Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОХРОМНОЙ СИСТЕМЫ С КОМПОЗИТНЫМИ ПЛЕНКАМИ ПОЛИАНИЛИН-ПИРОГАЛЛОЛ'

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОХРОМНОЙ СИСТЕМЫ С КОМПОЗИТНЫМИ ПЛЕНКАМИ ПОЛИАНИЛИН-ПИРОГАЛЛОЛ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
48
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОХРОМНОЕ УСТРОЙСТВО / ELECTROCHROMIC DEVICES / ПРОВОДЯЩИЙ ПОЛИМЕР / ПОЛИАНИЛИН / POLYANILINE / ПИРОГАЛЛОЛ / ДИПЕРХЛОРАТЫ АЛКИЛВИОЛОГЕНОВ / АПРОТОННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ / COMPOSITES WITH PYROGALLOL / APROTONIC ELECTROLYTES / ALKYLVIOLOGEN DIPERCHLORATES

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Ткаченко Юдмила Ивановна, Ефимов О.Н., Николаева Г.В., Гусев А.Л.

Исследованы электрохромные устройства с использованием в качестве анодной компоненты полианилина (ПАни) и его композита с пирогаллолом (ПАни-ПГ), нанесенного в виде покрытия на прозрачный In 2O 3-SnO2 (ITO) токоотвод, и г. катодной компоненты - диперхлоратов алкилвиологенов в составе гель-электролита, загущенного введением Витана-2М, сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты. Показано, что введение пирогаллола в полианилиновую пленку в весовом соотношении ПАни/ПГ = 1/0,5 привело к ускорению времен затемнения и осветления и к стабилизации электрохромных свойств при сохранении контрастности ΔT = 63% после проведения 1600 циклов затемнения/осветления при напряжении 1,5 и 0 В соответственно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Ткаченко Юдмила Ивановна, Ефимов О.Н., Николаева Г.В., Гусев А.Л.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYSIS OF ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF THE ELECTROCHROMIC SYSTEM CONTAINING POLYANILINE-PYROGALLOL COMPOSITE FILMS

Electrochromic devices have been investigated using polyaniline (PAni) and its composite with pyrogallol (PAni-PG) as anodic component. The composite was applied as a coating to a transparent In 2O 3-SnO 2 (ITO) contact. The cathodic components, namely, alkylviologen diperchlorates were added to the gel electrolyte thickened by adding Vitan-2M, methyl methacrylate -methacrylic acid copolymer. It has been shown that the introduction of pyrogallol into a PAni film at a PAni/PG = 1/0.5 (wt.) ratio provided shorter times of darkening and bleaching, and stabilization of electrochromic properties with retaining contrast range ΔΤ = 63% after 1600 darkening/ bleaching cycles at 1.5 V and 0 V voltage, respectively.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОХРОМНОЙ СИСТЕМЫ С КОМПОЗИТНЫМИ ПЛЕНКАМИ ПОЛИАНИЛИН-ПИРОГАЛЛОЛ»

Статья поступила в редакцию 16.12.13. Ред. рег. № 1904

The article has entered in publishing office 16.12.13. Ed. reg. No. 1904

УДК 541(64+13):539.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОХРОМНОЙ СИСТЕМЫ С КОМПОЗИТНЫМИ ПЛЕНКАМИ ПОЛИАНИЛИН-ПИРОГАЛЛОЛ

1 1 12 Л.И. Ткаченко , О.Н. Ефимов , Г.В. Николаева , А.Л. Гусев

1Институт проблем химической физики РАН 142432 Черноголовка, Московская обл., ул. Акад. Семенова, д. 1 E-mail: bineva@icp.ac.ru (Ткаченко Людмила Ивановна) 2Научно-технический центр «ТАТА» 607181 Нижегородская область, Саров, ул. Московская, д. 29 Тел.: +7 (83130) 9-18-46; факс: +7 (83130) 9-07-08; e-mail: gusev@hydrogen.ru

Заключение совета рецензентов: 21.12.13 Заключение совета экспертов: 25.12.13 Принято к публикации: 30.12.13

Исследованы электрохромные устройства с использованием в качестве анодной компоненты полианилина (ПАни) и его композита с пирогаллолом (ПАни-ПГ), нанесенного в виде покрытия на прозрачный In2O3-SnO2 (ITO) токоотвод, и катодной компоненты - диперхлоратов алкилвиологенов в составе гель-электролита, загущенного введением Витана-2М, сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты. Показано, что введение пирогаллола в полианилиновую пленку в весовом соотношении ПАни/ПГ = 1/0,5 привело к ускорению времен затемнения и осветления и к стабилизации электро-хромных свойств при сохранении контрастности ДТ = 63% после проведения 1600 циклов затемнения/осветления при напряжении 1,5 и 0 В соответственно.

