光谱研究聚苯胺/ AgCl@Ag纳米复合材料由一个一步到位的方法

文摘

聚苯胺(PANI) / Ag@AgCl纳米复合材料,采用一步法成功地合成,由混合硝酸银的水溶液氯化苯胺和延迟反应的发展。通过这种方式,氯化苯胺代表一个单体对聚苯胺和氯的来源⁻AgCl阴离子形成所必需的,同时作为氧化剂硝酸银行为引发剂对苯胺聚合和前体AgCl@Ag阶段。聚苯胺的形成变化已被确认的颜色黑色绿色和拉曼和红外光谱的AgCl@Ag阶段一直强调从XRD和拉曼。粉末的应用理论让我们衡量Ag)的微晶尺寸和AgCl,分别,23岁和52 nm。恒定直流电导率的交流电导率显示政权在低频率对应0.4 S /厘米⁻¹和交叉的频率相关政权Aω类型^年代在高频率。

1。介绍

聚苯胺是一种最有前途的本征导电聚合物由于其相对较高的掺杂后电导率,其环境稳定的掺杂和中立国家,它易于合成、和原料的成本相对较低1,2]。一般来说,可以合成导电聚合物电化学或化学氧化相应的单体在不同有机溶剂在水和/或媒体。的兴趣开发新的无机/有机纳米复合材料近年有所增加,由于广泛的潜在的使用这些材料。可以使用这些混合动力车在光学、电化学、电子、机械、光电化学、等领域。一个重要类的混合材料是有机分数由导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯。这些材料变得更加明显,至少一个分数发生在纳米尺度上(3]。

为了改善结构和物理性质,各种材料,如金属或金属盐掺杂导电聚合物在不同实验协议。Ag纳米颗粒的掺入导电聚合物的兴趣美德的协同作用的物理化学性质。特别是PANI / Ag复合材料得到了很大的关注,因为他们优良的抗菌活性和电化学性能(4]。然而,则较少受到关注卤化银/聚苯胺纳米复合材料的研究和探索其可能的新属性。

卤化银是众所周知的一样采用光敏材料和原材料在摄影的电影。特别是,氯化银(AgCl)是一个典型的光敏半导体材料与间接带隙(3.25 eV),因此具有内在的光响应的紫外线。获得高吸收系数在一个广泛的可见光谱区域,AgNPs掺杂AgCl表面引入了改变AgCl的能带结构和提高其可见光敏感。Ag@AgCl /聚苯胺纳米复合材料是多功能材料拥有独特的性质和广泛的品种在各领域的应用前景。已经进行了很多尝试,以精致Ag@AgCl /聚苯胺纳米复合材料;然而,所有这些努力的准备(包括两个步骤5,6),分别由Ag纳米颗粒的制备与AgCl混合/聚苯胺复合材料。在这项工作中,我们报告我们的贡献的制备聚苯胺/ Ag@AgCl三元纳米复合材料使用一步简单的方法。

2。实验

2.1。材料

硝酸银(AgNO₃)和氯苯胺(AnCl)从Sigma-Aldrich购买。这些试剂被用作接受没有进一步的治疗。水的解决方案在整个实验准备和去离子水。

2.2。合成聚苯胺/ AgCl@Ag纳米复合材料

PANI / AgCl@Ag三元纳米复合材料是由混合50毫升硝酸银的水溶液和在环境温度下氯化苯胺的摩尔比率⁺AnCl对应3。混合是在搅拌一个小时,然后在室温下的实验室。经过13天的老化,形成深绿色沉淀与去离子水清洗/乙醇多次,直到其滤液无色中性,最后干24小时60°C。

2.3。描述

与粉末样品的X射线衍射图进行Panalytical X 'Pert Pro MPD衍射仪配备了铜管的波长k-alpha 1:1.54060和过滤k-beta镍(2θ= 25°-90°)。优秀的光谱仪进行了红外光谱分析,和光谱获得使用KBr丸。拉曼光谱收集使用拉曼LabRam人力资源从HORIBA光谱仪Jobin Yvon激光HeNe 633海里。我们使用了一个优秀的紫外可见光谱仪(λ950)来确定形成聚苯胺的类型,和样品的固体形态。广达200 JEOL扫描电子显微镜是用来评估各种复杂的纳米复合材料的形态。电气性能是决定使用一个安捷伦科技品牌电导仪(阻抗计),型号4294 A。

