příprava Chlorpenta Aminu chlorid kobalt(III) a studium jeho vlivu na strukturální a některé optické vlastnosti polyvinylacetátu

Abstrakt

chlor Penta Amin kobalt(III) klorid Cl2 byl připraven a poté charakterizován Fourierovou transformací infračervená spektroskopie a rentgenová difrakce. Získané výsledky ukázaly tvorbu orthorhombických nanočástic Cl2 o velikosti ≈28,75 nm. Polymerní filmy na bázi polyvinylacetátu(PVAc) dopované chlorem penta Amin kobalt (III) klorid Cl2 v různých hmotnostních procentních poměrech byly připraveny technikou odlévání rozpouštědlem. Komplexace přísady s polymerem byla potvrzena studiemi FTIR a SEM. Vzor XRD odhalil, že amorfnost polymerní matrice PVAc se zvyšovala se zvyšováním obsahu Cl2. Parametry, jako je extinkční koeficient, index lomu, reálné a imaginární části a optická vodivost, byly studovány pomocí absorbance a měření z počítačového UV-viditelného spektrofotometru ve spektrálním rozsahu 190-800 nm. Tato studie ukázala, že optické vlastnosti PVAc byly ovlivněny dopováním Cl2, kde se absorpce zvýšila vyrovnáním koncentrace Cl2. Byla stanovena povaha elektronického přechodu z valenčního pásma do vodivého pásma a mezery v energetickém pásmu vzorků kompozitních filmů byly odhadnuty pomocí UV viditelného spektra. Bylo pozorováno, že optická vodivost se zvyšovala s fotonovou energií as nárůstem koncentrace Cl2.

1. Úvod

polymery mohou vykazovat různé mechanické, elektrické a optické vlastnosti v závislosti na podmínkách syntézy a chemických vlastnostech páteře . Pokud je polymer vystaven ultrafialovému světlu, změní se jeho chemické vlastnosti, jako je rozpustnost, polymeru v exponované oblasti. Fotolitografie, která je známým procesem v elektronice, používá tento princip .

polymery se používají v úžasném počtu aplikací. V poslední době došlo k významnému vývoji v oblasti flexibilních elektronických zařízení založených na užitečných piezoelektrických, polovodivých, optických a elektrooptických vlastnostech pozorovaných u některých polymerů .

polymerní materiály mají zvláštní zájem, protože v kombinaci s vhodnými kovovými solemi poskytují komplexy, které jsou užitečné pro vývoj pokročilých vysokoenergetických elektrochemických zařízení, například baterií, palivových článků, elektrochemických zobrazovacích zařízení a fotoelektrochemických článků s snadnou výrobou do žádoucích velikostí . Také polymery mají jedinečné vlastnosti, jako je nízká hmotnost, vysoká flexibilita a schopnost vyrábět při nízké teplotě a nízkých nákladech . Optické komunikace, včetně polymerních optických vláken, optických vlnovodů a optických konektorů díky jejich snadnému zpracování, relativně nízkým nákladům a hromadné výrobě, jsou porovnávány s optickými materiály na bázi oxidu křemičitého. Mají také potenciální výhody pro aplikace v optických úložných systémech, jako je vysoká tepelná stabilita, nízká absorpční ztráta a schopnost změny indexu lomu při vystavení světlu . Elektrické a optické vlastnosti polymerů přitahovaly velkou pozornost s ohledem na jejich aplikace v optických zařízeních s pozoruhodnými odrazovými, antireflexními, interferenčními a polarizačními vlastnostmi .