Ключевые слова: электрохромное устройство, проводящий полимер, полианилин, пирогаллол, диперхлораты алкилвиологенов, апротонный электролит.

ANALYSIS OF ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF THE ELECTROCHROMIC SYSTEM CONTAINING POLYANILINE-PYROGALLOL COMPOSITE FILMS

L.I. Tkachenko1, O.N. Efimov1, G.V. Nikolaeva1, A.L. Gusev2

'Institute of Problems of Chemical Physics RAS 1 Acad. Semenov ave., Chernogolovka, Moscow reg., 142432, Russia E-mail: bineva@icp.ac.ru (Tkachenko Lyudmila Ivanovna) 2Scientific Technical Centre "TATA" 29 Moscow str., Sarov, Nizhny Novgorod reg., 607181, Russia Tel.: +7 (83130) 9-18-46; fax: +7 (83130) 9-07-08; e-mail: gusev@hydrogen.ru

Referred: 21.12.13 Expertise: 25.12.13 Accepted: 30.12.13

Electrochromic devices have been investigated using polyaniline (PAni) and its composite with pyrogallol (PAni-PG) as anodic component. The composite was applied as a coating to a transparent In2O3-SnO2 (ITO) contact. The cathodic components, namely, alkylviologen diperchlorates were added to the gel electrolyte thickened by adding Vitan-2М, methyl methacrylate -methacrylic acid copolymer. It has been shown that the introduction of pyrogallol into a PAni film at a PAni/PG = 1/0.5 (wt.) ratio provided shorter times of darkening and bleaching, and stabilization of electrochromic properties with retaining contrast range ДТ = 63% after 1600 darkening/ bleaching cycles at 1.5 V and 0 V voltage, respectively.

Keywords: electrochromic devices, polyaniline, composites with pyrogallol, aprotonic electrolytes, alkylviologen diperchlorates.

Введение

Среди электрохромных материалов большое внимание привлекают полисопряженные полимеры, и в первую очередь полианилин в связи с его легкой доступностью (простой синтез из мономера окислением персульфатом аммония или электрохимически). Наиболее исследованы электрохромные системы, в которых ПАни используют в качестве анодной компоненты в виде покрытия на 1ТО токопроводя-

щих подложках. При этом чаще всего в качестве катодной компоненты используют WOз и другие оксиды [1, 2]. Электрохимическая реакция обычно протекает в водном электролите и сопровождается окрашиванием ячейки в синий цвет при наложении напряжения и обесцвечиванием при коротком замыкании. Недостатками такой системы являются ограниченный температурный интервал (замерзание при пониженных температурах) и относительно низкая контрастность.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 14 (136) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

В связи с этим делались попытки использовать органические электролиты, обычно применяемые в Ы-ионных аккумуляторах (растворы ЫС104 в пропилен-карбонате или ЫВР4 в у-бутиролактоне). Кроме того, в раствор вводили в качестве загустителя органический полимер, образующий твердый полимерный гель-электролит (ПГЭ). Это позволило резко уменьшить испарение органического растворителя и упростить конструкцию ячейки. В частности, Гавриловым и др. [3, 4] была предложена электрохромная система, включающая диперхлорат метилвиологена (катодная компонента), ферроцен (анодная компонента) в 1М ЫС104 в пропиленкарбонате и сополимер метилме-такрилата и метакриловой кислоты (Витан-2М).

Мы исследовали электрохимическое поведение полианилина в 1М ЫС104 в пропиленкарбонате [5] и обнаружили, что требуется длительное потенциоди-намическое циклирование до достижения стационарной величины удельной емкости в результате разработки ПАни электрода. Значительного сокращения времени разработки удалось достичь введением формиата лития в состав ПАни на стадии формирования покрытия. Отметим, что диффузия Ы+ в матрице ПАни является замедленной стадией электродной реакции в связи с большой плотностью полимерной матрицы.

