Nano-engineering of conducting polymers

Abstract

NANO-ENGINEERING OF CONDUCTING POLYMERSAUTHOR: MÜGE AÇIKÖZETSüperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanım amaçlı nano yapılı iletkenpolimerlerin sentezi için, oksidatif ara yüzey ve template polimerleşme tekniklerindenyararlanıldı. Elde edilen nano yapılı malzemeler, taramalı elektron mikroskobu (SEM),fourier transform infrared coupled with attenuated total reflectance (FTIR-ATR),ultraviolet-visible-near infrared (UV-vis-NIR) spectrofotometresi, siklik voltametre,multimetre ve Brunaur-Emmett-Teller (BET) analizleri kullanılarak karakterize edildi.Arzu edilen nano yapılı iletken polimerleri elde etmek için iki farkli metotkullanıldı. Birinci metotta ara yüzey polimerizasyon tekniği kullanılarak, homojenpoli(pirol) (PPy) nano-ağ yapıları üretildi. Optimizasyon sonuçları, PPy nano-ağlarınınüretimi için, oksidanin monomere mol oranının 4:1 ve yüzey aktif maddenin monomeremol oranının 3:1, 4:1 ve 5:1'te tutulması gerektiğini gösterdi. Fiber ve boncuklarınortalama boyutları sırasıyla 150 ve 300 nm olarak ölçüldü. Elektriksel iletkenlikölçümleri ve siklik voltametre ile elektrokimyasal çalışmalar, sentezlenen PPy nano-ağlarının elektroaktif olduğunu gösterdi. BET analizleri, malzemenin yüzey alanının500 metrekare/g'dan daha yüksek olduğu sonucunu verdi.Poli(pirol) (PPy) (1), poli(N-metilpirol) (P(NMPy)) (2), poli(tiyofen) (PTh) (3) vepoli(3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) (4) iletken nanofiberleri, ikinci metot olantemplate polimerizasyon metoduyla tek yönde sıralandı. Monomer konsantrasyonları,membran ve çözücü çeşitleri gibi kullanılan tepkime şartları, nano yapılı iletkenpolimerlerin sentezi için optimize edildi. SEM resimleri, tek bir yönde dizilmiş iletkentüplerin çaplarının 80-350 nm ve uzunluklarının 10-30 mikrometre aralığında olduğunugösterdi. Sentezlenen P(NMPy) nanotüplerinin siklik voltametre ile karakterizasyonu,template polimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiş malzemelerin elektikselaktifliklerinin oldugunu gösterdi.

NANO-ENGINEERING OF CONDUCTING POLYMERSAUTHOR: MUGE ACIKABSTRACTOxidative interfacial and template polymerization approaches were developed tosynthesize conducting polymer nanostructures for possible applications of thesematerials in charge storage devices like supercapacitors. Resulting nano-structuredmaterials were characterized using scanning electron microscopy (SEM), fouriertransform infrared coupled with attenuated total reflectance (FTIR-ATR), cyclicvoltammeter, ultraviolet-visible-near infrared (UV-vis-NIR) spectrophotometer,multimeter and Brunaur-Emmett-Teller (BET) analyses.Two different methods were used to obtain desired nano-structured conductingpolymers. In the first method, a homogeneous polypyrrole (PPy) nano-network structurewas produced. Optimization results indicated that mole ratios of oxidant to monomershould be kept as 4:1 and surfactant to monomer as 3:1, 4:1 and 5:1 for the productionof PPy nanofibers in networks. The average size of fibers and beads were measured asca. 150 and 300 nm, respectively. The electrical conductivity measurements andelectrochemical studies with cyclic voltammetry resulted in reasonable electroactivity ofthese PPy nano-networks. BET analyses resulted in a surface area greater than 500meter square/g.In the latter method, conductive nano-arrays of polypyrrole (PPy) (1), poly(N-(2), (3)methylpyrrole) (P(NMPy)) poly(thiophene) (PTh) and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) (4) were aligned in one dimension (1D). Reactionconditions; such as, monomer concentrations, types of membranes and solvents for thesynthesis of each polymer nanostructure were optimized. SEM images revealed thatfiber diameters were in a range of 80-350 nm with 10-30 micrometer length forconducting polymer nanotubules aligned unidirectionally. Characterization of P(NMPy)nanotubules with cyclic voltammetry indicated that template-synthesized materials areelectroactive as desired.