Процессы переноса заряда в пленках поли-3,4-этилендиокситиофена и в композитных материалах на их основе

• Автор: Елисеева, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.л.

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ПЛЕНКАХ ПОЛИ3,4

ЭТИЛ ЕНДИОКСИТИОФЕНА

1.1. Синтез и структурные особенности пленок поли3,4этилендиокситиофена

1.2. Электродная реакция в пленке поли3 ,4этил ендиокситиофена.

1.3. Электрохимические исследования процессов переноса заряда в пленках поли3,4этил ендиокситиофена.
1.4. Композитные пленки на основе поли3,4этилендиокситиофена с внедренными металлическими частицами палладия

1.5. Заключение и постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Циклическая вольтамперомегрмя.
2.2. Спектроскопия фарадеевского импеданса.
2.3. Вспомогательные методы исследования процессов переноса заряда в полимерных пленках .
2.3.1. Электрохимическая кварцевая микрогравиметрия.
2.3.2. Электронная микроскопия
2.3.3. Электронная спектроскопия поглощения.
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
3.1. Условия синтеза пленок поли3,4этилендиокситиофена. Используемые РЕАКТИВЫ.
3.2. Рабочий электрод
3.3. Оценка толщины полимерной пленки
3.4. Электрохимические измерения.
3.4.1. Электрохимически ячейка
3.4.2. Циклическая волътамперометрия
3.4.3. Спектроскопия фарадеевского импеданса
3.4.4. Кварцевая микрогравиметрия.
3.4.5. Сканирующая электронная микроскопия
3.4.6. Просвечивающая электронная микроскопия.
3.4.7. Спектроэлектрохимическое исследование
ГЛАВА 4. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЛЕНОК ПОЛИ3,4ЭТИЛЕНДИОКСИТИОФЕНА
4.1. Синтез пленки
4.2. Циклическая вольтамперометрия
4.3. Спектроскопия фарадеевского импеданса пленок .
4.4. Исследование процессов массопереноса в ходбредокспроцессов в пленках поли3 ,4этилендиокситиофен а методом кварцевой микрогравиметрии.
4.5. Выводы по Главе 4.
ГЛАВА 5. КОМПОЗИТНЫЕ ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИ
3,4ЭТИЛЕНДИОКСИТИОФЕИА С ВКЛЮЧЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ ПАЛЛАДИЯ
5.1. Синтез композитных плыюк
5.2. Структурнофизические исследования композитных пленок.
5.3. Электрохимические свойства композитных пленок.
5.3.. Циклическая вольтамперометрия
5.3.2. Электронные спектры поглощения пленок и .
5.3.3. Кварцевая микрогравиметрия.
5.3.4. Спектроскопия фарадеевского импеданса композитных пленок.
5.3.5. Исследование электрокаталшпических свойств композитной пленки на примере реакций окисления и восстановления перекиси водорода.
5.4. Выводы по Главе 5.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В случае, когда для электрохимического синтеза используется стационарный электрод и пленка осаждается из вязкого раствора например, пропиленкарбонатного, то важным параметром, влияющим на электрохимическое поведение образующихся пленок, является скорость транспорта мономера к поверхности электрода при синтезе. Для того чтобы скорость транспорта мономера была достаточной, необходимо снизить плотность тока на электроде. Структура образующихся на электродах пленок политиофенов, как и их электрохимическое поведение, зависит от условий синтеза температуры, потенциала электрода, тока и т. При макроскопическом рассмотрении для проводящих политиофенов, как и полимеров вообще, характерна нерегулярная, малоупорядоченная структура, отсутствие дальнего порядка в расположении цепей полимерных молекул. Таким образом, они могут быть охарактеризованы как аморфные материалы. Однако структура полимеров, при рассмотрении на субмикронном и меньшем уровне, имеет локальные островки упорядоченности. Расположение цепей полимерных молекул варьируется от нерегулярного, беспорядочного клубка молекул вермишелеобразного состояния до формирования частично упорядоченных структур. Линейные цепи полимера могут быть ориентированы друг относительно друга так, что формируются скрученные волокна так называемые фибриллы, частично слоевые структуры, а в некоторых случаях и кристаллические структуры. На структуру и морфологию пленок РЕИОТ при электрохимическом синтезе оказывают существенное влияние материал электрода, природа электролита и растворителя, плотность тока. Хотя нет количественных данных по этим эффектам, был сделан ряд общих наблюдении. Тонкие пленки обычно являются ровными, а толстые имеют неровные, текстурированные поверхности. Более низкие плотности тока и потенциалы, используемые при электрополимеризации, дают более ровные пленки. При потенциодинамическом синтезе , в зависимости от значения положительного предела потенциала, полученные пленки обладали разной морфологией и степенью пористости. В работах при потенциодинамическом синтезе использовали диапазон потенциалов от 0. В. Чем выше положительный потенциал при циклировании, тем выше неупорядоченность структуры получаемых пленок. В зависимости от условий электрохимического синтеза, могут быть получены пленки РЕООТ с разной морфологией. Микрофотографии пленок РЕБОТ представлены в работах . В работе при синтезе РЕБОТ в потенциостатическом режиме из растворов 0. М ЕООТ 0. РС на лавсановых пленках с платиновым напылением при потенциале Е1 В, получены достаточно пористые пленки, а при более высоких потенциалах Е 1. В их пористость немного уменьшается. Пленки, синтезированные в погенциодинамическом режиме у0 мВс, Е 0. В из ацетонитрильных растворов на ГГОстеклах, более плотные . Размер пор в пленках РЕИОТ составляет примерно 0. М ЕИОТ 0. М Ви4ЫРРб в АЛ , по данным рентгеновской дифракции отмечены следующие закономерности роста при достаточно низком положительном пределе циклирования до 0. В образуются плотные пленки степень кристалличности пленок возрастает при увеличении максимального потенциала до 0. В, образуются высокоупорядоченные пленки. При потенциалах свыше 1. В были получены рыхлые пленки с низкой степенью кристалличности. Пленки РЕИОТ, как и другие органические электропроводящие полимеры с фибриллярной и глобулярной структурой и различной степенью сшивки между цепями представляют для исследователей наиболее сложные системы по сравнению с неорганическими пленками. Следует заметить, что в рассмотренных работах обсуждалась структура пленок РЕБОТ лишь в зависимости от условий синтеза и при довольно невысоком масштабе нет исследований по изменению структуры пленки в ходе редокспроцессов. Механизм образования политиофенов, согласно существующим на сегодняшний день данным 5,, можно представить схематически следующим образом. На начальной стадии полимеризации, при достижении величин потенциала, достаточных для окисления мономера, происходит
отрыв одного из электронов двойной связи, что приводит к образованию катионрадикала так называемого полярона схема 1. Схема 1. Образование катионрадикала.