Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну

Введення вуглецевих нанотрубок до складу синтезованого електрохімічним способом поліаніліну спричиняє дворазове збільшення окисно-відновного струму, який співвідноситься з формуванням полярону (Е = 0,35 В) та біполярону (Е = 0,80 В). Цейефект використано для посилення чутливості амперометричного рН-...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наноструктурное материаловедение
Date:	2009
Main Authors:	Ковальчук, С.П., Крупак, А.І., Огенко, В.М.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2009
Subjects:	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62639
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну / С.П. Ковальчук, А.І. Крупак, В.М. Огенко // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 2. — С. 69-74. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62639
record_format	dspace
spelling	Ковальчук, С.П. Крупак, А.І. Огенко, В.М. 2014-05-23T19:45:47Z 2014-05-23T19:45:47Z 2009 Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну / С.П. Ковальчук, А.І. Крупак, В.М. Огенко // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 2. — С. 69-74. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 1996-9988 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62639 699+546 Введення вуглецевих нанотрубок до складу синтезованого електрохімічним способом поліаніліну спричиняє дворазове збільшення окисно-відновного струму, який співвідноситься з формуванням полярону (Е = 0,35 В) та біполярону (Е = 0,80 В). Цейефект використано для посилення чутливості амперометричного рН-сенсора на основі платформи з поліаніліну, модифікованого вуглецевими нанотрубками. Введение углеродных нанотрубок в состав синтезированного электрохимическим способом полианилина приводит к двукратному увеличению окислительно-восстановительного тока, который соотносится с формированием полярона (Е = 0,35 В) и биполярона (Е = 0,80 В). Этот эффект использован для повышения чувствительности амперометрического рН-сенсора на основе платформы из полианилина, модифицированного углеродными нанотрубками. The introduction of carbon nanotubes in the composition of electrochemically synthesized polyaniline results in two times increase in the oxidation/reduction currents which correspond to the formation of polarons (E = 0.35 V) and bipolarons (E = 0.80 V). This effect was used for the increase in the sensitivity of amperometric pH sensor platform based on polyaniline modified with carbon nanotubes. uk Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Наноструктурное материаловедение Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну
spellingShingle	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну Ковальчук, С.П. Крупак, А.І. Огенко, В.М. Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
title_short	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну
title_full	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну
title_fullStr	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну
title_full_unstemmed	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну
title_sort	редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну
author	Ковальчук, С.П. Крупак, А.І. Огенко, В.М.
author_facet	Ковальчук, С.П. Крупак, А.І. Огенко, В.М.
topic	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
topic_facet	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
publishDate	2009
language	Ukrainian
container_title	Наноструктурное материаловедение
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
format	Article
description	Введення вуглецевих нанотрубок до складу синтезованого електрохімічним способом поліаніліну спричиняє дворазове збільшення окисно-відновного струму, який співвідноситься з формуванням полярону (Е = 0,35 В) та біполярону (Е = 0,80 В). Цейефект використано для посилення чутливості амперометричного рН-сенсора на основі платформи з поліаніліну, модифікованого вуглецевими нанотрубками. Введение углеродных нанотрубок в состав синтезированного электрохимическим способом полианилина приводит к двукратному увеличению окислительно-восстановительного тока, который соотносится с формированием полярона (Е = 0,35 В) и биполярона (Е = 0,80 В). Этот эффект использован для повышения чувствительности амперометрического рН-сенсора на основе платформы из полианилина, модифицированного углеродными нанотрубками. The introduction of carbon nanotubes in the composition of electrochemically synthesized polyaniline results in two times increase in the oxidation/reduction currents which correspond to the formation of polarons (E = 0.35 V) and bipolarons (E = 0.80 V). This effect was used for the increase in the sensitivity of amperometric pH sensor platform based on polyaniline modified with carbon nanotubes.
