prepararea clorurii de cobalt(III) de cloro Penta amină și studiul influenței acesteia asupra proprietăților structurale și optice ale acetatului de polivinil

rezumat

clorura de cobalt(III) de cloro penta amină Cl2 a fost preparată și apoi caracterizată prin spectroscopie în infraroșu cu transformare Fourier și difracție de raze X. Rezultatele obținute au indicat formarea nanoparticulelor ortorombice de Cl2 cu dimensiunea de 28,75 nm. Filmele polimerice pe bază de acetat de polivinil (PVAc) dopate cu cloro penta amină cobalt(III) clorură Cl2 în diferite procente de greutate au fost preparate folosind tehnica turnării cu solvent. Complexarea aditivului cu polimerul a fost confirmată prin studii FTIR și sem. Modelul XRD a arătat că amorfousicitatea matricei polimerice PVAc a crescut odată cu creșterea conținutului de Cl2. Parametrii precum coeficientul de extincție, indicele de refracție, părțile reale și imaginare și conductivitatea optică au fost studiați utilizând absorbanța și măsurătorile din spectrofotometrul vizibil UV computerizat în intervalul spectral 190-800 nm. Acest studiu a arătat că proprietățile optice ale PVAc au fost afectate de dopajul Cl2, unde absorbția a crescut prin nivelarea concentrației de Cl2. S-a determinat natura tranziției electronice de la banda de valență la banda de conducție, iar decalajele de bandă energetică ale probelor de filme compozite au fost estimate prin spectrul vizibil UV. S-a observat că conductivitatea optică a crescut cu energia fotonică și cu creșterea concentrației de Cl2.

1. Introducere

polimerii pot prezenta diverse proprietăți mecanice, electrice și optice în funcție de condițiile de sinteză și proprietățile chimice ale coloanei vertebrale . Dacă un polimer este expus la lumina ultravioletă, proprietățile sale chimice, cum ar fi solubilitatea, ale polimerului din zona expusă sunt modificate. Fotolitografia, care este un proces bine cunoscut în electronică, folosește acest principiu .

polimerii sunt utilizați într-un număr uimitor de aplicații. Mai recent, au avut loc evoluții semnificative în domeniul dispozitivelor electronice flexibile bazate pe proprietățile piezoelectrice, semiconductoare, optice și electrooptice utile observate la unii polimeri .

materialele polimerice au un interes deosebit, deoarece, în combinație cu sărurile metalice adecvate, ele dau complexe care sunt utile pentru dezvoltarea dispozitivelor electrochimice avansate de înaltă energie, de exemplu, baterii, celule de combustibil, dispozitive de afișare electrochimice și celule electrochimice foto cu ușurință de fabricație în dimensiuni dorite . De asemenea, polimerii au proprietăți unice, cum ar fi greutatea redusă, flexibilitatea ridicată și capacitatea de a fi fabricate la temperaturi scăzute și costuri reduse . Comunicațiile optice, inclusiv fibrele optice polimerice, ghidurile de undă optice și conectorii optici datorită ușurinței lor de proces, costului relativ scăzut și producției în masă, sunt comparate cu materialele optice pe bază de silice. De asemenea, au avantaje potențiale pentru aplicații în sistemele de stocare optică, cum ar fi stabilitatea termică ridicată, pierderea scăzută a absorbției și capacitatea indicelui de refracție care se schimbă la expunerea la lumină . Proprietățile electrice și optice ale polimerilor au atras o atenție deosebită având în vedere aplicațiile lor în dispozitive optice cu proprietăți remarcabile de reflexie, antireflecție, interferență și polarizare .

polimerii comerciali de vinil, cum ar fi PVAc (C4H6O2)n, sunt intens studiați datorită aplicațiilor lor largi în industrie. Acetat de polivinil este polimer termoplastic. Materialele compozite pe bază de PVAc au fost fabricate în mod semnificativ de emulgator de rășină, adeziv, hârtie, vopsea și industria textilă datorită caracteristicilor și substratului armat cu legături ridicate, asemănătoare filmului, inodor și neinflamabil pentru producția de PVA . Încorporarea diferiților aditivi metalici în matrici polimerice poate produce compozite polimer-matrice și îmbunătățește proprietățile sale pentru aplicații specifice .