В данной работе мы рассматриваем возможность создания гибридного электрохромного устройства с использованием ПАни в качестве анодной компоненты и диперхлоратов алкилвиологенов как электролитной соли и одновременно катодной компоненты. Для улучшения электрохромных характеристик устройства в состав ПАни покрытия на стадии формирования вводили пирогаллол.

Экспериментальная часть

Ранее было показано [3], что в электрохромных устройствах с использованием солей алкилвиологе-нов желательно использовать диперхлораты. Однако эти соли коммерчески труднодоступны. В связи с этим нами был осуществлен синтез этих соединений, в качестве стартовых соединений использовали ал-килбромиды и 4,4'-бипиридил дигидрат. Ниже приводится методика получения диперхлоратов алкил-виологенов.

Синтез дибромида алкилвиологенов

в реакции алкилбромидов с у,у~бипиридилом

4,4'-бипиридил дигидрата (9-10-3 моль) помещали в круглодонную колбу на 100 мл, добавляли 25 мл ацетонитрила и большой избыток бромистого алкила (25 мл) [6]. Полученную смесь кипятили с обратным холодильником в течение 30 часов. Протекание реакции сопровождалось образованием объемных осадков целевых бромидов алкилвиологенов (схема на рис. 1). По окончании реакции осадки были отфильтрованы и высушены на воздухе. Выход составил 80% от теории.

\=/ \=/ CH.CN

RBr'

Рис. 1. Схема получения дибромидов алкилвиологенов

(R = метил, бутил, гексил) Fig. 1. Scheme of preparation of alkylviologen dibromides (R = methyl, butyl, hexyl)

Полученные алкилвиологены дибромиды использовались с целью их дальнейшего превращения в алкилвиологен перхлораты.

Синтез диперхлоратов алкилвиологенов (метил, бутил, гексил) Диперхлораты алкилвиологенов (метил, бутил, гексил) были получены согласно схеме на рис. 2.

AgCIO.

Л

Br Л-/ \-/ Br CH,OH,C;H,OHc|0j\-/

r^TVOR

CIO,

Рис. 2. Схема получениЕ диперхлоратов алкилвиологенов (R = метил, бутил, гексил) Fig. 2. Scheme of preparation of alkylviologen diperchlorates (R = methyl, butyl, hexyl)

Перхлорат серебра (8-10- моль) растворили в метаноле (50 мл), диалкилвиологен дибромид (4-10-2 моль) растворили в метаноле (100 мл). Смешали оба раствора и отфильтровали на стеклянной воронке с бумажным фильтром, промывая метанолом. Фильтраты ставили в морозильную камеру для выпадения кристаллов продукта. Далее осадок промывали горячим метанолом. Охлажденные растворы с продуктом фильтровали и кристаллы высушивали на воздухе. Фильтрат упаривали на роторном испарителе и также высушивали на воздухе. Выход полученного продукта 81% от теории.

Синтез ПАни

ПАни был получен методом окислительной полимеризации анилина [7]. К рассчитанному для синтеза количеству анилина в 1 М соляной кислоте, охлажденному до 0 - +3 °С, по каплям при интенсивном перемешивании добавлялся раствор персульфата аммония в воде из расчета на 1 моль анилина 1 моль окислителя. После добавления раствора персульфата аммония смесь перемешивалась при постоянном охлаждении еще несколько часов. Основным продуктом полимеризации была эмералдин-соль (ЭС). Осадок был отфильтрован, промыт многократно дистиллированной водой до бесцветного фильтрата (удаление побочных продуктов синтеза, сульфата аммония, а также небольших количеств олигомеров анилина). Выход полимера составлял 95-98 вес.%.

Эмералдин-основание (ЭО) получали обработкой синтезированной ЭС 3%-м водным раствором аммиака для нейтрализации соляной кислоты, связанной с полимером. Осадок отфильтровали и промыли

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 14 (136) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

водой и сушили в течение нескольких дней в эксикаторе при вакуумировании. Порошок ПАни основания использовали как исходный материал для приготовления проводящих пленок.