Komerční vinylové polymery jako PVAc (C4H6O2) n jsou intenzivně studovány kvůli jejich širokému použití v průmyslu. Polyvinylacetát je termoplastický polymer. Kompozitové materiály na bázi PVAc byly významně vyráběny pryskyřičným emulgátorem, lepidlem, papírem, barvou a textilním průmyslem díky vysoce vyztužené, filmové, bez zápachu a nehořlavé charakteristice a substrátu pro výrobu PVA . Začlenění různých kovových přísad do polymerních matric může produkovat kompozity polymer-matrice a zlepšuje jejich vlastnosti pro specifické aplikace .

koordinační sloučeniny nebo kovové komplexy jsou kovové ionty obklopené ligandy. Ligandy jsou buď anionty nebo molekuly, které mohou darovat elektrony do d-orbitalů kovového iontu a tvořit vazbu. Příklady běžných ligandů jsou chloridové ionty, kyanidové ionty, amoniak, ethylendiamin a ethylendiamintetraacetateion (EDTA). Kovové ionty, které tvoří koordinační sloučeniny, jsou ze skupiny kovů známých jako přechodné kovy. Tyto kovy mají více než jeden oxidační stav. Tato vlastnost umožňuje přechodným kovům působit jako Lewisovy kyseliny . Kovový komplex použitý v tomto článku je chlorpentamin kobalt (III) chlorid, který je paramagnetická sloučenina . Rozkládá se při zahřátí nad 150°C. jeho rozpustnost je 0,4 g na 100 mL při 25°C .

v tomto článku bylo vynaloženo úsilí na studium vlivu přidání Cl2 na strukturální a optické vlastnosti polyvinylacetátu technikami FTIR, XRD, SEM a UV-viditelných spektrometrů. Výsledky získané z těchto měření byly analyzovány a diskutovány.

2. Experimentální

2.1. Příprava chlor Penta Amin kobalt (III) chlorid Cl2

chlor Penta Amin kobalt (III) chlorid Cl2 byl připraven postupem uvedeným v literatuře .

1,7 g chloridu amonného NH4Cl se zcela rozpustí v ~10 mL koncentrovaného amoniaku NH3 ve 400 mL kádince. Za stálého míchání se do směsi postupně přidalo 3,3 g chloridu kobaltnatého(II) CoCl2. Když byla získána hnědá Barva suspenze, pomalu se přidalo 2,7 mL 30% peroxidu vodíku H2O2. Po zastavení šumění se pomalu přidá ~10 mL koncentrované kyseliny chlorovodíkové HCl. Za pokračujícího míchání se směs zahřívá na horké desce a udržuje 85°C po dobu 20 minut a poté se směs ochladí na pokojovou teplotu v ledové lázni a filtruje se (pomocí Buchnerovy nálevky). Krystaly Cl2 se promyjí 5-6krát, 5 mL porcí ledové vody (destilovaná voda ochlazená v ledu) a poté 5-6krát, 5 mL částí ethanolu C2H6O. všechny chemikálie používané při přípravě chlorpenta Aminu chlorid kobalt (III) byly zakoupeny od Sigma-Aldrich

2.2. Příprava vzorku

Poly (vinylacetát) (PVAc) s molekulovou hmotností 100 000 byl zakoupen od společnosti Aldrich. Kompozitové fólie PVAc / Cl2 byly vyrobeny technikou lití rozpouštědlem. Nejprve se emulze PVAc za použití destilované vody míchá po dobu 10 h. potřebné hmotnostní frakce Cl2 se nejprve dispergují v destilované vodě s magnetickým míchadlem po dobu 1 h a poté se postupně přidávají do polymerní emulze za stálého míchání a udržují se pod řetězcem po dobu 2 h. Nakonec se roztok nalije na vyčištěné Petriho misky a nechá se pomalu odpařit při pokojové teplotě po dobu jednoho týdne. Po vysušení byly fólie oloupány z Petriho misky a až do použití uchovávány ve vakuových vysoušečích. Tloušťka získaných filmů byla v rozmezí ≈120-150 µm.