3所示。结果和讨论

3.1。DRX衍射图

产品的组成和结构在XRD的特征。图1显示了纳米复合材料的x射线衍射模式。在x射线衍射模式中,很明显两个结晶良好的阶段的共存:金属纳米Ag)⁰和AgCl。θ≈38°的山峰,44°、64°、76°和81°代表,分别的衍射网状hkl飞机(111)、(200)、(220)、(311)和(222)面心立方金属银纳米粒子(ASTM表01-087-0720 (4])。另一方面,山峰在2θ≈28°,32°,46°,55°,57°、67°、74°和85°代表,分别的衍射网状hkl飞机(111)、(200)、(220)、(311)、(222)、(400)、(331)、(420)和(422)面心立方结构的AgCl阶段(ASTM表:01-085-1355)。聚苯胺的非晶特征是由多种曲率坐落在2θ≈24.9°(7,8]。

用谢乐公式, 在哪里微晶的平均大小,衍射角,是激发波长(1.54),是(0.9)的形式因素,是宽度的数字中高线(hkl)认为这是由吗 在哪里代表了半高宽度x射线衍射模式和观察代表实验设备的放大,评估在每个设备上使用单晶的引用。

可以计算的微晶尺寸Ag)⁰分别和AgCl, 23岁,52海里。

一般来说,对于AgCl@Ag纳米复合材料由简单的沉淀与Ag)金属的光致还原作用光,Ag)的x射线衍射峰⁰阶段非常低,他们是看不见的XRD衍射图。这是由于他们的高分散性AgCl的表面。然而,在我们的案例中,有趣的是,Ag)的强度⁰非常激烈。这是证据,Ag纳米粒子形成了实质上是通过减少Ag)⁺由苯胺阳离子形成聚苯胺。

3.2。红外光谱

的进化与硝酸银反应氯化苯胺在老化检测到红外光谱。图2介绍了产品的红外光谱谱从反应介质分离后30分钟的搅拌后没有老化和3、7、13天的老化。可以看出,乐队的苯胺主导光谱对产品没有老化和那些经过3和7天的老化特征:乐队在1384厘米⁻¹是由于碳氮的盐酸苯胺和乐队在3784厘米吗⁻¹和3433厘米⁻¹是归因于- h伸缩振动。带对应于碳氢键不对称伸缩振动出现在2927厘米⁻¹和乐队在753厘米⁻¹分配给的振动- h。与老化,可以看出这些乐队失去强度,直到总消失和出现的新乐队13天。纯聚苯胺的乐队通常出现在1294厘米⁻¹(υ_碳氮在二级芳香胺类),1555厘米⁻¹(υ_{C = C}醌型环),1469厘米⁻¹(υ_{C = C}苯环型的环),1120厘米⁻¹(B-NH的振动模式⁺=问结构)(2]。所有这些乐队出现在13天的光谱产品老化;然而,我们注意到细微的转变导致聚合物链之间的相互作用和银色金属。乐队在2930厘米⁻¹是由于芳核的振动拉伸,碳氢键(6]。碳氮伸缩振动位于约1373厘米⁻¹。乐队在793厘米⁻¹代表了平面外弯曲碳氢键(3,5,7]。乐队的相对强度为1571厘米⁻¹和乐队在1488厘米⁻¹表明材料的氧化态(7]。

3.3。拉曼光谱

我们已经注意到,红外光谱谱不继续聚苯胺乐队的所有特征。这可能是由于矩阵的复杂性形成这种纳米复合材料7]。另一方面,金属氯化银和氯化银乐队位于低频或拉曼光谱分析的实用程序。

