- Abstrakti
- 1. Johdanto
- 2. Kokeellinen
- 2, 1. Klooripentaamiinikoboltti(III) kloridi Cl2
- 2.2. Näytteiden valmistus
- 3. Tulokset ja keskustelu
- 3. 1. Röntgendiffraktio (XRD)
- 3.2. Fourier-muunnos Infrapunaspektroskopia (FTIR)
- 3.3. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (sem)
- 3.4. UV-VIS-spektrit
- 4. Päätelmät
- eturistiriidat
- kiitokset
Abstrakti
Klooripentan amiinikoboltti(III) kloridi Cl2: n kanssa valmistettiin, minkä jälkeen sille oli ominaista Fourier-muunnoksen infrapunaspektroskopia ja Röntgendiffraktio. Saadut tulokset viittasivat ortorhombisten Cl2-nanohiukkasten muodostumiseen, joiden koko on ≈28,75 nm. Liuotinvalutekniikalla valmistettiin polymeerikalvoja, jotka perustuvat polyvinyyliasetaattiin (PVAc), joka on seostettu klooripenta-amiinikoboltti(III) kloridi Cl2: lla eri painoprosenttisuhteissa. Lisäaineen kompleksoituminen polymeeriin vahvistettiin FTIR-ja SEM-tutkimuksissa. XRD-kuvio paljasti, että PVAc-polymeerimatriisin amorfisuus lisääntyi Cl2-pitoisuutta nostamalla. Muuttujia, kuten ekstinktiokerrointa, taitekerrointa, reaali-ja imaginaariosia sekä optista johtavuutta tutkittiin käyttämällä absorbanssia ja mittauksia tietokoneistetusta UV-näkyvästä spektrofotometristä spektrialueella 190-800 nm. Tämä tutkimus osoitti, että PVAc: n optisiin ominaisuuksiin vaikutti Cl2: n doping, jossa imeytyminen lisääntyi tasoittamalla Cl2-pitoisuutta. Elektronisen siirtymisen luonne valenssikaistalta johtuvuuskaistalle määritettiin ja komposiittifilminäytteiden energiakaistan aukot arvioitiin UV-näkyvän spektrin avulla. Havaittiin, että optinen johtavuus kasvoi fotonienergian ja Cl2-pitoisuuden kasvun myötä.
1. Johdanto
polymeereillä voi olla erilaisia mekaanisia, sähköisiä ja optisia ominaisuuksia riippuen selkärangan synteesiolosuhteista ja kemiallisista ominaisuuksista . Jos polymeeri altistuu ultraviolettivalolle, polymeerin kemialliset ominaisuudet, kuten liukoisuus altistuneella alueella, muuttuvat. Fotolitografia, joka on tunnettu prosessi elektroniikassa, käyttää tätä periaatetta .
polymeerejä käytetään hämmästyttävän monissa sovelluksissa. Viime aikoina on tapahtunut merkittävää kehitystä joustavien elektronisten laitteiden alalla, joka perustuu joissakin polymeereissä havaittuihin hyödyllisiin pietsosähköisiin, puolijohteisiin, optisiin ja elektrooptisiin ominaisuuksiin .
polymeeriset materiaalit ovat erityisen kiinnostavia, koska ne yhdessä sopivien metallisuolojen kanssa antavat komplekseja, jotka ovat hyödyllisiä kehittyneiden suurienergiaisten sähkökemiallisten laitteiden, kuten paristojen, polttokennojen, sähkökemiallisten näyttölaitteiden ja valokemiallisten kennojen kehittämisessä, jolloin ne on helppo valmistaa haluttuihin kokoihin . Myös polymeereillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten kevyt paino, suuri joustavuus ja kyky valmistaa alhaisessa lämpötilassa ja alhaisin kustannuksin . Optinen viestintä, mukaan lukien polymeeri optiset kuidut, Optiset aaltoputket, ja optiset liittimet, koska niiden helppo prosessi, suhteellisen alhaiset kustannukset ja massatuotanto, verrataan piidioksidipohjaisia optisia materiaaleja. Niillä on myös mahdollisia etuja optisten tallennusjärjestelmien sovelluksissa, kuten korkea lämpöstabiilisuus, Alhainen absorptiohäviö ja taitekertoimen muuttumiskyky valolle altistuessa . Polymeerien sähköiset ja optiset ominaisuudet ovat herättäneet suurta huomiota, kun otetaan huomioon niiden sovellukset optisissa laitteissa, joilla on huomattavia heijastus -, heijastus -, häiriö-ja polarisaatio-ominaisuuksia .