rentgenové difrakční skeny byly získány pomocí difraktometru DX-2700 s použitím záření Cu Ka (=1.5406 Å) pracujícího při 40 kV a 30 mA, odebraného pro rozsah 5-50°. Měření byla prováděna při pokojové teplotě. Difraktovaná intenzita jako funkce reflexního anděla byla vynesena automaticky rentgenovým difraktometrem. Různé píky získané v difrakčním vzoru poskytly informace o velikosti a meziplanárním rozestupu sloučeniny. FTIR byl zaznamenán na infračerveném spektrofotometru Fourierovy transformace, Shimadzu, model IR-Prestige 21, pomocí pelet KBr. FT-IR spektra vzorků byla získána ve spektrálním rozsahu (4000-400) cm−1. Ultrafialově viditelná (UV-VIS) absorpční spektra byla měřena v oblasti vlnových délek 190-800 nm pomocí dvousvazkového spektrofotometru UV-1800 Shimadzu. Morfologie filmů byla charakterizována rastrovacím elektronovým mikroskopem s použitím Bruker Nano GmbH, Německo, pracující při urychlovacím napětí 5 kV.

3. Výsledky a diskuse

3.1. Rentgenová difrakce (XRD)

typický vzor XRD pro Cl2 je znázorněn na obrázku 1. Je vidět, že v rentgenovém profilu bylo pozorováno mnoho ostrých vrcholů. Krystalická povaha syntetizovaného Cl2 byla pozorována různými ostrými krystalickými vrcholy ve vzoru XRD. Ukazuje difrakční píky na 15.8313, 25.6011, 32.6249 a 34.8279 odpovídající (011), (221), (122), a (040) roviny Cl2, které mohly být indexovány na orthorhombickou strukturu, které byly v souladu s údaji z literatury Materials Data, Inc. . Průměrnou velikost částic lze vypočítat pomocí první sférické aproximace Debye-Scherrerova vzorce :kde je průměrný průměr krystalů, je vlnová délka rentgenového záření a je plná šířka při poloviční maximální intenzitě vrcholu (FWHM). Získaná velikost částic Cl2 je 28,75 nm. Strukturální parametr, jako je úhel difrakce (deg.), meziplanární (Å), relativní intenzita a plná šířka při poloviční maximální FWHM (deg.) jsou v tabulce 1.

materiál (deg.) (Å) FWHM (deg.)
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
Tabulka 1
difrakční úhel (deg.), meziplanární (Å), relativní intenzita () a plná šířka při poloviční maximální FWHM (deg.).

Obrázek 1
XRD vzor pro prášek Cl2.

PVAc jsou semikrystalické polymery, jak je uvedeno z jejich XRD vzorů znázorněných na obrázku 2(a). Krystalická povaha PVAc je zdůrazněna difrakčními vrcholy při = 19,54°, 40,54°, s hallowovým ramenem při = 23° představujícím amorfní fázi v PVAc .

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

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

Obrázek 2
XRD vzor pro PVAc / Cl2 kompozitové fólie s různými koncentracemi: (a) čistý PVAc, (b) 3 hmotn.% (c) 6 hmotn.% a (d) 9 hmotn.%.

funkční skupina přítomná ve struktuře PVAc má roli při zvyšování narušení uhlíkových páteřních kostí, což má za následek vznik krystalických fází v PVAc, jak je znázorněno na obrázku XRD 2(a) . Obrázky 2 písm. b), 2 písm. c) a 2 písm. d) vysvětlují XRD vzor PVAc/3, PVAc/6 a PVAc/9 hmotn.% Cl2, resp. Je vidět, že intenzita esenciálního píku PVAc se snížila a šířka pásma se zvyšovala se zvyšováním koncentrací Cl2. Základní vrchol PVAc představuje krystalickou oblast v PVAc, takže snížení intenzity a rozšíření tohoto vrcholu se týká snížení krystalinity a zvýšení amorfnosti. Toto chování demonstruje komplexaci mezi plnivem a polymery v amorfní oblasti . Chování kompozitu PVAc / Cl2 souhlasí s PVAc / Pb3O4 a PVAc / TiO2 . S 9 HM.% koncentrace píky patří do Cl2 pozorované s nižší intenzitou, protože struktura Cl2 je po vytvoření kompozitů omezena PVAc, což souhlasí s (Roy et al. 2013) . Polymery s 3-dimenzionální strukturou, takový poly (vinylacetát) (PVAc) mají tuhé póry, které nastavují horní hranici pro aditivní růst uvnitř takové polymerní matrice .

velikost částic částic Cl2 byla zjištěna podle přednostní směrové roviny (011) pro PVAc/6 wt.% a 9 hmotn.% Cl2 kompozitů filmu, které jsou kolem 22,06 nm a 23,50 nm, resp.

