Download "YENİ BİR İLETKEN POLİMER: POLİ(3,8 DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN) ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ"
1 YENİ BİR İLETKEN POLİMER: POLİ(3,8 DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN) ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Eda AKGÜL a *, Ahmet Ferat ÜZDÜRMEZ b, Handan GÜLCE a, Ahmet GÜLCE a, Emine KILIÇ b a Selçuk Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Konya, Türkiye b Ankara Üniversitesi, Kimya Bölümü, Ankara, Türkiye ÖZET Bu çalışmada 3,8- diaminobenzo[c]sinnolin(dabs) monomerinin elektrokimyasal olarak polimerizasyonu başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiş ve elde edilen polimerin elektrokromik özellikleri ilk defa incelenmiştir. DABS monomerinin potansiyodinamik polimerizasyonu, 2,5 mm DABS monomeri içeren 0,1 M tetrabütilamonyumperklorat (TBAP)/asetonitril çözücü destek elektrolit ortamında -0,8 V ve +1,2 V potansiyel aralığı ve 0,1 V/s gerilim tarama hızında dönüşümlü voltametri yöntemi ile sürekli gerilim taraması uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyon sonucunda ITO elektrot yüzeyinde koyu kahverenkli bir filmin oluştuğu gözlenmiştir. Polimer filme farklı gerilim değerleri uygulanarak renk değiştirme kabiliyeti incelenmiştir. Spektroelektrokimyasal çalışmalar sonucunda filmin optik zıtlığı 575 nm de %10 ve 900 nm de %5 bulunmuştur. Ayrıca polimer filmin FT-IR, SEM ve iletkenlik ölçümleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: İletken polimerler, Elektropolimerizasyon, Elektrokromizm. 1. GİRİŞ Yeni molekül ve maddelerin sentezi bilimin gelişmesinin önemli bir göstergesidir. 70 li yılların sonunda iletken polimerlerin bulunmasından beri, bir çok araştırmacı ince film transistörleri, ışık yayan diyotlar ve elektrokromik cihazlar gibi uygulamaları ile bu malzemeleri ticarileştirmek için polimerler üzerine odaklanmışlardır. Elektrokromizm bir elektrik alanı uygulandığı zaman tersinir bir renk değişimi gösteren elektroaktif materyalleri içerir. Elektrokromik cihazlar teknolojide birçok potansiyel uygulama alanlarına sahiptirler. Elektrokromik malzemeler, akıllı pencereler, dikiz aynaları, kamuflaj maddeleri, optiksel gösterimler, uzay aracı ısı kontrolü ve pencerelerde güneş ışığı kontrol filmi olarak çalışılmıştır. Büyük oranda enerji tasarrufu sağlaması, geçen ışık şiddetinin isteğe göre değiştirilebiliyor olması, kullanımının oldukça kolay olması ve çok farklı alanlara uygulanabilir olması gibi olumlu özellikleri nedeniyle elektrokromik malzemeler oldukça önem taşımaktadır. Bu nedenlerden dolayı elektrokromik malzemeler hakkında birçok çalışma yapılmış, farklı malzeme ve kaplama yöntemleri araştırılmıştır . Son yıllarda, iletken polimerler elektrokromik cihazlar için de oldukça ilgi çekmektedir. Bunun nedeni iletken polimerlerin inorganik elektrokromik materyallerden daha işlenebilir olması ve yüksek derecede renk çeşitliliği avantajı sağlamasıdır. Bu çeşitlilik, fonksiyonlandırılmış monomerlerin kullanılması ve kopolimerizasyon yoluyla çeşitli polimer sistemlerin modifikasyonu ile başarılabilmektedir .
