Study of the Structural and Electronic Properties of Pure Polymer Polypyrrole (PPy) and Doping with TiO2 and ZnO

الملخص

بولي بيرول (PPY) هو المادة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في العديد من القطاعات المختلفة يتميز بخصائصه الكهربائية والبصرية والميكانيكية. يقدم هذا العمل دراسة للخصائص التركيبية والإلكترونية لبوليمر البيرول قبل وبعد التشويب بأكسيد الزنك وثاني أكسيد التيتانيوم، وتمت هذه الدراسة  من خلال إجراء حسابات نظريةبالاعتماد على نظرية الكثافة الوظيفية (DFT). وتم تفسير الأطياف الاهتزازية النظرية وإيجاد معلومات مهمة حول الروابط الكيميائية والمجموعات الوظيفية والهياكل الجزيئية ومدارات الرابطة الطبيعية (NBOs) وفجوة الطاقة HOMO-LUMO وكثافة الحالات (DOS) والرنين المغناطيسي النووي (NMR). تظهر النتائج وجود مجموعات وظيفية للهياكل الثلاثة: N-H و O-H و C-H، زاد تردد N-H بعد إضافة ZnO، وكان التردد أكبر عند إضافة TiO2، في حين كان التردد المتعلق بترددات تمدد C-H زيادة تدريجية مطابقة للهيكل الموجود. وقد تم حساب فجوة الطاقة نظرياً (3.865 إلكترون فولت) لـ PPy و (3.2734 إلكترون فولت) لـ PPy/ZnO، بينما (3.3235 إلكترون فولت) تنتمي إلى PPy/TiO2. وعلاوة على ذلك، كشف تحليل مدارات الرابطة الطبيعية أن PPy/TiO₂ كان له أعلى طاقة بين المركبات الثلاثة (45.14) كيلو كالوري/مول، مما يدل على تفاعل أقوى بين مدارات المانح والمستقبل. ووجدت الدراسة أن إضافة TiO2 و ZnO إلى (PPy) ساهمت في تحسينات كبيرة في التوصيل الكهربائي والاستقرار الحراري والأداء الكهروكيميائي. وهذا يساعد على تحسين التطبيقات في مجالات مختلفة، مثل أجهزة الاستشعار والمكثفات الفائقة.