3.2. Fourierova transformační infračervená spektroskopie (FTIR)

FTIR spektra Cl2 vykazují vrcholy na 3278, 1620, 1307, 840 a 486 cm-1, které odpovídají natahovacím vibracím NH3, degeneračním deformačním vibracím ligandu NH3, symetrickým deformačním vibracím NH3, houpacím vibracím NH3 a co-NH3 roztahovacím vibracím; také Co–Cl peak se objevil kolem 840 cm-1. Charakterizace FTIR souhlasila s Najarem a Majidem (2013), kteří vyšetřovali Cl2. Jedinou funkční skupinou Cl2 je N-H, která musí být kolem 3100-3500 cm−1. Obrázek 3 představuje spektrum FTIR Cl2; N-H je mezi 3161.34 a 3279.1 cm−1.

obrázek 3
FTIR graf Cl2.

jedinou funkční skupinou PVAc je C=O. obrázek 4(a) představuje spektrum FTIR pro PVAc, C=O se objevil kolem 1728,22 cm-1, také C-O-C se objevil kolem 1246 cm-1, zatímco C-H se objevil kolem 2935,66 cm-1 . Stojí za zmínku, že absorpční pásmo poblíž 3400 cm-1 je způsobeno skupinami O–H . 4 písm. b), 4 písm.c) a 4 písm. d) ukazují, že bylo zjištěno, že absorpční píky PVAc jsou posunuty přidáním Cl2. Posun poskytuje pohled na interakci Cl2 v polymerní matrici . Se zvyšující se koncentrací Cl2 se IR absorpční píky zvyšují v důsledku roztahovacích vibrací posunutých směrem k vyššímu počtu vln, absorpční pásy, které patří do Cl2, se stávají ostřejšími, zatímco intenzita absorpčních pásem PVAc se snižuje, což naznačuje zřejmou přítomnost Cl2. Vzhled absorpčního pásma kolem 1728 cm-1 pro vzorky 3, 6 a 9 hmotn.% Cl2 potvrzuje přítomnost PVAc ve vzorcích . S 3 HM.% Cl2 je n-H skryto za O-H zaoblenou špičkou, zatímco ve vyšších koncentracích se n-H objevil jako ostrý hrot.

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

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

obrázek 4
FTIR graf kompozitního filmu PVAc / Cl2 s různými koncentracemi: (a) čistý PVAc, (b) 3 HM.% (c) 6 hmotn.% a (d) 9 hmotn.%.

3.3. Skenovací elektronový mikroskop (SEM)

Obrázky 5(a), 5(B), 5(c) a 5(d) ukazují fotografie sem PVAc, PVAc/3 wt.% Cl2, PVAc / 6 hmotn.% Cl2 a PVAc/9 hmotn.% kompozitních filmů Cl2. Na obrázku 5(a) se objevila některá jasná nerozpuštěná zrna PVAc. Jiné skvrny s různým stupněm drsnosti pozorované na zpětně rozptýlených obrázcích znázorněných na obrázcích 5(b), 5(c) a 5(d) se zdají být aglomeráty částic Cl2, které se zvyšují se zvyšující se koncentrací Cl2. Průměrné průměry těchto aglomerovaných částic (zrn) jsou kolem 0,885, 1,83 a 2.114 µm pro PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 HM.% kompozitních filmů Cl2. Změna naznačuje, že molekuly PVAc mohou být dispergovány ve fázi měkkého segmentu s malým vlivem na separaci mikrofáz a míchání tvrdých a měkkých segmentů. Stupeň drsnosti povrchu filmu se zvyšuje se zvýšením obsahu Cl2. To indikuje segregaci plniva v hostitelské matrici a to může potvrdit interakci a komplexaci mezi aditivem a polymerem a také to může odkazovat na růst částic Cl2 v matrici PVAc .