2 2. DENEYSEL YÖNTEM Elektrokimyasal çalışmalarda çalışma elektrodu olarak 7x50x0,5 mm SiO 2 pasifleştirilmiş iki yüzeyi kaplı ITO ya da 0,0314 cm 2 alanlı platin disk elektrot kullanılmıştır. Referans elektrot olarak Ag/Ag + elektrot, karşıt elektrot olarak Pt tel elektrot kullanılmıştır. Elektrokimyasal çalışmalar cam bir hücrede, spektroelektrokimyasal çalışmalar ise kuvartz hücrede gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyonun gerçekleştirilmesinde kullanılan dönüşümlü voltametri tekniği için Ivium Compactstat marka potansiyostat, uv-görünür bölge absorpsiyon spektrumlarının incelenmesinde Ocean Optics HR 4000 spektrofotometre kullanılmıştır. 3,8-diaminobenzo[c]sinnolin (DABS) monomerinin polimerleştirilmesi dönüşümlü voltametri yöntemi ile sürekli gerilim taraması uygulanarak gerçekleştirilmiştir. DABS in elektrokimyasal davranışı Pt disk ve ITO elektrotlarda incelenmiştir. İlk aşamada 0,1 M TBAP ve asetonitril içeren ortamda DABS nin polimerizasyonu için, gerilim tarama aralığı, döngü sayısı ve gerilim tarama hızı, monomer derişimi gibi deneysel parametrelerin polimerizasyona etkileri araştırılmıştır. En uygun elektrokromik film yapısı elde etmek amacıyla yapılan elektrokimyasal çalışmalar sonucunda, gerilim tarama aralığı -0,8 V ve +1,2 V arası, gerilim tarama hızı 0,1 V/s, monomer derişimi 2,5 mm, döngü sayısı 40 döngü olarak bulunmuştur. 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Polimer filmin spektroelektrokimyasal olarak incelemesi için, potansiyodinamik polimerizasyon ile ITO elektrot yüzeyinde polimer film üretilmiş ve koyu kahverengi bir polimer filmi elde edilmiştir. DABS nin elektrokimyasal polimerizasyonuna ait çok döngülü dönüşümlü voltamogram ve oluşan polimer filminin monomer içermeyen destek elektrolit çözeltisindeki dönüşümlü voltamogramı Şekil 1 de verilmiştir. Şekil 1. 2,5 mm DABS in -0,8 V ile +1,2 V potansiyel aralığında potansiyodinamik elektropolimerizasyonuna ait çok döngülü voltamogram filmin monomer içermeyen çözeltideki dönüşümlü voltamogramı
3 ITO elektrotta oluşturulan polimerin optik özelliklerindeki değişimleri izlemek amacıyla -0,5 V ile +1,5 arasında gerilim değerleri uygulanarak filmin UV-görünür bölge absorpsiyon spektrumları incelenmiştir. Bu çalışma sırasında poli-dabs filminin renk değiştirme kabiliyeti 575 nm ve 900 nm deki absorpsiyon bandının geçirgenliğindeki değişimin analizi ile izlenmiştir. Şekil 2. ITO elektroda kaplanan polimer filme -0,5 V ile +1,5 V arasında değişen değerlerde voltajlar uygulanarak elde edilen UV-görünür bölge absorpsiyon spektrumu. Polimer filmin optik zıtlığı ve cevap süresini öğrenmek amacıyla çift potansiyel kronoamperometri tekniği ile eş zamanlı olarak spektrumdaki değişimler izlenmiştir. -0,5 V ile +1,5 V potansiyel aralığında 575 nm ve 900 nm de (maksimum zıtlık dalga boyu) elde edilen geçirgenlik değişimleri Şekil 3 de verilmiştir. Optik zıtlık poli-dabs polimeri için 575 nm de yaklaşık %10 ve 900 nm de ise yaklaşık % 5 olarak bulunmuştur. Şekil 3. -0,5 V ile +1,5 V potansiyel aralığında eş zamanlı olarak elde edilen Poli-DABS in, 20 sn süre ile 30 defa ölçülen akım-zaman eğrisi, 575 ve 900 nm dalga boyundaki % geçirgenlik değişimi.