issn	1996-9988
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62639
citation_txt	Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну / С.П. Ковальчук, А.І. Крупак, В.М. Огенко // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 2. — С. 69-74. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT kovalʹčuksp redoksaktivnístʹnapovnenogovugleceviminanotrubkamipolíanílínu AT krupakaí redoksaktivnístʹnapovnenogovugleceviminanotrubkamipolíanílínu AT ogenkovm redoksaktivnístʹnapovnenogovugleceviminanotrubkamipolíanílínu
first_indexed	2025-11-24T03:35:16Z
last_indexed	2025-11-24T03:35:16Z
_version_	1850841070982660096
fulltext	69 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 ª.Ï. Êîâàëü÷óê1, À.². Êðóïàê1, Â.Ì. Îãåíêî2 1Ëüâ³âñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò ³ì. ².ß. Ôðàíêà ì. Ëüâ³â, âóë. Êèðèëà ³ Ìåôîä³ÿ, 8, Óêðà¿íà, 29005 2²íñòèòóò çàãàëüíî¿ òà íåîðãàí³÷íî¿ õ³ì³¿ ³ì. Â.². Âåðíàäñüêîãî ÍÀÍ Óêðà¿íè ì. Êè¿â, ïðîñï. Àêàäåì³êà Ïàëëàä³íà, 32/34, Óêðà¿íà, 03680 ÐÅÄÎÊÑ-ÀÊÒÈÂÍ²ÑÒÜ ÍÀÏÎÂÍÅÍÎÃÎ ÂÓÃËÅÖÅÂÈÌÈ ÍÀÍÎÒÐÓÁÊÀÌÈ ÏÎË²ÀÍ²Ë²ÍÓ Ââåäåííÿ âóãëåöåâèõ íàíîòðóáîê äî ñêëàäó ñèíòåçîâàíîãî åëåêòðîõ³ì³÷íèì ñïîñî- áîì ïîë³àí³ë³íó ñïðè÷èíÿº äâîðàçîâå çá³ëüøåííÿ îêèñíî-â³äíîâíîãî ñòðóìó, ÿêèé ñï³ââ³äíîñèòüñÿ ç ôîðìóâàííÿì ïîëÿðîíó (Å = 0,35 Â) òà á³ïîëÿðîíó (Å = 0,80 Â). Öåé åôåêò âèêîðèñòàíî äëÿ ïîñèëåííÿ ÷óòëèâîñò³ àìïåðîìåòðè÷íîãî ðÍ-ñåíñîðà íà îñíîâ³ ïëàòôîðìè ç ïîë³àí³ë³íó, ìîäèô³êîâàíîãî âóãëåöåâèìè íàíîòðóáêàìè. Âóãëåöåâ³ íàíîòðóáêè (CNT), óòâîðåí³ ñêðó÷óâàííÿì ãðàôåíî- âèõ øàð³â çà æîðñòêèõ óìîâ ñèíòåçó, ìàþòü ä³àìåòð ó ê³ëüêà íàíî- ìåòð³â ³ äîâæèíó ïîðÿäêó ì³êðîìåòð³â. Ôîðìàëüíî ¿õ ìîæíà êëàñè- ô³êóâàòè ÿê îäíîâèì³ðí³ íàíîîá’ºêòè [1]. Óí³êàëüí³ñòü ô³çèêî-õ³ì³÷íèõ âëàñòèâîñòåé CNT çóìîâëåíî ¿õíüîþ åëåêòðîííîþ ñòðóêòóðîþ. Ñèñòåìà êîí’þãàö³¿ sp2-ã³áðèäèçîâàíèõ îðá³òàëåé âóãëåöþ, ùî ìàº âåëèêó ïðîòÿæí³ñòü ó äâîõ íàïðÿìêàõ, çàáåçïå÷óº áëèçüêó äî àë- ìàçó ìåõàí³÷íó ì³öí³ñòü (ìîäóëü Þíãà ~ 1012 Ïà), âèñîêó òåðì³÷íó ñò³éê³ñòü, åëåêòðîïðîâ³äí³ñòü, ÿêà çì³íþºòüñÿ â³ä íàï³âïðîâ³äíèêî- âî¿ äî ìåòàë³÷íî¿, ³íåðòí³ñòü äî á³ëüøîñò³ õ³ì³÷íèõ ðåàêòàíò³â ³ ðîç- ÷èííèê³â. Ç îãëÿäó íà åëåêòðîííó ñòðóêòóðó ìîæíà ñïîä³âàòèñÿ, ùî CNT âçàºìîä³ÿòèìóòü ³ç ìîëåêóëàìè, áàãàòèìè íà -åëåêòðîíè, íàñë³äêîì ÷îãî áóäå ìîäèô³êàö³ÿ CNT îðãàí³÷íèìè êîìïîíåíòàìè. Öåé íàïðÿì áóëî çàïî÷àòêîâàíî â ðîáîò³ [2], ñòðàòåã³þ ìîäèô³êàö³¿ îïèñàíî â ðîáîò³ [3]. Êîâàëåíòíîþ àáî íåêîâàëåíòíîþ ôóíêö³îíàë³- çàö³ºþ ìîæíà äîñÿãíóòè ðîç÷èííîñò³ CNT â îðãàí³÷íèõ íåïîëÿðíèõ ³ âîäíèõ ñåðåäîâèùàõ [4]. Âóãëåöåâ³ íàíîòðóáêè ó ïîºäíàíí³ ç ïî- ë³ìåðíèìè ñïîëóêàìè óòâîðþþòü êîìïîçèòí³ ìàòåð³àëè, âëàñòèâîñò³ ÿêèõ ìîæíà ëåãêî çì³íþâàòè òà ïðåöèç³éíî êîíòðîëþâàòè; ÿê ïîë³- ìåðíå ñïîëó÷íå âèêîðèñòîâóþòü åïîêñèäí³ ñìîëè [5], ïîë³ñòèðîë [6], ïîë³ìåòèëìåòàêðèëàò [7]. Êîìïîçèòè CNT òà åëåêòðîïðîâ³äíèõ ïîë³- ìåð³â ìîæíà îäåðæóâàòè õ³ì³÷íèì ñèíòåçîì, åëåêòðîõ³ì³÷íèì îñà- äæåííÿì ïîë³ìåðíîãî ñïîëó÷íîãî íà åëåêòðîäè ç ïîïåðåäíüî çàêð³ï- ëåíèìè âóãëåöåâèìè íàíîòðóáêàìè àáî åëåêòðîõ³ì³÷íèì ñï³âîñà- äæåííÿì. Êîìïîçèòè ïîºäíóþòü âåëèêó ïñåâäîºìí³ñòü åëåêòðî- ïðîâ³äíèõ ïîë³ìåð³â ç³ øâèäêèì çàðÿä-ðîçðÿäîì ïîäâ³éíîãî åëåêò- ðè÷íîãî øàðó òà äîáðèìè ìåõàí³÷íèìè é òåðìîðåçèñòèâíèìè âëàñ- òèâîñòÿìè CNT. Â åëåêòðîõ³ì³÷íî îñàäæåíèõ êîìïîçèòàõ ïîë³ìåð ³ CNT àêòèâíî âçàºìîä³þòü, ïîñèëþþ÷è åëåêòðîííó äåëîêàë³çàö³þ òà ñïðÿæåííÿ âçäîâæ ïîë³ìåðíèõ ëàíöþã³â. ²ç êîìïîçèòó CNT òà Êëþ÷îâ³ ñëîâà: âóãëåöåâ³ íàíî- òðóáêè, åëåêòðîõ³ì³÷íà ïîë³ìåðè- çàö³ÿ, ïîë³àí³ë³í, àìïåðîìåòðè÷- íà â³äïîâ³äü ÓÄÊ 699+546 ª.Ï. ÊÎÂÀËÜ×ÓÊ, À.². ÊÐÓÏÀÊ, Â.Ì. ÎÃÅÍÊÎ, 2009 © 70 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 ïîë³-3-ãåêñèëò³îôåíó áóëî ñôîðìîâàíî àêòèâíèé øàð òîíêîïë³âêîâîãî òðàíçèñòîðà [8]. Òðè òèïè åëåêòðîïðîâ³äíèõ ïîë³ìåð³â — ïîë³àí³ë³í, ïîë³- ï³ðîë, ïîë³-3,4-åòèëåíä³îêñèò³îôåí ³ç áàãàòîñò³í- íèìè CNT òåñòóâàëèñÿ ÿê ìàòåð³àëè äëÿ ñó- ïåðêîíäåíñàòîð³â. Âèÿâëåíî, ùî åëåêòðè÷íà ºìí³ñòü êîíäåíñàòîð³â áóëà â ìåæàõ â³ä 100 äî 300 ôàðàä/ã. Ïåðåâàãîþ òàêîãî òèïó ñóïåðêîí- äåíñàòîð³â º â³äíîñíî íèçüêà íàïðóãà çàðÿäó (0,6–1,8 Â), à òàêîæ â³äñóòí³ñòü ïîòðåáè âèêî- ðèñòàííÿ áóäü-ÿêèõ çâ’ÿçóâàëüíèõ ñóáñòàíö³é [9]. ²ç õ³ì³÷íî îêèñíåíèõ àí³ë³íó é îðòî-åòîêñ³àí³- ë³íó áóëî ñôîðìîâàíî ÷óòëèâèé øàð êîíäóêòî- ìåòðè÷íîãî ñåíñîðà äëÿ âèçíà÷åííÿ ãàëîãåíî- ïîõ³äíèõ âóãëåâîäí³â [10]. ×óòëèâ³ñòü ñåíñîðíèõ ïðèñòðî¿â íà ïëàòôîðìàõ ³ç åëåêòðîïðîâ³äíèõ ïîë³ìåð³â âèçíà÷àºòüñÿ óìîâàìè ñèíòåçó, ð³âíåì äîïîâàíîñò³, êîíôîðìàö³ºþ ïîë³ìåðíèõ ëàíöþã³â íà ïîâåðõí³ òðàíñä’þñåðà. Çá³ëüøåííÿ âåëè÷è- íè â³äêëèêó ñåíñîðà äîñÿãàºòüñÿ ïîë³ïøåííÿì êîíòàêòó àêòèâíèõ öåíòð³â ïîë³ìåðíèõ ëàíöþã³â ³ç ïåðåòâîðþâà÷åì ñèãíàë³â çà äîïîìîãîþ ñïå- ö³àëüíèõ ïîñåðåäíèê³â-ìåä³àòîð³â. Ìåòà ö³º¿ ðî- áîòè ïîëÿãàº ó ç’ÿñóâàíí³ âïëèâó CNT íà ðå- äîêñ-àêòèâí³ñòü ïîë³àí³ë³íó ï³ä ÷àñ åëåêòðîõ³- ì³÷íîãî ñèíòåçó çà ïîòåíö³îäèíàì³÷íèõ óìîâ. Åêñïåðèìåíòàëüíà ÷àñòèíà Àí³ë³í ô³ðìè «Aldrich» ïåðåãàíÿëè ï³ä âàêóó- ìîì â àòìîñôåð³ àðãîíó. Ñ³ð÷àíó êèñëîòó ìàð- êè «õ.