Электрофизические свойства композитных материалов на основе оксида графена и полианилина

  • Татьяна Николаевна Мясоедова Южный федеральный университет, ул. Большая Садовая, 105/42, Ростов-на-Дону 344006, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-2891-7780
  • Ольга Вадимовна Недоедкова Южный федеральный университет, ул. Большая Садовая, 105/42, Ростов-на-Дону 344006, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1274-8449
  • Галина Эдуардовна Яловега Южный федеральный университет, ул. Большая Садовая, 105/42, Ростов-на-Дону 344006, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-0157-6955
Ключевые слова: композитные материалы, полианилин, оксид графена, удельная проводимость, ширина запрещенной зоны

Аннотация

Методом Холла изучены электрофизические характеристики композитных материалов на основе полианилина (ПАНИ), оксида графена (ОГ) с марганцем. Проведено сравнение этих характеристик композитных систем состава ОГ-ПАНИ и ОГ-ПАНИ-Mn с мономатериалами ОГ и ПАНИ.

Показано, что электрическая проводимость композитов значительно выше, чем мономатериалов и обусловлена подвижностью носителей заряда.

По данным УФ-видимой и ИК-спектроскопии определено, что ширина оптической запрещенной зоны (Eg) композита ОГ-ПАНИ увеличивается при добавлении металла, но уменьшается по сравнению с ПАНИ, смещение характеристических колебаний в область более низких частот свидетельствует о ковалентном взаимодействии композита ОГ-ПАНИ с катионами марганца

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Татьяна Николаевна Мясоедова, Южный федеральный университет, ул. Большая Садовая, 105/42, Ростов-на-Дону 344006, Российская Федерация

к. т. н., доцент, в. н. с. Института нанотехнологий, электроники и приборостроения, Южный федеральный университет (Таганрог, Российская Федерация)

Ольга Вадимовна Недоедкова, Южный федеральный университет, ул. Большая Садовая, 105/42, Ростов-на-Дону 344006, Российская Федерация

аспирант 2-го года обучения, ассистент преподавателя кафедры физики наносистем и спектроскопии физического факультета, Южный федеральный университет (Ростов-на-Дону, Российская Федерация)

Галина Эдуардовна Яловега, Южный федеральный университет, ул. Большая Садовая, 105/42, Ростов-на-Дону 344006, Российская Федерация

д. ф.-м. н., заведующая кафедрой физики наносистем и спектроскопии физического факультета, Южный федеральный университет (Ростов-на-Дону, Российская Федерация)

Литература

Baskakov S. A., Shulga Yu. M., Baskakova Yu. V., Zolotarenko A. D., Kuznetsov I. E., Efimov O. N., Gusev A. L. New composite materials for supercapacitor electrodes based on reduced oxide graphene and polyaniline. International scientific journal for Alternative Energy and Ecology. 2012;12(116): 66–76.

Yang D. Application of nanocomposites for supercapacitors: Characteristics and properties. Nanocomposites – New Trends and Developments. 2012. https://doi.org/10.5772/50409

Salvatierra R. V., Zitzer G., Savu S.-A., … Rocco M. L. M. Carbon nanotube/polyaniline nanocomposites: Electronic structure, doping level and morphology investigations. Synthetic Metals. 2015;203: 16–21 https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2015.01.034

Singh G., Kumar Y., Husain S. Fabrication of symmetric polyaniline/nano-titanium dioxide/activated carbon supercapacitor device in different electrolytic mediums: Role of high surface area of carbon and facile interactions with nano-titanium dioxide for high-performance supercapacitor. Energy Technology. 2023;11(1): 2200931. https://doi.org/10.1002/ente.202200931

Savić M., Janošević Ležaić A., Gavrilov N., … Ćirić-Marjanović G. Carbonization of MOF-5/polyaniline composites to N, O-doped carbon/ZnO/ZnS and N, O-doped carbon/ZnO composites with high specific capacitance, specific surface area and electrical conductivity. Materials. 2023;16(3): 1018. https://doi.org/10.3390/ma16031018

Lv P., Tang X., Zheng R., Ma X., Yu K., Wei W. Graphene/polyaniline aerogel with superelasticity and high capacitance as highly compression-tolerant supercapacitor electrode. Nanoscale Research Letters. 2017;12(1): 1–11. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2395-z

Wang S., Tan Z., Li Y., Sun L., Zhang T. Synthesis, characterization and thermal analysis of polyaniline/ZrO2 composites. Thermochimica Acta. 2006;441(2): 191–194. https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.05.020

Sawarkar M., Pande S. A, Agrawal P. S. Synthesis and characterization of polyaniline doped metal oxide nanocomposites. International Research Journal of Engineering and Technology. 2015;2(9): 2427–2432. https://www.irjet.net/archives/V2/i9/IRJET-V2I9295.pdf

Mostafaei A., Zolriasatein A Synthesis and characterization of conducting polyaniline nanocomposites containing ZnO nanorods. Progress in Natural Science: Materials International. 2012;22(4): 273–280. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2012.07.002

