bereiding van Chloorpenta Amine kobalt(III) Chloride en studie van de invloed ervan op de structurele en enkele optische eigenschappen van polyvinylacetaat

Abstract

Chloorpenta amine kobalt (III) cloride Cl2 werd bereid en vervolgens gekarakteriseerd door fouriertransformatiespectroscopie en röntgendiffractie. De verkregen resultaten wijzen op de vorming van orthorhombische cl2 nanodeeltjes van ≈28.75 nm grootte. Polymere films op basis van polyvinylacetaat(PVAc) gedoteerd met chloorpenta amine kobalt (III) cloride Cl2 in verschillende gewichtsprocent ratio ‘ s werden bereid met behulp van de solvent cast techniek. De complexering van het additief met het polymeer werd bevestigd door FTIR-en SEM-studies. Het XRD-patroon toonde aan dat de amorfusiciteit van PVAc-polymeermatrix toenam met het verhogen van het Cl2-gehalte. Parameters zoals extinctiecoëfficiënt, brekingsindex, reële en imaginaire delen en optische geleidbaarheid werden bestudeerd met behulp van de absorptie en metingen van geautomatiseerde uv-Zichtbare Spectrofotometer in het spectrale bereik 190-800 nm. Deze studie toonde aan dat de optische eigenschappen van PVAc werden beïnvloed door de doping van Cl2 waar de absorptie toenam door het nivelleren van Cl2 concentratie. De aard van de elektronische overgang van valentieband naar geleidingsband werd bepaald en de energieband hiaten van de composietfilms monsters werden geschat door middel van UV-zichtbaar spectrum. Er werd waargenomen dat de optische geleidbaarheid steeg met fotonenergie en met de toename van de cl2-concentratie.

1. Inleiding

polymeren kunnen verschillende mechanische, elektrische en optische eigenschappen vertonen, afhankelijk van de syntheseomstandigheden en de chemische eigenschappen van de ruggengraat . Als een polymeer wordt blootgesteld aan ultraviolet licht, worden de chemische eigenschappen, zoals oplosbaarheid, van het polymeer in het blootgestelde gebied veranderd. Fotolithografie, een bekend proces in de elektronica, maakt gebruik van dit principe .

polymeren worden in een verbazingwekkend aantal toepassingen gebruikt. Meer recent hebben zich belangrijke ontwikkelingen voorgedaan op het gebied van flexibele elektronische apparaten op basis van de nuttige piëzo-elektrische, halfgeleider -, optische en elektrooptische eigenschappen die in sommige polymeren worden gezien .Polymere materialen hebben een bijzonder belang omdat zij, in combinatie met geschikte metaalzouten, complexen vormen die nuttig zijn voor de ontwikkeling van geavanceerde elektrochemische apparaten met hoge energie, zoals batterijen, brandstofcellen, elektrochemische display-apparaten en foto-elektrochemische cellen, die gemakkelijk tot gewenste afmetingen kunnen worden vervaardigd . Ook polymeren hebben unieke eigenschappen zoals lichtgewicht, hoge flexibiliteit en het vermogen om te worden vervaardigd bij lage temperatuur en lage kosten . Optische communicatie, waaronder polymeer optische vezels, optische golfgeleiders en optische connectoren vanwege hun gemak van proces, relatief lage kosten en massaproductie, worden vergeleken met op siliciumdioxide gebaseerde optische materialen. Ze hebben ook potentiële voordelen voor toepassingen in optische opslagsystemen, zoals hoge thermische stabiliteit, laag absorptieverlies en het vermogen om brekingsindex te veranderen bij blootstelling aan licht . De elektrische en optische eigenschappen van polymeren hebben veel aandacht getrokken met het oog op hun toepassingen in optische apparaten met opmerkelijke reflectie -, antireflectie -, interferentie-en polarisatieeigenschappen .Commerciële vinylpolymeren zoals PVAc (C4H6O2)n worden intensief bestudeerd vanwege hun brede toepassingen in de industrie. Polyvinylacetaat is thermoplastisch polymeer. PVAc-gebaseerde composieten materialen werden aanzienlijk vervaardigd door harsemulgator, lijm, papier, verf en textielindustrie als gevolg van high-bond versterkt, film-achtige, geurloos en niet-ontvlambare karakteristiek en substraat voor PVA productie . De integratie van verschillende metalen additieven in polymeermatrices kan polymeermatrixcomposieten produceren en verbetert de eigenschappen voor specifieke toepassingen .

