POLİ-o-FENİLENDİAMİN/CdO NANOKOMPOZİTLERİNİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Öz

Bu çalışmada, poli-o-fenilendiamin polimeri (POPD) ve farklı mol oranlarında CdO nanoparçacıkları içeren POPD/CdO nanokompozitleri sulu dietilen glikol çözeltisi ortamında kimyasal polimerizasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Sentezlenen polimer ile nanokompozitler Fourier transform infrared spektroskopi, diferansiyel taramalı kalorimetre, UV-Görünür bölge spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu analizleri ile yapısal ve morfolojik olarak incelenmiş ve dört nokta yöntemi ile elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılmıştır. Nanoparçacık varlığındaki kimyasal polimerizasyon ile elde edilen yapıların polimer ile nanoparçacığın basit bir karışımı olmadığı, polimer ile nanoparçacıklar arasında konjügasyonun ve elektron yoğunluğunun değişmesine neden olacak kuvvetli etkileşimlerin söz konusu olduğu nanokompozit yapıların sentezlendiği ve nanokompozitlerin iletkenlik değerlerinin polimerin iletkenliğinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca nanokompozitin sentezlenmesi sırasında kullanılan OPD/CdO oranlarına bağlı olarak termal kararlılığın değiştiği, bu oranın 2/1 olması ile maksimum termal kararlılığın elde edildiği görülmüştür. Taramalı elektron mikroskobu ile yapılan morfolojik incelemeler, POPD homopolimerinin küresel yapıya sahip CdO nanoparçacıkların etrafında birikerek nanoparçacıkları kapladığını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• Poli-o-fenilendiamin, Kadmiyum oksit, Kimyasal polimerizasyon, Nanokompozit.

Synthesis and Characterization of The Poly-o-Phenylenediamine/CdO Nanocomposites

Abstract

In this study, the poly-o-phenylenediamine (POPD) and POPD/CdO nanocomposites with different mole rates of CdO nanoparticles were synthesized in aqueous diethylene glycol solution via chemical oxidative polymerization. As synthesized polymer and nanocomposites were analyzed by fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, UV-Vis spectroscopy and scanning electron microscopy for structural on morphological characterization and electrical conductivity of the samples was measured by four-point AC conductivity method. It is suggested that the POPD/CdO nanocomposites, synthesized in the presence of CdO nanoparticles by chemical polymerization of OPD, are not an ordinary mixture. There are strong interactions between CdO nanoparticles and POPD which affect conjugation and electron density and the corresponding interactions lead to increase electrical conductivity of POPD due to increasing CdO nanoparticle amount. Furthermore, the thermal behavior of POPD/CdO nanocomposites was affected by CdO nanoparticle amount and maximum thermal stability occurred when OPD/CdO rate was equal to 2/1. Scanning electron microscope investigations revealed that spherical shaped CdO nanoparticles were surrounded by POPD homopolymer.

Keywords

• Poly-o-phenylenediamine, Cadmium oxide, Chemical polymerization, Nanocomposite.