Chen L., Sun L., Luan F., … Liu, X. X. Synthesis and pseudocapacitive studies of composite films of polyaniline and manganese oxide nanoparticles. Journal of Power Sources. 2010;195(11):3742–3747. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.12.036

Lei X., Su Z. Conducting polyaniline coated nano silica by in situ chemical oxidative grafting polymerization. Polymer Advanced Technology. 2007;18(6): 472–476 https://doi.org/10.1002/pat.905

Gorshkov N. V., Yakovleva E. V., Krasnov V. V., … Yakovlev A. V. Electrode for a supercapacitor based on electrochemically synthesized multilayer graphene oxide. Russian Journal of Applied Chemistry, 2021;94(3): 388–396. https://doi.org/ https://doi.org/10.1134/s1070427221030149

Shao Y., El-Kady M. F., Wang L. J., … Kaner R. B. Graphene-based materials for flexible supercapacitors. Chemical Society Reviews. 2015;44: 3639–3665. https://doi.org/10.1039/c4cs00316k

Cai Y., Ke Q., Zhang G., Feng Y. P., Vivek B. S., Zhang Y. W. Giant phononic anisotropy and unusual anharmonicity of phosphorene: interlayer coupling and strain engineering. Advanced Functional Materials. 2015; 25: 2230e6. https://doi.org/10.1002/adfm.201404294

Wang G. K., Sun X., Lu F. Y., … Lian J. Flexible pillared graphene-paper electrodes for highperformance electrochemical supercapacitors. Small. 2012;8: 452e9. https://doi.org/10.1002/smll.201101719

Moussa M., El-kady M. F., Zhao Z. Recent progress and performance evaluation for polyaniline/graphene nanocomposites as supercapacitor electrodes. Nanotechnology 2016;27(44): 42001–42021. https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/44/442001

Kumar R., Jahan K., Nagarale R. K., Sharma A., Long N. Lasting electro-osmotic pump with polyaniline-wrapped aminated graphene electrodes. ACS Applied Materials and Interfaces. 2015;7(1): 593−601. https://doi.org/10.1021/am506766e

Shmatko V.A., Myasoedova T. N., Mikhailova T. A., Yalovega G. E. Features of the Electronic structure and chemical bonds of polyanilinebased composites obtained by acid-free synthesis. Condensed Matter and Interphases, 2019;21(4): 569–578. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2367

Myasoedova T. N., Nedoedkova O. V., Kalusulingam R., Mikheykin A. S., Konstantinov A. S., Yalovega G. E. Morphology, molecular and electronic structure of a composite material based on graphene oxide and polyaniline. Physics of the Solid State. 2023; 65(12). https://doi.org/10.61011/FTT.2023.12.56723.4935k

Konwer S., Guha A. K., Dolui S. K. Graphene oxide-filled conducting polyaniline composites as methanol-sensing materials. Journal of Materials Science. 2013;48: 1729–1739. https://doi.org/10.1007/s10853-012-6931-z

Konwer S. Graphene oxide-polyaniline nanocomposites for high performance supercapacitor and their optical, electrical and electrochemical properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2016;27(4): 4139–4146. https://doi.org/10.1007/s10854-016-4273-3

Mallick K., Witcomb M. J., Dinsmore A., Scurrell M. S. Polymerization of aniline by cupric sulfate: A facile synthetic route for producing polyaniline. Journal of Polymer Research. 2006;13: 397–401. https://doi.org/10.1007/s10965-006-9057-7

Hu F., Li W., Zhang J., Meng W. Effect of graphene oxide as a dopant on the electrochemical performance of graphene oxide/polyaniline composite. Journal of Materials Science and Technology. 2014;30(4): 321–327. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.10.009

Lu X., Yu Y., Chen L., Mao H., Zhang W., Wei Y. Preparation and characterization of polyaniline microwires containing CdS nanoparticles. Chemical Communications. 2004;13: 1522–1523. https://doi.org/10.1039/B403105A

Harish C., Sai Sreeharsha V., Santhosh C., … Nirmala Grace A. Synthesis of polyaniline/graphene nanocomposites and its optical, electrical and electrochemical properties advanced science. Advanced Science, Engineering and Medicine. 2013; 5(2): 140–148. https://doi.org/10.1166/asem.2013.1237

Myasoedova T. N., Moiseeva T. A., Kremennaya M. A., Tirkeshov A., Yalovega G. E. Structure and electrochemical properties of PANI/ZrOX and PANI/SiOX composites. Journal of Electronic Materials. 2020;49(8): 4707–4713. https://doi.org/10.1007/s11664-020-08170-2

Lai L., Chen L., Zhan D., … Lin J. One-step synthesis of NH2−graphene from in situ graphene−oxide reduction and its improved electrochemical properties. Carbon. 2011;49: 3250–3257. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.03.051

Опубликован
2024-01-31
Как цитировать
Мясоедова, Т. Н., Недоедкова, О. В., & Яловега, Г. Э. (2024). Электрофизические свойства композитных материалов на основе оксида графена и полианилина. Конденсированные среды и межфазные границы, 26(1), 104-110. https://doi.org/10.17308/kcmf.2024.26/11812
Раздел
Оригинальные статьи