Istraživanje uvjeta sinteza PEDOT elektrovodljivog polimera

undergraduate thesis

• Title (english): Study of synthesis conditions of PEDOT conductive polymer
• Author: Jurica Derviš
• Mentor: Zvonimir Katančić (mentor)
• Committee member: Zvonimir Katančić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Zlata Hrnjak-Murgić (član povjerenstva)
• Committee member: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2019-09-13, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

Elektrovodljivi polimeri su vrsta sintetskih polimera koji u strukturi imaju niz alternirajućih jednostrukih i dvostrukih veza što im daje sposobnost provođenja naboja. Oni spajaju pozitivna svojstva metala i konvencionalnih polimera – sposobnost za provođenje naboja, odlična električna i optička svojstva – s fleksibilnošću u obradi i jednostavnosti sinteze. Uz konjugirane veze za postizanje vodljivosti potrebno je da postoje slobodni nositelji naboja što se postiže dodatkom primjesa-dopanta koji mogu biti kationi ili anioni koji se mogu kretati uzduž polimernog lanca. Elektrovodljivi polimeri su našli primjenu u naprednim tehnologijama poput elektrokemijskih izvora energije, fotonaponskih uređaja i biosenzora. Jedan od najčešće korištenih elektrovodljivih polimera je poli(3,4-etilendioksitiofen) (PEDOT), a može se dobiti elektrokemijskom ili kemijskom polimerizacijom. U ovom radu provedena je sinteza PEDOT-a kemijskom oksidacijskom polimerizacijom uz oksidans, željezov(III) klorid (FeCl3) uz točno definirani omjer monomera 3,4-etilendioksitiofena (EDOT) i oksidansa (1:1, 1:2, 1:4, 1:6). Uzorci su okarakterizirani infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom (FTIR), mjerenjem elektrovodljivosti, cikličkom voltametrijom te termogravimetrijskom analizom (TGA) čime je utvrđen je sastav i određena su svojstva dobivenog polimera. Rezultati su pokazali da se povećanjem omjera monomera i oksidansa poboljšavaju elektrokemijska svojstva PEDOT-a do omjera 1:4 nakon čega dolazi do pojave preoksidacije polimernog lanca i pada svojstava.

Abstract (english)

Conductive polymers are type of synthetic polymers that have alternating single and double bonds in the structure that give them the ability to conduct charge. They combine the positive properties of metals and conventional polymers - the ability to conduct charge, excellent electrical and optical properties - with flexibility in processing and ease of synthesis. In addition to conjugated bonds to achieve conductivity, it is necessary for them to have free charge carriers, which is achieved by the addition of dopant, cations or anions that can move along the polymer chain. Conductive polymers have found application in advanced technologies such as electrochemical energy sources, photovoltaic devices and biosensors. One of the most commonly used conductive polymers is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), which can be obtained by electrochemical or chemical polymerization. In this work, the synthesis of PEDOT was performed by chemical oxidation polymerization with iron(III) chloride (FeCl3) oxidant with a well-defined ratio of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomers and oxidants (1:1, 1:2, 1:4, 1:6). The samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), electrical conductivity measurement, cyclic voltammetry and thermogravimetric analysis (TGA), which determined the composition and the properties of the synthesized polymers. The results showed that increasing the ratio of monomers and oxidants improves the electrochemical properties of PEDOT up to a ratio of 1:4, after which the polymer chain over oxidation occurs and the properties decrease.

• Keywords: elektrovodljivi polimeri; poli(3 4-etilendioksitiofen); kemijska oksidacijska polimerizacija; ciklička voltametrija
• Keywords (english): conductive polymers; poly(3 4-ethylenedioxythiophene); chemical oxidation polymerization; cyclic voltammetry
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:219180
• Study programme: Title: Materials Science and Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Access restricted to students and staff of home institution
• Created on: 2023-02-14 10:07:55