Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог диссертаций

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

Диссертационная работа:

Польовий Дмитро Олександрович. Синтез і оптичні властивості спряжених поліаренів у тонкому шарі : Дис... канд. наук: 02.00.04 - 2009.

Скачать диссертацию *

* Ссылка размещена на правах рекламы



Аннотация к работе:

Польовий Д.О. Синтез і оптичні властивості спряжених поліаренів у тонкому шарі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. - Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2009.

Проведено комплексне дослідження умов формування, оптичних, електро-оптичних та електрохімічних властивостей тонких шарів спряжених поліаренів – поліаніліну, полі-о-толуїдину, полі-о-анізидину, полі-3,4-етилендіокситіофену, отрима-них електрохімічним синтезом, термовакуумним напиленям, пошаровим нанесенням.

Встановлено, що значення потенціалів окиснення (Еок) аміноаренів зменшується з посиленням електроно-донорної здатності замісника в ряду –Н, –СН3, –ОСН3, –ОН при загальному зниженні швидкості електрохімічних процесів на поверхні напівпровідників. Модифікація поверхні електроду наношаром поліаніліну спричиняє зміну області потенціалів електросинтезу полі-3,4-етилендіокситіофену з утворенням гібридного шару з покращеними структурними і оптичними властивостями. Отримані методом термо-вакуумного напилення в інтервалі температур Т = 663-723 К (Р = 510–5 Па) плівки зберігають здатність до кислотного та електрохімічного легування.

Зміни спектрів оптичного поглинання залежать від окисно-відновного стану полімеру і корелюють з процесами перенесення заряду, зокрема з ефективними коефіцієнтами дифузії анодного (Doxef) та катодного (Dredef) процесу, причому Doxef < Dredef. Найвища швидкість електронного переносу спостерігається у водних електролітах (Def~10-9 см2/с), тоді як за наявності органічного компоненту коефіцієнт дифузії зменшується (у 80% етанолі Def~10-10 см2/с). Запропоновано метод інтерпретації спектрів оптичного поглинання в координатах кольору і вперше визначено діапазони зміни кольору для плівок поліаміноаренів.

Вперше здійснено електрохімічну іммобілізацію електрохромних полімерів у матриці ТіО2 і продемонстровані переваги отриманих дисплейних матеріалів над відомими. Запропоновано оптичні сенсори рН та кольорові індикатори свіжості продуктів. Формування гетероструктур спряжений поліарен – органічний напів-провідник може бути використане для підвищення ефективності перетворення світлової енергії.

1. Встановлено фізико-хімічні закономірності електросинтезу спряжених поліаренів – поліаніліну, поліортоамінофенолу, поліортотолуїдину, поліортоанізидину, полі-3,4-етилендіокситіофену на поверхні напівпровідників. Знайдено, що значення потенціалів окиснення (Еок) аміноаренів на напівпровідникових електродах вищі на 0,5-0,6 В порівняно з металевими електродами і зменшуються з посиленням електроно-донорної здатності замісника в ряду –СН3, –Н, –ОСН3, –ОН при суттєвому зниженні швидкості електрохімічних процесів на поверхні напівпровідників.

2. Вперше показано, що модифікація поверхні SnO2 та ІТО (SnO2 In2O3) електродів наношаром поліаніліну (ПАН) спричиняє зміну потенціалів електросинтезу полі-3,4-етилендіокситіофену з утворенням гібридного шару з покращеними структурними і оптичними властивостями. Вперше вивчені оптичні властивості плівок полі-3,4-етилендіокситіофену (ПЕДОТ), отриманих методом пошарового нанесення на поверхні прозорих напівпровідників. Виявлено, що прищеплений шар ПАН–ПЕДОТ характеризується розширеним у ближню ІЧ область діапазоном оптичного поглинання порівняно з полі-3,4-етилендіокситіофеном та поліаніліном.

3. На основі термогравіметричних досліджень обґрунтовано умови термовакуумного осадження тонких шарів поліаміноаренів. Знайдено, що отримані в інтервалі температур Т = 663-723 К (Р = 510–5 Па) плівки зберігають здатність до кислотного та електрохімічного легування. На основі еліпсометричних досліджень та рефракційних вимірювань показано, що залежно від умов можна керувати оптичною густиною плівок, що є перспективним для їх використання в елементах волоконної оптики.