compușii de coordonare sau complexele metalice sunt ioni metalici înconjurați de liganzi. Liganzii sunt fie anioni, fie molecule care pot dona electroni în D-orbitalii ionului metalic și formează o legătură. Exemple de liganzi obișnuiți sunt ionul clorură, ionul cianură, amoniacul, etilendiamina și etilendiaminotetraacetat (EDTA). Ionii metalici care formează compuși de coordonare provin dintr-un grup de metale cunoscute sub numele de metale de tranziție. Aceste metale au mai mult de o stare de oxidare. Această proprietate permite metalelor de tranziție să acționeze ca acizi Lewis . Complexul metalic utilizat în această lucrare este clor pentammina cobalt(III) clorură care este un compus paramagnetic . Se descompune la încălzirea de peste 150 CTC. solubilitatea sa este de 0,4 g la 100 mL la 25 CTC.

în această lucrare s-a făcut un efort pentru a studia efectul adăugării Cl2 asupra proprietăților structurale și optice ale acetatului de polivinil prin tehnici FTIR, XRD, sem și spectrometru vizibil UV. Rezultatele obținute din aceste măsurători au fost analizate și discutate.

2. Experimental

2.1. Prepararea cloro Penta amină Cobalt(III) clorura Cl2

cloro penta amină cobalt(III) clorura Cl2 a fost preparat prin procedura raportată în literatura de specialitate .

1,7 g clorură de amoniu NH4Cl a fost complet dizolvată în ~10 mL amoniac concentrat NH3 într-un pahar de 400 mL. Cu agitare continuă, la amestec s-au adăugat treptat 3,3 g clorură de cobalt(II) CoCl2. Când s-a obținut suspensie de culoare maro, s-au adăugat lent 2,7 mL de peroxid de hidrogen 30% H2O2. După oprirea efervescenței, se adaugă încet ~10 mL de acid clorhidric concentrat HCl. Cu agitare continuă, amestecul este încălzit pe o placă fierbinte și menține 85 centi C timp de 20 de minute, apoi amestecul este răcit la temperatura camerei într-o baie de gheață și filtrat (folosind o pâlnie Buchner). Cristalele de Cl2 se spală cu 5-6 ori, 5 mL porții de apă cu gheață(apă distilată răcită în gheață) și apoi de 5-6 ori, 5 mL porții de etanol C2H6O. toate substanțele chimice utilizate la prepararea cloro penta amină cobalt (III) clorură au fost achiziționate de la Sigma-Aldrich

2.2. Pregătirea probei

Poli(acetat de vinil) (PVAc) cu greutate moleculară 100.000 a fost achiziționată de la Aldrich. Filmele compozite PVAc / Cl2 au fost fabricate prin tehnica de turnare cu solvent. La prima emulsie de PVAc folosind apă distilată a fost agitat timp de 10 h. fracțiunile de greutate necesare de Cl2 au fost mai întâi dispersate în apă distilată cu un agitator magnetic timp de 1 h și apoi adăugate treptat în emulsia polimerică cu agitare continuă și ținute sub șir timp de 2 h. În cele din urmă, soluția a fost turnată pe vasele Petri curățate și lăsată să se evapore încet la temperatura camerei timp de o săptămână. După uscare, filmele au fost decojite din vasele Petri și păstrate în desicatoare de vid până la utilizare. Grosimea filmelor obținute s-a încadrat în intervalul 120-150 XQT.

