Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pracownia elektrochemii Kierownik pracy: dr hab. Magdalena Skompska Agata Bartnicka.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Pracownia elektrochemii Kierownik pracy: dr hab. Magdalena Skompska Agata Bartnicka."— Zapis prezentacji:

1 Pracownia elektrochemii Kierownik pracy: dr hab. Magdalena Skompska Agata Bartnicka

2 1. Charakterystyka polimerów przewodzących 2. Metody syntezy polimerów 3. Cel pracy 4. Wykorzystanie polimerów przewodzących w czujnikach; - do wykrywania kationów - do wykrywania anionów 5. Podsumowanie Plan prezentacji: H

3 Obecność układu sprzężonych wiązań podwójnych Jakie cechy polimeru zapewniają mu przewodnictwo? - typu p; polimer zyskuje ładunek dodatni, który kompensowany jest anionem domieszkującym – tworzy się kationorodnik - typu n; polimer zyskuje ładunek ujemny, który kompensowany jest kationem domieszkującym – tworzy się anionorodnik Charakterystyka polimerów przewodzących Domieszkowanie: polimer silnie domieszkowany BIPOLARON polimer domieszkowany POLARON polimer domieszkowany POLARON polimer silnie domieszkowany BIPOLARON p-domieszkowanie (utlenienie) n-domieszkowanie (redukcja) ujemny dodatni

4 WZROST POZIOMU DOMIESZKOWANIA IZOLATORY PÓŁPRZEWODNIKI METALE Ag, Cu Fe Mg In, Sn Ge Si Szkło Diament Nylon Kwarc Domieszkowany Trans-(CH) x 10 5 S/cm Domieszkowana polianilina 10 3 S/cm Trans-(CH) x S/cm polianilina S/cm S/cm Charakterystyka polimerów przewodzących

5 Dobra kontrola grubości, morfologii i stopnia utlenienia polimeru Śladowe ilości produktów ubocznych Polimer wysokiej czystości Możliwość jednoczesnej syntezy i domieszkowania Synteza chemiczna: Skomplikowane i mało precyzyjne metody kontroli, trudności z uzyskaniem częściowo utlenionego polimeru Powstają produkty uboczne Polimer zanieczyszczony katalizatorami Synteza i domieszkowanie w odrębnych etapach Warstwa polimeru otrzymywana jest bezpośrednio na powierzchni elektrody Trzy metody syntezy: - potencjostatyczna, - potencjodynamiczna, - galwanostatyczna Wykorzystanie reagentów redoks pełniących jednocześnie funkcję domieszki Reakcję przeprowadza się w obecności katalizatorów lub wykorzystując polimer prekursor Metody syntezy polimerów Brak możliwości blokowania pozycji w cząsteczce monomeru poprzez które polimeryzacja ma nie zachodzić Metoda bardziej uniwersalna – możliwość syntezy wszystkich polimerów przewodzących Polimeryzacja elektrochemiczna:

6 M.Skompska et.al. / Electrochemistry Communications 9 (2007) 541 Elektropolimeryzacja na elektrodzie Pt w środowisku 0,1M LiClO 4 /AN Elektropolimeryzacja na elektrodzie Pt w środowisku 0,1M HClO 4 Metody syntezy polimerów Polimeryzacja 1,8-diaminokarbazolu

7 Czujnik chemiczny - układ cząsteczkowy, w którym właściwości fizykochemiczne zmieniają się na skutek interakcji z substancjami chemicznymi w taki sposób, aby otrzymać sygnał informujący nas o tej zmianie. Rozpoznanie molekularne - proces, w którym elektroaktywny receptor (gospodarz) oddziaływuje z analitem (gość). Wynikająca z tego zmiana pomiędzy pierwotnymi właściwościami receptora w cienkiej warstwie czujnikowej a właściwościami po związaniu analitu może być rejestrowana elektrochemicznie. W czujnikach chemicznych bazujących na polimerach przewodzących zmiany przewodności polimeru indukowane są zmianami gęstości i ruchliwości nośników ładunku. Wykorzystanie polimerów przewodzących w czujnikach

8 Elektrosynteza polimeru będącego pochodną 1,8-diaminokarbazolu zawierającego podstawnik receptorowy przyłączony do grupy aminowej oraz badanie otrzymanej makrocząsteczki pod kątem zastosowania jej do wykrywania anionów. Cel pracy 1,8-diaminokarbazol

