Influence des conditions de synthèse sur les performances électrochimiques

de la polyaniline synthétisée par voie chimique et électrochimique

Abdelhafid Merzoukia, Nacereddine Haddaoui

a

aLaboratoire LPCHP, Faculté de Technologie, Université F. ABBAS Sétif-1,

Algérie.

Résumé

L'une des tendances majeures des nanosciences et des

nanotechnologies d'aujourd'hui est la course à la

miniaturisation. Faire toujours plus petit est le maître mot

de nombreux scientifiques et industriels. Faire toujours

plus petit pour mieux connaître et utiliser les lois

fondamentales du comportement de la matière. Faire

toujours plus petit pour être plus rapide. Faire toujours plus

petit pour être moins cher…

Dans ce travail nous sommes intéressé a étudié l’évolution

des propriétés d’un polymère conducteur en fonctions des

conditions et méthodes de sa synthèse. Nous avons

synthèsé par voie chimique et électrochimique la

polyaniline (Pani) sous diverses conditions (temps, densité

de courant, concentration agent dopant, agent oxydant,

vitesse d’agitation, concentration du monomère et la

température). La polyaniline nanométrique obtenus sous

forme de poudre a subit divers tests de caractérisations:

conductivité électrique; spectroscopie FTIR; DRX, DSC,

ATG et par voltamétrie cyclique. Une étude comparative

des propriétés des polymères obtenus par les deux voies de

synthèse a été effectuée.

Introduction

Dans le domaine technologique, faire plus petit, c'est

travailler avec les atomes, les utiliser et les manipuler.

Certes, cela fait longtemps que les physiciens, les

chimistes, les biologistes et les ingénieurs utilisent les

propriétés des atomes. Cela ouvre la voie à quantité de

travaux, fondamentaux et appliqués, qui pourraient entrer

dans bien de secteurs d'activités.

Les polymères conducteurs constituent une famille très

importante parmi ces matériaux. La Pani a attiré l'attention

de la communauté scientifique en raison de sa haute

conductivité électrique. C’est un polymère conducteur

unique pour ses propriétés: électrique, optiques et électro-

optiques et ses nombreuses applications potentielles. Elle

est la plus attrayante, car elle est moins cher et régit au

dopage acide / base.

Résultats Discussions

1- Caractérisation électrique :

Les valeurs de la résistivité, convertie en conductivité

électrique, sont mesurées par multimètre digital à l’aide

d’un dispositif élaboré dans le laboratoire, les résultats

sont représentés dans le tableau 1.

Tableau 1: conductivité électrique de la Pani

Produits synthétisé Conductivité σ 102

(S.cm-1

)

Pani- H2SO4

Synthèse chimique

1.07

Pani- H2SO4

Synthèse électrochimique

4.20

Pani- HCl

Synthèse chimique

5.46

Pani- HCl

Synthèse électrochimique

6.40

Les polymères dopés par HCL, synthétisé par voie

chimique ou électrochimique, sont meilleurs conducteurs.

La synthèse par voie électrochimique donne un rendement

faible en polymère synthétisé qui est caractérisés par une

meilleure conductivité que ceux synthétisés par voie

chimique.

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

0,045

0,050

0,055

0,060

La c

on

du

ctiv

ité

σ σ σ σ (S

.cm

-1)

Concentration d'agent dopant (M)

Figure 1: Variation de la conductivité, de la Pani dopée par

HCl, en fonction de la concentration de l’agent dopant

La conductivité électrique de la Pani augmente

proportionnellement avec l'augmentation de la

concentration d’agent dopant HCl ou H2SO4 jusqu'à 3

mol/l, au delà de cette concentration il n’y a plus

d’amélioration de la conductivité qui peut se justifier par

une destruction du système conjugué à taux élevé en

agents dopant.

10 15 20 25 30 35 40

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

La c

on

du

cti

vit

é ( σσ σσ

.cm

)-1

Densité de courant (mA/cm2)

Figure 2: Variation de la conductivité, de la Pani dopée

par H2SO4, en fonction de la densité de courant électrique

L’ HCl est meilleur dopant que l’H2SO4, les matériaux,

dopés par HCl, sont plus conducteurs.

2- Caractérisation DR-X :

a) Cristallinité :

20 40 60

0

100

200

300

400

500

600

700

Inte

nsité

(u

.a)

Angle 2θθθθ (degré)

Figure 3: Diagramme DR-X de la polyaniline synthétisée

par voie électrochimique dopée par H2SO4

Le taux de cristallinité dans les polymères synthétisés par

voie électrochimique est plus élevé, de même l’agent

dopant H2SO4 favorise le développement de la structure

cristalline dans les polymères.

Tableau 2 : Taux de cristallinité

Matériaux Taux de

Cristallinité %

Pani- H2SO4

Synthèse chimique 37.36

Pani- H2SO4

Synthèse électrochimique 38.93

Pani- HCl

Synthèse chimique 30.02

Pani-HCl

Synthèse électrochimique

31.92

3 Caractérisation électrochimique:

-200 0 200 400 600

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

Inte

nsi

té (

µA)

Potentiel (V/ECS)

200 mV/s

100 mV/s

50 mV/s

Figure 4: Voltamogrammes à différentes vitesses de

balayage (Pani: voie chimique, dopée par H2SO4)

La Pani préparés par voie électrochimique est dotée de

meilleure propriété électrochimique, les pic anodiques sont

plus intenses ce qui laisse supposer que les polymères

synthétisés par voie électrochimiques ont un pouvoir

d’échange faradique plus importante.

La vitesse de balayage influence la forme des

voltammogrammes des Panis synthétisé par voie chimique

ou électrochimique (Elle Augmente l'intensité des courants

capacitifs, déplace les pics cathodiques vers les potentiels

positifs et les pics anodiques vers les potentiels négatifs.

Références:

M.E. Azim-Araghi and M.J. Jafar; Eur. Phys. J. Appl.

Phys. (2010) 52, 10402.

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U. Lange, , N. V. Roznyatovskaya, and V. M. Mirsky;

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D.K. Bandgar, G. D. Khuspe, R.C Pawar, C. S. Lee and V.

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