การเตรียมและสมบัตินำไฟฟ้าของผงถ่านกัมมันต์กราฟต์ด้วยพอลิแอนิลีน

Abstract

เตรียมผงถ่านกัมมันต์กราฟต์ด้วยพอลิแอนิลีน โดยเริ่มจากดัดแปรพื้นผิวผงถ่านกัมมันต์ด้วยปฎิกิริยาไนเตรชัน (กรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น) ตามด้วยปฎิกิริยารีดักชันด้วยโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์/แอมโมเนีย เพื่อได้หมู่ไนโตรและอะมิโนบนผิวของผงถ่านกัมมันต์ตามลำดับ ยืนยันการพบหมู่ฟังก์ชันได้ด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟาเรดสเปกโทรสโคปี และ โปรตอนเอ็นเอ็มอาร์ จากนั้นทำการต่อกิ่งพอลิแอนิลีนลงบนผิวของผงถ่านกัมมันต์ที่มีหมู่ฟังก์ชันเอมีน ด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันพอลิเมอร์ไรเซชัน ที่มีแอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟตเป็นตัวเริ่มปฏิกิริยา จะได้ผลิตภัณฑ์ทั้งหมด 3 แบบ คือ AC/PANi, AC-NO₂/PANi และ AC-NH₂/PANi หรือ AC-NH₂-g-PANi ที่อัตราส่วนโดยน้ำหนัก 1:0.1, 1:0.2, 1:0.25, 1:0.3, 1:0.4 และ 1:0.5 วิเคราะห์สัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าพอลิแอนิลีนสามารถปกคลุมอยู่บนพื้นผิวของ AC-NO₂ ซึ่งเป็นผงถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการดัดแปรได้ เนื่องจากพอลิแอนิลีนสามารถมีแรงยึดเหนี่ยวกับ AC-NO₂ ด้วยพันธะไดโพลหรือแรงดึงดูดระหว่างขั้วตรงตำแหน่งหมู่ไนโตรของผงถ่านกัมมันต์ ในขณะที่ AC-NH₂/PANi พบว่ามีการต่อกิ่งจากหลักฐานเอ็นเอ็มอาร์ และจากภาพที่ถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าพอลิแอนิลีนอยู่ในรูปเส้นใยที่ปกคลุมพื้นผิวผงถ่านกัมมันต์อย่างชัดเจน และที่พอลิแอนิลีนความเข้มข้นต่ำจะได้เส้นใยนาโนพอลิแอนิลีนที่มีพื้นที่ผิวที่มากที่สุด และด้วยพอลิแอนิลีนที่อยู่ในรูปเส้นใยนาโนที่เกาะบนพื้นผิวผงถ่านกัมมันต์จะส่งผลให้มีค่าความสามารถในการเก็บประจุสูงถึง 858.8 ฟารัด/กรัม ซึ่งจะตรงข้ามกับเส้นใยของพอลิแอนิลีนที่มีขนาดใหญ่จะส่งผลให้มีค่าความสามารถในการเก็บประจุได้ต่ำกว่า คือ 425.4 ฟารัด/กรัม