scanările de difracție cu raze X au fost obținute cu ajutorul difractometrului DX-2700 folosind radiații Cu KA ( = 1.5406 Inqut) funcționând la 40 kV și 30 mA, luate pentru intervalul 5-50 inqut. Măsurătorile au fost efectuate la temperatura camerei. Intensitatea difractată în funcție de îngerul de reflecție a fost reprezentată automat de difractometrul cu raze X. Diferitele vârfuri obținute în modelul de difracție au dat informații despre dimensiunea și distanța interplanară a compusului. FTIR a fost înregistrat pe spectrofotometru infraroșu cu transformare Fourier, Shimadzu, model IR-Prestige 21, folosind pelete KBr. Spectrele FT-IR ale probelor au fost obținute în intervalul spectral de (4000-400) cm−1. Spectrele de absorbție UV-vizibile (UV-VIS) au fost măsurate în regiunea lungimii de undă de 190-800 nm folosind spectrofotometru cu fascicul dublu UV-1800 Shimadzu. Morfologia filmelor a fost caracterizată prin microscopul electronic de scanare cu ajutorul Bruker Nano GmbH, Germania, funcționând la o tensiune de accelerare de 5 kV.

3. Rezultate și discuții

3.1. Difracția cu raze X (XRD)

un model tipic XRD pentru Cl2 este prezentat în Figura 1. Se poate observa că multe vârfuri ascuțite au fost observate în profilul cu raze X. Natura cristalină a Cl2 sintetizat a fost observată de diferitele vârfuri cristaline ascuțite din modelul XRD. Prezintă vârfuri de difracție la 15.8313, 25.6011, 32.6249 și 34.8279 corespunzătoare (011), (221), (122), și (040) avioane Cl2 care ar putea fi indexate la structura ortorombică care au fost în concordanță cu datele din literatura de specialitate a materialelor Data, Inc. . Dimensiunea medie a particulelor poate fi calculată folosind prima aproximare a sferei formulei Debye-Scherrer :unde este diametrul mediu al cristalelor, este lungimea de undă a radiației cu raze X și este lățimea completă la jumătate din intensitatea maximă a vârfului (FWHM). Dimensiunea particulelor obținute de Cl2 este de 28,75 nm. Parametrul structural, cum ar fi unghiul de difracție (deg.), interplanar (Inqq), intensitate relativă și lățime maximă la jumătate FWHM maxim (deg.) sunt în tabelul 1.

Material (deg.) (de la stânga la dreapta) 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
Tabelul 1
unghiul de difracție (deg.), interplanar (Inqq), intensitate relativă () și lățime maximă la jumătate FWHM (deg.).

Figura 1
model XRD pentru cl2 pulbere.

PVAc sunt polimeri semicristalini așa cum este indicat din modelele lor XRD ilustrate în Figura 2(a). Natura cristalină a PVAc este evidențiată de vârfurile de difracție la = 19,54, 40,54, cu un umăr sfințit la = 23, reprezentând faza amorfă în PVAc .

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

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

Figura 2
modelul XRD pentru filmul compozit PVAc / Cl2 cu concentrații diferite: (a) PVAc pur, (b) 3 în greutate.% (c) 6 greutate.% și (d) 9 în greutate.%.

grupul de funcții prezent în structura PVAc are un rol în creșterea perturbării coloanei vertebrale de carbon, rezultând astfel apariția unei faze cristaline în PVAc așa cum se arată în modelul XRD Figura 2(a) . Figurile 2(b), 2(c) și 2(d) au explicat modelul XRD al PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% Cl2, respectiv. Se poate observa că intensitatea vârfului esențial al PVAc a scăzut și lățimea de bandă a crescut odată cu creșterea concentrațiilor de Cl2. Vârful esențial al PVAc reprezintă regiunea cristalină din PVAc, astfel încât reducerea intensității și lărgirea acestui vârf se referă la scăderi ale cristalinității și creșteri ale amorficității. Acest comportament demonstrează complexarea între umplutură și polimerii din regiunea amorfă . Comportamentul compozit PVAc / Cl2 este de acord cu PVAc / Pb3O4 și PVAc / TiO2 . Cu 9 wt. concentrație % vârfurile aparțin Cl2 observate cu intensitate mai mică, deoarece structura Cl2 este acoperită cu PVAc după formarea compozitelor, ceea ce este de acord cu (Roy și colab. 2013) . Polimerii cu structură 3-dimensională, cum ar fi poli (acetat de vinil) (PVAc) au pori rigizi, care stabilesc o limită superioară pentru creșterea aditivă în interiorul unei astfel de matrice polimerică .

dimensiunea particulelor Cl2 a fost găsită în funcție de planul de direcție preferat (011) pentru PVAc/6 wt.% și 9 în greutate.% din filmele compozite Cl2 care sunt în jur de 22,06 nm și, respectiv, 23,50 nm.

