Microsoft Word Polythiophene và dẫn xuấ1 doc Polythiophene và dẫn xuất Một Polymer dẫn điện nhiều tiềm năng I) Phần 1 Trong năm 2009 các nhà khoa học đã tổng hợp thành công Poly(3,4 ethylenedioxythiop[.]
Polythiophene dẫn xuất: Một Polymer dẫn điện nhiều tiềm I) Phần Trong năm 2009 nhà khoa học tổng hợp thành cơng Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) hình sợi phương pháp hóa học sử dụng monomer 3,4ethylenedioxythiophene (EDOT) với doping BF3, kết PEDOT hình thành với khả dẫn điện lên đến 150-250 S/cm Độ bền nhiệt gia tăng đáng kể Hình thái PEDOT quan sát SEM cho thấy sợi với chiều dài bán kính 10 0.4 µm Giới thiệu - Trong hầu hết polymer dẫn điện PEDOT loại vật liệu polymer ứng dụng nhiều khả bền nhiệt, độ dẫn cao, độ suốt cao doping loại p PEDOT tổng hợp phương pháp hóa học cách sử dụng chất doping acid Lewis FeCl3 ,BF3 polymer tạo thành dạng bột đen với độ dẫn 100S/cm Các nhà khoa học quan tâm để điều chế polymer có độ dẫn cao hiệu suất giai đoạn họ bắt tay vào nghiên cứu để tìm điều kiện tối ưu Thí nghiệm Bảng 1: Điều kiện tối ưu để tổng hợp PEDOT có độ đẫn cao - Từ bảng 1cho thấy với xúc tác acid BF3 dung mơi toluen, nhóm halogen Br cho độ dẫn cao Hình 1: Phản ứng tổng hợp PEDOT - Monomer dùng 2,5-dibromo-3,4ethylenedioxythiophene, dung môi sử dụng toluen nhiệt độ 35oC vừa thêm từ từ BF3OEt2 khuấy dung dịch Tiếp tục khuấy hỗn hợp 30oC sau đun nóng thời gian 24 100oC bảng Trong q trình thực phản ứng có sinh khí Br, khí Br bẩy vào nước Kết thúc phản ứng dung dịch phản ứng xuất dạng bột rắn màu xanh-đen mang lọc, rửa nhiều lần alcol nước, cuối rửa chloroform, sau lọc sản phẩm dạng bột làm khơ tự nhiên ngồi khơng khí lị chân khơng 40oC Kết & thảo luận - Hình dạng PEDOT xác định thơng qua kính hiển vi điện tử SEM Kết kính hiển vi cho thấy PEDOT hình thành dạng sợi với chiều dài trung bình 10µm đường kính khoảng 0.4µm PEDOT tổng hợp phương pháp khác có hình dạng khác nhau, cụ thể tổng hợp chất xúc tác FeCl3 hình dạng PEDOT thấy hình 2c, hay tổng hợp trạng thái rắn thấy hình 2d, hình 2a 2b PEDOT tổng hợp xúc tác BF3 Hình thái PEDOT thấy hình 2c 2d bất bình thường vơ định hình khơng có dạng sợi Trên thực tế PEDOT tổng hợp bên khung (ví dụ khây thủy tinh) Hình thái PEDOT có liên quan mật thiết đến tính dẫn điện, PEDOT dạng sợi có tính dẫn điện cao đặt biệt sợ có đường kính nhỏ Hình 2: Hình thái PEDOT nhìn SEM - Các PEDOT hình sợi có tính dẫn điện cao PEDOT vơ định hình độ ổn định độ dẫn trước khắt nghiệt môi trường theo thời gian lý tưởng Để chứng điều người ta làm thí nghiệm nhỏ sau: hai mẫu, PEDOT hình sợ tổng hợp xúc tác BF3 (PEDOT/BF3) xúc tác FeCl3 (PEDOT/FeCl3) dung môi toluen, ban đầu độ dẫn điện tương ứng hai mẫu 2.5*102 3.6*10 S/cm, để thử tính chất người ta cho hai mẫu vào lị 100oC sau ba ngày thấy độ dẫn PEDOT/BF3 hình