Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/13155
Title: Preparation and characterization of polypyrrole film for chemical vapor sensor applications
Other Titles: การเตรียมและทดสอบคุณภาพของฟิล์มพอลิพิโรล เพื่อใช้ในการตรวจวัดไอระเหยของสารเคมี : รายงานวิจัย
Authors: Anuvat Sirivat
Ladawan Ruangchuay
Email: Anuvat.S@Chula.ac.th
no information provided
Other author: Chulalongkorn University. Petroleum and Petrochemical College
Chulalongkorn University. Petroleum and Petrochemical College
Subjects: Pyrrole
Conducting polymers
Polypyrrole
Gas-detectors
Issue Date: 2001
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Polypyrrole (PPy) was chemically prepared via an in situ doped polymerization utilizing seven dopant anions (dopant to monomer molar ratio, D/M = 1/12) to stabilize the positive charges on N of pyrrole rings. These dopant anions were found to play important roles on physical, chemical, and electrical properties of PPy as revealed by several techniques, e.g. X-ray photoelectron spectrometer and the custom-made four-point probe conductivity meter. PPys doped with alpha-naphthalene sulfonate (PPy/A) and beta-naphthalene sulfonate (PPy/B) have good pellet appearance, solubility, thermal stability, specific conductivity, and stability in conductivity. PPy/A was chemically synthesized at various D/M ratios. The D/M ratio giving PPy/A with high specific conductivity and stability in conductivity is 1/12. Upon exposure to acetone vapor at 16.7 vol.% in N2, negative changes in specific conductivity, negative changes in specific conductivity of PPys were observed. These changes depend critically on the type of the dopants used. For the sulfonate dopants, negative changes in specific conductivity exponentially depended on the doping level (N+/N) and the initial specific conductivity. It depended linearly on the proportion of the bipolaron species and the ordering and inversely on the proportion of the imine-like nitrogen defect (=N-). PPy/A exhibited the largest specific conductivity decrement: 0.4 S/cm. With a higher D/M ratio, PPy/A contained a smaller amount of moisture content and its response to acetone was enhanced. Various techniques, e.g. an environmental scanning electronmicroscope, were used to investigate the interaction between PPy and acetone molecules. H-bonding, swelling, and reduction reaction by acetone are suggested to cause the decrease in specific conductivity of PPy.
Other Abstract: พอลิพิโรล ได้ถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีทางเคมีและโดปในขั้นตอนเดียวกัน ด้วยตัวโดป 7 ชนิด ในอัตราส่วนโดยโมล ของตัวโดปต่อพิโรล เท่ากันคือ 1/12 หน้าที่หลักของตัวโดป คือช่วยให้ประจุบวกที่ไนโตรเจนเสถียร นอกจากนี้ยังพบว่า ตัวโดปยังมีผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพ ทางเคมี และทางไฟฟ้าของพอลิพิโรล ตามที่ได้วิเคราะห์ด้วยเครื่องมือหลายชนิดเช่น เครื่องเอ็กซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตรมิเตอร์ และเครื่องวัดค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะแบบสี่ขั้วซึ่งสร้างขึ้นเองในห้องปฏิบัติการ พอลิไพรอลที่โดปด้วยแอลฟา-แนฟทาลีน ซัลโฟเนต และเบทา-แนฟทาลีน-ซัลโฟเนต มีคุณสมบัติทางกายภาพ การละลาย ความเสถียรต่อความร้อน ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ และความเสถียรของค่าการนำไฟฟ้าที่ดี จากการสังเคราะห์พอลิไพรอลที่โดปด้วยแอลฟา-แนฟทาลีน ซัลโฟเนต ในอัตราส่วนโดยโมลของตัวโดปต่อไพรอลต่างๆ พบว่า อัตราส่วนโดยโมลของตัวโดปต่อไพรอล ที่ให้ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ และความเสถียรของค่าการนำไฟฟ้าสูง คือ 1/12 เมื่อให้พอลิไพรอลอยู่ในบรรยากาศของไอระเหยของแอซีโทนในไนโตรเจนที่ความเข้มข้น 16.7% โดยปริมาตร พบว่า ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะลดลง การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวขึ้นกับชนิดของตัวโดป อย่างเห็นได้ชัด สำหรับตัวโดปจำพวกซัลโฟเนต ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะที่ลดลง ขึ้นกับระดับการโดป (N+/N) และค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะเริ่มต้น ตามความสัมพันธ์แบบเอกซ์โพเนนเทียล และขึ้นกับสัดส่วนของไบโพลารอน และความเป็นระเบียบของโมเลกุล ตามความสัมพันธ์แบบเชิงเส้น และแปรผกผันกับสัดส่วนของส่วนบกพร่อง =N- พอลิไพรอลที่โดปด้วยแอลฟา-แนฟทาลีน ซัลโฟเนต แสดงค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะลดลงถึง 0.4 ซีเมนส์ต่อเซนติเมตร เมื่อมีตัวโดปแอลฟา-แนฟทาลีน ซัลโฟเนต มากขึ้นขณะสังเคราะห์ พอลิไพรอลมีปริมาณน้ำในเนื้อสารน้อยลง และแสดงการลดลงของค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะได้มากขึ้น จากการศึกษาปฏิกิริยาระหว่างพอลิพิโรลและแอซีโทนด้วยเครื่องมือหลายชนิด เช่นเครื่องอิเล็กตรอนไมโครสโคปแบบบรรยากาศ พบว่า พันธะไฮโดรเจน การบวมตัว และการสูญเสียประจุบวก เป็นสาเหตุของการลดลงของค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของพอลิไพรอลภายใต้บรรยากาศของแอซีโทน
Description: Synthesis and characterization of polypyrrole -- Electrical response of polypyrrole to acetone vapor -- Electrically conductive polymers -- Application of conductive polymers as gas sensor -- Flammable chemicals -- Effect of dopant anion on properties of PPy -- Effect of dopan to monomer molar ratios on properties of PPy
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/13155
Type: Technical Report
Appears in Collections:Petro - Research Reports

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Anuvat_Poly.pdf44.25 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.