3.2. Spectroscopia în infraroșu cu transformare Fourier(FTIR)

spectrele FTIR ale Cl2 prezintă vârfuri la 3278, 1620, 1307, 840 și 486 cm−1 care corespund vibrațiilor de întindere NH3, vibrațiilor de deformare degenerativă a ligandului NH3, vibrațiilor de deformare simetrică a NH3, vibrațiilor de balansare a NH3 și respectiv vibrațiilor de întindere Co–NH3; de asemenea, vârful Co–Cl a apărut în jurul valorii de 840 cm−1. Caracterizarea FTIR a fost de acord cu Najar și Majid (2013) care au investigat Cl2. Singurul grup funcțional de Cl2 este N-H care trebuie să fie în jur de 3100-3500 cm−1. Figura 3 reprezintă spectrul FTIR al Cl2; N-H este cuprins între 3161,34 și 3279,1 cm−1.

Figura 3
graficul FTIR al Cl2.

singurul grup funcțional de PVAc este C=O. Figura 4 (A) reprezintă spectrul FTIR pentru PVAc, C=O a apărut în jurul valorii de 1728.22 cm−1 , de asemenea, C–O–C a apărut în jurul valorii de 1246 cm−1, în timp ce C–H a apărut în jurul valorii de 2935.66 cm−1 . Este demn de remarcat faptul că banda de absorbție de aproape 3400 cm−1 se datorează grupurilor O–H. Figurile 4(b), 4(c) și 4(d) arată că vârfurile de absorbție ale PVAc sunt deplasate prin adăugarea Cl2. Deplasarea oferă o perspectivă asupra unei interacțiuni a Cl2 în matricea polimerică . Odată cu creșterea concentrației de Cl2, vârfurile de absorbție IR sunt crescute datorită vibrațiilor de întindere deplasate spre un număr mai mare de unde , benzile de absorbție care aparțin Cl2 devin mai clare, în timp ce intensitatea benzilor de absorbție PVAc este scăzută indicând o prezență evidentă a Cl2. Aspectul benzii de absorbție în jurul valorii de 1728 cm−1 pentru probele 3, 6 și 9 wt.% Cl2 confirmă prezența PVAc în probe . Cu 3 wt.% din Cl2, N-H este ascuns în spatele vârfului rotunjit O – h, în timp ce la concentrații mai mari N–h a apărut ca un vârf ascuțit.

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

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

Figura 4
graficul FTIR al filmului compozit PVAc / Cl2 cu concentrații diferite: (a) PVAc pur, (b) 3 în greutate.% (c) 6 greutate.% și (d) 9 în greutate.%.

3.3. Microscopul electronic cu scanare (sem)

figurile 5(a), 5(b), 5(c) și 5(d) prezintă fotografiile sem ale PVAc, PVAc/3 wt.% din Cl2, PVAc / 6 greutate.% din Cl2 și PVAc / 9 în greutate.% din filmele compozite Cl2, respectiv. În Figura 5(a), au apărut câteva boabe PVAc nedizolvate luminoase. Alte pete cu grad diferit de rugozitate observate pe imaginile împrăștiate din spate prezentate în figurile 5(b), 5(c) și 5(d) par a fi aglomerate de particule de Cl2, care cresc odată cu creșterea concentrației de Cl2. Diametrele medii ale acestor particule aglomerate (granule) sunt în jur de 0,885, 1,83 și 2.114 pentru PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din filmele compozite Cl2, respectiv. Schimbarea sugerează că moleculele PVAc pot fi dispersate în faza segmentului moale, cu o influență redusă asupra separării microfazelor și amestecării segmentelor dure și moi. Gradul de rugozitate al suprafeței filmului crește odată cu creșterea conținutului de Cl2. Aceasta indică segregarea umpluturii în matricea gazdă și acest lucru poate confirma interacțiunea și complexarea dintre aditiv și polimer și, de asemenea, se poate referi la creșterea particulelor de Cl2 în matricea PVAc .