Приготовление раствора ПАни, модифицированного пирогаллолом, в муравьиной кислоте Рассчитанное количество порошка ЭО медленно вводили при перемешивании в муравьиную кислоту для получения 1,5 вес.% раствора. Затем в полученный раствор при перемешивании вводили пирогаллол. Коммерческий пирогаллол очищали вакуумной возгонкой. Было приготовлено 3 раствора: 1 - из расчета 1 моль пирогаллола на 5 мономерных звеньев ЭО (весовое соотношение ЭО/пирогаллол равно 1/0,3); 2 - из расчета 1 моль пирогаллола на 2,5 мономерных звена ЭО (весовое соотношение ЭО/пиро-галлол равно 1/0,5); 3 - из расчета 1 моль пирогаллола на 1,7 мономерных звена ЭО (весовое соотношение ЭО/пирогаллол равно 1/0,8). После фильтрации растворы использовали для изготовления электродов поливом на центрифуге.

Электрохимические характеристики Циклические вольтамперограммы (ЦВА) дипер-хлоратов алкилвиологенов снимали на стеклоугле-родном электроде, ё = 1,5 мм, в герметичной трех-электродной ячейке в атмосфере аргона. ЦВА пленок ПАни (5" = 5^20 мм2), нанесенных методом полива из раствора ПАни-основания в муравьиной кислоте, как с пирогаллолом, так и без, на полоски полиэтиленте-рефталатной пленки с нанесенным проводящим слоем 8п1пО2, которые служили токоотводами, снимали также в герметичной трехэлектродной ячейке в токе аргона. Вспомогательным электродом была Р1 пластина (1 см2). Все потенциалы, приведенные в статье, даны относительно хлорсеребряного электрода сравнения. В качестве электролита использовали 0,1 М раствор ПС1О4 в пропиленкарбонате и 0,1 М раствор диперхлората метилвиологена в пропиленкарбонате. ЦВА снимали на компьютеризированном потенцио-стате ¡РС-Сошрай Р-8 (ООО «Элинс», Россия).

Изготовление электрохромной ячейки Пани/ПГ-МВ, Витан в ПК

Для электрохромной сэндвич-ячейки (разработана Гавриловым) [3, 4] использовались две стеклянные пластины с проводящим 1ТО слоем в качестве оптически прозрачных токоподводов. На проводящую поверхность одной из пластин (активная поверхность 3^9 см, поверхностное сопротивление 1ТО слоя около 30 Ом/^) наносили полианилиновую пленку поливом на центрифуге (1500 об/мин) раствора ПАни-ПГ в муравьиной кислоте. Электрод с нанесенным покрытием (толщина 2-5 микрон) сушили при 70° в течение часа. На поверхность второй стеклянной пластины с проводящим слоем при отступе 1 см с одной стороны по периметру наносили

тонкую (1-2 мм шириной) клейкую ленту (бутилкау-чук). При этом оставляли небольшой участок (1 см) свободным, через который впоследствии вводили гель-электролит. После этого накладывали верхний электрод с ПАни-ПГ пленкой так, чтобы электропроводящее покрытие легло на контур герметизации.

В качестве гель-электролита для электрохромной ячейки использовали 0,1 М раствор метилвиологена перхлората (МВ) в пропиленкарбонате (ПК), который, являясь электрохромом, одновременно выполнял роль электролитной соли и в него вводили 30 вес.% высокомолекулярного (с молекулярной массой до 106) высокодисперсного линейного сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты марки Витан-2М при интенсивном перемешивании. Заливали гель-электролит в стеклянную кювету. Ячейку помещали в кювету так, чтобы свободный участок был погружен в суспензию. Кювету с ячейкой помещали в эксикатор и вакуумировали в течение 5 минут. После подавали в эксикатор аргон. При этом ячейка заполнялась электрохромной суспензией гель-электролита. Свободный участок герметизировали. На просвет ячейка непрозрачна и равномерно матовая. Ячейку прогревали при 70 °С в течение 10 минут для растворения Витана и образования прозрачного слоя (ширина слоя гель-электролита 0,25 мм). Витан повышает механическую прочность полимерного гель-электролита. ПГЭ резко уменьшает возможность высыхания органического электролита, снижаются требования к герметизации, электрохимические реакции в твердом теле реже сопровождаются побочными реакциями. Таким образом, выбранный нами состав позволил создать по существу твердотельное электрохромное устройство.