÷.» âèêîðèñòîâóâàëè áåç äîäàòêîâîãî î÷è- ùåííÿ. Áàãàòîñò³íí³ âóãëåöåâ³ íàíîòðóáêè ñèí- òåçîâàíî ìåòîäîì õ³ì³÷íîãî îñàäæåííÿ ³ç ïàðîâî¿ ôàçè íà ïîâåðõí³ êàòàë³çàòîðà. Î÷èùåí³ â³ä çàëèøê³â êàòàë³çàòîðà òà ïîá³÷íèõ ðå÷îâèí íàíîòðóáêè äîñÿãàëè ì³êðîííî¿ äîâæèíè é ìàëè çîâí³øí³é ä³àìåòð â ³íòåðâàë³ 10–40 íì òà âíóòð³øí³é — 6–15 íì. Äëÿ ïðèãîòóâàííÿ ðîç÷èí³â çàñòîñîâóâàëè á³äèñòèëüîâàíó âîäó. Äî ïîë³ìåðèçàö³éíîãî ðîç- ÷èíó ç êîíöåíòðàö³ºþ 0,1 Ì ñâ³æîïåðåãíàíîãî àí³ë³íó òà 0,5 Ì H2SO4 äîäàâàëè 0,050 ã CNT. Ïåðåä ïîë³ìåðèçàö³ºþ ðîç÷èí óì³ùóâàëè â óëüò- ðàçâóêîâå ïîëå é ñîí³ô³êóâàëè ïðîòÿãîì 30 õâ. Äîñë³äè ïðîâîäèëè ó òðèñåêö³éí³é åëåêò- ðîõ³ì³÷í³é êîì³ðö³ ç ïëàòèíîâèìè ðîáî÷èì (S = 2 ìì2) òà äîïîì³æíèì åëåêòðîäàìè. ßê åëåêòðîä ïîð³âíÿííÿ âèêîðèñòîâóâàëè íàñè÷åíèé õëîð-ñð³áíèé åëåêòðîä. Åëåêòðîõ³ì³÷íó êîì³ðêó ïîëÿðèçóâàëè åëåêòðîõåì³ëþì³íåñöåíòíèì àíà- ë³çàòîðîì êîíñòðóêö³¿ Õàðê³âñüêîãî ô³çèêî-òåõ- í³÷íîãî ³íñòèòóòó ÍÀÍ Óêðà¿íè, ÿêèé çà äîïî- ìîãîþ àíàëîãîâî-öèôðîâîãî ïåðåòâîðþâà÷à áóëî êîìóòîâàíî ç ïåðñîíàëüíèì êîìï’þòåðîì. Ðîçãîðòêó ïîòåíö³àëó çä³éñíþâàëè â ìåæàõ â³ä –0,2 äî +1,2 Â ç³ øâèäê³ñòþ 50 ìÂ/ñ. Åëåêòðî- õ³ì³÷íèé ñèíòåç ïîë³àí³ë³íó òà êîìïîçèòó ïðîâà- äèëè çà òåìïåðàòóðè 20 îÑ. Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè òà ¿õ îáãîâîðåííÿ Åëåêòðîõ³ì³÷íèé ñèíòåç ïîë³àí³ë³íó çä³éñíþþòü çà ãàëüâàíîñòàòè÷íèõ àáî ïîòåíö³îäèíàì³÷íèõ óìîâ. Ìè îáðàëè ïîòåíö³îäèíàì³÷íèé, ùî, ÿê áóëî âèÿâëåíî ïîïåðåäí³ìè äîñë³äàìè, çàáåçïå÷óº îäåð- æàííÿ äîáðå ç÷åïëåíèõ ³ç ïîâåðõíåþ ïëàòèíè îäíî- ð³äíèõ çà òîâùèíîþ ïîë³àí³ë³íîâèõ ïë³âîê. Íà ðèñ. 1 íàâåäåíî ïîòåíö³îäèíàì³÷í³ êðèâ³ ïëàòèíîâîãî åëåêòðîäà â ïîë³ìåðèçàö³éíîìó ðîç÷èí³. Åëåêòðîõ³ì³÷íó îêèñíþâàëüíó êîíäåíñàö³þ àí³ë³íó ³íôîðìàòèâíî â³äîáðàæåíî öèêë³÷íèìè âîëüòàìïåðîãðàìàìè. Ó ïåðøîìó öèêë³ ðîçãîðò- êè â á³ê çá³ëüøåííÿ âåëè÷èíè àíîäíîãî ïîòåí- ö³àëó â³äáóâàºòüñÿ ëèøå îêèñíåííÿ àí³ë³íó ç óò- âîðåííÿì êàò³îí-ðàäèêàë³â, ðåêîìá³íàö³ÿ ÿêèõ ³ç ³çîìåðíèìè êàò³îí-ðàäèêàëàìè ñïðè÷èíÿº óòâî- ðåííÿ ïîë³àí³ë³íîâèõ ëàíöþã³â ³ç ì³êðîñòðóêòó- ðîþ òèïó «ãîëîâà äî õâîñòà». Íà öèêë³÷í³é âîëü- òàìïåðîãðàì³ öåé ïðîöåñ çîáðàæàºòüñÿ îêðå- ìîþ ïåòëåþ ç ìàêñèìóìîì ñòðóìó ïðè ïîòåí- ö³àë³ â ³íòåðâàë³ 0,9–1,2 Â. Ó