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

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

Figura 5
fotografii SEM pentru filme compozite PVAc / Cl2 cu concentrații diferite de Cl2: (a) 0 în greutate.% , (b) 3 în greutate.% , (c)6 greutate.% și (d) 9 în greutate.%.

3.4. Spectrele UV-VIS

spectrele de absorbție pentru filmele dopate PVAc/Cl2 sunt prezentate în Figura 6. Așa cum este indicat în Figura 6 Cl2 îmbunătățește absorbanța gazdei PVAc. Spectrele de absorbție vizibile UV ale filmelor compozite PVAc și PVAc/Cl2 sunt efectuate la temperatura camerei. Pretinsele dependențe spectrale ale funcțiilor optice arată fără echivoc că rolul principal în spectrele observate joacă lărgirea electron-fonon. Modelul de absorbție optică UV al PVAc prezintă o bandă de absorbție ca umărul la aproximativ = 260 nm. Această bandă este atribuită grupării carbonil . Se observă că lungimea de undă corespunzătoare benzii de absorbție ca umărul crește odată cu creșterea conținutului de Cl2; această creștere a fost atribuită neomogenităților structurale minore prezente în PVAc care se datorează creșterii Cl2 în interiorul matricei polimerice. Deoarece filmele compozite prezintă un comportament de schimbare roșie, aceste schimbări indică complexarea dintre Cl2 și PVAc și se pot datora și modificării cristalinității cu prezența aditivului . Aceste rezultate au fost confirmate de rezultatele XRD. Din Figura 6, a fost observată o bandă mică de absorbție la aproximativ 500 nm. Formarea de noi vârfuri pentru eșantioane și, de asemenea, lărgirea acestor vârfuri cu creșterea Cl2 indică o interacțiune considerabilă între aditiv și polimerul gazdă . De asemenea, figura 6 arată că absorbanța crește prin adăugarea de procente de greutate diferite de Cl2; aceasta este legată de absorbanța Cl2 sau, cu alte cuvinte, absorbanța crește cu procente de particule absorbite . Absorbția la orice lungime de undă depinde de numărul de particule de-a lungul băii luminii incidente (adică depinde de concentrația de Cl2) și de lungimea căii optice care trece . Aceste rezultate au un acord bun cu Abdelaziz .

Figura 6
absorbție optică în funcție de lungimea de undă pentru PVAc cu 0, 3, 6 și 9 wt.% concentrație de Cl2 la temperatura camerei.

coeficientul de absorbție este definit ca capacitatea unui material de a absorbi lumina unei lungimi de undă date. Coeficientul de absorbție a fost calculat din absorbanța optică prin următoarea relație :Figura 7 prezintă variația coeficientului de absorbție cu energia fotonică pentru PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 și PVAc / 9 în greutate.% din filmele compozite Cl2. Este clar că coeficientul de absorbție crește odată cu concentrația de Cl2; acest lucru poate fi atribuit creșterii absorbanței . Figura 7 prezintă, de asemenea, dependența coeficientului de absorbție de energia fotonică incidentă, indicată din valoarea scăzută a coeficientului de absorbție cu valoarea scăzută a energiei fotonice și invers, ceea ce înseamnă că posibilitatea tranziției electronilor crește odată cu energia fotonică.