Coördinatieverbindingen of metaalcomplexen zijn metaalionen omgeven door liganden. Liganden zijn of anionen of moleculen die elektronen in de d-orbitalen van het metaalion kunnen doneren en een band kunnen vormen. Voorbeelden van gemeenschappelijke liganden zijn chloride-ion, cyanide-ion, ammoniak, ethyleendiamine en ethyleendiaminetetraacetateion (EDTA). De metaalionen die coördinatieverbindingen vormen, komen uit een groep metalen die overgangsmetalen worden genoemd. Deze metalen hebben meer dan één oxidatietoestand. Deze eigenschap staat de overgangsmetalen toe om als Lewis zuren op te treden . Het metaalcomplex dat in dit papier wordt gebruikt is chloorpentammine kobalt (III) chloride, een paramagnetische verbinding . Het ontleedt bij verhitting boven 150°C. De oplosbaarheid is 0,4 g per 100 mL bij 25°C .

in dit artikel is getracht het effect van de toevoeging van Cl2 op de structurele en optische eigenschappen van polyvinylacetaat door FTIR -, XRD -, SEM-en uv-Zichtbare spectrometertechnieken te bestuderen. De resultaten van deze metingen zijn geanalyseerd en besproken.

2. Experimenteel

2.1. Het preparaat van Chloorpenta-Amine-kobalt (III) Chloride Cl2

Chloorpenta-amine-kobalt(III) chloride Cl2 werd bereid volgens de in de literatuur beschreven procedure .

1,7 g ammoniumchloride NH4Cl werd volledig opgelost in ~10 mL geconcentreerd ammoniak NH3 in een bekerglas van 400 mL. Onder voortdurend roeren werd geleidelijk 3,3 g kobalt (II) chloride CoCl2 aan het mengsel toegevoegd. Wanneer bruine kleurenslurry werd verkregen, werd 2,7 mL 30% waterstofperoxide H2O2 langzaam toegevoegd. Nadat het bruisen was gestopt, werd ~ 10 mL geconcentreerd zoutzuur HCl langzaam toegevoegd. Bij continu roeren wordt het mengsel verwarmd op een verwarmingsplaat en houdt het gedurende 20 minuten 85°C op peil, waarna het mengsel wordt afgekoeld tot kamertemperatuur in een ijsbad en filtert (met behulp van een Buchner-Trechter). De kristallen van Cl2 worden gewassen met 5-6 keer, 5 mL porties ijswater (gedestilleerd water gekoeld in ijs) en vervolgens 5-6 keer, 5 mL porties ethanol C2H6O.alle chemicaliën die worden gebruikt bij de bereiding van chloorpenta amine kobalt(III) chloride werden gekocht bij Sigma-Aldrich

2.2. Monstervoorbereiding

Poly(vinylacetaat) (PVAc) met een molecuulgewicht van 100.000 werd gekocht van Aldrich. PVAc / Cl2 composietfilms werden vervaardigd met behulp van de oplosmiddelgiettechniek. Eerst werd de emulsie van PVAc met gedestilleerd water gedurende 10 uur geroerd. de noodzakelijke gewichtsfracties van Cl2 werden eerst 1 uur met een magneetroerder in gedestilleerd water gedispergeerd en vervolgens geleidelijk aan de polymere emulsie met continu roeren toegevoegd en gedurende 2 uur onder string bewaard. Tenslotte werd de oplossing op gereinigde Petrischalen gegoten en gedurende een week langzaam bij kamertemperatuur laten verdampen. Na het drogen werden de films uit Petrischalen geschild en tot gebruik in vacuüm exsiccatoren bewaard. De dikte van de verkregen films lag in het bereik van ≈120-150 µm.

