Структура тонких слоев полианилина для электрохромных и электролюминесцентных устройств отображения информации

• Автор: Чеберяко, Кирилл Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. ВВЕДЕНИЕ.

1.2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАНИЛИНА.

1.2.1. Химический синтез полианилина.

1.2.2. Электрохимический синтез пленок полианилина.

1.2.3. Получение тонких пленок полианилина методом термического

напыления в вакууме

1.2.4. Другие методы получения пленок полианилина

1.3. ГЕТЕРОГЕННАЯ СТРУКТУРА ПЛЕНОК ПОЛИАНИЛИНА.

1.4. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ПОЛИАНИЛИНА
1.5. ЭЛЕКТРОХРОМНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ПОЛИАНИЛИНА .
1.5.1. Конфигурация электрохромных устройств и основные применяемые
материалы
1.5.2. Элекгрохромные устройства на основе полианилина.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ.
2.1.1. Очистка используемых материалов.
2.2. ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОЛИАНИЛИНА.
2.2.1. Стандартная методика синтеза полианилина
2.2.2. Модифицированная сетодика синтеза полианилина.
2.3. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК ПОЛИАНИЛИНА
2.3.1. Термическое напыление полианилина в вакууме.
2.3.2. Получение пленок полианилина поливом на центрифуге
2.3.3. Электрохимический синтез пленок полианилина.
2.4. ОБРАБОТКА НАПЫЛЕННЫХ СЛОЕВ ПОЛИАНИЛИНА
2.4.1. Циклическая кислотноосновная обработка напыленных слоев
полианилина
2.4.2. Окисление пленок полианилина
2.4.3. Измерение кинетики изменения оптической плотности.
2.5. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ СбБ
2.6. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННОСТИ ПОЛНА НИЛ ИНОВЫХ СЛОЕВ
2.7. СПЕКТРОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
2.7.1. Измерение сенситометрических характеристик полупроводникового
фотоэлектрохромного устройства.
2.8. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ.
2.8.1. Конструкция установки.
2.8.2. Подготовка образцов для электролюминесцентных измерений
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 3. ГЕТЕРОГЕННАЯ СТРУКТУРА ПОЛИАНИЛИНОВЫХ СЛОЕВ.
3.1. Основные закономерности формирования гетерогенных структур в полианилиновых слоях
3.2. Влияние температуры на процесс окисления напыленного полианилина водными растворами азотной кислоты
3.3. Исследование гетерогенности полианилина методом атомносиловой микроскопии.
3.4. Особенности формирования гетероструктур в полианилине.
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ
ПОЛИАНИЛИНА И НАНОЧАСТИЦ .
4.1. Подготовка образцов для электролюминесцентных измерений.
4.2. Электролюминесцентные устройства на основе протонированного полианилина .
4.3. Электролюминесцентные устройства на основе непротонированного полианилина
ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОХРОМНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ
5.1. Полупроводниковое фотоэлектрохромное устройство сэндвичтипа.
5.2. Измерение сенситометрических характеристик фотоэлектрохромного элемента сэндвичтипа
5.3. Полупроводниковое фотоэлектрохромное устройство планарной конфигурации.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Образование черных осадков наблюдали при окислении анилина в среде серной или соляной кислот на платиновом электроде 7. Vv А. Кроме того, 9 и i наблюдали, что первые слои полианилина, осажденные на электроде, по своим характеристикам отличаются от слоев, получаемых при дальнейшем синтезе. На рис. Рисунок 1. Схема окислительной полимеризации анилина. Химические методы получения ПАН, как правило, представляют собой окисление анилина в водных растворах кислот, в результате которого образуется темнозеленый осадок солевой формы полианилина. В качестве окислителя обычно применяются бихромат калия, персульфат аммония, хлораты натрия и калия, пероксид водорода, нитрат церия и сульфат церия и т. В работе показано, что использование персульфата аммония и бихромата калия дает высокий выход полимеризации, хорошую проводимость и высокий молекулярный вес синтезируемого продукта. Применение КЮз и РеС1з приводит к получению полианилина с похожей проводимостью, но намного меньшим молекулярным весом. Окислители КМп, КСЮз и КВЮ3 дают полианилин с меньшим молекулярным весом, проводимостью и выходом полимеризации, чем для обычного полианилина. Другие используют стехиометрически эквивалентное количество окислителя, а третьи предпочитают количество меньше стехиометрического эквивалента. В работах , , подчеркивается, что избыток окислителя приводит к деградации полимера, заметно снижая его выход. Реакция, в основном, проводится в кислой среде, например, в серной кислоте, при между 0 и 2 , , , . Н1. В работах , отмечается, что скорость полимеризации анилина в соляной кислоте уменьшается с увеличением концентрации кислоты, а механизм реакции существенно меняется при рН3 . Иногда авторы добавляют щелочь или соли аммония в раствор в качестве буфера, который увеличивает проводимость раствора и выход полимеризации, а также улучшает качество получаемого полимера. В патенте отмечается, что добавление ионов хлора в некоторые сильнокислые среды улучшает качества формирующегося полимера. Авторы работы , проведя потенциометрические и калориметрические измерения при полимеризации анилина персульфатом аммония, обнаружили индукционный период на начальной стадии процесса. Они добились сильного сокращения времени реакции и улучшения проводимости получаемого полимера добавлением соокислителя ионы IV в реакционную смесь. Полимеризация анилина изучалась . Используемые концентрации мономера варьируются авторами между 0, и 1 М. При смешивании анилина с окислителем в реакционном сосуде и выдерживании его определенный период времени продолжительность которого зависит от температуры и концентраций компонентов, раствор постепенно становится окрашенным и появляется черный осадок . Окраска раствора, возможно, вызвана образованием растворимых олигомеров. В работе отмечено, что окисление анилина может идти с достаточной скоростью при обычной температуре. Автор выделяет две стадии реакции окисления анилина 1 медленная стадия, которая зависит от , температуры и концентрации реагентов. Растворенный кислород в растворителе не влияет на реакцию, в противоположность другим окисляющим агентам, которые уменьшают индукционный период. Эта стадия подчиняется закону Аррениуса между 0 и С. Одним из критериев, характеризующих качество материала, является его молекулярный вес. Многие авторы , , утверждают, что для получения полианилина с наибольшим молекулярным весом полимеризацию необходимо вести при достаточно низкой температуре 55С, а также при эквимолярном соотношении анилина и окислителя. В работах , , отмечается, что при ведении химической полимеризации анилина в соляной кислоте при температурах ниже нуля получается полианилин с молекулярным весом в пятьдесять раз выше, чем при синтезе, проходящем при комнатной температуре. Наиболее оптимальной температурой для получения полианилина с высоким молекулярным весом и хорошим выходом является 3С . Но для проведения полимеризации в таких условиях необходимо использовать инертные электролиты, например хлорид лития, для того чтобы обеспечить возможность проведения реакции в растворе.