Fabrication and Characterization of Polyaniline Nanofiber Films by Various Techniques

Abstract

У роботі поліанілінові нановолокна (PAni NFs) були успішно синтезовані методом хімічного окислення та гідротермальним методом. Були досліджені структурні, поверхневі морфологічні, оптичні та електричні властивості плівок PAni NFs, нанесених методом центрифугування. Результати XRD показали, що плівки PAni мають кристалічну природу. Середні розміри кристалітів складали 7,5 та 9,9 нм для плівок PAni, отриманих відповідно гідротермальним та хімічним методами. FESEM зображення PAni чітко вказували на те, що він має структуру, подібну до нановолокон. Наявність характерних функціональних груп у спектрі FTIR підтвердила утворення PAni. Оптична характеристика показала, що в забороненій зоні допускається прямий електронний перехід. Значення ширини забороненої зони для PAni NFs становлять відповідно 2,46 еВ та 2,63 еВ при гідротермальному та хімічному методах окислення. Поглинання швидко зменшується при коротких довжинах хвиль, що відповідають ширині забороненої зони плівки. Електричні властивості змінного струму показали, що PAni NFs, приготовлені хімічним методом, мають більш високу провідність змінного струму, ніж ті, що готуються гідротермальним методом, тоді як ємність плівок зменшується при збільшенні частоти. Значення показника частоти (s) досліджуваних тонких плівок лежать відповідно між 1,15 та 0,16 при гідротермальному та хімічному методах окислення. Виявилося, що метод приготування плівок впливає на діелектричну константу (ε1) та діелектричні втрати (ε2).

In this paper, the polyaniline nanofibers (PAni NFs) were successfully synthesized by chemical oxidation and hydrothermal methods. The structural, surface morphological, optical, and electrical properties were investigated for PAni NFs films deposited by spin coating technique. The XRD results showed that PAni films have crystalline nature. The average crystallite sizes were 7.5 and 9.9 nm for PAni prepared by hydrothermal and chemical methods, respectively. The FESEM images of PAni clearly indicated that it has nanofiber like structure. The presence of characteristic functional groups in FTIR spectrum confirmed the formation of PAni. Optical characterization showed that the direct electronic transition is allowed in the energy gap. The values of energy gap for PAni NFs are 2.46 eV and 2.63 eV at hydrothermal and chemical oxidation methods, respectively. The absorbance decreases rapidly at short wavelengths corresponding to the energy gap of the film. AC electrical properties showed that the PAni NFs prepared by chemical method have higher AC conductivity than those prepared by hydrothermal method, whereas the capacitance decreases when frequency increases. The values of frequency exponent (s) of the investigated thin films lie between 1.15 and 0.16 at hydrothermal and chemical oxidation methods, respectively. The dielectric constant (ε1) and dielectric loss (ε2) were found to be influenced by preparation method.