Abstract
In this work, the in-situ viscoelastic characteristics of electropolymerized polypyrrole (PPy) thin film were investigated in the electrolyte solutions of $NaClO_4$, $LiClO_4$, and $KClO_4$ by using quartz crystal analyzer (QCA). One side of quartz crystal was used as a working electrode mounted in a special fabricated QCA electrochemical ceil. The resonant frequency and resonant resistance diagram (F-R diagram) was used to interpret the viscoelastic characteristics of Pby thin film and compared with AFM photograph. The resonant frequency, resonant resistance, and current were measured to analyze the redox reaction behaviors when the cyclic voltammetry was performed using AT-cut quartz crystal electrode coated with galvanostatically polymerized Ppy film. The result suggests that the Ppy film polymerized onto the crystal behaves as a rigid elastic layer at the initial stage of electropolymerization, while the film becomes a viscoelastic layer the polymerization proceeds further. At the same time, the film thickness increases and some morphological changes take place due to the penetration of electrolyte solution into the film. These phenomena take place when cyclic voltammetry was performed using different electrolyte solution compared with polymerization process.
본 실험에서 QCA를 사용하여 $NaClO_4$, $LiClO_4$, $KClO_4$전해질 용액에서 전기중합한 폴리피롤 박막의 점탄성 특성을 in situ 분석하였다. 수정진동자를 특수 제작한 전기화학 분석셀에 넣어 수정진동자의 한쪽 전극을 작용전극으로 사용하였다. 공진주파수와 공진저항 상관도 (F-R)도를 이용하여 폴리피롤 박막의 점탄성을 해석하였고 AFM 사진과 비교 검토하였다. 피롤을 정전류에서 중합하여 피막한 수정진동자를 이용하여 순환전위주사하면서 공진주파수, 공진저항, 전류를 측정하여 폴리피롤 박막의 산화-환원 반응 거동을 분석하였다. 본 실험 결과, 전기중합 초기에는 피롤 박막이 탄성적으로 거동하다가 중합되어 감에 따라 점차 점탄성막으로 변하여 감을 알 수 있었다. 동시에 박막 사이로 전해질 용액이 침투됨에 따라 박막의 두께가 증가하면서 표면 형상도 변화하였다. 이와 같은 현상은 중합할 때의 전해질과 전위주사할 때의 전해질 용액을 변화시키면서 순환전위주사하여도 발생하였다.
