Процессы допирования-дедопирования в пленках поли-3-алкилтиофенов

• Автор: Толстопятова, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. ОСНОВЫ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛЕНОК ПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРОВ

1.1.1. Циклическая волыпамперометрия

1.1.2. Хроноамперометрия

1.1.3. Спектроскопия электрохимического импеданса

1.1.4. Метод электрохимической кварцевой микрогравиметрии

1.1.5. Сканирующая электронная микроскопия

1.1.6. Атомносиговая микроскопия

1.2 Синтез, струю ура и электрохимические свойства пленок поли3алкилтиофенов
1.2.1. Общие сведения об электропроводящих полимерах с сопряженными связям и2
1.2.2. Синтез пленок полиЗалкттиофенов
1.2.3. Структурные особенности пленок поли3алкичтиофенов
1.2.4. Электродные реакции в поли3алкилтиофенах. Поляронная концепция проводимости
1.2.5. Стехиометрия электродного процесса. Степень допирования
пол имера.5
1.2.6. Электрохимические исследования процессов переноса заряда в пленках поли3алкилтиофенов.
1.2.6.1. Циклическая волыпамперометрия пленок проводящих полимеров
1.2.6.2. Исследование пленок поли3алкилтиофенов методом электрохим и ческого импеданса
1.2.6.3. Исследование пленок поли3алкилтиофенов методом электрохимической кварцевой микрогравиметрии
1.3. Заключение и постановка задачи иследования
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Электрохимическая ячейка
2.2. Синтез пленок поли3метил гиофена, поли3октилтиофена,
ПОЛИЗДОДЕЦИЛТИОФЕНА И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ РЕАКТИВЫ
2.3. Оценка толщины синтезируемых пленок
2.4. Электрохимические измерения
2.4.1. Циклическая волыпаиперометрия
2.4.2. Хроноамперометрия
2.4.3. Спектроскопия электрохимического импеданса
2.4.4. Кварцевая микрогравиметрия
2.5. Структурнофизические исследования
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ПЛЕНКАХ ПОЛИ3МЕТИЛТИОФЕ1А
3.1. Общая характеристика свойств пленок поли3метилтиофена
3.2. Спектроскопия электрохимического импеданса
3.3. Низкоамплитудная хроноамперометрия
3.4. Сопоставление данных хроноамперометрии и электрохимического импеданса пленок поли3метилтиофена
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ПЛЕНКАХ ПОЛИЗОКТИЛТИОФЕНА
4.1. Общая характеристика свойств пленок поли3октилтиофена
4.2. Спектроскопия электрохимического импеданса
4.3. Эффекты переокисления пленок поли3октилтиофена в растворах
с низкой концентрацией омывающего электролита
4.4. Низкоамплитудная хроноамперометрия
4.5. Сопоставление данных хроноамперометрии и электрохимического импеданса пленок поли3октилтиофена
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ПЛЕНКАХ ПОЛИЗДОДЕЦИЛТИОФЕНА
5.1. Общая характеристика свойств пленок поли3додецилтиофена
5.2. Спектроскопия электрохимического импеданса
5.3. Низкоамплитудная хроноамперометрия
5.4. Сопоставление данных хроноамперометрии и электрохимического импеданса пленок поли3додецилтиофена
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Полный ток будет складываться из фарадеевской и емкостной составляющих 1 с Ц где ЦСду. Каждая из этих составляющих пропорциональна скорости развертки потенциала. На обратимость окислительновосстановительных процессов в пленках органических проводящих полимеров указывают также близкие значения количества электричества, затрачиваемого при окислении и восстановлении пленок. Метод циклической вольтамперометрии используют в качестве первичной оценки электрохимических характеристик проводящих полимеров. I

Из соотношений 1. Такие методы как спектроскопия электрохимического импеданса и низкоамплитудная хроноамперометрия позволяют получить более достоверную информацию о параметрах, характеризующих кинетику переноса заряда. Хроноамперометрия. Одним из наиболее распространенных методов исследования кинетики полимермодифицированных электродов является хроноамперометрия, т. ЛЕ от некоторого начального
стационарного или равновесного значения рис. Рис. Импульс потенциала а и оказывается удобным использование токовый ответ на него Ь. При его применении свойства объекта можно считать заданными и неизменными в ходе релаксации тока в ответ на подаваемый малый импульс потенциала, что является важным моментом при обсуждении кинетических параметров. При исследовании методом хроноамперометрии диффузионноконтролируемых процессов в растворах, количественный анализ полученных результатов, как правило, проводят на основе уравнения Котрелла
Л12л. Тем не менее, использование этого уравнения в его классической форме не достаточно для адекватного описания процессов, протекающих в полимерных пленках. Например, в записи уравнения 1. Очевидно, что для качественного и количественного согласия опыта и теории для модифицированных электродов требуется пересмотр параметров этого уравнения. В работах 8, 9, выполненных на кафедре электрохимии СПбГУ, были получены соотношения для анализа токового отклика на малые поляризационные напряжения в рамках модели однородной пленки. В полученных соотношениях учитываются ограниченное количество редоксмест в пленке, эффект насыщения по противоионам, т. Кроме того, учтены возможные вклады в суммарное сопротивление системы как сопротивлений обеих границ раздела, так и самого раствора электролита. Т

1. V соответствующие токи обмена для границ пленкаметалл и пленкараствор. Для упрощения излагаемых результатов здесь не приводятся выражения для последних параметров. Важно только отметить, что эти токи обмена, как и не зависят от толщины пленки 7,. Для значений безразмерного времени г 7, т. Т ехргебт12
Токовый отклик системы в ответ на приложенную малую поляризацию может соответствовать различным временным зависимостям. В
ж
В основном интервале времен 7 2 т , то есть в Котрелловской фазе релаксации, ответственной за диффузионный перенос заряда, ток пропорционален обратному корню из времени, и уравнение 1. Др. Уравнение для релаксации тока в ответ на импульс потенциала малой амплитуды может быть представлено в виде
,еГ 1. Спектроскопия электрохимического импеданса. В методе электрохимического импеданса на электрод, находящийся при заданном потенциале, накладывают синусоидальное напряжение с амплитудой 5 мВ. Предполагается, что при малых амплитудах переменного напряжения возникающий в системе переменный ток также имеет синусоидальную форму и ту же частоту, что и приложенное переменное напряжение. Общее сопротивление электрической цепи такому току называют импедансом. Л мнимая единица. Использование небольшой амплитуды переменного напряжения дает возможность теоретической интерпретации отклика через линеаризованную зависимость тока от потенциала. Это приводит к значительному упрощению моделирования процессов диффузии и кинетики переноса заряда электронов и ионов. Метод импеданса более информативен по сравнению, например, с методом хроноамперометрии благодаря возможности измерений в широком диапазоне частот 6 3 Гц характерных времен изучаемых процессов. Извлечение количественной информации о кинетике электрохимического процесса из наблюдаемых частотных характеристик представляет собой сложную задачу.