Röntgendiffractiescans werden verkregen met behulp van de DX-2700-diffractometer met behulp van Cu Ka-straling ( = 1,5406 Å) werkend bij 40 kv en 30 mA, genomen voor het bereik van 5-50°. Metingen werden uitgevoerd bij kamertemperatuur. De diffracte intensiteit als functie van de reflectie engel werd automatisch uitgezet door de x-ray diffractometer. De verschillende pieken verkregen in het diffractiepatroon gaven de informatie over de grootte en interplanaire afstand van de verbinding. FTIR werd geregistreerd op Fourier transform infrarood spectrofotometer, Shimadzu, model IR-Prestige 21, met behulp van KBR pellets. FT-IR spectra van de monsters werden verkregen in het spectrale bereik van (4000-400) cm−1. Ultraviolet-zichtbare (UV-VIS) absorptiespectra werden gemeten in het golflengtegebied van 190-800 nm met behulp van dubbelbundel spectrofotometer UV-1800 Shimadzu. De morfologie van de films werd gekenmerkt door scanning elektronenmicroscoop met behulp van Bruker Nano GmbH, Duitsland, werkend bij 5 kV acceleratiespanning.

3. Resultaten en discussie

3.1. Röntgendiffractie (Xrd)

een typisch XRD-patroon voor Cl2 is weergegeven in Figuur 1. Men kan zien dat vele scherpe pieken in het Röntgenprofiel werden waargenomen. De kristallijne aard van gesynthetiseerd Cl2 werd waargenomen door de verschillende scherpe kristallijne pieken in het Xrd-patroon. Het toont diffractiepieken op 15.8313, 25.6011, 32.6249, en 34.8279 die overeenkomen met de (011), (221), (122), en (040) vliegtuigen Cl2 die kunnen worden geïndexeerd aan orthorhombic structuur die consistent waren met de literatuur gegevens van Materials Data, Inc. . De gemiddelde deeltjesgrootte kan worden berekend met behulp van de eerste bol benadering van Debye-Scherrer formule :waar is de gemiddelde diameter van de kristallen, is de golflengte van röntgenstraling, en is de volledige breedte bij de helft maximale intensiteit van de piek (FWHM). De verkregen deeltjesgrootte van Cl2 is 28,75 nm. De structurele parameter zoals diffractiehoek (deg.), interplanar (Å), relatieve intensiteit , en volledige breedte op de helft maximum FWHM (deg.) staan in Tabel 1.

materiaal (deg.) (Å) FWHM (gr.)
Co (NH3)5ClCl2 15.7313 5.59343 100 0.2763
25.6011 3.47674 60 0.2046
33.4837 2.6741 36 0.2359
34.7279 2.5739 43 0.2143
Tabel 1
Diffractie hoek (graden.), interplanar (Å), relatieve intensiteit (), en volledige breedte op de helft maximum FWHM (deg.).

figuur 1
XRD patroon voor Cl2 poeder.

PVAc zijn semikristallijne polymeren, zoals aangegeven uit hun XRD-patronen in Figuur 2(a). De kristallijne aard van PVAc wordt benadrukt door de diffractiepieken bij = 19,54°, 40,54°, met een hallow schouder bij = 23° die de amorfe fase in PVAc voorstelt .

(a)
(een)
(b)
b)
(c)
c)
(d)
d)

(a)
(a)b)
b)c)
c)d)
d)

Figuur 2
XRD patroon voor PVAc/Cl2 composieten film met verschillende concentraties: (a) pure PVAc, (b) 3 wt.% (c) 6 gew.% , en d) 9 wt.%.

de functiegroep die aanwezig is in de structuur van PVAc heeft een rol in het verhogen van de koolstofbeenverstoring, waardoor een kristallijne fase in PVAc ontstaat, zoals weergegeven in Xrd patroon Figuur 2 (a). Figuur 2 (b), 2(c) en 2(d) verklaart het XRD-patroon van PVAc/3, PVAc/6 en PVAc/9 wt.% Cl2, respectievelijk. Men kan zien dat de intensiteit van essentiële piek van PVAc verminderde en de bandbreedte toenam met het verhogen van de concentraties van Cl2. De essentiële piek van PVAc vertegenwoordigt het kristallijne gebied in PVAc, dus, verwijst de vermindering van de intensiteit en de verbreding van deze piek naar dalingen in kristalliniteit en toenames in amorphousicity. Dit gedrag toont complexatie aan tussen de vulstof en de polymeren in het amorfe gebied . Het gedrag van PVAc / Cl2 composiet komt overeen met PVAc / Pb3O4 en PVAc/TiO2 . Met 9 gew.% concentratie de pieken behoren tot Cl2 waargenomen met lagere intensiteit omdat Cl2 structuur wordt afgetopt met PVAc na vorming van composieten, die overeenkomt met (Roy et al. 2013) . Polymeren met 3-dimensionale structuur, zoals poly (vinylacetaat) (PVAc) hebben stijve poriën, die een bovengrens voor additieve groei in dergelijke polymere matrix .

deeltjesgrootte van Cl2-deeltjes werd gevonden volgens het voorkeursvlak (011) voor PVAc/6 wt.% en 9 gew.% van cl2 composieten film die rond 22.06 nm en 23.50 nm, respectievelijk.