kaupallisia vinyylipolymeerejä, kuten PVAc (C4H6O2)n, tutkitaan intensiivisesti, koska niitä käytetään laajasti teollisuudessa. Polyvinyyliasetaatti on termoplastinen polymeeri. PVAc-pohjaisia komposiittimateriaaleja valmistivat merkittävästi hartsi-emulgointiaine -, liima -, paperi -, maali-ja tekstiiliteollisuus korkean sidosvahvistetun, kalvomaisen, hajuttoman ja ei-flammattavan ominaispiirteen ja Alustan polyvinyylialkoholin tuotantoa varten . Erilaisten metallisten lisäaineiden sisällyttäminen polymeerimatriiseihin voi tuottaa polymeeri-matriisikomposiitteja ja parantaa sen ominaisuuksia tiettyihin sovelluksiin .
Koordinaatioyhdisteet tai metallikompleksit ovat ligandien ympäröimiä metalli-ioneja. Ligandit ovat joko anioneja tai molekyylejä, jotka voivat luovuttaa elektroneja metalli-ionin d-orbitaaleille ja muodostaa sidoksen. Esimerkkejä tavallisista ligandeista ovat kloridi-ioni, syanidi-ioni, ammoniakki, etyleenidiamiini ja etyleenidiamiinitetra-asetaatti (EDTA). Koordinaatioyhdisteitä muodostavat metalli-ionit ovat siirtymämetalleina tunnetusta metalliryhmästä. Näillä metalleilla on useampi kuin yksi hapetustila. Tämän ominaisuuden avulla siirtymämetallit voivat toimia Lewis-happoina . Paperissa käytetty metallikompleksi on klooripentammiinikoboltti(III) kloridi, joka on paramagneettinen yhdiste . Se hajoaa kuumennettaessa yli 150°C. sen liukoisuus on 0,4 g / 100 mL 25°C: ssa .
tässä asiakirjassa on pyritty tutkimaan Cl2: n lisäämisen vaikutusta polyvinyyliasetaatin rakenteellisiin ja optisiin ominaisuuksiin FTIR -, XRD -, SEM-ja UV-näkyvän spektrometritekniikan avulla. Mittausten tulokset on analysoitu ja niistä on keskusteltu.
2. Kokeellinen
2, 1. Klooripentaamiinikoboltti(III) kloridi Cl2
Klooripentaamiini koboltti (III) kloridi Cl2 valmistettiin kirjallisuudessa ilmoitetulla menetelmällä .
1, 7 g ammoniumkloridia NH4Cl liuotettiin kokonaan ~10 mL: aan väkevää ammoniakkia NH3 400 mL: n dekantterilasiin. Jatkuvalla sekoittamisella seokseen lisättiin vähitellen 3,3 g koboltti(II) kloridia CoCl2. Kun ruskea väri liete saatiin, 2,7 mL 30% vetyperoksidia H2O2 lisättiin hitaasti. Kun poreilu oli loppunut, ~10 mL väkevää kloorivetyhappoa HCl lisättiin hitaasti. Jatkuvalla sekoittamisella seosta kuumennetaan keittolevyllä ja pidetään 85°C: ssa 20 minuuttia, minkä jälkeen seos jäähdytetään huoneenlämpöiseksi jääkylvyssä ja suodattimessa (Buchner-suppilolla). Cl2: n kiteet pestään 5-6 kertaa, 5 mL: lla jäävettä (tislattua vettä jäähdytettynä jäässä) ja sitten 5-6 kertaa, 5 mL: lla etanolia C2H6O. kaikki klooripentan amiinikoboltti(III) kloridin valmistuksessa käytetyt kemikaalit ostettiin Sigma-Aldrichilta
2.2. Näytteiden valmistus
Poly (vinyyliasetaatti) (PVAc), jonka molekyylipaino oli 100 000, ostettiin Aldrichilta. PVAc / Cl2-komposiittikalvot valmistettiin liuotinvalutekniikalla. Aluksi tislattua vettä käyttävää PVAc-emulsiota sekoitettiin 10 tunnin ajan.tarvittavat Cl2: n painojakeet hajotettiin ensin tislattuun veteen magneettisekoittimella 1 tunnin ajan ja lisättiin sitten vähitellen polymeeriemulsioon jatkuvalla sekoituksella ja pidettiin langan alla 2 tunnin ajan. Lopuksi liuos kaadettiin puhdistetuille petrimaljoille ja sen annettiin haihtua hitaasti huoneenlämmössä viikon ajan. Kuivauksen jälkeen kalvot kuorittiin Petrimaljoista ja säilytettiin vakuumieksikaattoreissa käyttöön asti. Saatujen kalvojen paksuus oli välillä ≈120-150 µm.
