Lichide ionice în electrosinteza

Poliazulenele (Paz) au fost electrosintetizate in lichid ionic N , N- butil - metil - pirolidiniu bis ( trifluormetilsulfonil ) imida ([BMP][Tf2N]) si caracterizate folosind metode electrochimice. Folosind [BMP][Tf2N] ca si electrolit, am obtinut filme cu proprietati electrochimice si morfologice imbunatatite in comparatie cu filmele electrosintetizate intr-o solutie electrolita bazata pe acetonitrile. Filmele compozite constand in C60 prin metoda "drop cast" (metoda care implica picurarea lichidului care contine materialul droit pe suprafata substratului, si evaporarea in timp a solventului) si poliazulenele electrosintetizate au fost deasemenea investigate in [BMP][Tf2N] folosind metode electrochimice, UV-vis si SEM si rezultatele au fost comparate cu filme similar pregatite in acetonitril. Studierea reactiilor redox ale C60 la temperatura camerei si intr-o gama extinsa cu potential catodic a fost posibila datorita folosirii lichidelor ionice. In comparatie cu poliazulena pura, prezenta a C60 in filmul compozit a imbunatatit capacitatea de a stoca energie electrica. Electrosinteza in [BMP][Tf2N] a avut ca rezultat filmele compozite cu un grad mai mic de a capta energie electrica in comparatie cu filmele compozite sintetizate in solventi organici.

1.Introducere

In ultimii ani s-a observat o crestere substantiala in folosirea lichidelor ionice la temperatura camerei (LITR) ca electroliti. LITR au o combinatie de proprietati care le fac sa fie atractive in electrochimie deseori avand o gama larga din punct de vedere electrochimic, presiune de vapori mica, o conductivitate relativ buna, gama variata de lichid, si stabilitate termica marita [1]. Timp de cateva decenii, polimerii conductori au iesit in evidenta datorita posibilitatii aplicarii lor in dispozitivele electrochimice si electronice organice. [2] Sustinerea mediului inconjurator si stabilitatea electrochimica trebuie sa fie imbunatatite pentru a extinde folosirea polimerilor conductori in diferite aplicatii. Pentru o mai mare dezvoltare a dispozitivelor electrochimice bazate pe polimeri conductori, este de asemenea necesar sa se recunoasca importanta electrolitului suport folosit in dispozitive. Solventii si electrolitii suporti folositi in timpul sintezei electrochimice a polimerilor conducatori au o influenta semnificativa asupra proprietatilor filmelor ca conducitivitatea, stabilitatea electrochimica si mecanica, si morfologia.[1,2] Recent s-a observat o crestere a interesului in sinteza diferitilor polimeri conducatori in LITR, rezultand filme cu stabilitate imbunatatita, capacitate morfologica si de incarcare electrica, conductivitate marita, si o developare a filmelor mai usoara si mai eficienta. [3-13]

Polimerii conductivi au fost de asemenea combinati cu, de exemplu, nanoparticule de metal, nanotuburi de carbon, graphene, fulerene si oxizi anorganici, scopul fiind acela de a developa materiale hibride cu proprietati superioare. Combinatia dintre polimeri conducatori si un puternic electron acceptor ca C60, va da nastere unui transfer de energie electrica la interfata dintre polimer si fulerena. Metoda UV ultrarapida de transfer electric de la polimeri la fulerene a avut ca rezultat studii extinse cu scopul de a developa dispozitive fotovoltaice organice.[14]

Azulena este un hidrocarbon aromatic non-benzenoic cu o incarcare electrica distribuita intre al saptelea si al cincilea atom de carbon, rezultand un moment dipol de aproximativ 1D. Azulene si dervatele au fost folosite ca si colorant in combinatie cu TiO2 [15], ca materiale optice neliniare [16], componente de tip push-pull [17], si compusi cu transfer electric [18]. Polimerul conducator corespunzator, poliazulena (PAz), si derivatele au fost investigate in senzori [19] si baterii [20,21], si ca un material potential pentru utilizarea in panouri solare [22]. Poliazulena prezinta pseudo-capacitate mare ceea ce le transforma intr-un material electrod alternativ interesant pentru super-capacitori [23]. Mai multe grupuri au studiat proprietatile de baza ale poliazulena in solvent organici [24-30], polimerizarea sa chimica [22,31] si polimerizarea triflorura de bor-dietil-eter(TBDE)[32].

Fig 1 Electropolimerizarea azulenei ( 0,02 mol l - 1 ) (a ) TBAPF6 - ACN si (b)[ BMP ] [ Tf2N ] in intervalul de potential -0.6 V la 1,2 V, pe parcursul a 24 cicluri la scanare 50 mV / s

[1] P. Hapiot, C. Lagrost, Chem. Rev. 108 (2008) 2238, and references therein.

