مطالعه تجزیه گرما وزن سنجی ، امپدانسی و ریخت ‌شناسی کُپلیمر ،پایرول-فرمیل پایرول سنتز شده از طریق الکترو پلیمریزاسیون

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مهرداد غلامی ¹

1 - استادیار، گروه شیمی، شیمی تجزیه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت، فارس، ایران

تاريخ الإرسال : 14 الجمعة , رمضان, 1438 تاريخ التأكيد : 05 السبت , ربيع الأول, 1441 تاريخ الإصدار : 18 الجمعة , جمادى الثانية, 1443

الکلمات المفتاحية: طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی, کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول, الکتروپلیمریزاسیون,

ملخص المقالة :

در این مطالعه کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول (Py-co-FPy) از طریق الکتروپلیمریزاسیون در جریان ثابت 480 µA برای مدت 200 ثانیه در محلول آبی لیتیم پر کلرات، پایرول (Py) و فرمیل پایرول ( FPy)سنتز میگردد. خصوصیات کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول با میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی FESEM ، میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی STEM ، تجزیه گرما وزن سنجی TGA و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی EIS مورد مطالعه قرار گرفت. تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی نشان میدهند که کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول (Py-co-FPy) سنتز شده دارای ساختار مارپیچی حلزون مانند تو خالی می باشد. نتایج مطالعات امپدانسی همچنین نشان می دهند که کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول جریان یونها را از میان کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول به سطح الکترود افزایش میدهد، به طوریکه رسانایی الکترونی کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول 2.5 برابر بیشتر از پلی پایرول می باشد. ساختار رزنانس مزدوج بین پایرول (Py) و فرمیل پایرول ( FPy)در حضور گروه متین باعث افزایش رسانایی کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول نسبت به پلی پایرول (PPy) است. با توجه به رسانایی بالای کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول، این ترکیب میتواند کاربردهای متعددی رادر حسگرها ، بیو حسگرها، باتریها و ابر خازنها از آن بدست اورد. نتایج تجزیه گرما وزن سنجی نشان می دهند که کُپلیمر پایرول-فرمیل پایرول دارای پایداری حرارتی بیشتری از پلی پایرول است.

المصادر:

1. Rudge, A., et al., Conducting polymers as active materials in electrochemical capacitors. Journal of Power Sources, 1994. 47(1-2): p. 89-107.


2. Janata, J. and M. Josowicz, Conducting polymers in electronic chemical sensors. Nat Mater, 2003. 2(1): p. 19-24.


3. Patil, A., A. Heeger, and F. Wudl, Optical properties of conducting polymers. Chemical Reviews, 1988. 88(1): p. 183-200.


4. Gholami, M., P.M. Nia, and Y. Alias, Morphology and electrical properties of electrochemically synthesized pyrrole–formyl pyrrole copolymer. Applied Surface Science, 2015. 357, Part A: p. 806-813.


5. Gholami, M., et al., Flexible supercapacitor based on electrochemically synthesized pyrrole formyl pyrrole copolymer coated on carbon microfibers. Applied Surface Science, 2016. 378: p. 259-269.


6. Bulakhe, R.N., et al., Fabrication and performance of polypyrrole (Ppy)/TiO2 heterojunction for room temperature operated LPG sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 2013. 181(0): p. 417-423.


7. Navale, S.T., et al., Room temperature NO2 gas sensor based on PPy/α-Fe2O3 hybrid nanocomposites. Ceramics International, 2014. 40(6): p. 8013-8020.


8. Prakash, S., et al., Copper nanoparticles entrapped in SWCNT-PPy nanocomposite on Pt electrode as NOx electrochemical sensor. Talanta, 2011. 85(2): p. 964-969.


9. Gholami, M., et al., Preparation of a miniaturised iodide ion selective sensor using polypyrrole and pencil lead: effect of double-coating, electropolymerisation time, and current density. Chemical Papers, 2013. 67(8): p. 1079-1086.


10. Gholami, M., et al., A novel method for fabricating Fe2+ ion selective sensor using polypyrrole and sodium dodecyl sulfate based on carbon screen-printed electrode. Measurement, 2015. 69(0): p. 115-125.


11. Gupta, V.K., et al., Molecular imprinted polypyrrole modified glassy carbon electrode for the determination of tobramycin. Electrochimica Acta, 2013. 112(0): p. 37-43.


12. Nabatova-Gabain, N., Y. Wasai, and T. Tsuboi, Spectroscopic ellipsometry study of Ir(ppy)3 organic light emitting diode. Current Applied Physics, 2006. 6(5): p. 833-838.


13. Rogach, A.L., et al., Light‐emitting diodes with semiconductor nanocrystals. Angewandte Chemie International Edition, 2008. 47(35): p. 6538-6549.


14. Tsai, M.-L., P.-J. Chen, and J.-S. Do, Preparation and characterization of Ppy/Al2O3/Al used as a solid-state capacitor. Journal of Power Sources, 2004. 133(2): p. 302-311.


15. Ates, M., Review study of electrochemical impedance spectroscopy and equivalent electrical circuits of conducting polymers on carbon surfaces. Progress in Organic Coatings, 2011. 71(1): p. 1-10.


16. Sultana, I., et al., Electrodeposited polypyrrole (PPy)/para (toluene sulfonic acid) (pTS) free-standing film for lithium secondary battery application. Electrochimica Acta, 2012. 60(0): p. 201-205.