5. Встановлено, що зміни спектрів оптичного поглинання поліаміноаренів залежать від окисно-відновного стану полімеру і корелюють з процесами перенесення заряду, зокрема з ефективними коефіцієнтами дифузії анодного (Doxef) та катодного (Dredef) транспорту. Процеси окиснення (забарвлення) – відновлення (обезбарвлення) електрохромного шару не є симетричними, а саме Doxef < Dredef. Найвища швидкість електронного переносу спостерігається у водних електролітах (Def~10-9 см2/с), тоді як за наявності органічного компоненту коефіцієнт дифузії зменшується.

4. Методом ІЧ спектроскопії з перетвореннями Фур’є підтверджено, що молекулярна структура полімерів в плівках, отриманих вакуумним напиленням, відповідає емеральдиновій формі поліаміноаренів при покращеній морфології шарів порівняно з електроосадженими. Атомно-силовою мікроскопією визначено, що в умовах полімеризації з контрольованою зміною потенціалу формуються однорідні, з розвиненою поверхнею полімерні шари, розмір глобул не перевищує 100 нм.

6. Характер зміни оптичного поглинання, а відтак і забарвлення плівок спряжених поліаренів залежить від їхньої молекулярної структури і може відбуватись як під дією зовнішнього електричного поля, так і хімічних чинників (рН середовища, адсорбції газів). Запропоновано спосіб інтерпретації спектрів оптичного поглинання в координатах кольору і вперше визначено діапазони зміни кольору для плівок заміщених поліаміноаренів.

7. Запропоновано спосіб іммобілізації електрохромних полімерів у матриці діоксиду титану і продемонстровано переваги отриманого матеріалу у порівнянні з відомим дисплеєм (кут огляду 350 при постійному коефіцієнті відбивання, контрастність 75,6 %, для відомих – 58.1 %). Показано доцільність використання вакуумно напилених плівок поліаренів в оптоволоконних сенсорах рН та електрохімічно синтезованих - у сенсорах аміаку. Застосування електроосаджених плівок поліаренів у гетероструктурах поліарен – молекулярний напівпровідник розширює спектральний діапазон поглинання, що може бути використане для підвищення ефективності перетворення сонячної енергії в електричну.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Польовий Д.О. Електрооптичні властивості поліаніліну / Д.О. Польовий // «Наукові записки» Тернопільського національного педагогічного ун-ту ім. Володимира Гнатюка, Серія: Хімія. – 2007. – № 11. – С. 32-36.

2. Poliovyi D. Spectral and Impedance Study of the Charge Transport in Electrochromic Polymer Layers / Dmytro Poliovyi, Olena Aksimentyeva, Oksana Konopelnyk, Bohdan Bahmatiuk.// Mol. Cryst. Liq. Cryst. – 2007. – Vol. 468. – P. 215-224. (Особистий внесок полягає в електросинтезі поліаренових плівок, проведенні імпедансної спектроскопії, розрахунку коефіцієнтів дифузії )

3. Польовий Д.О. Спектроелектрохімічне дослідження поліаміноаренів у протонних електролітах / Д.О.Польовий, O.І.Аксіментьєва // Вісник ЛНУ, сер.хім. – 2007. – Вип. 48. – С. 81-87. (Особистий внесок полягає у формуванні плівкових зразків, розробки методики і проведенні спектроелектрохімічних досліджень).

4. Aksimentyeva O.I. Thermo-Vacuum Deposition and Electrooptical Properties of Polyaniline Thin Films / O. I. Aksimentyeva, V. M. Beluh, D. O. Poliovyi, V. V. Cherpak. P. Y. Stakhira, D. Y. Volynyuk // Mol. Cryst. Liq. Cryst. – 2007. – Vol. 467. – P. 143-152. (Особистий внесок полягає у синтезі зразків, термогравіметрії, дослідження електрооптичних властивостей напилених плівок).