íàñòóïíèõ öèê- ëàõ ðîçãîðòêè ïîòåíö³àëó ñòðóì îêèñíåííÿ âèòðà÷àºòüñÿ íà óòâîðåííÿ ìàêðîìîëåêóëÿðíèõ ëàíöþã³â ³ íà îêèñíåííÿ óòâîðåíîãî â ïîïåðåä- íüîìó öèêë³ ïîë³àí³ë³íó. Ïåðøèé ìàêñèìóì ñòðó- ìó îêèñíåííÿ (~0,25 Â) â³äïîâ³äàº óòâîðåííþ êà- ò³îí-ðàäèêàë³â (ïîëÿðîí³â), äðóãèé (~0,85 Â) — äèêàò³îí-ðàäèêàë³â (á³ïîëÿðîí³â) åìåðàëüäèíî- âî¿ ñîë³ [11]. Ñåðåäí³é ï³ê ñòðóìó ~0,5 Â â³äïîâ³- äàº ïðîöåñîâ³ îêèñíåííÿ ïðîäóêò³â åëåêòðîõ³- ì³÷íî¿ äåãðàäàö³¿ ïîë³àí³ë³íó, óòâîðåíèõ ïðè ïîòåí- ö³àëàõ ðîáî÷îãî åëåêòðîäà 1,1–1,2 Â. Ïîêàçîâèì º òå, ùî àíîäí³ ìàêñèìóìè ñòðóìó çðîñòàþòü ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ 71 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 Ðèñ. 1. Öèêë³÷í³ âîëüòàìïåðîãðàìè Pt-åëåêòðîäà â ðîç÷èí³ 0,1 Ì àí³ë³íó + 0,5 Ì H2SO4 ó âîä³. Øâèäê³ñòü ñêàíóâàííÿ ïîòåíö³àëó 50 ìÂ/ñ 1000 800 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 ïîòåíö³àë, Â ñòðóì, ìêÀ Ðèñ. 2. Öèêë³÷í³ âîëüòàìïåðîãðàìè Pt-åëåêòðîäà â ðîç÷èí³ 0,1 Ì àí³ë³íó + 0,5 Ì H2SO4 ó âîä³ â ïðèñóòíîñò³ âóãëåöåâèõ íàíîòðóáîê. Øâèäê³ñòü ñêàíóâàííÿ ïîòåíö³àëó 50 ìÂ/ñ 4000 3000 2000 1000 0 -1000 -2000 -3000 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 ïîòåíö³àë, Â ñòðóì, ìêÀ 72 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 Ðèñ. 3. Çàëåæí³ñòü âåëè÷èíè ñòðóìó â³äêëèêó â³ä ðÍ ðîç÷èíó çà ïîòåíö³àëó 0,35 Â (a) òà 0,80 Â (á). ×óòëèâèé øàð — (ïîë³àí³ë³í + CNÒ) á 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pH ñòðóì, ìêÀ Y =A + B * X Parameter Value Error A 541,82423 57,34283 B -52,84201 9,35673 R SD N P -0,97005 53,08351 4 0,02995 a 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 pH ñòðóì, ìêÀ Y =A + B * X Parameter Value Error A 383,28201 82,48111 B -42,43571 13,45859 R SD N P -0,91243 76,35456 4 0,08757 ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ 73 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 ³ç êîæíèì íàñòóïíèì öèêëîì, ùî âëàñòèâî åëåêòðîïðîâ³äíèì ïîë³ìåðàì. Îòæå, åëåêòðî- õ³ì³÷íå îêèñíåííÿ àí³ë³íó ñóïðîâîäæóºòüñÿ ïîë³ìåðèçàö³ºþ òà äîïóâàííÿì in situ. Äîäàâàí- íÿ äî ïîë³ìåðèçàö³éíîãî ðîç÷èíó CNT çóìîâ- ëþº ñóòòºâó òðàíñôîðìàö³þ öèêë³÷íèõ âîëüòàì- ïåðîãðàì (ðèñ. 2). Ó öüîìó ðàç³ ìàêñèìóìè ñòðóì³â ïîëîã³ø³ é ïëàâíî ïåðåõîäÿòü îäíå â îäíîãî. Àëå îñíîâíà â³äì³íí³ñòü ïîëÿãàº ó âåëè÷èí³ ìàêñèìóì³â ñòðóìó: âîíè á³ëüø í³æ óäâ³÷³ ïåðåâèùóþòü àíàëîã³÷í³ çíà÷åííÿ ñòðóì³â îêèñíåííÿ ïîë³àí³- ë³íó. Ó