Influence of the toxic vapors on the gas sensitivity and structure of poly(o-toluidine)

О.І. Aксіментьєва; Б.Р. Ціж; Ю.Ю. Горбенко; M.I. Чохань; A.Л. Степура; В.I. Балук

doi:10.15330/pcss.25.3.579-586

Автор(и)

О.І. Aксіментьєва Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
Б.Р. Ціж Університет Казимира Великого у Бидгощі, Бидгощ, Польща; Львівський національний університет ветеринарної медицини і біотехнологій імені С.З. Гжицького, Львів, Україна
Ю.Ю. Горбенко Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
M.I. Чохань Львівський національний університет ветеринарної медицини і біотехнологій імені С.З. Гжицького, Львів, Україна
A.Л. Степура Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
В.I. Балук Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.3.579-586

Ключові слова:

полі(о-толуїдин), структура, питомий опір, органічні пари, дія аміаку

Анотація

Досліджено вплив токсичних парів (аміаку, хлороформу, тетрагідрофурану, диметилформаміду, нітробензолу, толуолу) на питомий опір, спектри поглинання і структуру електропровідного полімеру полі-о-толуїдину (ПоТ), отриманого окисною полімеризацією о-толуїдину в розчині толуолсульфокислоти (TСК). Встановлено, що цей полімер має високий рівень кристалічності і термостабільний до 473 K (200 ⁰C). Дія парів органічних розчинників викликає підвищення опору
ПoT-TСК в 1,3-1,4 рази, тоді як після дії аміаку питомий опір зростає майже в 500 разів. Енергія активації переносу заряду E_a також зростає від 0,21 до 0,71 еВ під дією аміаку за рахунок депротонування полімеру та його перетворення в резистивну форму емеральдинової основи. При використанні органічних розчинників спостережувані явища мають різну спрямованість (підвищення або зменшення опору) через особливості молекулярної взаємодії полімер-розчинник. Це явище можна використовувати для вибіркового виявлення розчинників.

Посилання

B. Adhikari, P. Kar, eds.: G. Korotcenkov, Polymers in Chemical Sensors, Chemical Sensors (Momentum Press, LLC, New Jersey, USA, 2010).

B. Tsizh, O. Aksimentyeva, Ways to improve the parameters of optical gas sensors of ammonia based on polyaniline, Sens. Actuator A Phys. 442 (2020); https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112273 0924-4247.

S. Wilson, R. Jourdan, Q. Zhang et al., New materials for micro-scale sensors and actuators. An engineering review, Mater. Sci. Eng. Rep., 56, 1 (2007); https://doi.org/10.1016/j.mser.2007.03.001.

A. Ghoorchian, N. Alizadeh, Chemiresistor gas sensor based on sulfonated dye-doped modified conducting polypyrrole film for high sensitive detection of 2,4,6-trinitrotoluene in air, Sens. Actuators B Chem., 255(1), 826 (2018); https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.08.093.

O. Aksimentieva, B. Tsizh, M. Chokhan, Sensors of control of gaseous media in the food industry and the environment (Lviv, Pyramida, 2018).

H. Bai, G. Shi, Gas sensors based on conducting polymers, Sensors, 7, 267 (2007); https://doi.org/10.3390/S7030267.

C.-W. Hu, Y. Yamada, K. Yoshimura. A new type of gasochromic material: conducting polymers with catalytic nanoparticles, Chem. Commun., 53, 3242 (2017); https://doi.org/10.1039/C7CC00077D.

D.A. Pomogailo, S. Singh, M. Singh, Polymer-matrix nanocomposite gas-sensing materials, Inorg. Mater., 50(3), 296 (2014); https://doi.org/10.1134/S0020168514030108.

O.I. Aksimentyeva, B.R. Tsizh, Yu.Yu. Horbenko, O.I. Konopelnyk, G.V. Martynyuk, M.I. Chokhan’, Flexible elements of gas sensors based on conjugated polyaminoarenes, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 670(1), 3 (2018); https://doi.org/10.1080/15421406.2018.1542057.

T. Lamarque, P.Le Barny, E. Obert, E. Chastaing, B. Loiseaux, I. Leray, Detection of nitro-aromatic compounds by optical gas sensors based on sensitive or photoluminescent polymers, Proc. of SPIE, 6189 (2006); http://dx.doi.org/10.1117/12.664032.

B.A. Farooqi, M. Yar, A. Ashraf, U. Farooq, Kh. Ayub, Graphene-polyaniline composite as superior electrochemical sensor for detection of cyano explosives, Eur. Polym. J., 138, 109981 (2020); https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2020.109981.

D. Anaklı, S. Çetinkaya1, M. Karakışla, M. Sacak, Synthesis and characterization of conductive poly(o-anisidine)/talc composite, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(2), 403 (2018) 403; https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416349.

B.R. Tsyzh, M.R. Dzeryn, Yu.Yu. Horbenko, Gas sensitivity of poly-ortho-toluidine films, Scientific Messenger LNUVMBT named after S. Z. Gzhytskyj, 19(75), 59 (2017); http://dx.doi.org/10.15421/nvlvet7512.

A. Stepura, Yu. Horbenko, O. Konopelnyk, O. Aksimentyeva, Sensor sensitivity of thin layers of polyorthotoluidine, Visnyk of the Lviv University. Ser. Chem., 58(2), 368 (2017).

A.A. Khan, S. Shaheen, Electrical conductivity, isothermal stability and amine sensing studies of a synthetic poly-o-toluidine/multiwalled carbon nanotube/Sn(IV) tungstate composite ion exchanger doped with

p-toluenesulfonic acid, Anal. Methods, 7, 2077 (2015); https://doi.org/10.1039/C4AY02911A.

A.L. Stepura, O.I. Aksimentyeva, P.Yu. Demchenko, Features of the Structure and Physical-Chemical Properties of Poly-Ortho-Toluidine Doped with Toluenesulfonic Acid, Physics and Chemistry of Solid State, 20(1), 77 (2019); https://doi.org/10.15330/pcss.20.1.77-82.

B. Tsizh, Yu. Horbenko, M. Dzeryn, O. Aksimentyeva, Combined polymer sensitive elements for gas sensors, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 716(1), 112 (2021); https://doi.org/10.1080/15421406.2020.1859701.

A. Elmansouri, A. Outzourhit, A. Oueriagli, A. et al., Spectroscopic characterization of electrodeposited poly(o-toluidine) thin films and electrical properties of ito/poly(o-toluidine)/aluminum schottky diodes, Act. Pass. Electron. Compon., 2007 (2007); https://doi.org/10.1155/2007/17846 .

O.I. Aksimentyeva, O.I. Konopelnyk, M.Ya. Grytsiv, G.V. Martyniuk, Charge transport in electrochromic films of polyorthotoluidine, Funct. Mater., 11(2), 300 (2004);

A. MacDiarmid, ‘Synthetic metals’: a novel role for organic polymers, Curr. Appl. Phys. 1, 269 (2001); https://doi.org/10.1016/S0379-6779(01)00508-2.

Common Solvents Used in Organic Chemistry: Table of Properties. https://organicchemistry data.org/solvents.

M.F.J. Mabesoone, A.R.A. Palmans, E.W. Meijer, Solute–Solvent Interactions in Modern Physical Organic Chemistry: Supramolecular Polymers as a Muse, J. Am. Chem. Soc., 142(47), 19781 (2020); https://doi.org/10.1021/jacs.0c09293.