Figura 7
coeficientul de absorbție pentru PVAc cu 0, 3, 6 și 9 wt. concentrația % a compozitelor Cl2 față de energia fotonică.

din rezultatele anterioare ale coeficientului de absorbție, tranziția electronică a PVAc / Cl2 este indirectă. Se obține o potrivire liniară bună pentru și versus așa cum se arată în figurile 8 și, respectiv, 9. Valorile respective ale sunt obținute prin extrapolarea la și pentru tranziția indirectă permisă și, respectiv, tranziția indirectă interzisă. Conținutul este responsabil pentru formarea unor defecte în filme. Aceste defecte produc stările localizate în decalajul și suprapunerea benzii optice. Aceste suprapuneri oferă o dovadă pentru scăderea decalajului de bandă energetică atunci când conținutul de Cl2 este crescut în matricea polimerică așa cum se arată în figurile 8 și 9. Cu alte cuvinte, scăderea decalajului optic reflectă creșterea gradului de tulburare în filmele PVAc. Abdelaziz și Ghannam au observat rezultate similare. Sau poate fi atribuită complexării aditive cu matricea polimerică . Aceste rezultate sunt de acord cu observațiile FTIR, SEM și XRD.

figura 8
față de energia fotonică a PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2.

Figura 9
față de energia fotonică a PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2.

Figura 10 prezintă valorile decalajului energetic pentru tranziția indirectă (permisă și interzisă) pentru (PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% Cl2) compozite.

Figura 10
decalajul energetic al PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2 față de concentrația de Cl2.

coeficientul de extincție a fost calculat folosind următoarea ecuație :dependența coeficientului de extincție de lungimea de undă în intervalul 190-800 nm a probelor compozite PVAc/Cl2 este prezentată în Figura 11. Este clar că coeficientul de extincție pentru proba PVAc pură arată o scădere a valorilor tuturor lungimilor de undă (190-800) nm, în timp ce crește pentru PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 wt.% din Cl2 în lungimea de undă de la 400 nm la 800 nm. Coeficientul de extincție a fost crescut pentru filmele PVAc cu creșterea concentrației de Cl2; acest lucru se datorează creșterii coeficientului de absorbție .

Figura 11
coeficientul de extincție al PVAc/0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2 față de lungimea de undă.

indicele de refracție este o proprietate optică fundamentală a polimerilor care este direct legată de alte proprietăți optice, electrice și magnetice și este, de asemenea, de interes pentru cei care studiază proprietățile fizice, chimice și moleculare ale polimerilor prin tehnici optice . Indicele de refracție se calculează prin unde este reflectanța care se obține din spectrele de absorbție și transmisie în conformitate cu legea conservării energiei . Figura 12 reprezintă Indicele de refracție pentru PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din filmele compozite Cl2 din gama investigată de lungimi de undă. Inspecția din Figura 12 indică pentru toate compozițiile că indicele de refracție scade odată cu creșterea lungimii de undă. Figura arată că indicele de refracție crește ca urmare a creșterii procentului de Cl2 care se datorează creșterii densității filmului compozit ca urmare a conținutului de Cl2. În literatură, relația dintre indicele de refracție și densitatea de masă este descrisă ca liniară . Creșterea indicelui de refracție cu concentrația de Cl2 este rezultatul creșterii numărului de refracții atomice datorită creșterii polarizabilității liniare care sunt de acord cu formula Lorentz-Lorentz .

Figura 12
Indicele de refracție al PVAc/0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2 față de lungimea de undă.

constanta dielectrică este definită ca răspunsul materialului față de câmpul electromagnetic incident. Constanta dielectrică a lui () este dată de următoarea ecuație :unde () și () sunt părțile reale și imaginare ale constantei dielectrice, respectiv, care pot fi obținute prin următoarele ecuații :dependența părții reale de lungimea de undă este prezentată în Figura 13 pentru PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 wt.% din Cl2. Se poate observa, din această figură, că partea reală depinde de indicele de refracție, deoarece efectul coeficientului de dispariție este foarte mic, deci ar putea fi anulat . Partea reală a constantei dielectrice este crește cu concentrația de Cl2 și curbele vertex mutat la lungimi de undă mai mari cu creșterea procentului de Cl2 care poate atribuită dependenței părții reale a constantei dielectrice de indicele de refracție . Partea imaginară a constantei dielectrice în funcție de lungimea de undă este prezentată în figura 14. Este clar că partea imaginară depinde de coeficientul de extincție, în special în intervalul de lungime de undă în jur (390-800) unde indicele de refracție rămâne aproape constant, în timp ce coeficientul de extincție crește odată cu lungimea de undă .