3.2. Fourier Transform infraroodspectroscopie (FTIR)

FTIR-spectra van Cl2 tonen pieken bij 3278, 1620, 1307, 840 en 486 cm−1 die overeenkomen met respectievelijk de NH3–stretchingtrilling, degeneratie–deformatietrilling van NH3 ligand, symmetrische deformatietrilling van NH3, schommeltrilling van NH3 en co−NH3-stretchingtrillingen; ook co-Cl-piek verscheen rond 840 cm-1. De FTIR karakterisering overeengekomen met Najar en Majid (2013) die cl2 onderzocht. De enige functionele groep van Cl2 is N-H die rond 3100-3500 cm-1 moet zijn. Figuur 3 geeft het FTIR-spectrum van Cl2 weer; de N-H ligt tussen 3161,34 en 3279,1 cm-1.

Figuur 3
FTIR grafiek van Cl2.

de enige functionele groep van PVAc is C=O. Figuur 4(a) vertegenwoordigt het FTIR spectrum voor PVAc, c=o verscheen rond 1728,22 cm−1 , ook C–O–C verscheen rond 1246 cm−1, terwijl C–H verscheen rond 2935,66 cm−1 . Het is vermeldenswaard dat de absorptieband in de buurt van 3400 cm−1 te wijten is aan de O–H-groepen . De figuren 4 (b), 4(c) en 4(d) laten zien dat de PVAc-absorptiepieken worden verschoven met toevoeging van Cl2. De verschuiving geeft inzicht in een interactie van de Cl2 in de polymeermatrix . Met het verhogen van de concentratie van Cl2, worden de IR-absorptiepieken verhoogd als gevolg van het uitrekken van trillingen verschoven naar een hoger golfgetal , worden de absorptiebanden die tot Cl2 behoren scherper, terwijl de intensiteit van PVAc-absorptiebanden wordt verminderd, wat wijst op een duidelijke aanwezigheid van Cl2. Het uiterlijk van de absorptieband rond 1728 cm – 1 voor monsters 3, 6 en 9 wt.% Cl2 bevestigt de aanwezigheid van PVAc in de monsters . Met 3 gew.% van Cl2, de N-H is verborgen achter de O-H afgeronde punt, terwijl bij hogere concentraties de N–H verscheen als een scherpe punt.

(a)
(een)
(b)
b)
(c)
c)
(d)
d)

(a)
(a)b)
b)c)
c)d)
d)

Figuur 4
FTIR grafiek van PVAc/Cl2 composieten film met verschillende concentraties: (a) pure PVAc, (b) 3 wt.% (c) 6 gew.% , en d) 9 wt.%.

3.3. Scanning elektronenmicroscoop (sem)

Figuur 5 (a), 5(b), 5(c) en 5(d) toont de SEM-foto ‘ s van PVAc, PVAc/3 wt.% Cl2, PVAc / 6 GW.% Cl2 en PVAc/9 GW.% van Cl2 composietfilms, respectievelijk. In Figuur 5 (a) verschenen enkele heldere onopgeloste PVAc-korrels. Andere vlekken met een verschillende ruwheidsgraad die op de in de figuren 5 b), 5 c) en 5 d) afgebeelde beelden zijn waargenomen, lijken agglomeraten van Cl2-deeltjes te zijn, die toenemen naarmate de concentratie van Cl2 toeneemt. De gemiddelde diameters van deze geagglomereerde deeltjes (korrels) zijn rond 0,885, 1,83, en 2.114 µm voor PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 GW.% van Cl2 composietfilms, respectievelijk. De verandering suggereert dat PVAc moleculen kunnen worden gedispergeerd in soft-segment fase met weinig invloed op de microfasescheiding en het mengen van de harde en zachte segmenten. De ruwheid van het filmoppervlak neemt toe met de toename van het gehalte aan Cl2. Dit wijst op segregatie van de vulstof in de gastheermatrix en dit kan de interactie en complexatie tussen het additief en het polymeer bevestigen en ook kan het betrekking hebben op de groei van cl2-deeltjes in PVAc-matrix .