拉曼光谱图3。所有乐队都重新集结,分配表1。

最有趣的乐队都位于约250厘米⁻¹和311厘米⁻¹分别与桥接卤素金属的拉伸振动和热卤素原子弹性振动(13]。

3.4。紫外可见光谱

纳米复合材料(图的紫外可见光谱4)显示存在的三个特征波段(335 nm、482 nm和563 nm)。乐队在335 nm和563 nm)是标准的聚苯胺乐队(14,15]。首先是相关的π- - - - - -π^∗电子在苯环型的过渡段。第二个与激发产生的醌型的环(16,17]。第三个乐队在482海里与Ag)金属表面电浆共振吸收电子(18,19]。这电浆乐队由于高分子金属界面的电子的激发发光光子。AgCl纳米粒子的不确定分析,因为他们是立即转化为金属Ag)的光光子。这些解释证明纳米复合材料是由聚苯胺,银金属,AgCl纳米颗粒。

3.5。形态学研究

制备纳米复合材料的扫描电镜图像如图5。显然可以看出,氯化银出现在立方形成光滑的表面。这是在协议与XRD的结果。AgCl粒子的粒径范围从50到300海里。另一方面,可以看出一些微小的5 - 20纳米Ag纳米粒子表面锚定AgCl nanocubes,和Ag@AgCl集群凝聚在聚苯胺形成海绵状的结构(14]。

3.6。聚苯胺/ Ag@AgCl纳米复合材料的形成机理

聚苯胺/ Ag@AgCl可能机制的形成可以阐明以下解释。一般来说,制备聚苯胺/ Ag纳米复合材料进行了文献中使用苯胺液体可以形成两相的材料由聚苯胺和Ag纳米颗粒。在我们的例子中,通过使用氯化苯胺的苯胺代替液体,中富含氯离子与硝酸银反应形成AgCl。众所周知,银卤化物灯下不稳定是由于他们的光敏特性。在吸收一个光子,卤化银粒子生成一个电子和一个洞,随后photogenerated电子结合Ag)⁺离子形成Ag)⁰原子。最终,一群银原子形成在卤化银粒子对光子的吸收。因为Ag)的摩尔比率Cl⁻是对应于3,那么未反应的Ag)⁺作为氧化剂对苯胺的聚合;通过这种方式,获得三元纳米复合材料,然后AgCl NPs作为第一个聚苯胺形成复合成核和周围AgNPs获得PANI / AgCl@Ag三元纳米复合材料。

3.7。电气性能

频率相关的导电性纳米复合材料已经定的Almond-West普遍幂律(15]: 在哪里和阻抗的实部和虚部,是厚度,电极面积涂层表面的样本,然后呢是频率指数通常小于或等于1。

图6显示了交流电导率作为频率的函数,我们可以观察到纳米复合材料形成的交流电导率开始常数,然后迅速从一个给定的频率增加。这突然的电导率上升的异质性有关纳米复合材料(14]。这种复合材料(高分子金属)的所在地是一个固有偶极极化,移动收费的外观,和精化粒子上的大的偶极子15]。可以外推法确定的直流电导率电导率交流向零频率的限制。纳米复合材料的电导率直流0.4 S /厘米。我们可以得出结论,我们的材料属于半导体类具有广泛的应用领域。

4所示。结论

总之,我们已经成功地准备双官能团的聚苯胺/ AgCl@Ag纳米复合材料通过简单和方便的方法。代AgCl和聚苯胺是伴随着金属Ag)的原位形成光致还原作用的光和减少Ag)⁺由苯胺的物种。从光谱和x射线衍射研究中,我们展示了这三个阶段的共存。有趣的是,Ag纳米粒子与可接受的数量、共存,他们分散在nanocubic AgCl的表面。另一方面,纳米复合材料的交流电导率显示相同的常见行为无序材料。

数据可用性

作者声明,所有数据支持本研究的结果可在本文和补充材料。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了突尼斯的高等教育和科学研究。作者承认国家研究中心的工作人员在材料科学,尤其是复合材料和粘土矿物实验室的成员。

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