Dampfaseafzetting van elektroactief poly (3,4-ethyleendioxythiofeen) op elektrogesponnen polymeer nanovezels

Dit onderzoek onderzoekt het gebruik van chemische dampafzetting voor de bereiding van Poly(3, 4-ethyleendioxythiofeen)gecoate elektrogesponnen polyacrylonitril nanovezels om poreuze materialen te creëren voor toepassingen in de biogeneeskunde, waterzuivering en katalyse. Belangrijke uitdagingen zijn onder meer het voorkomen van vezeloverbrugging bij hoge zuurstofconcentraties, het optimaliseren van het wassen om achtergebleven ijzerchloride te verwijderen zonder polymeerverlies en het behouden van de vezelintegriteit tijdens PEDOT-afzetting. Nanovezels werden gecoat met het elektroactieve polymeer Poly (3, 4-ethyleendioxythiofeen) met behulp van chemische dampafzetting met ijzerchloride als oxidatiemiddel.

De studie toont de impact aan van verschillende ijzerchlorideconcentraties op PEDOT-afzetting op de PAN-coupons. Chemische dampafzetting van elektroactieve polymeren produceert uniforme coatings op complexe geometrieën, is schaalbaar en is milieuvriendelijk omdat het gebruik van oplosmiddelen wordt vermeden. Onze bevindingen optimaliseren de oxidatiemiddelconcentratie van ijzerchloride voor uniforme PEDOT-afzetting op PAN-nanovezels, waardoor de mechanische eigenschappen van de nanovezels worden verbeterd.

Daarmee worden toepassingen in waterzuivering, energieopslag en biomedische steigers bevorderd. Zet om te beginnen de elektrospinning-opstelling in elkaar en zorg ervoor dat de hoogspanningsvoeding, de spuitpomp en een naald van 20 gauge met een platte punt zijn aangesloten op een geaarde collector. Zorg ervoor dat de elektrospinner wordt gebruikt in een zuurkast of is aangesloten op ventilatiekanalen om blootstelling aan oplosmiddeldampen tot een minimum te beperken.

Bedek de metalen verzameltrommel met vetvrij papier voor het gemakkelijk ophalen van vezels en minimale kruisbesmetting tussen monsters. Vul de spuit met de PAN-oplossing en gebruik vervolgens een PTFE-slang met een binnendiameter van 0.8 millimeter en luer-adapters om deze op de spindopnaald aan te sluiten. Stel vervolgens het debiet van de spuitpomp in op 0,04 milliliter per minuut.

Pas een spanning van 18,9 kilovolt toe tussen de spindop en de geaarde collector en stel de collector in om te draaien met 1.200 omwentelingen per minuut. Laat de geladen straal vanuit de spindop beginnen, waar deze stolt tot continue nanovezels terwijl het oplosmiddel verdampt. Droog vervolgens na 4,5 uur de PAN-plaatmat 72 uur in een vacuümdroogsiccator bij temperatuur om eventueel achtergebleven oplosmiddel of geabsorbeerd water te verwijderen.

Knip de gedroogde vezelmatten met een schaar in coupons van 2 bij 2 centimeter. Let op de posities van de coupons ten opzichte van de draairichting van de trommel. Organiseer vervolgens kortingsbonnen in groepen drievouden om consistentie te garanderen.

Monteer voor het vacuümsysteem een gesloten stalen container met een glazen deksel bekleed met een siliconenpakking om het chemische dampfase-depositiesysteem te monteren. Rust het systeem uit met één klep die de vacuümpomp verbindt en een andere voor een gecontroleerde afgifte van vacuüm. Sluit nu een vacuümpomp aan op het systeem om de druk in de kamer te verminderen.

Plaats de container op een hete plaat die temperaturen tot 250 graden Celsius kan bereiken voor thermisch beheer tijdens het depositieproces. Om de depositierekken in de dampfase samen te stellen, ontwikkelt u eerst depositierekken volgens de gespecificeerde ontwerpen. Verbind nu de verticale poten met horizontale staven aan de boven- en onderkant om een holle kubusachtige structuur te vormen voor stabiliteit.

Wikkel drie horizontale koperdraden om de poten om drie lagen of niveaus te creëren voor het ophangen van de kortingsbonnen. Wikkel vier verticale poten van roestvrij staal in aluminiumfolie om het Generation 1 of G1 depositierek te bouwen. Zorg ervoor dat het G1-rek compact is, in de verwerkingskamer past en eenvoudige montage en demontage mogelijk maakt.

Bouw de Generation 2- of G2-opstelling met behulp van roestvrij staal voor duurzaamheid en corrosiebestendigheid. Ontwerp het G2-rek met een ronde basis en bovenplaat die met elkaar zijn verbonden door vier verticale staven voor stabiliteit en ondersteuning. Rust de verticale stangen uit met verstelbare klemmen om de hoogte tussen de basis en de bovenplaat aan te passen.

Installeer vervolgens een ronde gaasbak van roestvrij staal voor het ophangen van coupons. Weeg de PAN-kortingsbonnen. Week ze vervolgens gedurende 30 minuten in waterige ijzerchlorideoplossingen in verschillende concentraties, variërend van 1 kies tot 5 molair.

Breng de coupons over op papierdoekjes met weinig pluisjes om osmotisch drogen te vergemakkelijken. Vervang de doekjes twee keer tijdens het droogproces. Wikkel de kortingsbonnen nu in doekjes en plaats ze 24 uur in een zuurkast om de eerste fase van het droogproces te voltooien.

Weeg de PAN-coupons na 24 uur en noteer het gewichtsverlies. Hang de PAN-coupons op door ze aan de metalen draadgob te haken. Plaats vervolgens een bekerglas van 500 milliliter met droog calciumchloride-droogmiddel op de bodem van de opstelling.

Plaats de hele opstelling in een vacuümkamer. Zet de pomp aan om het vacuüm te starten en laat de vacuümklep open voor continue luchtafvoer. Bewaak het gewichtsverlies van de coupons met tussenpozen van 1 uur, 2 uur, 3 uur, 24 uur, 48 uur en 72 uur.

Voor PEDOT-afzetting haakt u de PAN-coupons en hangt u deze aan het couponrek. Hang de coupons in het vacuümsysteem samen met een open glazen container met ongeveer 4 gram van het monomeer EDOT. Stel de temperatuur van de kookplaat in op 55 graden Celsius.

Open nu de klep tussen de kamer en de vacuümpomp en evacueer de kamer totdat het gewenste vacuüm is bereikt. Sluit vervolgens de klep en laat de kamer onder vacuüm. Laat het dampafzettingsproces 2 uur duren.

Open na 2 uur de vacuümontluchtingsklep om de met PEDOT gecoate coupons op te halen. Het drogen van met ijzerchloride doordrenkte PAN-coupons resulteerde in een geleidelijke gewichtsvermindering in de loop van de tijd, stabiliserend na 72 uur met hogere ijzerchlorideconcentraties, wat leidde tot een grotere initiële gewichtstoename. De coupons toonden een toename in gewichtstoename evenredig van 146% bij 1 molaire ijzerchlorideconcentratie tot 400% bij 5 molaire concentraties.

Tijdens de afzetting van de PEDOT-dampfase nam de gewichtstoename toe met de ijzerchlorideconcentratie met de hoogste toename van 470% waargenomen bij 5 kiezen vóór het wassen. Het wassen van met PEDOT gecoate coupons verminderde de gewichtstoename als gevolg van de verwijdering van ijzerzouten en niet-gereageerde EDOT met behoud van gewichtstoename variërend van 73% bij 1 kies tot 267% bij 5 kiezen.