4 Poli-DABS filminin uygulanan gerilime ne kadar zamanda cevap verdiğini ve filmin bir renkten diğer bir renge ne kadar zaman içerisinde geçeceğini görmek önemlidir. Uygulanan gerilim ile geçirgenlikte meydana gelen % 90 lık değişim için geçen süre polimer filmin cevap süresini vermektedir. Şekil 4 de görüldüğü üzere 575 nm de elde edilen geçirgenlik ölçümünde -0,5 V gerilim uygulandığında filmin renk değişimi için gereken cevap süresi 13 s gerilim yön değiştirdiğinde filmin buna cevap verme süresi 2,1 s olarak bulunmuştur. Şekil 4. 0,1 M TBAP/asetonitril çözeltisinde polimer kaplı ITO elektroda 20 s puls ile -0,5 V ile +1,5 V aralığında uygulanan gerilim ile geçirgenlikteki dinamik değişim. Poli-DABS filminin optik göstergelerde ve elektrokromik cihaz uygulamalarında kararlılık ve sağlamlık göstermesi önemlidir buna yönelik yapılan kinetik çalışmalar incelendiğinde, 2,5 mm DABS ve 0,10 M TBAP içeren asetonitril çözeltisinde -0,8 V ile +1,2 V gerilim tarama aralığında 40 döngü ve 100 mv/s tarama hızında ITO elektrotta elde edilen polimer filmin çift potansiyel kronoamperometri tekniği -0,5 V ile +1,5 V aralığında 20 s, 10s ve 5 s kalma süresi ile 20 şer basamak halinde uygulanmış ve aynı zamanda 570 nm de geçirgenliğindeki değişim incelenmiştir. Şekil 5 de görüldüğü üzere 20 s süredeki optik zıtlık % 6 iken 5 s de % 3 olarak bulunmuştur. Şekil 5. -0,5 V ile +1,5 V aralığında 20 s, 10 s ve 5 s kalma sürelerinde çift potansiyel kronoamperometri tekniği ile elde edilen 570 nm deki geçirgenlik değişimi.
5 Poli-DABS filminin kolorimetrik ölçümünde, filmin renk değişimini grafiksel olarak ve nicel biçimde gösteren L (parlaklık), a (büyüklük) ve b (yoğunluk) değerleri belirlenmiştir. Optimum koşullarda ITO elektroda kaplanan polimer filmin voltaj değişimleri ile L, a ve b değerlerindeki değişim incelenmiş ve Şekil 6 da verilmiştir. Şekil 6. Uygulanan gerilim ile L, a ve b değişimi. Poli-DABS filmine ait SEM görüntüleri incelendiğinde, başarılı bir elektrokimyasal sentez gerçekleştirildiği ve nanoboyutta parçacıklardan oluşan homojen ve kompakt bir film yapısının oluştuğu görülmektedir. Şekil ve kat büyütülmüş SEM görüntüleri Polimer filme ait dört noktalı iletkenlik ölçüm değeri ise 7,26x10-2 S/cm olarak bulunmuştur. TEŞEKKÜR Bu çalışmadaki desteklerinden dolayı TÜBİTAK a teşekkür ederiz (Proje no: TBAG 110T817). KAYNAKLAR  Guey-Sheng Liou, Hui-Wen Chang, Kai-Han Lin, Yuhlong Oliver Su, J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 47 (2009)  Wen-Hsiang Chen, Kun-Li Wang, Der-Jang Liaw, Kueir-Rarn Lee, Juin-Yih Lai, Macromolecules 43 (2010) 2236.