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

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

obrázek 5
SEM fotografie pro kompozitní fólie PVAc/Cl2 s různými koncentracemi Cl2: (a) 0 HM.% , b) 3 hmotn.% , c) 6 hmotn.% a (d) 9 hmotn.%.

3.4. UV-Vis spektra

absorbanční spektra pro PVAc / Cl2 dopované filmy jsou znázorněna na obrázku 6. 6 Cl2 zvyšuje absorpci hostitele PVAc. UV-viditelná absorpční spektra kompozitních filmů PVAc a PVAc/Cl2 se provádějí při pokojové teplotě. Předstírané spektrální závislosti optických funkcí jednoznačně ukazují, že principiální roli v pozorovaných spektrech hraje rozšíření elektron-fononu. UV optický absorpční vzor PVAc vykazuje absorpční pás jako rameno při přibližně = 260 nm. Toto pásmo je přičítáno karbonylové skupině . Je pozorováno, že vlnová délka odpovídající absorpčnímu pásmu jako rameno se zvyšuje se zvyšujícím se obsahem Cl2; toto zvýšení bylo přičítáno malým strukturálním nehomogenitám přítomným v PVAc, které jsou způsobeny růstem Cl2 uvnitř polymerní matrice. Protože kompozitní fólie vykazují chování červeného posunu, tyto posuny naznačují komplexaci mezi Cl2 a PVAc a mohou být také způsobeny změnou krystalinity s přítomností aditiva . Tyto výsledky byly potvrzeny výsledky XRD. Z obrázku 6 bylo pozorováno malé absorpční pásmo při asi 500 nm. Tvorba nových píků pro vzorky a také rozšíření těchto píků se zvyšujícím se Cl2 naznačují značnou interakci mezi aditivem a hostitelským polymerem . Také obrázek 6 ukazuje, že absorbance se zvyšuje přidáním různých hmotnostních procent Cl2; to souvisí s absorbancí Cl2 nebo jinými slovy, absorbance se zvyšuje s procenty absorbovaných částic . Absorpce při libovolné vlnové délce závisí na počtu částic podél lázně dopadajícího světla (tj. závisí na koncentraci Cl2 )a na délce optické dráhy procházející. Tyto výsledky mají dobrou dohodu s Abdelazizem .

obrázek 6
Optická absorpce jako funkce vlnové délky pro PVAc s 0, 3, 6 a 9 wt.% koncentrace Cl2 při pokojové teplotě.

absorpční koeficient je definován jako schopnost materiálu absorbovat světlo dané vlnové délky. Koeficient absorpce byl vypočten z optické absorbance následujícím vztahem :Obrázek 7 ukazuje změnu absorpčního koeficientu s fotonovou energií pro PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 hmotn.% kompozitních filmů Cl2. Je zřejmé, že absorpční koeficient se zvyšuje s koncentrací Cl2; to může být přičítáno zvýšení absorbance . Obrázek 7 také ukazuje závislost absorpčního koeficientu na dopadající fotonové energii, indikovanou z nízké hodnoty absorpčního koeficientu s nízkou hodnotou fotonové energie a naopak, což znamená, že možnost přechodu elektronů se zvyšuje s fotonovou energií.