Figura 13
parte reală a constantei dielectrice a PVAc / 0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2 față de lungimea de undă.

figura 14
parte imaginară a constantei dielectrice a PVAc/0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din compozitele Cl2 față de lungimea de undă.

coeficientul de absorbție și indicele de refracție au fost utilizate pentru a obține conductivitatea optică (), prin următoarea relație :unde este viteza luminii în spațiu. Figura 15 prezintă variația conductivității optice a PVAc/0, PVAc/3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din filmele compozite Cl2, în funcție de energia fotonică. Conductivitatea PVA pură este aproape constantă până la aproximativ 5,2 eV de energie fotonică, după care crește odată cu creșterea energiei fotonice. Concentrația Cl2 a determinat creșterea conductivității optice, care se datorează absorbanței ridicate a filmelor compozite polimerice. Creșterea conductanței optice și scăderea energiei decalajului de bandă a PVAc/Cl2 cu creșterea concentrației de Cl2, pot fi atribuite creșterii numărului de purtători de încărcare mobilă și, de asemenea, creșterii naturii amorfe a polimerului gazdă . Aceste rezultate sunt de acord cu Al-Taa ‘ Y și colab. .

Figura 15
conductivitatea optică PVAc/0, PVAc / 3, PVAc/6 și PVAc/9 în greutate.% din filmele compozite Cl2 în funcție de energia fotonică.

4. Concluzii

filmele polimerice pe bază de PVAc cu concentrații diferite de Cl2 au fost preparate folosind tehnica de turnare cu solvent. XRD a criticat faptul că Cl2 sintetizat a fost indexat la structura ortorombică. Formarea unei interacțiuni intermoleculare și complexare între PVAc și Cl2 a fost confirmată folosind XRD, FTIR, SEM și UV. Rezultatele UV au indicat faptul că Cl2 poate îmbunătăți în mod eficient proprietățile optice ale PVAc. Coeficientul de absorbție a crescut odată cu creșterea procentului de greutate al aditivului. Creșterea conductanței optice și scăderea decalajului de bandă energetică a matricei gazdă polimerică cu creșterea concentrației de Cl2 au fost atribuite creșterii numărului de purtători de sarcină mobilă și, de asemenea, creșterii naturii amorfe a matricei gazdă polimerică. Constantele optice, cum ar fi coeficienții de extincție, indicele de refracție, constantele dielectrice reale și imaginare și conductanța optică, depind de concentrația de Cl2 din filmul polimeric. PVAc / 9 în greutate. Filmele compozite % Cl2 prezintă cele mai bune proprietăți optice. Acest tip de compozite ar putea fi un candidat potrivit pentru celulele fotovoltaice, deși sunt dorite studii și îmbunătățiri suplimentare. De asemenea, această lucrare confirmă faptul că indicele de refracție și decalajul energetic sunt puternic corelate.

în rezumat, măsurătorile proprietăților optice indică faptul că Cl2 este aditiv util pentru a crește simultan atât absorbanța, cât și conductivitatea optică a PVAc. Ca rezultat, filmul compozit PVAc/Cl2 prezintă schimbări dramatice în proprietățile optice care îl ajută în fabricarea dispozitivelor optice.

Conflict de interese

autorii declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.

mulțumiri

autorii recunosc cu recunoștință Dr.Nadher Najem pentru discuții utile în timpul dezvoltării acestei lucrări; de asemenea, doresc să-și exprime procrearea profundă pentru Dr. Mohammed Hadi pentru asistența sa utilă în măsurarea XRD.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.