kinetic data demonstrated that the composites were not polymerized completely, and therefore they did not show high electrochemical properties. The synthesized composites are suitable pre-polymers and their polymerization reaction can be completed by conventional oxidants, such as ammonium persulfate (APS) or by electrochemical method for high conversion of aniline monomer and improving the electrochemical properties of composite properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • morphology
  • electrochemical properties
  • composite
  • polyaniline
  • graphene oxide