(a)
(een)
(b)
b)
(c)
c)
(d)
d)

(a)
(a)b)
b)c)
c)d)
d)

Figuur 5
SEM-foto ‘ s voor PVAc/Cl2 samengestelde films met verschillende concentraties van Cl2: (a) 0 gew.% , b) 3 gew.% , c) 6 gew.% , en d) 9 wt.%.

3.4. UV-VIS-Spectra

de absorptiespectra voor PVAc/Cl2-gedoteerde films zijn weergegeven in Figuur 6. Zoals aangegeven in Figuur 6 verhoogt Cl2 de absorptie van de PVAc-gastheer. De uv-Zichtbare absorptiespectra van PVAc en PVAc/Cl2 composietfilms worden uitgevoerd bij kamertemperatuur. De zogenaamde spectrale afhankelijkheden van optische functies tonen ondubbelzinnig aan dat de belangrijkste rol in de waargenomen spectra elektron-fononverbreding speelt. Het UV optische absorptiepatroon van PVAc vertoont een absorptieband zoals schouder bij ongeveer = 260 nm. Deze band wordt toegeschreven aan de carbonylgroep . Er wordt waargenomen dat de golflengte die overeenkomt met de absorptieband zoals schouder toeneemt met de toename van het Cl2-gehalte; deze toename wordt toegeschreven aan de geringe structurele inhomogeniteiten aanwezig in PVAc die het gevolg zijn van de groei van Cl2 in de polymere matrix. Aangezien de composietfilms een roodverschuivingsgedrag vertonen, wijzen deze verschuivingen op de complexatie tussen de Cl2 en de PVAc en kunnen ook te wijten zijn aan verandering in kristalliniteit met aanwezigheid van additief . Deze resultaten werden bevestigd door XRD resultaten. Uit Figuur 6 werd een kleine absorptieband bij ongeveer 500 nm waargenomen. Vorming van nieuwe pieken voor de monsters en ook verbreding van die pieken met toenemende Cl2 wijzen op een aanzienlijke interactie tussen additief en gastheerpolymeer . Uit Figuur 6 blijkt ook dat de extinctie toeneemt door toevoeging van verschillende gewichtspercentages van Cl2; dit houdt verband met de extinctie van Cl2 of, met andere woorden, de extinctie toeneemt met percentages van geabsorbeerde deeltjes . De absorptie bij om het even welke golflengte hangt van het aantal deeltjes langs het bad van het invallende licht af (d.w.z., het hangt van concentratie van Cl2 af) en van de lengte van de optische weg die door gaan . Deze resultaten hebben een goede overeenkomst met Abdelaziz .

Figuur 6
optische absorptie als functie van Golflengte voor PVAc met 0, 3, 6 en 9 wt.% concentratie Cl2 bij kamertemperatuur.

de absorptiecoëfficiënt wordt gedefinieerd als het vermogen van een materiaal om het licht van een bepaalde golflengte te absorberen. De absorptiecoëfficiënt werd berekend aan de hand van de optische absorptie door de volgende relatie: :Figuur 7 toont de variatie van de absorptiecoëfficiënt met fotonenergie voor PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% van cl2-composietfilms. Het is duidelijk dat de absorptiecoëfficiënt toeneemt met de concentratie van Cl2; dit kan worden toegeschreven aan een toename van de absorptie . Figuur 7 toont ook de afhankelijkheid van absorptiecoëfficiënt op invallende fotonenergie, aangegeven uit de lage waarde van absorptiecoëfficiënt met lage waarde van fotonenergie en vice versa wat betekent dat de mogelijkheid van elektronenovergang toeneemt met fotonenergie.