17. Zhao, J., et al., Fe3O4/PPy composite nanospheres as anode for lithium-ion batteries with superior cycling performance. Electrochimica Acta, 2014. 121(0): p. 428-433.


18. Yang, Z., et al., Potentiometric glucose biosensor based on core–shell Fe3O4–enzyme–polypyrrole nanoparticles. Biosensors and Bioelectronics, 2014. 51(0): p. 268-273.


19. Schuhmann, W., Conducting polymer based amperometric enzyme electrodes. Microchimica Acta, 1995. 121(1-4): p. 1-29.


20. Gerard, M., A. Chaubey, and B. Malhotra, Application of conducting polymers to biosensors. Biosensors and Bioelectronics, 2002. 17(5): p. 345-359.


21. Zhao, F., et al., E-Fenton degradation of MB during filtration with Gr/PPy modified membrane cathode. Chemical Engineering Journal, 2013. 230(0): p. 491-498.


22. Burgmayer, P. and R.W. Murray, Ion gate electrodes. Polypyrrole as a switchable ion conductor membrane. The Journal of Physical Chemistry, 1984. 88(12): p. 2515-2521.


23. Amaike, M. and T. Iihama, Chemical polymerization of pyrrole with disulfide structure and the application to lithium secondary batteries. Synthetic metals, 2006. 156(2): p. 239-243.


24. Diaz, A., K.K. Kanazawa, and G.P. Gardini, Electrochemical polymerization of pyrrole. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 1979(14): p. 635-636.


25. میرزایی, دهقانیان, and چنگیز, رسوب نشانی اسپینل کبالتیت نیکل روی فوم نیکل به روش الکتروشیمیایی جریان ثابت و کاربرد ابرخازنی آن. علمی-پژوهشی مواد نوین, 2019. 9(35): p. 39-48.


26. Segawa, H., T. Shimidzu, and K. Honda, A novel photo-sensitized polymerization of pyrrole. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1989(2): p. 132-133.


27. Ünür, E., et al., Synthesis and characterization of thiophene-capped polytetrahydrofuran conducting copolymers. Materials Chemistry and Physics, 2005. 91(2–3): p. 261-268.


28. Cihaner, A., Electrochemical synthesis of new conducting copolymers containing pseudo-polyether cages with pyrrole. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2007. 605(1): p. 8-14.


29. Baleg, A.A., et al., Impedimetry and microscopy of electrosynthetic poly(propylene imine)-co-polypyrrole conducting dendrimeric star copolymers. Electrochimica Acta, 2014. 128(0): p. 448-457.


30. Cabuk, M., et al., Synthesis, characterization and antimicrobial activity of biodegradable conducting polypyrrole-graft-chitosan copolymer. Applied Surface Science, 2014. 318(0): p. 168-175.


31. Cabuk, M., M. Yavuz, and H.I. Unal, Electrokinetic properties of biodegradable conducting polyaniline-graft-chitosan copolymer in aqueous and non-aqueous media. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2014. 460(0): p. 494-501.


32. Caffrey, P.O. and M.C. Gupta, Electrically conducting superhydrophobic microtextured carbon nanotube nanocomposite. Applied Surface Science, 2014. 314(0): p. 40-45.


33. Foundas, M., et al., Boehmite suspension behaviour upon adsorption of methacrylate–phosphonate copolymers. Powder Technology, 2015. 269(0): p. 385-391.


34. Fu, P., et al., Corrosive inhibition behavior of well-dispersible aniline/p-phenylenediamine copolymers. Progress in Organic Coatings, 2013. 76(4): p. 589-595.


35. Pattananuwat, P., M. Tagaya, and T. Kobayashi, A novel highly sensitive humidity sensor based on poly(pyrrole-co-formyl pyrrole) copolymer film: AC and DC impedance analysis. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 209(0): p. 186-193.


36. Hoshina, Y. and T. Kobayashi, Electrically Conductive Films Made of Pyrrole-Formyl Pyrrole by Straightforward Chemical Copolymerization. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012. 51(17): p. 5961-5966.


37. Kobayashi, Y.H. and Takaomi, Effect of Acidic Catalyst on Properties of Novel Conductive Copolymer Films Made of Pyrrole and Formyl Pyrrole. Engineering, 2012. 04: p. 139.


38. Tagaya, M., et al., Nanostructural analysis of self-standing pyrrole/2-formylpyrrole copolymer films. Micron, 2013. 46(0): p. 22-26.


39. Xie, Q., S. Kuwabata, and H. Yoneyama, EQCM studies on polypyrrole in aqueous solutions. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1997. 420(1–2): p. 219-225.


40. Zhou, M. and J. Heinze, Electropolymerization of pyrrole and electrochemical study of polypyrrole: 1. Evidence for structural diversity of polypyrrole. Electrochimica Acta, 1999. 44(11): p. 1733-1748.


41. Ansari, R., Polypyrrole conducting electroactive polymers: synthesis and stability studies. Journal of Chemistry, 2006. 3(4): p. 186-201.


42. Chen, G., et al., Whelk-like Helixes of Polypyrrole Synthesized by Electropolymerization. Advanced Functional Materials, 2007. 17(11): p. 1844-1848.


43. Bhugul, V. and G. Choudhari, Synthesis and characterization of polypyrrole-zinc oxide nano composites by ex-situ technique and study of their thermal &Electrical properties. 2013.


44. Moozarm Nia, P., et al., Electrodeposition of copper oxide/polypyrrole/reduced graphene oxide as a nonenzymatic glucose biosensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 209(0): p. 100-108.