Design, Synthesis and Technological Applications of New Inorganic-Organic Hybrid Polymeric Materials

Abstract

In this study, a new carborane based electron donor-acceptor-donor type electroactive monomer (1) was synthesized successfully. Monomer 1 has an irreversible oxidation peak at 0.90 V (vs Ag/AgCl) and by the help of repeting cyclic voltammetry between -0.90 V and 1.00 V it was polymerized via electrochemical method. Electrochemical polymerization was performed in 0.1 M tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBAH) /acetonitrile and 0.1 M TBAH/DKM. Electrochemical and optical properties of the corresponding polymer (P1) were investigated. The presence of carborane unit in the polymer backbone preserve the polymer against the ambient conditions, high overoxidation potentials;therefore, the polymer become robust and preserve its properties (optical and electronic). For example, after 1000 cycles, P1 has 96% of its electroactivity. P1 having a narrow band gap like 1.64 eV also have different colors at various oxidation states: therefore, it proved that it is a promising material as an electrochromic material: light violet at neutral state and transmissive sky blue at oxidized state. This stuation was supported by the construction of an electrochromic device. Also, by the sake of comparison, the analog of monomer 1, monomer (59) and polymer (P59) were synthesized. As a result, it was proved that 1 and P1 materials are very precious materials

Bu çalışmada yeni bir karboran esaslı elektron verici-alıcı-verici tipi elektroaktif monomer (1) başarılı bir biçimde sentezlenmiştir. Monomer 1, 0.90 V (Ag/AgCl’ ye karşı) bir adet tersinmez yükseltgenme sinyaline sahip -0.90 V ile 1.00 V arasında alınan tekrarlı döngüler sayesinde elektrokimyasal yöntemle polimerleştirilmiştir. Elektrokimyasal polimerizasyon 0.1 M tetrabütilamonyum hekzafluorofosfat (TBAH) /asetonitril veya 0.1 M TBAH/diklorometan elektrolit çözeltisi ortamında yapılmıştır. İlgili polimer filminin (P1) elektrokimyasal ve optiksel özellikleri incelenmiştir. Karboaran biriminin polimerik yapıda olması kuşkusuz polimerik malzemeyi gerek açık hava ortamlarına gerekse yüksek potansiyel değerlerine karşı korumuş, dayanıklı kılmış ve mevcut özelliklerini (optiksel ve elektronik) korunmasını sağlamıştır. Örneğin 1000 döngü sonrasında dahi polimer P1 optiksel özelliğinin %96’ sına sahiptir. Ayrıca elektrolize gerek duyulmadan gümüş iyonlarının uzaklaştırılması veya metalik olarak eldesi içinde kullanılabilecek bir polimer olduğuda kanıtlanmıştır. 1.64 eV gibi düşük bir bant aralığına sahip olan P1 filmi ayrıca farklı redoks hallerindeki farklı renklerden dolayı elektrokromik bir malzeme adayı olduğunu da göstermiştir: nötral halde açık morumsu, yükseltgen halde ise açık gökyüzü mavisi. Bu adaylılık yapılan elektrokromik cihaz ile de kanıtlanmıştır. Ayrıca, kıyaslama amacıyla monomer 1’ in bir benzeri monomer (59) ve polimeri (P59) de sentezlenmiştir. Sonuç olarak 1 ve P1 malzemelerinin ne kadar değerli malzemeler olduğu ortaya konmuştur.