Röntgendiffraktiokuvaukset saatiin DX-2700-diffraktometrillä käyttäen Cu Ka-säteilyä ( = 1,5406 Å), joka toimi 40 kV: n ja 30 mA: n nopeudella ja otettiin 5-50°: n alueella. Mittaukset tehtiin huoneenlämmössä. Diffraktoitu intensiteetti heijastusenkelin funktiona piirrettiin automaattisesti Röntgendiffraktometrillä. Diffraktiokuviossa saadut erilaiset piikit antoivat tietoa yhdisteen koosta ja planeettojen välisistä etäisyyksistä. FTIR tallennettiin Fourier-muunnos infrapuna Spektrofotometri, Shimadzu, malli IR-Prestige 21, käyttäen KBr pelletit. Näytteiden ft-IR-spektrit saatiin spektrialueella (4000-400) cm-1. Ultraviolettisäteilyn näkyvät (UV-VIS) absorptiospektrit mitattiin aallonpituusalueella 190-800 nm kaksisäteisellä spektrofotometrillä UV-1800 Shimadzu. Filmien morfologialle oli ominaista pyyhkäisyelektronimikroskooppi, jossa käytettiin saksalaista bruker Nano GmbH: ta, joka toimi 5 kV: n kiihdytysjännitteellä.
3. Tulokset ja keskustelu
3. 1. Röntgendiffraktio (XRD)
tyypillinen XRD-kuvio Cl2: lle on esitetty kuvassa 1. Voidaan nähdä, että Röntgenprofiilissa havaittiin monia teräviä huippuja. Syntetisoidun Cl2: n kiteisyys havaittiin XRD-kuvion eri terävillä kiteisillä piikeillä. Se näyttää diffraktiopiikit 15.8313, 25.6011, 32.6249 ja 34.8279, jotka vastaavat (011), (221), (122), ja (040)tasot Cl2, jotka voitiin indeksoida ortorombiseen rakenteeseen ja jotka olivat yhdenmukaisia Materiaalitieto, Inc.: n kirjallisuustietojen kanssa. . Keskimääräinen hiukkaskoko voidaan laskea Debye-Scherrerin kaavan ensimmäisen pallon likiarvon avulla :missä on keskimääräinen halkaisija kiteet, on aallonpituus röntgensäteilyn, ja on koko leveys puoli suurin intensiteetti huippu (FWHM). Saatu cl2: n hiukkaskoko on 28,75 nm. Rakenneparametri kuten diffraktiokulma (deg.), interplanar (Å), suhteellinen intensiteetti, ja täysi leveys puoleen maksimissaan FWHM (astetta.) ovat taulukossa 1.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PVAc: t ovat puolikiteisiä polymeerejä, kuten niiden kuviossa 2 a esitetyistä XRD-kuvioista käy ilmi. PVAc: n kiteisyyttä korostavat diffraktiopiikit pisteessä = 19,54°, 40,54°, ja hallow-lapa pisteessä = 23° edustaen PVAc: n amorfista vaihetta .
