Фізико-хімічні і електрохімічні властивості електропровідних полімерних матеріалів на основі 3 заміщених тіофенів - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукОфіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Барсуков Вячеслав Зіновійович, Київський Національний університет технологій і дизайну МОН України, завідувач кафедри електрохімічної енергетики і хімії кандидат хімічних наук Пуд Олександр Аркадійович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, старший науковий співробітник Знайдено, що електрофізичні і електрохімічні характеристики П3МТ і П3ФТ, доповані ГПА типу Кеггіна складу РМО12-NVNO40(3 n)-(n = 0 - 2), визначаються можливим перенесенням заряду з полімерної матриці на допант, ступінь якого визначається електронною будовою елементарної ланки полімера і редокс-властивостями ГПА. Целью данной работы было выявление общих закономерностей поведения полимеров и композитов на основе 3-замещенных тиофенов в процессе их редокс-превращений при р-и n-допировании, выяснение влияния на данный процесс электронных эффектов заместителя в b-положении тиофенового кольца элементарного звена полимерной цепи, а также природы ионов-допантов и физико-химических характеристик органического растворителя. Установлено, что в процессе электросинтеза пленок поли-3-фенилтиофена (П3ФТ) возможно осуществление взаимодействия между катионом фонового электролита и молекулой мономера по донорно-акцепторному механизму, что оказывает влияние на величину потенциала окисления мономера, а также на свойства формирующихся пленок. Показано, что в процессе n-допирования П3ФТ в ацетонитрильных растворах солей щелочных металлов возможно взаимодействие между анион-радикальными фрагментами полимерной цепи и катионами щелочных металлов, вследствие чего значение потенциала n-допирования смещается в анодную область на 1 В по сравнению с соответствующими величинами для растворов тетраалкиламмонийных солей, с катионами которых такое взаимодействие не осуществляется.Фізична хімія електропровідних органічних полімерів з системою супряжених р-звязків (ЕПП) - один з новітніх розділів хімії, з розвитком якого стало можливим розуміння багатьох фундаментальних питань з хімії та фізики р-супряжених макромолекул. Не менш важливим є прикладний аспект в дослідженнях ЕПП, чиї електрофізичні і оптичні властивості обумовили можливість створення на їх основі функціональних матеріалів нового покоління. Висока електропровідність, хімічна, електрохімічна і термічна стійкість політіофенів і матеріалів на їх основі роблять можливим їх використання в різноманітних галузях сучасної техніки. Оскільки в основі багатьох потенційних практичних застосувань політіофенів лежать редокс-перетворення, вельми актуальним є встановлення їх закономірностей, зокрема, деталей механізму р-та n-допування, особливостей взаємодії іонів-допантів з полімером і розчинником в цих процесах. Писаржевського НАН України за пріорітетними напрямками “Фундаментальні основи створення нових процесів одержання сполук і матеріалів на основі органічних іон-радикалів” (№ Держреєстрації 0101U000017), а також проекту “Розробка прогресивних технологій створення нових багатофункціональних матеріалів на основі органічних електропровідних полімерів і їх композитів для техніки нового покоління” (№ Держреєстрації 0101U000016), який фінансувався Міністерством промислової політики України.Показано, що характеристики процесу електрохімічного n-допування П3ФТ катіонами літія суттєвим чином залежать від умов його електросинтезу (табл. Проведені дослідження з електрохімічного оборотного р-допування плівок П3МТ і П3ФТ в 0,1 М розчинах LICLO4 в різних органічних апротонних біполярних розчинниках (АН, диметилформамід (ДМФА), гамабутиролактон (ГБЛ) і пропіленкарбонат (ПК)) показали, що природа органічного розчинника впливає на величини потенціалів анодного окиснення (Ера) цих полімерів (табл. Показано, що наявність електронодонорного метильного замісника в b-положенні тіофенового кільця елементарної ланки П3МТ спричиняє більш сильну взаємодію в системі Р°···Li , що призводить до набагато більшої зміни величини Ера для плівок цього полімера порівняно з П3ФТ. На відміну від П3МТ, плівки П3ФТ можуть бути n-доповані як тетраалкіламонійними катіонами, так і катіонами лужних металів, однак стабільне катодне допування плівок П3ФТ катіонами Li (або Na ) спостерігається лише в АН (табл. Встановлено, що n-допування П3ФТ катіонами Li в інших розчинниках (ДМФА, ГБЛ, ПК) призводить до необоротного відновлення полімера (відповідний пік n-допування спостерігається лише на 1-ому циклі).Встановлено, що в процесі електросинтезу плівок П3ФТ можливе здійснення взаємодії між катіоном фонового електроліта і молекулою мономера за донорно-акцепторним механізмом, що спричиняє вплив на величину потенціала окиснення мономера, а також на властивості утворюваних плівок. Вперше показано можливість n-допування плівок П3ФТ катіонами лужних металів (Li , Na ), до того ж ця здатність визначається природою катіона фонової солі електросинтезу цього полімера.

2. Основний зміст роботи