عنوان مقاله :
سنتز و بررسي پلي آنيلين دهنده - گيرنده با انرژي گافِ نوار پايين
عنوان به زبان ديگر :
Synthesis and investigation of low band gap energy donor-acceptor polyaniline
پديد آورندگان :
قليزاده قلعه عزيز، محي الدين دانشگاه تبريز - دانشكده شيمي - آزمايشگاه مباني شيمي پليمر، تبريز، ايران , نجار، رضا دانشگاه تبريز - دانشكده شيمي - آزمايشگاه مباني شيمي پليمر، تبريز، ايران , حسيني، ميرقاسم دانشگاه تبريز - دانشكده شيمي - آزمايشگاه پژوهشي الكتروشيمي، تبريز، ايران
كليدواژه :
نانو ذرات ZnO , پلي آنيلين , نفتالن , دهنده-گيرنده , انرژي گافِ نوار
چكيده فارسي :
در اين كار پژوهشي پليمر با ساختار گروه هاي دهنده-گيرنده حاصل از پلي آنيلين متصل به نانوذرات روي اكسيد (ZnO) در يك انتها و گروه نفتالن در انتهاي ديگر زنجير سنتز، و ساختار و تركيب شيميايي، ريختار محصول و نيز خصوصيات نوري و الكتروشيميايي آن مورد بررسي قرار گرفته است. ساختار شيميايي تركيبات سنتز شده به كمك روش هاي طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR)، رزونانس مغناطيسي هسته اي (Nuclear Magntic Resonounce, 1H NMR)، و تركيب درصد اجزاء آلي و معدني آن توسط روش هاي تجزيه وزن سنجي گرمايي (Thermal Gravimetric Analysis, TGA) و طيف سنجي جذب اتمي (AAS)، بصورت 10 درصد بخش معدني و 90 درصد بخش آلي تعيين شده است. ثبت تصاوير ميكروسكوپ الكتروني پويشي (Scanning Electron Microscopy, SEM) نشان داده كه نمونه داراي ذرات با ريختار كروي و اندازه حدود 70 نانومتر مي باشد. طيف سنجي فرا بنفش-مريي بازتابش نفوذي و بررسي رفتار الكتروشيميايي نمونه ها با استفاده از روش ولتامتري چرخه اي (CV) نشان داده كه با اتصال گروه هاي نفتالن و نانوذرات ZnO به دو انتهاي زنجيرهاي پلي آنيلين كاف نوار انرژي نوري و الكتريكي نمونه ها بترتيب به 1/19 و 0/95 الكترون ولت كاهش پيدا كرده است كه به اثر اين گروه ها در افزايش طول سامانه مزدوج، كاهش سطح انرژي پايين ترين اربيتال مولكولي اشغال نشده (LUMO) و افزايش سطح انرژي بالاترين اربيتال مولكولي اشغال شده (HOMO) نسبت داده مي شود. بررسي نمودارهاي CV نشان داده كه اثر اين گروه ها در كاهش سطح انرژي اربيتال LUMO كمي بيشتر از اثر آنها در افزايش سطح انرژي اربيتال HOMO مي باشد.
چكيده لاتين :
Research subject: Solar cells has gained a great attention as a green, renewable and cheap energy resources. To overcome the challenging
technical problems and improve their competitiveness with silicone solar
cells, the design, synthesis and development of new materials with
engineered band gap energies has found an undeniable importance. Research approach: Herein, a polymer with donor-acceptor structure
based on polyaniline grafted to ZnO nanoparticles at one end and naphthalene
moiety at the other end of chains was synthesized , and their
chemical structure, composition, morphology, optical and electrochemical
properties were investigated. The chemical structure of the materials
were analyzed by FT-IR and 1H NMR spectroscopies. The organic and inorganic
contents of materials were determined by thermal gravimetric
analysis (TGA) and atomic absorption spectroscopy (AAS) techniques.
The morphology and size of nanoparticles were observed by scanning
electron microscopy (SEM). The optical and electrical band gap energy
of the samples were measured by ultraviolet visible-diffuse reflectance
(UV-Vis-DRS) spectroscopy and cyclic voltammetry (CV) diagrams.
Main results: The chemical structure of designed materials was successfully
confirmed by the results of FT-IR and 1H NMR spectra. TGA and
AAS analysis indicated that the synthesized final material is contained
about 10% of ZnO and 90% of organic parts including toluene-2,4-diisocyanate,
2,4-diaminotoluene, polyaniline and naphthalene groups.
An almost highly uniform spherical nanoparticles with sizes about 70
nm were observed by SEM images. UV-Vis-DRS spectroscopy and CV
diagrams revealed that by grafting ZnO nanoparticles and naphthalene
moiety to the polyaniline chain ends, the optical and electrical band gap
energy of the sample are lowered to 1.19 and 0.95 eV, respectively. It
was concluded that the grafted groups to chain ends increase the length
of conjugated system, lowering the energy level of lowest unoccupied
molecular orbital (LUMO) and increasing the energy level of highest
occupied molecular orbital (HOMO). Detailed analysis of CV diagrams
indicated that the effect in lowering of LUMO has been a bit more pronounced than the increasing of HOMO energy level.
عنوان نشريه :
پژوهش هاي كاربردي مهندسي شيمي- پليمر