(a)
(b)
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
PVAc: n rakenteessa esiintyvällä funktioryhmällä on rooli hiilen selkäruodon häiriön lisäämisessä, mikä johtaa siihen, että PVAc: ssä esiintyy kidefaaseja, kuten XRD-kuviossa 2(a) esitetään . Kuvissa 2 (b), 2(c) ja 2 (d) selitettiin PVAc/3: n, PVAc/6: n ja PVAc/9 wt: n XRD-kuvio.% Cl2. Voidaan nähdä, että PVAc: n olennaisen huipun voimakkuus väheni ja kaistan leveys kasvoi Cl2: n pitoisuuksien kasvaessa. PVAc: n olennainen piikki edustaa PVAc: n kiteistä aluetta, joten tämän piikin voimakkuuden väheneminen ja laajeneminen viittaa kiteisyyden vähenemiseen ja amorfisuuden lisääntymiseen. Tämä käyttäytyminen osoittaa kompleksoitumista täyteaineen ja polymeerien välillä amorfisella alueella . Käyttäytyminen PVAc / Cl2 komposiitti sopii PVAc/Pb3O4 ja PVAc / TiO2 . 9 wt: llä.% pitoisuus huiput kuuluvat cl2 havaittu pienempi intensiteetti, koska Cl2 rakenne on rajattu PVAc muodostumisen jälkeen komposiittien, joka sopii (Roy et al. 2013) . Polymeerit, joilla on 3-ulotteinen rakenne, kuten poly (vinyyliasetaatti) (PVAc), ovat jäykkiä huokosia, jotka asettavat ylärajan lisäaineen kasvulle tällaisen polymeerimatriisin sisällä .
Cl2-hiukkasten hiukkaskoko havaittiin PVAc/6 wt: n suositun suuntatason (011) mukaisesti.% ja 9 paino.% cl2-komposiittikalvosta, joka on noin 22,06 nm ja 23,50 nm.
3.2. Fourier-muunnos Infrapunaspektroskopia (FTIR)
FTIR-spektri cl2: ssa näyttää huiput 3278, 1620, 1307, 840 ja 486 cm−1, jotka vastaavat NH3: n venytysvärähtelyä, NH3: n ligandin degeneraatiovärähtelyä, NH3: n symmetristä muodonmuutosvärähtelyä, NH3: n keinutärähtelyä ja Co–NH3: n venytysvärähtelyä; myös Co–Cl−huippu ilmestyi noin 840 cm-1. FTIR-Luonnehdinta sopi Cl2: ta tutkineiden Najarin ja Majidin (2013) kanssa. Cl2: n ainoa funktionaalinen ryhmä on N–H, jonka tulee olla noin 3100-3500 cm−1. Kuva 3 edustaa Cl2: n FTIR–spektriä; N−H on välillä 3161,34-3279,1 cm-1.
PVAc: n ainoa funktionaalinen ryhmä on C=O. Kuva 4(a) edustaa PVAc: n FTIR−spektriä, C=O ilmestyi noin 1728,22 cm–1 , myös C–O−C ilmestyi noin 1246 cm–1, kun taas C−H ilmestyi noin 2935,66 cm-1 . On syytä huomata, että absorptiokaista lähellä 3400 cm-1 johtuu O–H-ryhmistä . Kuvissa 4 b, 4 c ja 4 d osoitetaan, että PVAc-absorptiopiikit siirtyvät Cl2: n lisäämisen myötä. Siirtyminen antaa käsityksen cl2: n vuorovaikutuksesta polymeerimatriisissa . Cl2: n pitoisuuden kasvaessa IR-absorptiopiikit kasvavat venyttelyn vuoksi, kun värähtely siirtyi kohti korkeampaa aaltolukua , cl2: een kuuluvat absorptiokaistat terävöityvät, kun taas PVAc-absorptiokaistojen voimakkuus vähenee, mikä osoittaa cl2: n ilmeistä läsnäoloa. Absorptiokaistan ulkonäkö noin 1728 cm−1 näytteille 3, 6 ja 9 wt.% Cl2 vahvistaa PVAc: n esiintymisen näytteissä . 3 wt: llä.% Cl2: sta, N–H on piilossa o–H: n pyöristetyn kärjen takana, kun taas suuremmilla pitoisuuksilla N-h esiintyi terävänä kärkenä.