T.C. SELÇUK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ ETĐL FERROSENĐLMETĐL 3,4-PĐROLDĐKARBOKSĐLATIN SENTEZĐ, ELEKTROPOLĐMERĐZASYONU VE ELEKTROKROMĐK ÖZELLĐKLERĐNĐN ĐNCELENMESĐ Ebru ERKAYA YÜKSEK LĐSANS TEZĐ
T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ POLİ(2,6-DİAMİNOANTRAKİNON) UN ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Funda AKTAŞ YÜKSEK LİSANS TEZİ Kimya Mühendisliği Anabilim
T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ POLİ DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN 5- OKSİT İN ÜRETİMİ ve ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Müesser AKYÜZ YÜKSEK LİSANS TEZİ Kimya Mühendisliği Anabilim
ENERJİ DEPOLAMADA POLİMER MODİFİYE KARBON FİBER MİKRO ELEKTROT GELİŞTİRİLMESİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Kim. Sezer KÖYLÜ TOKGÖZ. Anabilim Dalı: KİMYA
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ENERJİ DEPOLAMADA POLİMER MODİFİYE KARBON FİBER MİKRO ELEKTROT GELİŞTİRİLMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ Kim. Sezer KÖYLÜ TOKGÖZ Anabilim Dalı: KİMYA Programı:
T.C. NEVŞEHİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TİYOFENİN ELEKTROKİMYASAL POLİMERİZASYONU KARAKTERİZASYONU VE BİYOSENSÖR OLARAK GELİŞTİRİLMESİ
T.C. NEVŞEHİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TİYOFENİN ELEKTROKİMYASAL POLİMERİZASYONU KARAKTERİZASYONU VE BİYOSENSÖR OLARAK GELİŞTİRİLMESİ Tezi Hazırlayan Hasret TÜRKMEN Tezi Yöneten Prof. Dr. Haşim
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FERROSENİL DİTİYOFOSFONAT İÇEREN İLETKEN POLİMERLERİN SENTEZİ VE BİYOSENSÖR UYGULAMALARI YÜKSEK LİSANS TEZİ Tuğba SOĞANCI Anabilim Dalı : Kimya Programı :
NiO İNCE FİLM BAZLI ELEKTROKROMiK KAPLAMA/CiHAZ TASARIMI, HAZIRLANMASI VE KARAKTERiZASYONU DESIGN, PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF ELECTROCHROMIC COATING/DEVICE BASED ON NiO THIN FILM GAMZE ATAK DOÇ.
T.C. SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ FENĠLAZO TÜREVĠ BENZO[c]SĠNNOLĠN TEMELLĠ YENĠ BĠR POLĠMERĠN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU Bircan HASPULAT YÜKSEK LĠSANS KĠMYA MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI Haziran/2013
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 21, Sayı 2 ARAŞTIRMA DOI: 10.17482/uujfe.46840 GÜNEŞ PİLİ UYGULAMALARI İÇİN CdTe YARIİLETKEN İNCE FİLMLERİN ELEKTRODEPOZİSYON YÖNTEMİYLE ÜRETİLMESİ
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Gökmen SIĞIRCIK İYONİK SIVIDA POLİSELENOFEN, POLİTİYOFEN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU KİMYA ANABİLİM DALI ADANA, 2011 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ
T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ 2-AMİNOBENZO[c]SİNNOLİN İÇEREN POLİMER VE KOPOLİMERLERİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU Sabriye ŞİMŞEK YÜKSEK LİSANS Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Şubat-2014
DONÖR-AKSEPTÖR TİPİ TİYOFEN VE TİYENOTİYOFEN İÇEREN İLETKEN POLİMERLERİN SENTEZİ, ELEKTROKROMİK VE OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ.
DONÖR-AKSEPTÖR TİPİ TİYOFEN VE TİYENOTİYOFEN İÇEREN İLETKEN POLİMERLERİN SENTEZİ, ELEKTROKROMİK VE OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Elvin RUSTAMLI YÜKSEK LİSANS TEZİ İLERİ TEKNOLOJİLER ANABİLİM DALI GAZİ
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KARBAZOL/METİL ETİL KETON FORMALDEHİT REÇİNESİ (Cz/MEKF-R) KOMONOMERİNİN SENTEZİ VE POLİMERİZASYONU YÜKSEK LİSANS TEZİ Kimyager Pelin YAZICI (509031230)
ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ PLATİN ELEKTROT YÜZEYLERİNE TUTTURULMUŞ ORGANİK MOLEKÜLLERİN ELEKTROKİMYASAL TEKNİKLERLE pk a DEĞERLERİNİN TAYİNİ Seçil TEKİN KİMYA ANABİLİM