Dokument: Transportprozesse bei der Bildung und Modifizierung technisch relevanter Polythiophene

Titel:	Transportprozesse bei der Bildung und Modifizierung technisch relevanter Polythiophene
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2902
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20040726-000902-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Stromberg, Christian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,26 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Schultze, Joachim Walter [Gutachter] Prof. Dr. Staudt-Bickel, Claudia [Gutachter]
Stichwörter:	Leitfähige Polymere, Polythiophen, PEDOT, Dotierung, Mikroemulsion, Mikrostrukturierung, Photostrom
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibung:	Die Transportprozesse und Reaktionen, die sowohl bei der elektrochemischen Polymerisation von Polythiophenen als auch für deren Schichtcharakteristika wie Dotierungsgrad, Leitfähigkeit und Reversibilität der Polymerumladung von entscheidender Bedeutung sind, wurden in dieser Arbeit untersucht und modellhaft beschrieben. Experimentell und formal wurde unterschieden zwischen Transportprozessen und Polymereigenschaften in wasserfreien aprotischen Systemen und in wässrigen Lösungen und dabei speziell den tensidhaltigen Mikroemulsionen. In diesen speziellen wässrigen Mikroemulsionen zeigte sich, dass die Elektropolymersation von PEDOT (Poly-3,4-Ethylendioxythiophen) je nach Massenanteil des Monomers durch den Antransport des Monomers zur Elektrode oder durch die Kinetik des heterogenen Elektronentransfers kontrolliert wird. Entsprechend konnten unterschiedliche Polymermorphologien und Redoxaktivität der resultierenden Polymerschichten nachgewiesen und eingestellt werden. So wird unter potentiostatischen Bedingungen bei hohen EDOT-Anteilen (>20 Gew.-%) eine schnelle Polymerisation und das Aufwachsen einer mikroporösen und wenig kompakten PEDOT Schicht mit entsprechend geringer Redoxaktivität begünstigt. Eine schnelle Aktivierung der Redoxaktivität dieser PEDOT Schichten gelang mit elektrochemischen Pulsroutinen im Leitelektrolyten. Weiterführende Experimente zur elektrochemischen und chemischen Einlagerung von Platinmetallen in die PEDOT Matrix direkt aus der Mikroemulsion oder in einem zusätzlichen Prozessschritt wurden systematisch behandelt. Zusätzlich zum EDOT wurden aus aprotischen Lösemitteln (MeCN, Polycarbonat) Bithiophen (BT), 3-Phenylthiophen (3PhT) und das 3,4-(Dioxobenzo)-Thiophen (BEDOT) anodisch polymerisiert und das Dotierungsverhalten bei anodischer und kathodischer Polarisation beschrieben. Dabei konnte der dem Redoxverhalten der resultierenden Polymere zugrunde liegende Ionentransport mit der potentiodynamischen Quarzmikrowägung verfolgt werden. Die Änderung der optischen Eigenschaften während des potentiodynamischen Lade- und Entladeprozesses konnten in-situ mittels spektroelektrochemischer Messungen in Gegenwart verschiedener Elektrolyte eindeutig mit der Dotierung des Polymers korreliert werden. Insgesamt zeigt sich, dass eine n-Dotierung der Polymerfilme in Gegenwart der „harten“ Li+-Kationen nicht erfolgt, wohingegen eine der p-Dotierung entsprechend große kathodische Ladungsmenge im Polymer gespeichert wird, wenn das „weiche“, polarisierbare TBA+-Kation im Elektrolyten vorliegt. In photoelektrochemischen Experimenten konnten für das reduzierte PBT, P3PhT und PBEDOT in aprotischen Lösemitteln kathodische Photoströme nachgewiesen und ursächlich mit der Ladungsträgertrennung in der Raumladungsrandschicht an der Phasengrenze Elektrode / PBT verbunden werden. Die dem Photostrom zugrunde liegende Reaktion wurde als kathodische Modifizierung identifiziert, bei der nach vollständiger Reduktion eine teilweise n-Dotierung der Polymerphase erfolgt. Insgesamt verläuft die photoelektrochemische n-Dotierung mit niedriger Quantenausbeute und im Vergleich zur rein elektrochemisch herbeigeführten mit geringerer Reversibilität. Auch auf mikroskopischer Ebene und auf halbleitenden p-Si konnte eine Photodotierung der untersuchten Polythiophene erreicht werden. Hierzu diente ein fokussierter Laserstrahl, der zur Erzeugung von Mikrostrukturen über das Polymersubstrat rasterte. Mit der verwendeten Optik zur Fokussierung wurden Strukturen mit einer lateralen Auflösung von 10-40µm realisiert. Über die nachträgliche Charakterisierung der Strukturen mit Hilfe des rasternden elektrochemischen Mikroskops (SECM) konnte qualitativ eine erhöhte Leitfähigkeit der lasermodifizierten Bereiche nachgewiesen werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie
Dokument erstellt am:	26.07.2004
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	22.07.2004
Datum der Promotion:	22.07.2004