Obrázek 7
koeficient absorpce pro PVAc s 0, 3, 6 a 9 hmotn.% koncentrace kompozitů Cl2 versus fotonová energie.

z předchozích výsledků absorpčního koeficientu je elektronový přechod PVAc / Cl2 nepřímý. Dobré lineární uložení se získá Pro a proti, jak je znázorněno na obrázcích 8 a 9, resp. Příslušné hodnoty jsou získány extrapolací na povolený nepřímý přechod a pro povolený nepřímý přechod a zakázaný nepřímý přechod. Obsah je zodpovědný za vznik některých defektů ve filmech. Tyto vady vytvářejí lokalizované stavy v mezeře optického pásma a překrývají se. Tyto přesahy poskytují důkaz pro snížení mezery v energetickém pásmu, když je obsah Cl2 zvýšen v polymerní matrici, jak je znázorněno na obrázcích 8 a 9. Jinými slovy snížení optické mezery odráží zvýšení stupně poruchy ve filmech PVAc. Abdelaziz a Ghannam pozorovali podobné výsledky. Nebo to může být přičítáno aditivní komplexaci s polymerní matricí . Tyto výsledky souhlasí s pozorováním FTIR, SEM a XRD.

Obrázek 8
versus fotonová energie PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% kompozitů Cl2.

obrázek 9
versus fotonová energie PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% kompozitů Cl2.

obrázek 10 ukazuje hodnoty energetické mezery pro nepřímý přechod (povolený a zakázaný) pro (PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% Cl2) kompozity.

obrázek 10
energetická mezera PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% kompozitů Cl2 versus koncentrace Cl2.

koeficient extinkce byl vypočítán pomocí následující rovnice: závislost koeficientu extinkce na vlnové délce v rozmezí 190-800 nm vzorků kompozitů PVAc/Cl2 je znázorněna na obrázku 11. Je zřejmé, že koeficient extinkce pro čistý vzorek PVAc vykazuje pokles hodnot všech vlnových délek (190-800) nm, zatímco se zvyšuje pro PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% Cl2 ve vlnové délce od 400 nm do 800 nm. Koeficient extinkce byl zvýšen pro PVAc filmy se zvyšující se koncentrací Cl2; to je způsobeno zvýšením absorpčního koeficientu .

obrázek 11
koeficient extinkce PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc / 6 a PVAc / 9 wt.% kompozitů Cl2 versus vlnová délka.

index lomu je základní optická vlastnost polymerů, která přímo souvisí s jinými optickými, elektrickými a magnetickými vlastnostmi a je také zajímavá pro ty, kteří studují fyzikální, chemické a molekulární vlastnosti polymerů optickými technikami . Index lomu se vypočítá podle toho, kde je odrazivost získaná z absorpčních a přenosových spekter v souladu se zákonem o zachování energie . Obrázek 12 představuje index lomu pro PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 hmotn.% Cl2 kompozitních filmů ve zkoumaném rozsahu vlnových délek. Kontrola na obrázku 12 ukazuje u všech kompozic, že index lomu klesá se zvyšující se vlnovou délkou. Obrázek ukazuje, že index lomu se zvyšuje v důsledku zvýšení procenta Cl2, což je způsobeno zvýšením hustoty kompozitního filmu v důsledku obsahu Cl2. V literatuře je vztah mezi indexem lomu a hmotnostní hustotou popsán jako lineární . Zvýšení indexu lomu s koncentrací Cl2 je výsledkem zvýšení počtu atomových lom v důsledku zvýšení lineární polarizovatelnosti, která souhlasí s Lorentz-Lorentzovým vzorcem .

Obrázek 12
index lomu PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc / 6 a PVAc/9 hmotn.% kompozitů Cl2 versus vlnová délka.

Dielektrická konstanta je definována jako odezva materiálu vůči dopadajícímu elektromagnetickému poli. Dielektrická konstanta () je dána následující rovnicí :kde () a () jsou skutečné a imaginární části dielektrické konstanty, které lze získat následujícími rovnicemi :závislost skutečné části na vlnové délce je znázorněna na obrázku 13 pro PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% Cl2. Z tohoto obrázku lze poznamenat, že skutečná část závisí na indexu lomu, protože účinek koeficientu extinkce je velmi malý, takže by mohl být zrušen . Skutečná část dielektrické konstanty se zvyšuje s koncentrací Cl2 a vrchol křivek se posunul na vyšší vlnové délky se zvyšujícím se procentem Cl2, což může být přičítáno závislosti skutečné části dielektrické konstanty na indexu lomu . Imaginární část dielektrické konstanty jako funkce vlnové délky je znázorněna na obrázku 14. Je zřejmé, že imaginární část závisí na koeficientu extinkce, zejména v rozsahu vlnové délky kolem (390-800), kde index lomu zůstává téměř konstantní, zatímco koeficient extinkce se zvyšuje s vlnovou délkou .