[2] T.A. Skotheim, J.R. Reynolds (Eds.), Handbook of Conducting Polymers, 3rd edition,

CRC Press, Boca Raton, 2007.

[3] K. Sekiguchi, M. Atobe, T. Fuchigami, J. Electroanal. Chem. 557 (2003) 1.

[4] H. Randriamahazaka, C. Plesse, D. Teyssie, C. Chevrot, Electrochem. Commun.

5 (2003) 613.

[5] P.C. Innis, J. Mazurkiewicz, T. Nguyen, G.G. Wallace, D. MacFarlane, Curr. Appl.

Phys. 4 (2004) 389.

[6] J.M. Pringle, J. Efthimiadis, P.C. Howlett, J. Efthimiadis, A.B. MacFarlane, D.R.

Chaplin, S.B. Hall, D.L. Officer, G.G. Wallace, M. Forsyth, Polymer 45 (2004)

1447.

[7] P. Damlin, C. Kvarnstrom, A. Ivaska, J. Electroanal. Chem. 570 (2004) 113.

[8] S. Zein El Abedin, N. Borissenko, F. Endres, Electrochem. Commun. 6 (2004) 422.

[9] J.M. Pringle, M. Forsyth, D.R. MacFarlane, K. Wagner, S.B. Hall, D.L. Officer, Polymer

46 (2005) 2047.

[10] K.Wagner, J.M. Pringle, S.B. Hall, M. Forsyth, D.R. MacFarlane, D.L. Officer, Synth.

Met. 153 (2005) 257.

[11] D. Wei, C. Kvarnstrom, T. Lindfors, A. Ivaska, Electrochem. Commun. 8 (2006)

1563.

[12] K. Yamato, K. Tominaga, W. Takashima, K. Kaneto, Synth. Met. 159 (2009) 839.

[13] A. Ispas, R. Peipmann, A. Bund, I. Efimov, Electrochim. Acta 54 (2009) 4668.

[14] N.S. Sariciftci, L. Smilowitz, A.J. Heeger, F. Wudl, Science 258 (1992) 1474.

[15] X.-H. Zhang, C. Li, W.-B. Wang, X.-X. Cheng, X.-S. Wang, B.-W. Zhang, J. Mater.

Chem. 17 (2007) 642.

[16] P.G. Lacroix, I. Malfant, G. Iftime, A.C. Razus, K. Nakatami, J.A. Delaire, Chem.

Eur. J. 6 (2000) 2599.

[17] G. Iftime, P.G. Lacroix, K. Nakatani, A.C. Razus, Tetrahedron Lett. 39 (1998) 6853.

[18] S. Schmitt, M. Baumgarten, J. Simon, J. Hafner, Angew. Chem. Int. Ed. 37 (1998)

1077.

[19] W. Schuhmann, J. Huber, A. Mirlach, J. Daub, Adv. Mater. 5 (1993) 124.

[20] R.J. Waltman, A.F. Diaz, J. Bargon, J. Electrochem. Soc. 131 (1984) 1452.

[21] T. Osaka, K. Naoi, T. Hirabayashi, J. Electrochem. Soc. 134 (1987) 2645.

[22] G. Noll, C. Lambert, M. Lynch, M. Porsch, J. Daub, J. Phys. Chem. C 112 (2008)

2156.

[23] E. Grodzka, K. Winkler, B. Meana Esteban, C. Kvarnstrom, Electrochim. Acta 55

(2010) 970.

[24] J. Bargon, S. Mohmand, R.J. Waltman, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 93 (1983) 279.

[25] Y.-B. Shim, S.-M. Park, J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 3027.

[26] A. Mirlach, M. Feuerer, J. Daub, Adv. Mater. 5 (1993) 450.

[27] S. Hino, K. Iwasaki, K. Matsumoto, Synth. Met. 64 (1994) 259.

[28] M. Porsch, G. Sigl-Seifert, J. Daub, Adv. Mater. 9 (1997) 635.

[29] C. Lete, B. Meana Esteban, C. Kvarnstrom, A.C. Razus, A. Ivaska, Electrochim.

Acta 52 (2007) 6476.

[30] A. Osterholm, A. Petr, C. Kvarnstrom, A. Ivaska, L. Dunsch, J. Phys. Chem. B 112

(2008) 14149.

[31] F. Wang, Y.-H. Lai, N.M. Kocherginsky, Y.Y. Kosteski, Org. Lett. 5 (2003) 995.

[32] G. Nie, T. Cai, S. Zhang, J. Hou, J. Xu, X. Han, Mater. Lett. 61 (2007) 3079.

[33] R.-M. Latonen, B. Meana Esteban, C. Kvarnstrom, A. Ivaska, J. Appl. Electrochem.

39 (2009) 653.

[34] J. Chlistunoff, D. Cliffel, A.J. Bard, Thin Solid Films 257 (1995) 166.