Для проведения экспериментов по измерению скорости затемнения и осветления электрохромных ячеек и измерению их ресурсных характеристик при переключении потенциалов 1,5 В и 0 В при X = 610 нм (циклические испытания) был использован 4-каналь-ный компьютеризированный стенд «Квант», разработанный Н.Н. Францевым и Г.А. Любантером в ИПХФ РАН. Ячейки циклировали в интервале напряжений: 1,5 В (затемнение) - 0 В (осветление). Электрический потенциал с фотоэлемента (5 В при 100% пропускании) пересчитывался на пропускание (%) света электрохромной ячейкой в состояниях затемнения и осветления.

Результаты и обсуждение

Электрохимические свойства катодной и анодной компоненты электрохромной ячейки Электрохимическое поведение катодной компоненты диперхлората метилвиологена [8] было изучено методом циклической вольтамперометрии. На рис. 3 приведена циклическая вольтамперограмма (ЦВА) диперхлората метилвиологена.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 14 (136) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

Рис. 4. Схема восстановления дикатиона алкилвиологена Fig. 4. Scheme of reduction of alkylviologen dication

На рис. 5 и 6 представлены ЦВА пленок композита ПАни-ПГ (весовое соотношение ПАни/пирогаллол равно 1/0,5) и ПАни в электролите с использованием в качестве фоновой соли диперхлората ме-тилвиологена в пропиленкарбонате. Можно видеть, что для ПАни пленки (рис. 6) сохраняются максиму-

мы тока соответствующих редокс-переходов [2], в то время как введение пирогаллола в ПАни приводит к полному исчезновению этих максимумов, и в целом ЦВА композита приобретает вид, характерный для двойнослойного заряжения (рис. 5).

Рис. 3. ЦВА 5-10 М метилвиологена диперхлората в 0,1 М растворе LiClO4 в пропиленкарбонате

на стеклоуглеродном микроэлектроде. Скорость сканирования потенциала 50 мВ/с Fig. 3. CVA for 510-2 М methylviologen diperchlorate in 0.1 М LiClO4 dissolved in propylene carbonate, on a glassy carbon microelectrode. Potential scanning rate is 50 mV/s

Установлено, что диметил-4,4'-дипиридилий перхлорат в 0,1 М растворе ЫС104 в пропиленкарбонате обратимо восстанавливается в две одноэлектронные стадии с потенциалами полуволн Е\ = - 0,45 В и Е2 = = - 0,86 В. Следует отметить, что разные алкильные заместители метил-, бутил- или гексил- не сказываются на форме ЦВА и потенциалах редокс-переходов. На первой стадии продуктом одноэлек-тронного восстановления дикатиона дипиридилия является окрашенный в интенсивный синий цвет устойчивый катион-радикал. На второй стадии восстановления катион-радикал захватывает еще один электрон, превращаясь в бирадикал, который мгновенно преобразуется в нейтральную молекулу, характеризующуюся хиноидной структурой (схема на рис. 4).

Рис. 5. ЦВА ПАни-ПГ пленки (весовое соотношение ПАни/пирогаллол равно 1/0,8) в электролите 0,1 М раствора диперхлората метилвиологена в пропиленкарбонате. Скорость сканирования потенциала 5 мВ/с Fig. 5. CVA for the PAni-PG film (a PAni:pyrogallol ratio is 1:0.8 (wt.)) in 0.1 М methylviologen diperchlorate dissolved in propylene carbonate. Potential scanning rate is 5 mV/s

Рис. 6. ЦВА ПАни пленки в электролите 0,1 М раствора диперхлората метилвиологена в пропиленкарбонате. Скорость сканирования потенциала 5 мВ/с Fig. 6. CVA for the PAni film cycled in 0.1 М methylviologen diperchlorate dissolved in propylene carbonate. Potential scanning rate is 5 mV/s

Следует отметить, что пирогаллол образует водородные связи с атомами азота в ПАни и молекулы пирогаллола теряют подвижность. При этом можно думать, что поверхность композита значительно возрастает в сравнении с поверхностью чистого полианилина вследствие увеличения расстояний между полимерными цепями и симбатно растет двойнос-лойная емкость. В целом перенос заряда происходит

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 14 (136) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

преимущественно за счет интеркаляции/деинтер-каляции анионов перхлората. При этом окисление ПАни сопровождается появлением синей окраски, одновременно вблизи противоэлектрода также появляется синее окрашивание вследствие восстановления дикатиона метилвиологена.

