Polivinilferrosen/polipirol kompozitlerinin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

ÖZETDoktora TeziPOLİVİNİLFERROSEN/POLİPİROL KOMPOZİTLERİNİNSENTEZİ VE KARAKTERİZASYONUSongül ŞENSüleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri EnstitüsüKimya Anabilim DalıJuri: Prof.Dr. Erol PEHLİVANProf.Dr. Handan GÜLCE (Danışman)Prof.Dr. Mustafa CENGİZDoç.Dr. Ayşegül GÖK (II. Danışman)Doç.Dr. Nevin AYTEMİZYrd.Doç.Dr. Mustafa YAVUZYrd.Doç.Dr. Fethiye GÖDEBu çalışmada, polivinilferrosen/polipirol kompozitleri (PVF/PPy) farklı ortamlarda FeCl3tuzu kullanılarak sentezlendi ve farklı yöntemlerle özellikleri incelendi. Polipirol (PPy)homopolimerleri sulu (asidik) ve susuz ortamlarda elde edildi ve sentez ortamınınpolipirolün özelliklerine etkisi incelendi. Polivinilferrosen susuz ortamda azo bisizobutironitril tuzu ile kimyasal olarak polimerleştirildi. Öncelikle, polipirolün faklı asit vefarklı susuz ortamlarda iletken polimerleri sentezlendi. Sekiz farklı asit (HCl, HClO4, H2SO4,H3PO4, CH3COOH, C2H2O4, HCOOH, H3BO3) ve üç farklı susuz (ACN, THF, CHCl3)ortamda sentezlenen polipiroller arasında en yüksek iletkenlik 1 M H3BO3 ortamındasentezlenen PPy-H3BO3'de 2,29 x10-2 S cm-1 olarak elde edildi. İletkenlik açısından polipiroliçin en uygun ortamlarda hazırlanan Cu/polipirol (Cu/PPy) ve Ni/polipirol (Ni/PPy) ikilikompozitlerinde, iletkenliğin ve termal kararlılıkların arttığı belirlendi. İkili kompozitlerarasında, en yüksek iletkenlik (1,42 S cm-1) ve 900 oC'de % kalıntı (%57) değeri açısındanNi/PPy-H3BO3'de görüldü. Farklı asidik ortamlarda PVF/PPy kompozitleri hazırlandı. TümPVF/PPy kompozitlerinde PPy homopolimerlerinden daha yüksek iletkenlikler elde edildi.En yüksek iletkenlik değerlerine sahip PVF/PPy-H3BO3 ve PVF/PPy-CH3COOHkompozitlerinin termal bozunma sıcaklıklarının homopolimerlerinden daha yüksek olduğubelirlendi. PVF/PPy kompozitlerine Cu (0) ve Ni (0) biriktirilerek hazırlanan üçlükompozitlerden PVF/Ni/PPy-CH3COOH'nin iletkenliğinin hem PVF/PPy hem de Ni/PPykompozitinden daha yüksek olduğu görüldü. Polimerlerin değişen sıcaklıklarda ve sabitsıcaklıkta iletkenlik davranışları incelendi. Tüm homopolimer, ikili ve üçlü kompozitlerinyapısal özellikleri FTIR analizleri ile aydınlatılarak polimerleşme ve kompozit oluşumunudestekleyen spektrumlar elde edildi. Gouy terazisi ile yapılan ölçümlerden polipirol vekompozitlerin polaron ve bipolaron yapıda iletme mekanizmalarına sahip olduklarıbelirlendi. Polimerlerin yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerjidağılım spektroskopisi (EDS) ile aydınlatıldı.Anahtar kelimeler: Polivinilferrosen, polipirol, Cu(0), Ni(0), kompozit, iletkenlik2007, 203 sayfa

ABSTRACTPh.D. ThesisSYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OFPOLYVINYLFERROCENE/POLYPYRROLE COMPOSITESSongül ŞENSüleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural SciencesDepartment of ChemistryJuri: Prof.Dr. Erol PEHLİVANProf.Dr. Handan GÜLCE (Danışman)Prof.Dr. Mustafa CENGİZAssoc.Prof. Ayşegül GÖK (II. Danışman)Assoc.Prof. Nevin AYTEMİZAsst. Prof. Mustafa YAVUZAsst. Prof. Fethiye GÖDEIn this study, polyvinylferrocene ve polypyrrole composites were synthesized in differentmedium using with FeCl3 and properties of these composites were investigated with differentmethods. Polypyrrole was observed in aqueus (acidic) and anhydrous medium. Effect ofsynthesis media on propertis of polypyrrole were also investigated. Polyvinylferrocene waspolymerized chemically in anhydrous media with azo bis isobutyronitril salt. Firstly,conducting homopolymers of polypyrrole were synthesized in different acid and anhydrousmedium. Among polypyrroles, which are synthesized in eight different acid (HCl, HClO4,H2SO4, H3PO4, CH3COOH, C2H2O4, HCOOH, H3BO3) and three different anhydrousmedium (ACN, THF, CHCl3). The most conducting polypyrrole is PPy-H3BO3 with 2,29x10-2 S cm-1 conductivity value. In binary composites of Cu/polypyrrole (Cu/PPy) andNi/polypyrrole (Ni/PPy), which are synthesized in the most suitable condition in terms ofconductivity, there was an increase in conductivity and thermal stabilitiy. Among binarycomposites the most conducting (1,42 Scm-1) and the most durable one at 900 oC (%57) isNi/PPy-H3BO3. Composites of polypyrroles and polyvinylferrocene were prepared indifferent acidic medium. Higher conductivity values were observed with PVF/PPycomposites than that of PPy homopolymers. Thermal decomposition temperatures ofPVF/PPy-H3BO3 and PVF/PPy-CH3COOH, which are the most conducting composites, werehigher than that of their homopolymers. Conductivity value of PVF/Ni/PPy-CH3COOH,which was one of the composites synthesized with Cu (0) and Ni (0) decomposition onPVF/PPy-CH3COOH, was observed higher than that of either PVF/PPy-CH3COOH orNi/PPy-CH3COOH. Conductivity behaviour of polymers were investigated with changeableand isothermal conditions. Structural properties of all homopolymers and binary and ternarycomposites were investigated by FTIR analysis. Spectrum of fourier transform infraredspectroscopy (FTIR) analysis, confirm polymerization and formation of composites.Measurements of gouy balance showed that polypyrrole and composites belonging polaronand bipolaron conduction mechanism. Surface morphologies of polymers clarified withscanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS).Key words: Polyvinylferrocene, polypyrrole, Cu(0), Ni(0), composite, conductiviy.2007, 203 pages