Figuur 7
de absorptiecoëfficiënt voor PVAc met 0, 3, 6 en 9 wt.% concentratie van cl2 composieten versus fotonenergie.

uit de vorige resultaten van de absorptiecoëfficiënt is de elektronenovergang van PVAc/Cl2 indirect. Een goede lineaire pasvorm wordt verkregen voor en versus zoals weergegeven in de figuren 8 en 9, respectievelijk. De respectieve waarden van worden verkregen door extrapolatie naar respectievelijk de toegestane indirecte overgang en de verboden indirecte overgang. Content is verantwoordelijk voor de vorming van bepaalde defecten in de films. Deze tekorten veroorzaken de gelokaliseerde Staten in de optische bandspleet en overlapping. Deze overlappingen geven aanwijzingen voor het verminderen van de energiebandkloof wanneer het Cl2-gehalte in de polymere matrix wordt verhoogd, zoals weergegeven in de figuren 8 en 9. Met andere woorden, de afname van de optische kloof weerspiegelt de toename van de graad van wanorde in de PVAc-films. Abdelaziz en Ghannam waargenomen vergelijkbare resultaten, respectievelijk. Of het kan worden toegeschreven aan de additieve complexatie met de polymeermatrix . Deze resultaten komen overeen met de waarnemingen van FTIR, SEM en XRD.

Figuur 8
versus fotonenergie van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% Cl2 composieten.

figuur 9
versus fotonenergie van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% Cl2 composieten.

Figuur 10 toont de waarden van de energiekloof voor indirecte overgang (toegestaan en verboden) voor (PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc/9 wt.% Cl2) composieten.

Figuur 10
energiekloof van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% van Cl2 composieten versus de concentratie van Cl2.

de extinctiecoëfficiënt werd berekend met behulp van de volgende vergelijking :de afhankelijkheid van de extinctiecoëfficiënt van de golflengte in het gebied 190-800 nm Van PVAc/Cl2 composietmonsters is weergegeven in Figuur 11. Het is duidelijk dat de extinctiecoëfficiënt voor zuiver PVAc-monster een afname van de waarden van alle golflengten (190-800) nm laat zien, terwijl het toeneemt voor PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc/9 wt.% Cl2 bij een golflengte van 400 nm tot 800 nm. Extinctiecoëfficiënt werd verhoogd voor PVAc-films met een verhoging van de concentratie van Cl2; dit is toe te schrijven aan de verhoging van de absorptiecoëfficiënt .

Figuur 11
Extinctiecoëfficiënt van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% van Cl2 composieten versus golflengte.

de brekingsindex is een fundamentele optische eigenschap van polymeren die direct gerelateerd is aan andere optische, elektrische en magnetische eigenschappen en is ook van belang voor degenen die de fysische, chemische en moleculaire eigenschappen van polymeren bestuderen door optische technieken . De brekingsindex wordt berekend aan de hand van de reflectiecoëfficiënt die wordt verkregen uit absorptie-en transmissiespectra overeenkomstig de wet op het behoud van energie . Figuur 12 geeft de brekingsindex weer voor PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc/9 wt.% van cl2 composieten films in het onderzochte bereik van golflengten. De inspectie van Figuur 12 geeft voor alle samenstellingen aan dat de brekingsindex afneemt met toenemende golflengte. Uit de figuur blijkt dat de brekingsindex toeneemt als gevolg van een toename van het percentage Cl2, wat te wijten is aan de toename van de dichtheid van composietfilm als gevolg van het Cl2-gehalte. In de literatuur wordt de relatie tussen brekingsindex en massadichtheid beschreven als lineair . Het verhogen van de brekingsindex met de concentratie van Cl2 is een gevolg van het verhogen van het aantal atomaire brekingen als gevolg van de toename van de lineaire polariseerbaarheid die overeenkomen met Lorentz-Lorentzformule .

Figuur 12
brekingsindex van PVAc / 0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc/9 wt.% van Cl2 composieten versus golflengte.

diëlektrische constante wordt gedefinieerd als de reactie van het materiaal op het invallende elektromagnetische veld. De diëlektrische constante van () wordt gegeven door de volgende vergelijking :waar () en () respectievelijk de reële en de imaginaire delen van de diëlektrische constante zijn, die kunnen worden verkregen door de volgende vergelijkingen :de afhankelijkheid van het reële deel van de golflengte wordt weergegeven in Figuur 13 voor PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc/9 wt.% van Cl2. Het kan worden opgemerkt, uit dit cijfer, dat het echte deel afhangt van brekingsindex omdat het effect van extinctiecoëfficiënt zeer klein is, dus, het zou kunnen worden geannuleerd . Het reële deel van de diëlektrische constante is verhoogt met cl2 concentratie en de krommen vertex verschoven naar hogere golflengten met toenemende cl2 percentage dat kan worden toegeschreven aan de afhankelijkheid van het reële deel van de diëlektrische constante op brekingsindex . Het imaginaire deel van de diëlektrische constante als functie van de golflengte is weergegeven in Figuur 14. Het is duidelijk dat het imaginaire deel afhankelijk is van extinctiecoëfficiënt vooral in het golflengtebereik rond (390-800) waar de brekingsindex bijna constant blijft terwijl extinctiecoëfficiënt toeneemt met de golflengte .