9 Wykorzystanie polimerów przewodzących w czujnikach

10

11 hgyu płaski łańcuch polimerowy (z układem sprzężonym wiązań podwójnych) skręcony łańcuch polimerowy (spadek efektywności sprzężenia) Zmiana właściwości elektrycznych polimeru SYGNAŁ (przesunięcie piku utlenienia polimeru) Wykorzystanie polimerów przewodzących do wykrywania kationów Oddziaływanie jonu metalu z łańcuchem eterowym powoduje zmianę konformacji łańcucha polimeru L.M. Goldenberg / J. Material. Chemistry., 1999, 9, 1960

12 Grupa receptorowa nie jest bezpośrednio połączona z łańcuchem polimeru brak odpowiedzi elektrochemicznej w przypadku polimeru z grupą receptorową 12-korona-4 dla polimeru z grupą receptorową 18-korona-6 potencjał utleniania wzrasta wraz ze stężeniem jonów efekt nie jest obserwowany przy zastosowaniu wodnego roztworu elektrolitu Wykorzystanie polimerów przewodzących do wykrywania kationów L.M. Goldenberg / J. Material. Chemistry., 1999, 9, 1960

13 Mechanizm zmiany konformacji polimeru z eterem koronowym jako receptorem podczas detekcji jonu metalu alkalicznego: Skręcenie łańcucha polimeru powoduje mniejsze nakładanie orbitali π a w konsekwencji spadek efektywności sprzężenia w łańcuchu. Przejście z formy płaskiej łańcucha polimerowego do formy skręconej może skutkować nawet krotnym spadkiem przewodnictwa Wykorzystanie polimerów przewodzących do wykrywania kationów

14 cząsteczki etylenodioksytiofenu (EDOT) zapewniają stabilność przewodzącego polimeru politiofen ulega domieszkowaniu typu p, co można kontrolować stosowaniem zewnętrznego potencjału. W konsekwencj jesteśmy w stanie zwiększyć powinowactwo anionu do receptora dipirochinoksalina (DPQ) może wytwarzać wiązanie wodorowe z anionem, w wyniku czego następuje widoczna zmiana barwy Wykorzystanie polimerów przewodzących do wykrywania anionów

15 Widmo zarejestrowane po dodatku wodnych roztworów soli tetrabutyloamoniowej (5mM, pH=6,5) Zastosownaie elektrochemicznej wagi kwarcowej (EQCM): Dodatek jonów: - pirofosforanowych P 2 O 7 4-, - fluorkowych F -, - fosforanowych (V) PO 4 3-, ale nie Cl - powodował gwałtowny wzrost masy osadzonego polimeru Wykorzystanie polimerów przewodzących do wykrywania anionów D. Aldakov / Journal Of The American Chemical Society 126, 2004 (4752) Zmiana w widmie absorpcyjnym polimeru pod wpływem wiązanych anionów: Zmiany w widmie spowodował dodatek jonów pirofosforanowych P 2 O 7 4-, fluorkowych F -, zaś dodatek jonów PO 4 3- spowodował różnicę w widmie tylko dla polimeru z grupami blokującymi pozycję α pirolu

16 Polimery przewodzące mogą znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie będą miały przewagę nad klasycznymi materiałami przewodzącymi, tzn. metalami i półprzewodnikami. Zawdzięczają to swoim unikalnym właściwościom łączącym typowe cechy dla tworzyw sztucznych, metali i półprzewodników. Kluczowe są takie ich właściwości jak: - bardzo energooszczędny proces wytwarzania - łatwe przetwarzanie - doskonały stosunek wytrzymałości mechanicznej do ciężaru właściwego - odporność na korozję W czujnikach chemicznych bazujących na polimerach przewodzących problem wciąż stanowi jeszcze dość mała selektywność w stosunku do wykrywanych jonów oraz w pewnych przypadkach nieodwracalność procesu wiązania analitu. Podsumowanie

17 Dziękuję za uwagę!


Pobierz ppt "Pracownia elektrochemii Kierownik pracy: dr hab. Magdalena Skompska Agata Bartnicka."

Podobne prezentacje


Reklamy Google