velikost textu

Příprava a vlastnosti tenkých vrstev konjugovaných polyelektrolytů

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Příprava a vlastnosti tenkých vrstev konjugovaných polyelektrolytů
Název v angličtině:
Preparation and properties of thin layers of conjugated polyelectrolytes
Typ:
Diplomová práce
Autor:
Mgr. Veronika Slunečková
Vedoucí:
prof. RNDr. Jiří Vohlídal, CSc.
Oponent:
RNDr. Jan Svoboda, Ph.D.
Konzultant:
RNDr. Jiří Pfleger, CSc.
Id práce:
82094
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Chemie (N1407)
Obor studia:
Makromolekulární chemie (NMAKCHD)
Přidělovaný titul:
Mgr.
Datum obhajoby:
20. 9. 2010
Výsledek obhajoby:
Výborně
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Konjugované polymery, polyelektrolyty, polythiofeny, polymerní kompozity, fotovoltaický efekt
Klíčová slova v angličtině:
Conjugated polymers, polyelectrolytes, polythiophenes, polymer composites, photovoltaic effect
Abstrakt:
Spektroskopické studie ukazují na silné ovlivnění konformace polymerního řetězce v roztocích. Tyto konformační změny mají za následek změny v síle interakce mezi sousedními řetězci a projevují se tvorbou agregát·, ve kte- rých jsou thiofenové skupiny vzájemně uspořádány. Vzájemná interakce π- elektronových orbital· sousedních řetězc· se projevuje posunem optické ab- sorpce k delším vlnovým délkám a pozorovatelné elektronově-vibrační struk- tury optických spekter. Byl testován zp·sob přípravy multivrstvých systém· postupnou sorpcí z roztoku kationtového a aniontového polymeru na r·zných podložkách. Karboxylový substituent na boční skupině polythiofénu umož- ňuje lepší penetraci do mezoporézní struktury anatasové formy TiO2. Ad- sorpce polymeru do mezoporézní struktury však není úplná: maximální ab- sorbance polymeru PTTA (poly(thiofen-3-yloctová kyselina)) adsorbovaného na anatas neodpovídá povrchu mezoporezní struktury. Střídavou sorpcí z roz- tok· polythiofenu s aniontovými a kationtovými bočními skupinami a kati- ontového na vrstvu mezoporézní anatasové formy TiO2 lze připravit fotovol- taický článek Gratzelova typu. Bylo ukázáno, že k účinné adsorpci kationto- vého polymeru PMHT-Br (Regioregulární poly{3-[6-(1-methylimidazolium- 3-yl)hexyl]thiofen-2,5-diyl bromid}) je třeba provádět adsorpci první vrstvy z polymeru PTTA z roztoku o nízké koncentraci a adsorpci zastavit před dosažením saturace. Tento jev je možno vysvětlit rychlejší sorpcí polymeru PTTA při ústí pór· a jejich ucpání při vyšším pokrytí polymerem PTTA. Při sorpci polykationtového polymeru na vrstvu neregioregulárního polyani- ontového polymeru se uplatňují silné coulombické interakce, které zamezují pravidelné uspořádání řetězc· kationtového polymeru. To má za následek omezení vzájemných imterakcí π-orbital· hlavních řetězc· polykationtového polymeru a proto dochází k posunu absorpčního spektra ke kratším vlnovým délkám oproti tenkým polymerním vrstvám samotného polykationtového po- lymeru. Článek byl testován měřením volt-ampérových charakteristik ve tmě a při osvětlení a byly měřeny spektrální fotoelektrické charakteristiky. Byla potvrzena funkčnost článku, energetická účinnost a stabilita takto připrave- ného článku při vyšších teplotách však byla velmi nízká.
Abstract v angličtině:
The study shows strong influence of the conformation of the main chains of polythiophenes in solutions on their spectroscopic properties. The conformational changes affect strength of interactions between neighboring chains and lead to the formation of aggregates of stacked polythiophene chains. Stacked chains show red shift of the optical absorption and lead to visible vibronic structure of absorption bands. Multilayered systems prepared by periodic adsorption of the cationic and anionic polythiophene polyelectrolytes on various substrates show proportionality of the overall layer thickness to the number of coatings, which allows a control of the layer thickness. Adsorption of the conjugated polyelectrolytes on the anatase form of titanium dioxide show better penetration of the anionic polythiophene to porous anatase. The adsorption of polymer into the mesoporous structure is not complete: maximum adsorption of PTTA (poly(thiophene-3-ylacetic acid)) adsorbed on anatase do not correspond to the inner surface of mesoporous anatase. Alternating adsorption from the solutions of polythiophene with anionic and cationic side groups on mesoporous anatase allows preparation of the Graetzel-like photovoltaic cell provided that the adsorption process starts with the anionic polythiophene and the layers are deposited from sufficiently diluted solutions. The absorption should be ceased before reaching the saturation, which can be explained by a blockage of the substrate mesopores with superfluous PTTA. Also it was shown that the absorption of cationic polythiophene on the layer of anionic polythiophene is strongly affected by Coulombic interactions that do not allow good ordering of the cationic polymer layer to stacked structures. As a result, the molar absorption coefficient of the polymer layer is lower than it might be expected on the basis of known absorption coefficients of parent polythiophene polyelectrolytes. The absorption maximum of layered system is blue-shift compared to the absorption maxima of layers of their constituents. The layered system prepared was subject to test of photovoltaic efficiency which has proved its functionality. The tests performed include volt-ampere characteristics measured in the dark and under illumination as well as photoelectric characterization of the systems. They have shown rather low efficiency of the system, in particular, at increased temperature; nevertheless, the system has a potential of further tuning.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Veronika Slunečková 9.5 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Veronika Slunečková 32 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Veronika Slunečková 9 kB
Stáhnout Posudek vedoucího prof. RNDr. Jiří Vohlídal, CSc. 34 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Svoboda, Ph.D. 128 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. 333 kB