5. Польовий Д.О. Закономірності кольорових змін в плівках поліаміноаренів /
Д.О. Польовий, О.І. Аксіментьєва // «Наукові записки» Тернопільського національного педагогічного університету ім. Володимира Гнатюка. Серія: Хімія. – 2008. – №13. – С. 64-68. (Особистий внесок полягає у спектроелектрохімічних дослідженнх, інтерпретації спектральних даних в координатах кольору, підготовці статті до друку).

6. Польовий Д.О. Анодний синтез і спектроелектрохімічні властивості полі-3,4-етилендіокситіофену / Польовий Д.О., Аксіментьєва О.І. // Науковий вісник Чернівецького університету. Серія: хімія. – 2008. – Вип. 401. – С. 117-119. (Особистий внесок полягає у модифікації поверхні електроду поліаміноареном, синтезі полі-3,4-етилендіокситіофену, підготовці статті до друку).

7. Аксіментьєва О.І. Дослідження сенсорних властивостей плівок поліаніліну, отриманих методом вакуумного напилення / Аксіментьєва О.І., Черпак В.В.,
Глушик І.П., Стахіра П.Й., Польовий Д.О. // Сенсорна техніка. – 2006. – № 5 (4). – С. 123-129. (Особистий внесок - аналіз літературних даних, синтез зразків, термічий аналіз, визначення впливу середовища (pH, аміак);

8. Аксіментьєва О.І. Електрохімічне одержання і властивості нанорозмірних гетероструктур напівпровідник – спряжений полімер / Аксіментьєва О.І., Польовий Д.О., Євчук О.М. // Науковий вісник Чернівецького університету. Серія: хімія. – 2008. – Вип. 399-400. – С. 65-67. (Особистий внесок одержання наноструктурованого шару діоксиду титану, електросинтез, визначення оптичних і електрохімічних властивостей).

9. Aksimentyeva O.I. Сharge transport in electrically responsive polymer layers / О.Aksimentyeva, O.Konopelnyk, I.Bolesta, I.Karbovnyk, A.Popov, D.Poliovyi. // Journal of Physics: Conference Series. – 2007. – Vol. 93. – Р. 012042-012048. (Особистий внесок – електрохімічний синтез плівок поліаренів, зняття вольтамперних характеристик).

10. Пат. 26256 Україна, МПК (2006) G01N 33/02, G11B 11/00. Індикатор свіжості продуктів тваринництва / Чохань М.І., Ціж Б.Р., Аксіментьєва О.І., Польовий Д.О.; заявник і власник патенту Львівська національна академія ветеринарної медицини імені С.З. Гжицького, Львівський національний університет імені Івана Франка; заявл. 10.05.2007; опубл. 10.09.2007, Бюл.№14. (Особистий внесок формування чутливих полімерних плівок, зняття оптичного відклику на дію аміаку).

11. Пат. 28742 Україна, МПК (2006) G11B 11/00, G11C 11/00, G11C 13/04, H03K 17/78. Спосіб отримання наноструктурованого електрохромного матеріалу Аксіментьєва О.І., Фечан А.В., Микитюк З.М., Польовий Д.О.; заявник і власник патенту Львівський національний університет імені Івана Франка; заявл. 02.07.2007, опубл. 25.12.2007, Бюл.№ 21. (Особистий внесок - формування шару діоксиду титану, іммобілізація електрохромної речовини, електрохімічні дослідження).

12. Полевой Д.А. Спектроэлектрохимическое исследование полиаминоаренов в протонных предах Электрохимия органических соединений: тез. докл. XVI Всерос. Совещания по электрохимии органических соединений «ЭХОС-2006» /
Полевой Д.А., Аксиментьева Е.И. // Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ООО НПО «Темп», – 2006 – С. 159-160.

13. Poliovyi D.O. Impedance spectroscopy studies of the charge transport in the electrochromic polymer layers / Dmytro O.Poliovyi, Bogdan P.Bahmatiuk,
Olena I.Aksimentyeva, Oksana Konopelnik // 6-th international conference on Electronic processes in organic materials (ICEPOM-6), Gurzuf (Crimea, Ukraine),
September 25-26, 2006. – К.: Наук. Світ, – 2006 – С.62-63.