Kaynakça

1. Dündar, D., 2005, Anilin Kopolimerlerinin Sentezi ve Elektrokimyasal Karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Mersin Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Mersin, 105.
2. Eskizeybek, V., Demir, O, Avcı, A., Chhowalla, M., 2011, “Synthesis and Characterization of Cadmium Hydroxide Nanowires by Arc Discharge Method in De-Ionized Water”, J Nanopart Res, Vol. 13, No. 10, pp. 4673-4680.
3. Eskizeybek, V., Avcı, A., Chhowalla, M., 2011, “Structural and Optical Properties of CdO Nanowires Synthesized from Cd(OH)2 Precursors by Calcination”, Cryst. Res. Technol., Vol. 46, No. 10, pp. 1093-1100.
4. Ferrere, S., Zaban, A., Gregg, B.A., 1997, “Dye Sensitization of Nanocrystalline Tin Oxide by Perylene Derivatives”, J. Phys. Chem. B, Vol. 101, pp. 4490-4493.
5. Ferro R., Rodriguez, J.A., 2000, “Influence of F-Doping on the Transmittance and Electron Affinity of CdO Thin Films Suitable for Solar Cells Technology”, Sol. Energy Mater. Sol. Cell, Vol. 64, pp. 363- 370.
6. Guo, Z., Li M., Liu, J., 2008, “Highly Porous CdO Nanowires: Preparation Based on Hydroxy- and Carbonate-Containing Cadmium Compound Precursor Nanowires, Gas Sensing and Optical Properties”, Nanotechnology, Vol. 19, pp. 245611.
7. Han, J., Song, J., Guo, R., 2007, “Synthesis of Poly(o-Phenylenediamine) Hollow Spheres and Nanofibers Using Different Oxidizing Agents”, Euro. Poly. J., Vol. 43, pp. 4229-4235.
8. Karim, M.R., Lee, C.J., Park, Y.T., Lee, M.S., 2006, “Synthesis and Characterization of Conducting Polythiophene/Carbon Nanotubes Composites” , J. Polym. Chem., Vol. 14, pp. 5283-5290.

9. Khanna, P. K., Lonker, S., Subbarao, V. S., Jun, K. W., 2004, “Polyaniline-CdS Nanocomposite from Organometallic Cadmium Precursor”, Mater. Chem. Phys., Vol. 87, pp. 49-52.
10. Li, X.G., Huang, M.R, Yang, Y., 2001, “Synthesis and Characterization of o-Phenylenediamine and Xylidine Copolymers”, Polymer, Vol. 42, No. 9, pp. 4099-4107.
11. Lu, H.B., Liao, L., Li, J.C., Wang, D.F., He, H., Fu, Q. et al., 2006, “High Surface-to-Volume Ratio ZnO
12. Microberets:  Low Temperature Synthesis, Characterization, and Photoluminescence”, J. Phys. Chem. B, Vol. 110, pp. 23211-23214.
13. Marinakos, S.M., Anderson, M.F., Ryan, J.A., Martin L.D., Feldheim, D.L., 2001, “Encapsulation, Permeability, and Cellular Uptake Characteristics of Hollow Nanometer-Sized Conductive Polymer Capsules”, J. Phys. Chem. B, vol 105, pp. 8872-8876.
14. Mbhele, Z.M., Sakmane, M.G., van Sittert, C.G.C.E., Nedeljkovic, J.M., Djokovic, V., Luyt, A.S., 2003, “Fabrication and Characterization of Silver-Polyvinyl Alcohol Nanocomposites”, Chem. Mater., Vol. 15, pp. 5019-5024.
15. Ogura, K., Shiigi, H., Nakayama, M. ve Kuratani, K., 1996, “Characterization of the Composite Film Prepared from Chemically Synthesized Poly(o-phenylenediamine) and Poly(vinyl alchohol) and the Appliction to a Humidity Sensor”, Vol. 64, No. 12, pp. 1327-1333.
16. Ortega, M., Santana, G., Morales-Acevedo, A., 2000, “Optoelectronic Properties of CdO/Si Photodetectors”, Sol. Stat. Elec., Vol. 44, pp. 1765-1769.
17. Ristic, M., Popovic S., Music, S., 2004, “Formation and Properties of Cd(OH)2 and CdO Particles”, Mater. Lett., Vol. 58, pp. 2494-2499.
18. Shaheen, S.E., Brabec, C.J., Sarıçiftçi, N.S., Padinger, F., Fromherz, T., Hummelen, J.C., 2001, “2.5% Efficient Organic Plastic Solar Cells”, Appl. Phys. Lett., Vol. 78, pp. 841-843.
19. Zhang, Z., Han, M., 2003, “One-Step Preparation of Size-Selected and Well-Dispersed Silver Nanocrystals in Polyacrylonitrile by Simultaneous Reduction and Polymerization”, J. Mater. Chem., Vol. 13, pp. 641-643.