การเตรียมวัสดุเชิงประกอบอนุภาคระดับนาโนของไทเทเนียมไดออกไซด์/คอนจูเกตพอลิเมอร์โดยใช้ตัวทำละลายผสม

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอวิธีการเตรียมฟิล์มวัสดุเชิงประกอบไทเทเนียมไดออกไซด์/คอนจูเกตพอลิเมอร์ poly [2-methoxy, 5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) และ poly (3-hexylthiophene-2,5-dilyl) (P3HT) สำหรับนำไปใช้งานในอุปกรณ์โฟโตวอลเทอิก โดยใช้ตัวทำละลายผสมระหว่างคลอโรเบนซีนหรือคลอโรฟอร์มกับแอลกอฮอล์ เพื่อช่วยให้ไทเทเนียมไดออกไซด์การกระจายตัวในเมทริกซ์ของพอลิเมอร์ได้ดีขึ้น โดยศึกษาการกระจายตัวของอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ทั้งในสารแขวนลอยและในฟิล์มวัสดุเชิงประกอบ สัณฐานวิทยาของฟิล์ม สมบัติการดูดกลืนแสงที่บ่งบอกถึงการจัดเรียงตัวของสายโซ่พอลิเมอร์ภายในฟิล์ม และสมบัติการคายแสงที่สัมพันธ์กับการแยกประจุของฟิล์ม ซึ่งจากการทดลองพบว่า แอลกอฮอล์ช่วยให้อนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์กระจายตัวได้ดีขึ้นในตัวทำละลายคลอโรเบนซีน และเมื่อทำการเตรียมและศึกษาสมบัติของฟิล์มวัสดุเชิงประกอบพบว่า การใช้ตัวทำละลายผสมคลอโรเบนซีน/แอลกอฮอล์ที่มีหมู่ไฮโดรคาร์บอนสั้นทำให้ฟิล์มวัสดุเชิงประกอบไทเทเนียมไดออกไซด์/เอ็มอีเอช-พีพีวีมีค่าความเข้มแสงของการคายแสงลดลง แสดงถึงการแยกประจุที่ดีขึ้น เนื่องจากไทเทเนียมไดออกไซด์กระจายตัวได้ดีขึ้น ในขณะที่แอลกอฮอล์ที่มีหมู่ไฮโดรคาร์บอนยาวจะเกิดการตกค้างในฟิล์มและขัดขวางการแยกประจุ อย่างไรก็ดีเมื่อใช้คอนจูเกตพอลิเมอร์พี3เอชที การเติมแอลกอฮอล์จะทำให้เกิด self-assembly ของพอลิเมอร์และแยกเฟส ทำให้ค่าความเข้มแสงของการคายแสงของฟิล์มไม่ลดลง เมื่อศึกษาในระบบของตัวทำละลายคลอโรฟอร์มพบว่า การเติมแอลกอฮอล์ไม่ส่งผลต่อการกระจายตัวของอนุภาค จึงทำให้ฟิล์มวัสดุเชิงประกอบไทเทเนียมไดออกไซด์/เอ็มอีเอช-พีพีวีมีสมบัติการคายแสงใกล้เคียงกัน นอกจากนี้อัตราการระเหยที่แตกต่างกันของตัวทำละลายยังส่งผลต่อการจัดเรียงตัวของอนุภาคในฟิล์มวัสดุเชิงประกอบ ซึ่งอาจส่งผลต่อค่าความเข้มแสงของการคายแสงที่สัมพันธ์กับการแยกประจุของฟิล์ม