Similarity between optical response kinetics of conducting polymer thin film based gas sensors and electrochromic devices
Hailin Hu*,a, L. Hechavarríaa and M.E. Nichob
a Centro de Investigación en Energía, Universidad Nacional Autónoma de México. Av. Xochicalco S/N, Temixco, Morelos, 62580, México Tel. +52-55 5622 9747. Fax: +52-55 5622 9742 *e-mail: hzh@cie.unam.mx.
b Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas, UAEM, Cuernavaca, Morelos.
]]> Recibido el 29 de agosto de 2003.
Abstract
Chemically deposited polyaniline (PANI) thin films were used as optically active materials in optochemical gas sensors (OGS) as well as in electrochromic devices (ECDs). An electrochemically deposited poly(3-methylthiophene) (P3MT) thin film based ECD was also prepared to be compared to PANI based ECDs. In all these optical devices, the optical response kinetic curves of PANI and P3MT films can be fitted quite well with two terms of the same exponential expression: one faster and one slower. The faster one could be attributed to a rapid specific surface or interface reaction process, and the slower one to a volumetric or bulk diffusion-reaction process. The physical meanings of the fitting parameters come from the Langmuir adsorption theory and Freundlich isotherm in the case of OGS and the Butler-Volmer equation for polymer based ECDs.
Keywords: Polyaniline; poly(3-methylthiophene); optical response kinetics; diffusion-reaction; gas sensors; electrochromic devices.
Resumen
Películas delgadas de polianilina (PANI) depositadas por métodos químicos fueron empleadas como elementos ópticamente activos tanto en sensores ópticos de gases (OGS) como en dispositivos electrocrómicos (ECDs). Otro dispositivo electrocrómico en base de películas de poli-3-metiltiofeno preparadas por métodos electroquímicos fue construido para comparar con el de PANI. En todos estos dispositivos ópticos, la cinética de las respuestas ópticas se puede ajustar muy bien con dos términos de la misma expresión exponencial: uno más rápido y otro más lento. El más rápido se puede atribuir a un proceso de reacción interfacial o superficial específico, y el más lento a un proceso de reacción-difusión volumétrica. Los significados físicos de los parámetros de ajuste provienen de la teoría de adsorción de Langmuir y del isoterma de Freundlich en el caso de OGS, y de la ecuación de Butler-Volmer en el caso de los ECDs.
Descriptores: Polianilina; poli(3-metiltiofeno); cinética de la respuesta óptica; difusión-reacción; sensores de gases; dispositivos electrocrómicos.
]]>PACS: 71.20.Rv; 73.61.Ph; 78.40.Me; 78.66.Qn; 82.35.Cd; 82.47.Tp
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Acknowledgements
The authors thank to José Campos and Rogelio Morán for technical assistance. Financial support from PAPIIT-UNAM IN114902 is acknowledged.
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