obrázek 13
reálná část dielektrické konstanty PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% kompozitů Cl2 versus vlnová délka.

Obrázek 14
imaginární část dielektrické konstanty PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc/9 wt.% kompozitů Cl2 versus vlnová délka.

absorpční koeficient a index lomu byly použity k získání optické vodivosti () následujícím vztahem :kde je rychlost světla v prostoru. Obrázek 15 ukazuje změnu optické vodivosti PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc / 9 wt.% Cl2 kompozitních filmů, jako funkce fotonové energie. Vodivost čistého PVA je téměř konstantní až kolem 5,2 eV fotonové energie, poté se zvyšuje s nárůstem fotonové energie. Koncentrace Cl2 způsobila zvýšení optické vodivosti, což je způsobeno vysokou absorpcí polymerních kompozitních filmů. Zvýšení optické vodivosti a snížení energie mezery pásma PVAc / Cl2 se zvýšením koncentrace Cl2 lze přičíst nárůstu počtu mobilních nosičů náboje a také zvýšení amorfní povahy hostitelského polymeru . Tyto výsledky souhlasí s Al-Taa ‚ y et al. .

obrázek 15
optická vodivost PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 a PVAc / 9 wt.% Cl2 kompozitních filmů jako funkce fotonové energie.

4. Závěry

polymerní fólie na bázi PVAc s různými koncentracemi Cl2 byly připraveny technikou lití rozpouštědlem. XRD nadával, že syntetizovaný Cl2 byl indexován na orthorhombickou strukturu. Tvorba intermolekulární interakce a komplexace mezi PVAc a Cl2 byla potvrzena pomocí XRD, FTIR,SEM a UV. UV výsledky ukázaly, že Cl2 může účinně zvýšit optické vlastnosti PVAc. Absorpční koeficient se zvyšoval se zvyšováním hmotnostního procenta doplňkové látky. Zvýšení optické vodivosti a snížení mezery v energetickém pásmu polymerní hostitelské matrice se zvýšením koncentrace Cl2 bylo přičítáno zvýšení počtu mobilních nosičů náboje a také zvýšení amorfní povahy polymerní hostitelské matrice. Optické konstanty, jako jsou extinkční koeficienty, index lomu, reálné a imaginární dielektrické konstanty a optická vodivost, závisí na koncentraci Cl2 v polymerním filmu. PVAc / 9 HM. Kompozitové filmy % Cl2 vykazují nejlepší optické vlastnosti. Tento typ kompozitů by mohl být vhodným kandidátem na fotovoltaické články, i když jsou požadovány další studie a vylepšení. Tato práce také potvrzuje, že index lomu a energetická mezera jsou silně korelovány.

Souhrnně lze říci, že měření optických vlastností naznačuje, že Cl2 je užitečnou přísadou pro současné zvýšení absorbance i optické vodivosti PVAc. Výsledkem je, že kompozitní fólie PVAc/Cl2 vykazuje dramatické změny v optických vlastnostech, které jí pomáhají při výrobě optických zařízení.

střet zájmů

autoři prohlašují, že neexistuje žádný střet zájmů ohledně zveřejnění tohoto příspěvku.

poděkování

autoři vděčně uznávají Dr. Nadher Najem za užitečné diskuse během vývoje této práce; také chtějí vyjádřit své hluboké plození pro Dr. Mohammeda Hadiho za jeho užitečnou pomoc při měření XRD.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.