ãåòåðîñòðóêòóð³ ïîâåðõíåâîãî øàðó ïî- ë³àí³ë³í + CNT íà ïîâåðõí³ ïëàòèíè â³ä³ãðàþòü ðîëü ïîñåðåäíèê³â åëåêòðîííîãî ïåðåíåñåííÿ. Î÷åâèäíî, ùî ïîë³àí³ë³íîâ³ ìàêðîëàíöþãè â ïðèñóòíîñò³ âóãëåöåâèõ íàíîòðóáîê ñòàþòü ìåíø ñêðó÷åíèìè. Ó âèòÿãíóòîìó êîíôîðìà- ö³éíîìó ñòàí³ ê³ëüê³ñòü äîñòóïíèõ ðåàêö³éíèõ öåíòð³â ïîë³ìåðíîãî ëàíöþãà çá³ëüøóºòüñÿ. Äî òîãî æ âîíè áåçïîñåðåäíüî êîíòàêòóþòü ³ç CNT, çà äîïîìîãîþ ÿêèõ óìîæëèâëþºòüñÿ åëåêòðîííå ïåðåíåñåííÿ â³ä àêòèâíèõ öåíòð³â äî åëåêòðîäà ï³ä ÷àñ ðîçãîðòêè ïîòåíö³àëó â àíîäíó îáëàñòü ³ â çâîðîòíîìó íàïðÿìêó ï³ä ÷àñ ñêàíóâàííÿ ïîòåíö³àëó â êàòîäíó îáëàñòü. Íàñë³äêîì öüîãî º çá³ëüøåííÿ øâèäêîñò³ åëåê- òðîííîãî ïåðåíåñåííÿ, ùî âèÿâëÿºòüñÿ ó çá³ëüøåíí³ ñòðóì³â ÿê îêèñíåííÿ, òàê ³ â³äíîâ- ëåííÿ. Ó ïðàêòè÷í³é ïëîùèí³ çá³ëüøåííÿ âåëè- ÷èíè ñòðóì³â îêèñíåííÿ–â³äíîâëåííÿ îçíà÷àº ï³äâèùåííÿ ÷óòëèâîñò³ àêòèâíîãî øàðó â åëåê- òðîííî-ìîëåêóëÿðíèõ ïðèñòðîÿõ. Öå ìîæíà áà÷èòè íà ïðèêëàä³ àìïåðìåòðè÷íîãî ðÍ-ñåí- ñîðà, ÷óòëèâèé øàð ÿêîãî áóëî âèãîòîâëåíî ç ïîë³àí³ë³íó, ìîäèô³êîâàíîãî âóãëåöåâèìè íàíî- òðóáêàìè. Ç’ÿñóâàëîñÿ, ùî âåëè÷èíà ñòðóì³â îêèñíåííÿ çà ïîòåíö³àë³â 0,35 ³ 0,8 Â çàëåæèòü â³ä êèñëîòíîñò³ ñåðåäîâèùà. Ö³ºþ îáñòàâèíîþ ìîæíà ñêîðèñòàòèñÿ äëÿ àíàë³òè÷íîãî âèçíà- ÷åííÿ êîíöåíòðàö³¿ âîäíåâèõ ³îí³â. Çà âåëè÷è- íàìè ñòðóì³â â³äêëèêó ó ñòàíäàðòíèõ áóôåð- íèõ ðîç÷èíàõ ç³ çíà÷åííÿìè ðÍ 1,68; 4,01; 6,86 ³ 9,18 ïîáóäîâàíî êàë³áðóâàëüí³ ãðàô³êè òà ïðî- âåäåíî ñòàòèñòè÷íèé àíàë³ç (ðèñ. 3à, á). Åëåê- òðîïðîâ³äí³ñòü âëàñòèâà ëèøå åìåðàëüäèíîâ³é ñîë³ ïîë³àí³ë³íó â êèñëîìó ñåðåäîâèù³. Çìåí- øåííÿ êèñëîòíîñò³ ñåðåäîâèùà ñïðèÿº ïåðåõî- äîâ³ åìåðàëüäèíîâî¿ ñîë³ â ëåéêîåìåðàëüäèíî- âó îñíîâó, ÿêà íå º åëåêòðîïðîâ³äíîþ é, â³äïî- â³äíî, íå º åëåêòðîõ³ì³÷íî àêòèâíîþ, òîáòî çìåíøóºòüñÿ ð³âåíü äîïîâàíîñò³ ïîë³àí³ë³íîâèõ ìàêðîëàíöþã³â. Åêñïåðèìåíòàëüíî öå âèÿâ- ëÿºòüñÿ ó çíèæåíí³ ïåðøîãî òà äðóãîãî ìàêñè- ìóì³â ñòðóìó ç³ çá³ëüøåííÿì ðÍ ñåðåäîâèùà. Îäíàê âèÿâèëîñÿ, ùî äðóãèé ìàêñèìóì ñòðó- ìó á³ëüø ³íôîðìàòèâíèé äëÿ àíàë³òè÷íîãî âè- çíà÷åííÿ êèñëîòíîñò³ ñåðåäîâèùà. Äëÿ íüîãî ÷óòëèâ³ñòü ñåíñîðà, ÿêà õàðàêòåðèçóºòüñÿ êó- òîâèì êîåô³ö³ºíòîì ð³âíÿííÿ y = a + bx, äîð³âíþº –52,84 ïîð³âíÿíî ç –42,43 äëÿ ïåðøî- ãî ìàêñèìóìó. Êîåô³ö³ºíò ïàðíî¿ êîðåëÿö³¿ R = –0,97 òàêîæ á³ëüøèé ïîð³âíÿíî ç ïåðøèì ìàêñèìóìîì (–0,91). Îòæå, é çà ÷óòëèâ³ñòþ òà â³äòâîðþâàí³ñòþ ðåçóëüòàò³â äåòåêòóâàííÿ êèñëîòíîñò³ ñåðåäîâèù ñë³ä çä³éñíþâàòè