14. Глушик І. Застосування електропровідних полімерів для створення волоконно-оптичних рН сенсорів // Глушик І., Аксиментьєва О., Черпак В., Стахіра П., Польовий Д. // 2-га Міжнародна науково-технічна конференція “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології” (СЕМСТ-2) Україна, Одеса, 26 – 30 червня 2006 р. –С.240.

15. Aksimentyeva O. Charge transport in electrically responsive nanostuctured polymer layers / O.Aksimentyeva, O. Konopelnik, I. Bolesta, I. Karbovnyk, A. Popov, D. Poliovyi // International Baltic Sea Region conference Functional materials and nanotechnologies 2007 FM&NT-2007, 2-4 april 2007, Riga, Latvia. -p.118.

16. Польовий Д.О. Фізико-технологічні аспекти застосування спряжених полімерів в електрохромних пристроях / Д.О. Польовий, О.І. Аксіментьєва // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем (МКФТТПН-XI). 7-12 травня 2007, м. Івано-Франківськ, -Т.1, -С.219.

17. Польовий Д.О. Електрооптичне дослідження тонких шарів поліаміноаренів / Польовий Д.О., Аксіментьєва О.І. // 8-ма всеукраїнська конференція студентів та аспірантів “Сучасні проблеми хімії”, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 21-23 травня 2007, м. Київ –С.129.

18. Польовий Д.О. Електрооптичне дослідження тонких шарів поліаміноаренів / Польовий Д.О. // Одинадцята наукова конференція «Львівські хімічні читання – 2007», 30.05-1.06 2007, м. Львів, -С.Ф65.

19 Конопельник О.І. Оптичні сенсори на основі поліамінофенолу / Конопельник О.І., Аксіментьєва О.І., Ціж Б.Р., Чохань М.І., Польовий Д.О.// Міжнародна науково-технічна конференція “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології” (СЕМС-3), Одеса, 2-6 червня 2008 р. –С.251.

20 Poliovyi D.O. Nanostructure electrochromic layers Poliovyi D.O., Aksimentyeva O.I., Fechan A.V., Yevchuk O.M. // Int. Conf. “ICEPOM-7”.- Lviv, 26-30 May 2008.-P.101-102

21. Aksimentyeva O.I. Electron and colour transitions in conducting polymer films / O.I. Aksimentyeva, O.I. Konopelnyk, D.O. Poliovyi // Int. Conf. “ICEPOM-7”.- Lviv, 26-30 May 2008.-P.78-79.

22. Aksimentyeva O. Organic Semiconductors Polyaniline heterostructures / O. Aksimentyeva, Ya. Vertsimakha, P. Lutsyk, D. Poliovyi // Int. Conf. “ICEPOM-7”.- Lviv, 26-30 May 2008.-P.53-54.

23. Аксіментьєва О.І. Електрохімічний синтез і оптичні властивості електрохромного полімеру в шарі наноструктурованого діоксиду титану / Аксіментьєва О.І., Польовий Д.О. // Міжнародна конференція “Наноструктурні системи: технології - структура – властивості – застосування” (НСС-2008). 13-16 жовтня 2008 м. Ужгород. – С.36.

24. Аксіментьєва О.І. Самоорганізовані наношари полі-3,4-етилендіокситіофену на прозорій поверхні індій-станум оксиду / Аксіментьєва О.І., Конопельник О.І., Опайнич І.Є., Польовий Д.О. // Міжнародна конференція “Наноструктурні системи: технології - структура – властивості – застосування” (НСС-2008). 13-16 жовтня 2008 м.Ужгород. – С.76.

25. Верцімаха Я.І. Тонколівкові гетероструктури на основі електропровідних полімерів та органічних напівпровідників / Верцімаха Я.І. Аксіментьєва О.І., Пермінов Р., Польовий Д.О. // Міжнародна конференція “Наноструктурні системи: технології - структура – властивості – застосування” (НСС-2008). 13-16 жовтня 2008 м. Ужгород – С.113.


Меню
Реклама



2006-2009 © Диссертации и авторефераты Украины