(a)
(b))
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
3.3. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (sem)
kuvissa 5 (a), 5(b), 5(c) ja 5 (d) on PVAc: n, PVAc/3 wt: n sem-valokuvat.% Cl2, PVAc / 6 paino.% Cl2: sta ja PVAc/9 wt: stä. prosenttia cl2-komposiittifilmeistä. Kuvassa 5 (a) näkyi kirkkaita liukenemattomia PVAc-jyviä. Muut kuvissa 5(b), 5(c) ja 5(d) esitetyissä selätetyissä kuvissa havaitut epätasaisuusasteet näyttävät olevan Cl2-hiukkasten agglomeraatteja, jotka kasvavat cl2: n pitoisuuden kasvaessa. Näiden agglomeroitujen hiukkasten (jyvien) keskimääräiset halkaisijat ovat noin 0,885, 1,83 ja 2.114 µm PVAc/3, PVAc/6 ja PVAc/9 paino. prosenttia cl2-komposiittifilmeistä. Muutos viittaa siihen, että PVAc-molekyylit saattavat hajota soft-segmentin vaiheessa, jolla on vain vähän vaikutusta kovien ja pehmeiden segmenttien mikrofaasierotukseen ja sekoittumiseen. Kalvopinnan karheusaste kasvaa cl2: n pitoisuuden kasvaessa. Tämä osoittaa täyteaineen erottumista isäntämatriisissa, ja tämä voi vahvistaa lisäaineen ja polymeerin välisen vuorovaikutuksen ja kompleksoitumisen, ja se voi myös viitata Cl2-hiukkasten kasvuun PVAc-matriisissa .
(a)
(b))
(c)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
3.4. UV-VIS-spektrit
PVAc / Cl2-seostettujen kalvojen absorbanssispektrit on esitetty kuvassa 6. Kuten kuvassa 6 cl2 on esitetty, parantaa PVAc-isännän absorbanssia. PVAc-ja PVAc/Cl2-komposiittifilmien UV-näkyvät absorptiospektrit suoritetaan huoneenlämmössä. Optisten funktioiden näennäiset spektririippuvuudet osoittavat yksiselitteisesti, että havaituissa spektreissä päärooli toistuu elektroni-fononi-avartumisena. PVAc: n UV-optisessa absorptiokuviossa on absorptiokaista kuin lapa noin = 260 nm: ssä. Tämän kaistan katsotaan kuuluvan karbonyyliryhmään . On havaittu, että absorptiokaistaa vastaava aallonpituus kuten lapa kasvaa Cl2-pitoisuuden kasvaessa; tämän kasvun on katsottu johtuvan PVAc: ssä esiintyvistä pienistä rakenteellisista epähomogeenisuuksista, jotka johtuvat cl2: n kasvusta polymeerimatriisin sisällä. Koska komposiittifilmit osoittavat punasiirtymäkäyttäytymistä, nämä muutokset osoittavat kompleksoitumisen Cl2: n ja PVAc: n välillä ja voivat johtua myös kiteyden muutoksesta lisäaineen läsnä ollessa . Nämä tulokset vahvistettiin XRD-tuloksilla. Kuvasta 6 havaittiin pieni absorptioalue noin 500 nm: ssä. Uusien piikkien muodostuminen näytteille ja näiden piikkien laajentaminen Cl2: n lisääntyessä osoittavat, että lisäaineen ja isäntäpolymeerin välillä on huomattava vuorovaikutus . Myös kuva 6 osoittaa, että absorbanssi kasvaa lisäämällä Cl2: n eri painoprosentteja; tämä liittyy cl2: n absorbanssiin tai toisin sanoen absorbanssi kasvaa absorboituneiden hiukkasten prosenttiosuuksien myötä . Absorptio millä tahansa aallonpituudella riippuu hiukkasten määrästä törmäysvalon kylvyssä (eli se riippuu cl2-pitoisuudesta) ja läpi kulkevan optisen polun pituudesta . Näillä tuloksilla on hyvä sopimus Abdelazizin kanssa .
absorptiokerroin määritellään materiaalin kyvyksi absorboida tietyn aallonpituuden valoa. Absorptiokerroin laskettiin optisesta absorbanssista seuraavalla relaatiolla :Kuvassa 7 esitetään absorptiokertoimen vaihtelu fotonienergian kanssa PVAc/0: lle, PVAc/3: lle, PVAc/6: lle ja PVAc/9 wt: lle.% cl2 komposiittifilmeistä. On selvää, että absorptiokerroin kasvaa Cl2: n pitoisuuden kasvaessa; tämän voidaan katsoa johtuvan absorbanssin lisääntymisestä . Kuva 7 esittää myös absorptiokertoimen riippuvuuden tapahtuman fotonienergiasta, joka ilmenee absorptiokertoimen alhaisesta arvosta fotonienergian vähäisellä arvolla ja päinvastoin, mikä tarkoittaa, että elektronisiirtymän mahdollisuus kasvaa fotonienergian myötä.