íà îñíîâ³ çì³í âåëè÷èíè ñòðóìó çà ïîòåíö³àëó äðó- ãîãî ìàêñèìóìó. Ïîð³âíÿííÿ ðåçóëüòàò³â âèçíà÷åííÿ âåëè÷è- íè ðÍ ñåðåäîâèùà àìïåðìåòðè÷íèì ñåíñîðîì íà ïîë³àí³ë³íîâ³é òà íà ìîäèô³êîâàí³é âóãëåöåâè- ìè íàíîòðóáêàìè ïîë³àí³ë³íîâ³é ïëàòôîðìàõ âè- ÿâèëè ïîñèëåííÿ ÷óòëèâîñò³ á³ëüø í³æ ó ï³âòîðà ðàçà çà òèõ ñàìèõ êîåô³ö³ºíò³â ïàðíî¿ êîðåëÿö³¿ (äàí³ íå íàâîäÿòüñÿ). Ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî ÷àñ óñòàíîâëåííÿ ñòàö³îíàðíîãî çíà÷åííÿ ñòðóìó â³äêëèêó ÿê äëÿ ïîë³àí³ë³íîâîãî, òàê ³ äëÿ êîì- ïîçèòíîãî àêòèâíîãî øàðó ïðàêòè÷íî îäíàêîâèé ³ ïåðåáóâàº â ìåæàõ 250–300 ñ. Âèñíîâêè Åëåêòðîõ³ì³÷íèì ñïîñîáîì ó ïîòåíö³îäèíà- ì³÷íîìó ðåæèì³ åëåêòðîë³çó çà ðîçãîðòêè ïîòåí- ö³àëó â³ä –0,2 äî +1,2 Â íà ïëàòèíîâîìó åëåêò- ðîä³ ñèíòåçîâàíî ïîë³àí³ë³íîâ³ òà íàïîâíåí³ áàãà- òîñò³ííèìè âóãëåöåâèìè íàíîòðóáêàìè êîìïî- çèòí³ øàðè. Ïîë³ìåðí³ é êîìïîçèòí³ øàðè áóëî âèêîðèñòàíî ÿê ïëàòôîðìè àìïåðìåòðè÷íîãî ñåí- ñîðà äëÿ âèçíà÷åííÿ êèñëîòíîñò³ ñåðåäîâèùà. Ïîð³âíÿííÿ ðåçóëüòàò³â ïîêàçàëî, ùî ñòðóìè â³äêëèêó äëÿ êîìïîçèòíîãî ÷óòëèâîãî øàðó â 74 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 2,1 ðàçà ïåðåâèùóþòü ñòðóìè îêèñíåííÿ ïîë³àí- ³ë³íó. Ñòàòèñòè÷íèé àíàë³ç âèçíà÷åíü âåëè÷èíè ðÍ ðîç÷èí³â çàñâ³ä÷èâ, ùî ïðè Å = 0,8 Â ñåíñîð ìàº á³ëüøó ÷óòëèâ³ñòü ³ç êðàùîþ â³äòâîðþâàí³ñòþ ðåçóëüòàò³â. Âóãëåöåâ³ íàíîòðóáêè â êîìïîçèòíî- ìó ÷óòëèâîìó øàð³ çàáåçïå÷óþòü êðàùèé êîí- òàêò åëåêòðîàêòèâíèõ ïîë³àí³ë³íîâèõ öåíòð³â ³ç åëåêòðîõ³ì³÷íèì òðàíñä’þñåðîì, âèêîíóþ÷è ôóíêö³þ ïîñåðåäíèêà-ìåä³àòîðà â ïðîöåñ³ åëåê- òðîííîãî ïåðåíåñåííÿ. Ââåäåíèå óãëåðîäíûõ íàíîòðóáîê â ñîñòàâ ñèíòåçèðîâàí- íîãî ýëåêòðîõèìè÷åñêèì ñïîñîáîì ïîëèàíèëèíà ïðèâîäèò ê äâóêðàòíîìó óâåëè÷åíèþ îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëü- íîãî òîêà, êîòîðûé ñîîòíîñèòñÿ ñ ôîðìèðîâàíèåì ïîëÿðî- íà (Å = 0,35 Â) è áèïîëÿðîíà (Å = 0,80 Â). Ýòîò ýôôåêò èñïîëüçîâàí äëÿ ïîâûøåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè àìïåðîìåò- ðè÷åñêîãî ðÍ-ñåíñîðà íà îñíîâå ïëàòôîðìû èç ïîëèàíè- ëèíà, ìîäèôèöèðîâàííîãî óãëåðîäíûìè íàíîòðóáêàìè. Êëþ÷åâûå ñëîâà: óãëåðîäíûå íàíîòðóáêè, ýëåêòðîõèìè- ÷åñêàÿ ïîëèìåðèçàöèÿ, ïîëèàíèëèí, àìïåðîìåòðè÷åñêèé îòâåò The introduction of carbon nanotubes in the composition of electrochemically synthesized polyaniline results in two times increase in the oxidation/reduction currents which correspond to the formation of polarons (E = 0.35 V) and bipolarons (E = 0.80 V). This effect was used for the increase in the sensitivity of amperometric pH sensor platform based on polyaniline modified with carbon nanotubes. Key words: carbon nanotubes, electrochemically polymerization, polyaniline, amperometric response 1. Íàíîõ³ì³ÿ. Íàíîñèñòåìè. Íàíîìàòåð³àëè / Ñ.