Результаты исследования

электрохромной ячейки ПАни/ПГ-МВ, Витан в ПК

В электрохромной ячейке Пани-ПГ пленка в качестве анодной компоненты в области потенциалов 0-1,5 В при окислении претерпевает цветовые переходы от бесцветного (восстановленная форма ПАни-лейкоэмералдин) до синего цвета (эмералдин-соль, окисленная больше чем наполовину, промежуточное состояние перед окислением в пернигранилин, которое наблюдается в апротонных электролитах). Одновременно на противоположном электроде диперхло-рат метилвиологена, входящий в гель-электролит и выполняющий роль катодной компоненты, также окрашивается в синий цвет.

При циклировании электрохромных ячеек, содержащих в качестве анодной компоненты композит ПАни-ПГ, был установлен неожиданный эффект стабилизации электрохромных свойств при длительном циклировании (рис. 7, 8, 9) и увеличение скорости переокрашивания по мере повышения содержания пирогаллола. Оптимальные электрохромные характеристики были получены для композита с весовым соотношением ПАни/пирогаллол 1/0,5 (рис. 9).

Рис. 7. Электрохромная ячейка № 1 ПАни-ПГ пленки (весовое соотношение ПАни/пирогаллол равно 1/0,8). Времена затемнения при 1,5 В 30 с, осветления при 0 В 30 с; ЛТ цикл 65,8%, ЛТ1000 цикл 54,4%. Разрывы обусловлены включением ячейки после ночи Fig. 7. Electrochromic cell № 1: the PAni-PG film (a PAni:pyrogallol ratio is 1:0.8 (wt.). Darkening time is 30 s at 1.5 V, bleaching time is 30 s at 0 V; ЛГы cycle = 65.8%, ЛТ100(И, cycle = 54.4%. Discontinuities are because of cell switching off for a night

Рис. 8. Электрохромная ячейка № 2 Пани-ПГ пленки (весовое соотношение ПАни/пирогаллол равно 1/0,3). Времена затемнения при 1,5 В 50 с, осветления при 0 В 120 с;

AT! L

, = 79,2%, AT

300 цикл

70,0%

Fig. 8. Electrochromic cell № 2: the PAni-PG film (a PAni:pyrogallol ratio is 1:0.3(wt.)). Darkening time is 50 s at 1.5 V, bleaching time is 120 s at 0 V;

ATst cycle = 79,2%, AT300th cycle = 70,0%

Рис. 9. Электрохромная ячейка № 3 ПАни-ПГ пленки (весовое соотношение ПАни/пирогаллол равно 1/0,5). Времена затемнения при 1,5 В 40 с, осветления при 0 В 40 с;

ЛТ1 цикл = 68%, ЛТ1600 цикл = 63%

Fig. 9. Electrochromic cell № 3: PAni-PG film (a PAni:pyrogallol ratio is 1:0.5(wt.)). Darkening time is 40 s at 1.5 V, bleaching time is 40 s at 0 V;

ЛТ« cycle = 68%, Л Т1600th cycle = 63%

На рис. 7, 8, 9 кривые 1 представляют пропускание света X = 610 нм (Тосв.%) электрохромной ячейкой в состоянии осветления при циклировании; кривые 3 представляют пропускание света X = 610 нм (Тзатемн.%) электрохромной ячейкой в состоянии затемнения при циклировании; кривые 2 - оптический контраст ДТ (X = 610 нм) % (ДТ% = ТосВ.% - Тзатемн. %).

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 14 (136) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

Итак, после проведения 1600 циклов контрастность ДТ, % незначительно снижается.

Предложенный прием нанесения композитного покрытия полианилин/пирогаллол из раствора в муравьиной кислоте является оригинальным и коренным образом упрощает технологию. Нами было показано, что такое нанесение можно проводить простым окрашиванием электрода распылением из форсунки. При этом муравьиная кислота практически мгновенно испаряется, не успевая взаимодействовать с проводящим оксидным слоем 1Т0.

Таким образом, введение пирогаллола в полианилиновую пленку в определенном соотношении привело к ускорению времен затемнения и осветления и к стабилизации электрохромных свойств.