aiempien tulosten absorptiokertoimen perusteella PVAc/Cl2: n elektronitransitio on epäsuora. Hyvä lineaarinen sovitus on saatu ja vs. kuten kuvissa 8 ja 9, vastaavasti. Vastaavat arvot on saatu ekstrapoloimalla ja sallitun epäsuoran siirtymisen ja kielletyn epäsuoran siirtymisen, vastaavasti. Sisältö on vastuussa muodostumista joitakin vikoja elokuvissa. Nämä viat tuottavat lokalisoitu tilat optisen kaistan aukko ja päällekkäisyyksiä. Nämä päällekkäisyydet osoittavat, että energiakaistojen välinen kuilu pienenee, kun Cl2-pitoisuus kasvaa polymeerimatriisissa, kuten kuvissa 8 ja 9 esitetään. Toisin sanoen optisen aukon pieneneminen heijastaa epäjärjestyksen asteen kasvua PVAc-kalvoissa. Abdelaziz ja Ghannam havaitsivat samansuuntaisia tuloksia. Tai se voidaan katsoa johtuvan lisäainekompleksoinnista polymeerimatriisin kanssa . Nämä tulokset vastaavat FTIR -, SEM-ja XRD-havaintoja.
Kuvassa 10 esitetään energiavajeen arvot epäsuoralle siirtymälle (sallittu ja kielletty) (PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 ja PVAc/9 wt.% Cl2) komposiitteja.
ekstinktiokerroin laskettiin seuraavan yhtälön avulla: kuva 11 osoittaa ekstinktiokertoimen riippuvuuden PVAc/Cl2-komposiittinäytteiden aallonpituudesta alueella 190-800 nm. On selvää, että puhtaan PVAc-näytteen ekstinktiokerroin osoittaa kaikkien aallonpituuksien (190-800) nm: n arvon laskua, kun taas PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 ja PVAc/9 wt: n arvot kasvavat.% Cl2: sta aallonpituudella 400-800 nm. Ekstinktiokerrointa korotettiin PVAc-kalvoille lisäämällä Cl2: n pitoisuutta; tämä johtuu absorptiokertoimen kasvusta .
taitekerroin on polymeerien perustavanlaatuinen optinen ominaisuus, joka liittyy suoraan muihin optisiin, sähköisiin ja magneettisiin ominaisuuksiin ja joka kiinnostaa myös niitä, jotka tutkivat polymeerien fysikaalisia, kemiallisia ja molekyylisiä ominaisuuksia optisin menetelmin . Taitekerroin lasketaan siitä, missä on absorptio-ja siirtospektreistä energianlain säilymisen mukaisesti saatu heijastuma . Kuvassa 12 esitetään PVAc/0: n, PVAc/3: n, PVAc/6: n ja PVAc/9 wt: n taitekerroin.% cl2-komposiittifilmeistä tutkitulla aallonpituusalueella. Kuvan 12 tarkastaminen osoittaa kaikkien koostumusten osalta, että taitekerroin pienenee aallonpituuden kasvaessa. Luku osoittaa, että taitekerroin kasvaa cl2: n prosenttiosuuden kasvaessa, mikä johtuu komposiittikalvon tiheyden lisääntymisestä Cl2: n pitoisuuden seurauksena. Kirjallisuudessa taitekertoimen ja massatiheyden suhdetta kuvataan lineaariseksi . Taitekertoimen kasvu konsentraatiolla Cl2 on seurausta atomin taitekertoimien määrän kasvusta johtuen Lorentzin-Lorentzin kaavan kanssa yhtäpitävän lineaarisen polarisoituvuuden lisääntymisestä .
Dielektrisyysvakio määritellään materiaalin vasteena tapahtuvaa sähkömagneettista kenttää kohti. Dielektrisyysvakio () saadaan seuraavasta yhtälöstä :missä () ja () ovat dielektrisyysvakion reaali-ja imaginaariosat, jotka saadaan vastaavasti seuraavilla yhtälöillä :todellisen osan riippuvuus aallonpituudesta on esitetty kuvassa 13 PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 ja PVAc/9 wt.% Cl2: sta. Tästä luvusta voidaan huomata, että todellinen osa riippuu taitekertoimesta, koska ekstinktiokertoimen vaikutus on hyvin pieni, joten se voi olla peruuttava . Dielektrisyysvakion todellinen osa kasvaa Cl2-konsentraation myötä ja käyrien huippupiste siirtyy suuremmille aallonpituuksille cl2-prosenttiosuuden kasvaessa, mikä voi johtua dielektrisyysvakion todellisen osan riippuvuudesta taitekertoimesta . Dielektrisyysvakion imaginaariosa aallonpituuden funktiona on esitetty kuvassa 14. On selvää, että imaginaariosa riippuu ekstinktiokertoimesta erityisesti noin aallonpituusalueella (390-800), jossa taitekerroin pysyy lähes vakiona ekstinktiokertoimen kasvaessa aallonpituuden myötä .
