Comparative Study of Thermal and Optical Properties of PANI Based Binary Nanocomposites

Abstract

Нанорозмірні матеріали та нанокомпозити, які складаються з металів, провідних полімерів, вуглецевих нанотрубок, використовуються у величезній кількості додатків завдяки своїм оптичним, механічним, тепловим та хімічним властивостям. Робота полягає у виготовленні нанокомпозитів PANI/rGO і PANI/MWCNT та вивченні їх оптичних і теплових характеристик. У статті детально описано методологію синтезу та відповідне оптично-теплове дослідження нанокомпозитів PANI/rGO та PANI/MWCNT з 8 ваг. % rGO/MWCNT у чистому PANI з використанням процесу хімічної окислювальної полімеризації in-situ. Для дослідження морфології поверхні синтезованих нанокомпозитів були використані скануюча електронна мікроскопія (SEM) та інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур'є (FTIR). Для вимірювання теплової стабільності нанокомпозитів PANI/rGO і PANI/MWCNT використовували термогравіметричний аналіз (TGA). Дослідження спектрофотометрії в УФ та видимій областях спектру виявили зменшення значень ширини забороненої зони в конкретних нанокомпозитних зразках PANI/rGO (8 wt. %) через посилення взаємодії між rGO-легованим PANI при молекулярному з'єднанні та відповідними алотропами вуглецю. Дослідження показало, що зразки PANI/rGO мають чудові структурні, теплові та оптичні характеристики, що робить їх придатними для досліджень і розробок у сфері накопичувачів енергії та її додатків.

Nanoscale materials and nanocomposites composed of metals, conducting polymers, carbon nanotubes, because of their optical, mechanical, thermal, and chemical properties, are used in a huge number of applications. Current work includes the fabrication of PANI/rGO, as well as PANI/MWCNT nanocomposites and the study of their optical and thermal characteristics. The article describes in detail the methodology of synthesis and relative optical and thermal study of PANI/MWCNT and PANI/rGO nanocomposites with 8 wt. % rGO/MWCNT in pure PANI using an in-situ chemical oxidation polymerization process. Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy were used to investigate the surface morphology of synthesized nanocomposites. Thermogravimetric analysis (TGA) was used to measure the thermal stability of PANI/rGO and PANI/MWCNT nanocomposites. UV-Visible spectrophotometry studies revealed a decrease in band gap values in specific PANI/rGO (8 wt. %) nanocomposite samples due to the enhanced significant interaction between rGO-doped PANI at molecular conjugation and the corresponding carbon allotropes. The study showed that PANI/rGO specimens have excellent structural, thermal, and optical characteristics, making them suitable for research and development in the field of energy storage devices and their applications.