Figuur 13
reëel deel van diëlektrische constante van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% van Cl2 composieten versus golflengte.

Figuur 14
imaginair deel van de diëlektrische constante van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% van Cl2 composieten versus golflengte.

de absorptiecoëfficiënt en de brekingsindex werden gebruikt om de optische geleidbaarheid () te verkrijgen, door de volgende relatie :waar is de lichtsnelheid in de ruimte? Figuur 15 toont de variatie van de optische geleidbaarheid van PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 en PVAc / 9 wt.% van cl2-composietfilms, als functie van fotonenergie. De geleidbaarheid van zuivere PVA is bijna constant tot rond 5.2 eV van fotonenergie, daarna neemt het met verhoging van fotonenergie toe. De cl2-concentratie veroorzaakte de verhoging van de optische geleidbaarheid, die te wijten is aan hoge absorptie van de polymeercomposieten films. De toename van de optische geleidbaarheid en de afname van de energie van de bandkloof van PVAc/Cl2 met een toename van de cl2-concentratie kunnen worden toegeschreven aan de toename van het aantal mobiele ladingsdragers en ook aan de toename van de amorfe aard van gastheerpolymeer . Deze resultaten komen overeen met Al-Taa ‘ Y et al. .

figuur 15
de optische geleidbaarheid PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc / 6 en PVAc/9 wt.% van Cl2 composieten films als functie van fotonenergie.

4. Conclusies

polymeerfilms op basis van PVAc met verschillende concentraties Cl2 werden bereid met behulp van oplosmiddelgiettechniek. XRD verafschuwde dat de gesynthetiseerde Cl2 was geïndexeerd aan orthorhombische structuur. De vorming van een intermoleculaire interactie en complexatie tussen PVAc en Cl2 is bevestigd met behulp van XRD, FTIR, SEM en UV. De UV-resultaten gaven aan dat Cl2 effectief de optische eigenschappen van PVAc kan verbeteren. De absorptiecoëfficiënt nam toe naarmate het gewichtspercentage van het additief toenam. De toename van de optische geleidbaarheid en de afname van de energiebandkloof van de polymeer-gastheermatrix met een toename van de cl2-concentratie werden toegeschreven aan de toename van het aantal mobiele ladingsdragers en ook aan de toename van de amorfe aard van de polymeer-gastheermatrix. De optische constanten zoals extinctiecoëfficiënten, brekingsindex, reële en imaginaire diëlektrische constanten en optische geleidbaarheid worden gevonden om af te hangen van de concentratie van Cl2 in de polymeerfilm. PVAc/9 GW.% Cl2 composieten films tonen de beste optische eigenschappen. Dit type composieten zou een geschikte kandidaat voor fotovoltaïsche cellen kunnen zijn, hoewel verdere studies en verbetering gewenst zijn. Dit werk bevestigt ook dat de brekingsindex en de energiekloof sterk gecorreleerd zijn.

samengevat wijzen de metingen van de optische eigenschappen erop dat de Cl2 een nuttig additief is om tegelijkertijd zowel de absorptie als de optische geleidbaarheid van PVAc te verhogen. Als gevolg hiervan vertoont de PVAc / Cl2 composietfilm dramatische veranderingen in optische eigenschappen die het helpen bij de fabricage van optische apparaten.

belangenconflicten

de auteurs verklaren dat er geen belangenconflicten zijn met betrekking tot de publicatie van dit artikel.

Dankbetuigingen

de auteurs erkennen Dr.Nadher Najem dankbaar voor nuttige discussies tijdens de ontwikkeling van dit werk; ook willen zij hun diepe voortplanting voor Dr. Mohammed Hadi uitdrukken voor zijn nuttige hulp bij XRD meting.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.