sợi giảm cụ thể 1.6*102 S/cm PEDOT/BF3giảm 2*10 S/cm Ngay PEDOT/BF3 bị nung ngày 100oC độ dẫn cịn mức 102S/cm Ứng Dụng - Các polymer dẫn nói chung polythiophene nói riêng điều có tính điện, quang, điện hóa học, tính chất hóa lý đặt trưng, vị polythiophene sử dụng làm vật liệu nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ kỹ thuật cao như: pin lượng, chế tạo nguồn điện dùng nhiều lần có kích thước mỏng, siêu nhỏ (polymeric rechargeable battery), chế tạo cảm biến (sensor), loại cảm biến hóa học, cảm biến sinh học, kỹ thuật thông tin số, màng chọn lọc (selective membrance) vật liệu phủ đặt biệt hấp thụ sóng điện từ, vật liệu phủ chống ăn mịn hóa học, vật liệu ngành điện tử Vật liệu chế tạo cảm biến: PT sử dụng làm vật liệu chế tạo loại sensor sensor đo độ ẩm, cảm biến sinh học (biosensor) đo hàm lượng glucozo máu, đo hàm lượng acid amin, sensor hóa học đo nồng độ loại khí nito, hidro, SO2 Vật liệu phủ đặt biệt: Vật liệu phủ chống ăn mòn kim loại: PT sử dụng làm vật phủ chống ăn mịn kim loại Q trình chống ăn mòn kim loại vật phủ PT thực theo chế sau: Màng PT đóng vai trị màng chắn để ngăn cản vận chuyển oxy nước vào bề mặt tiếp xúc với kim loại Màng PT đống vai catod bảo vệ kim loại, nguôn cung cấp chất ức chế chống ăn mòn kim loại, ngồi cịn màng oxit thụ động bền vững giống màng Crom bảo vệ kim loại Màng phủ chống tĩnh điện bề mặt, hấp thu sóng điện từ: Màng mỏng PT vải tẩm PT sử dụng nhiều lĩnh vực chế tạo vật liệu: Chống tĩnh điện bề mặt (antistatic film, antistatic fibers) Hấp thụ sóng điện từ; Electromagnetic interference shieding, hấp thụ sóng rada Nhờ khả chống tĩnh điện người ta chế tạo áo khoác chống tĩnh điện Ngày màng hình vi tính hay tivi phủ lớp PEDOT:PSS lớp phủ chống tĩnh điện cho ống tia âm cực (CRT) để tránh thu hút bụi Pin lượng suốt làm từ PEDOT:PSS Các thành phần OLED: Ứng cử viên sáng giá thay LCD Lớp dẫn (conductive layer) - lớp làm từ phân tử hữu dẻo có nhiệm vụ truyền tải lỗ trống từ anode Một polymer dẫn sử dụng OLED polyaniline Lớp phát sáng (emissive layer) - lớp làm từ phân tử hữu dẻo (nhưng khác loại với lớp dẫn) có nhiệm vụ truyền tải electron từ cathode Một loại polymer dùng lớp phát sáng polyfluorence,polythiophene _ ... tính dẫn điện, PEDOT dạng sợi có tính dẫn điện cao đặt biệt sợ có đường kính nhỏ Hình 2: Hình thái PEDOT nhìn SEM - Các PEDOT hình sợi có tính dẫn điện cao PEDOT vơ định hình độ ổn định độ dẫn. .. nung ngày 100oC độ dẫn cịn mức 102S/cm Ứng Dụng - Các polymer dẫn nói chung polythiophene nói riêng điều có tính điện, quang, điện hóa học, tính chất hóa lý đặt trưng, vị polythiophene sử dụng... (PEDOT/FeCl3) dung môi toluen, ban đầu độ dẫn điện tương ứng hai mẫu 2.5*102 3.6*10 S/cm, để thử tính chất người ta cho hai mẫu vào lò 100oC sau ba ngày thấy độ dẫn PEDOT/BF3 hình sợi giảm cụ thể cịn