absorptiokertoimen ja taitekertoimen avulla saatiin optinen johtavuus () seuraavalla relaatiolla :missä on valon nopeus avaruudessa. Kuvassa 15 esitetään PVAc/0: n, PVAc/3: n, PVAc/6: n ja PVAc/9 wt: n optisen johtavuuden vaihtelu.% cl2-komposiittifilmeistä fotonienergian funktiona. Puhtaan polyvinyylialkoholin johtavuus on lähes vakio noin 5,2 eV fotonin energiaan asti, jonka jälkeen se kasvaa fotonin energian kasvaessa. Cl2-pitoisuus aiheutti optisen johtavuuden lisääntymisen, mikä johtuu polymeerikomposiittikalvojen suuresta absorbanssista. Optisen konduktanssin lisääntyminen ja PVAc/Cl2: n kaistanvaihtoenergian väheneminen cl2: n konsentraation kasvaessa voidaan katsoa johtuvan liikkuvien latauskantajien määrän kasvusta ja myös isäntäpolymeerin amorfisen luonteen lisääntymisestä . Nämä tulokset yhtyvät Al-Taa ’ y et al. .
4. Päätelmät
PVAc: hen perustuvat polymeerikalvot, joissa on erilaisia Cl2-pitoisuuksia, valmistettiin liuotinvalutekniikalla. XRD parjasi, että syntetisoitu Cl2 oli indeksoitu ortorombiseen rakenteeseen. PVAc: n ja Cl2: n välisen molekyylien välisen vuorovaikutuksen ja kompleksoitumisen muodostuminen on vahvistettu XRD: n, FTIR: n, SEM: n ja UV: n avulla. UV-tulokset osoittivat, että Cl2 voi tehokkaasti parantaa PVAc: n optisia ominaisuuksia. Absorptiokerroin kasvoi lisäaineen painoprosentin kasvaessa. Polymeerin isäntämatriisin optisen konduktanssin lisääntyminen ja energiakaistan aukon pieneneminen Cl2-pitoisuuden kasvaessa katsottiin johtuvan liikkuvien latauskantajien määrän lisääntymisestä ja myös polymeerin isäntämatriisin amorfisen luonteen lisääntymisestä. Optisten vakioiden kuten ekstinktiokertoimien, taitekertoimen, reaali-ja imaginaaristen dielektristen vakioiden sekä optisen konduktanssin on todettu riippuvan cl2: n konsentraatiosta polymeerikalvossa. PVAc / 9 wt.% Cl2 komposiittifilmit osoittavat parhaat optiset ominaisuudet. Tämäntyyppiset komposiitit voisivat olla sopiva ehdokas aurinkosähkökennoille, vaikka lisätutkimuksia ja parannusta toivotaan. Myös tämä teos vahvistaa, että taitekerroin ja energiakuilu korreloivat vahvasti keskenään.
yhteenvetona voidaan todeta, että optisten ominaisuuksien mittaukset osoittavat, että Cl2 on hyödyllinen lisäaine PVAc: n absorbanssin ja optisen johtavuuden samanaikaiseen lisäämiseen. Tämän seurauksena PVAc / Cl2-komposiittikalvo näyttää dramaattisia muutoksia optisissa ominaisuuksissa, jotka auttavat sitä optisten laitteiden valmistuksessa.
eturistiriidat
kirjoittajat ilmoittavat, ettei tämän paperin julkaisemiseen liity eturistiriitoja.
kiitokset
kirjoittajat kiittävät tohtori Nadher Najemia avuliaista keskusteluista tämän työn kehittelyn aikana; he haluavat myös ilmaista syvän lisääntymisensä tohtori Mohammed Hadille hänen avuliaasta avustaan XRD-mittauksessa.