Synthèse par voie électrochimique du poly (nvinylcarbazole/tio2) et du copolymère (nvinylcarbazole/aniline)/tio2 et caractérisation morphologique, optique et étude de leur comportement électrochimique
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
Poly (N-vinylcarbazole) (PVK) and a new copolymer (NVK-co-ANI), have been successfully prepared by electrochemical polymerization of N-vinylcarbazole (NVK) and Aniline (ANI) from acetonitrile medium and LiClO4 supporting electrolyte. Composite thin films were studied by cyclic voltammetry (CV) in LiClO4/acetonitrile solutions on ITO electrode. The influences of concentration of titanium dioxide (TiO2) on the electrochemical properties of these composite materials were also investigated. The results of SEM confirm the presence of TiO2 in the composite, which consequently modifies the morphology of the film significantly. Topographical analysis has shown that TiO2 nanoparticles affect the morphology of thin films (roughness). The analysis of the voltammograms of PVK and of copolymer (NVK-co-ANI), before and after the addition of TiO2 at different concentrations shows a redox couple which was not observed in the absence of TiO2.The
impedance spectroscopy study shows that the resistance of the PVK and copolymer (NVK-co-ANI), films decreases with increasing of TiO2 concentration, and this in turn contributes to a good conductivity of the film. The optical characterization of the composites has been carried out by UV–Vis absorption and photoluminescence spectroscopy and it was noted that the samples PVK+TiO2(10-2) exhibited high transmittance (≅ 83%) in the visible region and a low gap value (2,69 eV) which confirms that this material can be used in a photovoltaic cell. This is explained by the introduction of the donor levels in the
band gap of PVK by the TiO2, due to an effective doping.
Description
Poly (N-vinylcarbazole) (PVK) et un nouveau copolymère (NVK-co-ANI), ont été préparés avec succès par polymérisation électrochimique du N-vinylcarbazole(NVK) et de l'aniline (ANI) dans une solution de l'acétonitrile et électrolyte de support (LiClO4.). Les couches minces composites ont été étudiées par voltamétrie cyclique (CV) dans des solutions LiClO4/acétonitrile sur électrode d’ITO. Les effets de la concentration de dioxyde de titane (TiO2) sur les propriétés électrochimiques de ces matériaux composites ont étéégalement étudiés. Les résultats duMEB confirment la présence de TiO2 dans le composite, ce qui modifie significativement la morphologie du film. L'analyse topographique a montré que les nanoparticules de TiO2 affectent la morphologie des couches minces (rugosité). L'analyse des voltammogrammes de PVK et de copolymère (NVK-co-ANI), avant et après l'addition de TiO2 à différentes concentrations montre un couple d'oxydoréduction qui n'a pas été observée en l'absence de TiO2. L'étude de spectroscopie d'impédance montre que la résistance du PVK et des films de (NVK-co-ANI) diminue avec l'augmentation de la concentration de TiO2, ce qui contribue à son tour à une bonne conductivité du film. La caractérisation optique des composites a été réalisée par absorption UV-Vis et spectroscopie de photoluminescence. Il a été noté que les échantillons PVK + TiO2(10-2) présentent une transmittance élevée
(≅83%) dans la région visible et une faible valeur d'énergie de gap (2,69 eV) qui confirme que ce matériau peut être utilisé dans une cellule photovoltaïque. Ceci s'explique par l'introduction des niveaux donneurs dans la bande interdite de PVK par le TiO2, grâce à un dopage efficace