Работа выполнена в рамках ГК № 14.513.11.0127 от 14 октября 2013 г. «Разработка принципиально новых электрохромных наноструктурированных материалов с дистанционно управляемыми свойствами с повышенным временем эксплуатации для применения в авиационной и космической технике» Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20072013 годы» по лоту «Выполнение поисковых научно-исследовательских работ по теме: «Наноструктури-рованные материалы с дистанционно-управляемыми свойствами» шифр «2013-1.3-14-513-0120» (Мероприятие 1.3 - IX очередь).

Список литературы

References

1. Некрасов A.A., Иванов В.Ф., Грибкова О.Л., Ванников А.В. Полимерные твердотельные электро-хромные устройства различного назначения // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2009. № 8 (76). С. 184-189.

2. Marcel C., Tarascon J.-M. An all-plastic WO3-H20/polyaniline electrochromic device // Solid State Ionics. 2001. Vol. 143. P. 89-101.

3. Пат. 2130630 Россия МПК G02F1/23, G02F1/15, C07D213/20 Электрохромный состав / Гаврилов В.И., Шелепин И.В. // Опубл. 20.05.1999.

4. Пат. 2144937 Россия МПК C09K9/02,G02F1/15, Электрохромный состав и способ изготовления устройства на основе такого состава / Шелепин И.В., Гаврилов В.И., Кириков А.А. // Опубл. 27.01.2000.

5. Гусев А.Л., Ткаченко Л.И., Николаева Г.В., Шульга Ю.М., Ефимов О.Н. Электрохимическое поведение полианилиновых пленок, допированных солью лития в апротонных электролитах // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2013. № 10 (132). С. 66-75.

6. Ross' John H. and Krieger Robert I. Synthesis and Properties of Paraquat (Methyl Viologen) and Other Herbicidal Alkyl Homologues // J. Agric. Food Chem. 1980. Vol. 28. P. 1026-1031.

7. Skotheim T.A., Elsenbaumer R.L., Reinolds J.R. Handbook of conducting polymer. N.Y.: Marcel Dekker, 1997.

8. Kuo-Chuan Ho, Yu-Wen Fang, Ying-Chan Hsu, Lin-Chi Chen. The influences of operating voltage and cell gap on the performance of a solution-phase electrochromic device containing HV and TMPD // Solid State Ionics. 2003. Vol. 165. P. 279-287.

1. Nekrasov A.A., Ivanov V.F., Gribkova O.L., Vannikov A.V. Polimernye tverdotel'nye elektrohrom-nye ustrojstva razlicnogo naznacenia // Al'ternativnaa energetika i ekologia - ISJAEE. 2009. № 8 (76). S. 184189.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Marcel C., Tarascon J.-M. An all-plastic WO3-H2O/polyaniline electrochromic device // Solid State Ionics. 2001. Vol. 143. P. 89-101.

3. Pat. 2130630 Rossia MPK G02F1/23, G02F1/15, C07D213/20 Elektrohromnyj sostav / Gavrilov V.I., Selepin I.V. // Opubl. 20.05.1999.

4. Pat. 2144937 Rossia MPK C09K9/02,G02F1/15, Elektrohromnyj sostav i sposob izgotovlenia ustrojstva na osnove takogo sostava / Selepin I.V., Gavrilov V.I., Kirikov А.А. // Opubl. 27.01.2000.

5. Gusev A.L., Tkacenko L.I., Nikolaeva G.V., Sul'ga U.M., Efimov O.N. Elektrohimiceskoe povedenie polianilinovyh plenok, dopirovannyh sol'ü litia v aprotonnyh elektrolitah // Al'ternativnaa energetika i ekologia - ISJAEE. 2013. № 10 (132). S. 66-75.

6. Ross' John H. and Krieger Robert I. Synthesis and Properties of Paraquat (Methyl Viologen) and Other Herbicidal Alkyl Homologues // J. Agric. Food Chem. 1980. Vol. 28. P. 1026-1031.

7. Skotheim T.A., Elsenbaumer R.L., Reinolds J.R. Handbook of conducting polymer. N.Y.: Marcel Dekker, 1997.

8. Kuo-Chuan Ho, Yu-Wen Fang, Ying-Chan Hsu, Lin-Chi Chen. The influences of operating voltage and cell gap on the performance of a solution-phase electrochromic device containing HV and TMPD // Solid State Ionics. 2003. Vol. 165. P. 279-287.

Транслитерация по ISO 9:1995

— TATA — i >

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 14 (136) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.