Â. Âîë- êîâ, ª.Ï. Êîâàëü÷óê, Â.Ì. Îãåíêî, Î.Â. Ðåøåòíÿê. — Ê.: Íàóêîâà äóìêà. 2008. — 424 ñ. 2. Fullerene pipes / Liu L., Rinzler A.G., Smalley R.E. et al. // Science. — 1998, 280:1253. 3. Organic modification of carbon nanotubes / Liu L., Guo Z., Dai L., Zhu D. // Chinese Science Bull. — 2002. — 47. — Ð. 441– 447. 4. Panchakarla L.S., Govindaray A. Covalent and non- covalent functionalization and solubilization of double- walled carbon nanotubes in nonpolar and aqueous media // J. Chem. Sci. — 2008. — 120. — P. 607–611. 5. Thostenson E.T., Chou T.-W. Processing-structure- functional property relationship in carbon nanotu- be/epoxy composites // Carbon. 2006. — 44. — P. 3022–3029. 6. Polystyrene/multi-wall nanotube composites prepared by suspension polymerization and their electrorheological behavior / P. Slobodian, V. Pavlinek, A. Lengalova, P. Saha // Current Appl. Phys. — 2009. — 9. — P. 184– 188. 7. Kim H.S., Myung S.J., Jin H.J. Microspherical poly(methyl methacrylate)/multiwalled carbon nanotube composites prepared via in situ dispersion polymerization // J. Nanosci. Nanotechnol. — 2007. — 7. — P. 4045–4048. 8. Organic thin-film transistors based on conjugated polymer/ carbon nanotube composites / G. Ye, C.M. Li, J. Zhang, D. Gamota // Int. J. Nanotech. — 2007. — 4. — P. 441– 449. 9. Supercapacitors based on conducting polymers/nanotubes composites / Frackowiak E., Khomenko V., Jurewicz K. et al. // Power Sources. — 2006. — 153. — P. 413–418. 10. Detection of brominated by-product using a sensor array based on nanostructured thin films of conducting polymers / Carvalho E.R., Filho N.C., Venancio E.C. et al. // Sensors. — 2007. –7. — P. 3258–3271. 11. Êîâàëü÷óê ª.Ï., Ñð³áíèé Â.Ì., Áëàæåéîâñüêèé ª. Ðå- àêö³éíà çäàòí³ñòü àðîìàòè÷íèõ àì³í³â ó ðåàêö³ÿõ îêèñ- ëþâàëüíî¿ êîíäåíñàö³¿ // Â³ñíèê Ëüâ³â. óí-òó. Ñå- ð³ÿ õ³ì. — 2002. — Âèï. 42, ÷. 1. — Ñ. 142–145. ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ

Редокс-активність наповненого вуглецевими нанотрубками поліаніліну

Institution

Similar Items