Синтез и исследование полианилина, допированного ионами меди

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Омский государственный университет
им. Ф. М. Достоевского»
Физический факультет
Кафедра общей, прикладной и медицинской физики
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИАНИЛИНА,
ДОПИРОВАННОГО ИОНАМИ МЕДИ
Выполнила:
Студентка гр. ФББ-004-О-01
Асташова Ирина Геннадьевна
Научный руководитель:
к.ф.-м.н., доцент
Давлеткильдеев Надим Анварович

2.

Введение
Полианилин (ПАНИ) – полимер, состоящий из
макромолекул, образованных цепочками из регулярно
чередующихся бензольных колец и азотсодержащих групп.
Принадлежит к классу электропроводящих полимеров.
ПАНИ привлекает большое внимание исследователей за счет
простоты синтеза, низкой цены на мономер, термической и
химической стабильности, способности изменять свою
электропроводность через допирование различными
кислотами.

3.

Цель и задачи работы
Синтез и исследование особенностей морфологии и
молекулярной структуры полианилина, допированного
ионами меди (Cu2+-ПАНИ).
Задачи:
1. Синтезирование методом окислительной
полимеризации Cu2+-ПАНИ;
2. Получение методом атомно-силовой микроскопии
изображений поверхности образца Cu2+-ПАНИ;
3. Измерение ИК спектров пропускания Cu2+-ПАНИ.

4.

Синтез
Cu2+-ПАНИ был синтезирован методом химической
окислительной полимеризации анилина в присутствии ионов
Cu2+. Источником Cu2+ выступал 0,003 М водный раствор
Cu(CH3COO)2.Время реакции 60 мин. Продукт реакции
отмывался дистиллированной водой методом фильтрации и
высушивался на воздухе.

5.

Методика измерений
Атомно-силовая микроскопия
Образец для исследования методом атомно-силовой микроскопии
(АСМ) формировался осаждением частиц полимера на стеклянную
подложку в процессе синтеза. Сканирование поверхности образца
производилось с помощью атомно-силового микроскопа MFP-3D
SA (Asylum Research) в полуконтактном режиме на воздухе.
ИК-спектроскопия
Образец для исследования методом инфракрасной (ИК)
спектроскопии формировался в форме тонкого диска
прессованием под давлением 10 МПа смеси порошков Cu2+-ПАНИ
и KBr. ИК-спектры пропускания измерялись ИК-Фурье
спектрометре VERTEX 70 (Bruker).

6.

Морфология
(1)
(2)
Рис. 1. АСМ-изображение частиц Cu2+-ПАНИ (а) и гистограмма распределения
частиц по диаметру (б)
Результаты исследования Cu2+-ПАНИ, полученные методом
АСМ, представлены на рис. 1, 2. Рис. 1 демонстрирует, что
синтезированный полимер образован глобулярными частицами,
представляющими собой молекулярный клубок полимерной цепи.

7.

Рис. 2. АСМ-изображения частицы Cu2+-ПАНИ, полученные при
регистрации высотного сигнала (а) и сигнала фазового сдвига
колебаний кантилевера (б)

8.

Молекулярная структура
Тип колебаний
Рис. 3. ИК-спектр Cu2+-ПАНИ
Cu2+ПАНИ
Валентные колебания хиноидных
колец
1596
Валентные колебания бензольных
колец
1511
Валентные колебания C–N в
хиноидном кольце
1327
Валентные колебания C–N в
бензольном кольце
1260
Валентные колебания C―N+
1159
Деформационные колебания
ароматических колец
1052
Деформационные колебания C―H
835

9.

Заключение
1.В работе синтезирован полианилин, допированный ионами
меди.
2. Исследование морфологии синтезированного полимера
показало, что он состоит из глобулярных частиц со средним
диаметром 163 нм, обладающих высокой плотностью упаковки
полимерной цепи.
3. Изучение полимера методом ИК-спектроскопии показало
соответствие его молекулярной структуры структуре ПАНИ,
допированного Cu2+.

10.

Список литературы
1. Q. Huang, G. Chen, J. Liu, One-pot synthesis of polyaniline
doped with transition metal ions using H2O2 as oxidant,
Polym. Adv. Technol., 2014, 25, 1391– 1395

11.

Спасибо за внимание