Photoinduced step-growth polymerization of N-ethylcarbazole
Işık ile uyarılmış N-etil karbazolun polimerleşmesi
- Tez No: 534103
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Konjuge polimerler çeşitli elektronik ve optoelektronik cihazların tasarımında kullanılan, günümüzde araştırma bazında yoğun ilgi çeken bir çalışma alanıdır. Yaygın kullanım alanları arasında organik fotovoltaik hücreler, elektrot yapımı, organik yarı-iletkenler, elektrokataliz, korozyon önleyiciler, piller, kaplamalar, elektrokromik cihazlar, ışık yayan diyotlar ve sensörler olarak gösterilebilir. Geniş kullanım alanları sebebiyle, araştırmacılar tarafından devamlı artan bir ilgi gören konjuge polimerler, sentetik yöntemlerinin, uygulamalarının ve endüstriyel özelliklerinin geliştirilmesi için çalışılmaktadır. Konjuge polimerlerin özelliklerini etkileyen unsurlardan biri olan sentez yöntemleri arasında elektropolimerizasyon, oksidatif polimerizasyon ve Suzuki ve Yamomoto gibi kenetleme reaksiyonları gösterilebilir. 1862 yılında Letheby tarafından sentezlenen ve ilk konjuge polimer olma özelliği taşıyan polianilin, o günlerde çok büyük bir etki yaratmamış ve araştırmacıların ilgisini çekmemiştir, çünkü sentezlediği polimerin yapısı ve özellikleri tam olarak anlaşılamamış ve endüstriyel olarak kullanılabilirliğinin olmadığı düşünülmüştür. 20. yüzyıl ortalarında Natta tarafından sentezlenen ve yapısı tam olarak bilinen ilk konjuge polimer olan poliasetilen, gereken ilgiyi daha sonraları çekmiştir. 1968 yılında, Hideki Shirakawa'nın beklemediği şekilde sentezlediği gümüş içeren poliasetilen ince filmin orijinal poliasetilene göre 1000 kat daha iletken olduğu gözlemlenmiş ve araştırmacılar tarafından konjuge polimerler konusu nihayet büyük ilgi uyandırmıştır. Poliasetilenin iletkenlik konusundaki üstün özelliklerine rağmen, havanın oksijeni ve neme karşı dayanıksız olması ve yapısının bozulması sebebiyle endüstriyel uygulama alanları kısıtlanmıştır. Bu kısıtlanmayı ortadan kaldırmak amacıyla araştırmacılar yeni tür konjuge polimer sentezine yönelmişlerdir. Bu olumsuzlukları ortadan kaldırmak ve endüstriyel uygulamalara uygun organik heterosiklik monomerler kullanılarak elde eldilen politiyofen, polipirol, polifenilen and polikarbazol gibi yeni konjuge polimerler sentezlenmiştir. Konjuge polimer sentezinde kullanılan birçok yöntem olmasına rağmen, elektrokimyasal ve oksidatif polimerizasyon yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Konjuge polimerin iletkenliği, sentez yöntemine, kullanılan başlangıç maddelerine, katkı maddelerine ve yüzey morfolojisine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Yüksüz halde konjuge polimerlerin iletkenliği düşük olması, uygulamalarda çeşitli güçlüklere neden olmaktadır. Bu yüzden, çeşitli katkı maddeleri kullanılarak yüklü hale geçirilen konjuge polimerlerin iletkenlikleri, 1000 kata kadar arttırılabilmekte ve endüstriyel uygulamalarda kullanılabilirliğe elverişli hale getirmektedir. Fotopolimerizasyon; fotobaşlatıcılar ve fotouyarıcılar tarafından, reaksiyonun ışık etkisiyle başlatıldığı, fonksiyel monomerlerin, oligomerlerin ve polimerlerin daha yüksek moleküler ağırlıklı polimerler haline dönüştürüldüğü genel bir polimerleşme yöntemidir. Fotopolimerizasyon, diğer polimerleşme yöntemlerine kıyasla çok daha hızlı gelişen ve kullanım alanı bazında en yaygın olan yöntemdir. Bu yüzden ekonomik ve etkin bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Isısal polimerizasyon yöntemlerine göre, düşük enerji gereksinimi nedeniyle çevre dostu olan fotopolimerizasyon, yüksek ürün verimini kısa reaksiyon süreleriyle vermektedir. 21. yüzyılda, fotopolimerizasyon endüstriyel anlamda da ön plana çıkmış, çok çeşitli alanlarda kullanıma sunulmuştur. Endüstiyel alanda, yapıştırıcılar, parlatıcılar, kaplamalar, elektronik cihaz tasarımları, diş dolguları, optik dalga yönlendiriciler ve boyaların sentezinde fotopolimerizasyon yöntemi kullanılmaktadır. Fotopolimerizasyon metodu, dört ana aşamadan meydana gelmektedir.“Başlatma”aşamasında ışık ile etkileşen fotobaşlatıcılar, ışıktan aldığı enerjiyi kullanarak reaksiyonu monomerle etkileşerek başlatırlar.“Büyüme”aşamasında monomerler kullanılarak zincir büyümesi gerçekleşir.“Zincir transfer”aşamasında büyüyen zincirler, ortamda bulunan başka moleküllerden, hidrojen koparmak suretiyle etkinlikleri sonlanırken, dehidrojene olan molekül üzerinden polimerizasyon devam ettirmektedir.“Sonlanma”aşamasında ise ortamda bulunan radikaller, birbirleriyle reaksiyona girerek etkinliklerini kaybederek sonlanmaktadırlar. Fotopolimerizasyon birçok başlık altında incelenmesine rağmen, serbest radikalik ve katyonik fotopolimerizasyon daha yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir. Serbest radikal fotopolimerizasyonunda iki tip başlatıcı bulunmaktadır: Reaksiyonun tek bir molekül üzerinden başladığı Tip I ve fotobaşlatıcının yanı sıra yardımcı başlatıcının da bulunduğu Tip II. Katyonik fotopolimerizasyon ise direkt ve dolaylı fotoliz olmak üzere iki ana başlık altında incelenebilir. Bu tezde, yeni bir yöntem ile N-ethylcarbazole monomerini polimerleştirilmesi ve elektrokimyasal özelliklerini incelenmeştir.
Özet (Çeviri)
Conjugated polymers have been an interesting research area due to their applicability in varied electronic and electrooptic devices. Organic photovoltaics, batteries, electrochomic devices, light emmiting diodes and sensors can be based on conjugated polymers, therefore there is a growing interest in this area. Some known strategies for the synthesis of these polymers are electropolymerization, oxidative polymerization, coupling reactions (e.g. Suzuki and Yamamoto). In 1862, polyaniline, which was the first conducting polymer, had been synthesized by Letheby, but features of this polymer were not totally understood, so it was not applied in industrial way. Then, polyacetylene, the first known conjugated polymer, was synthesized by Natta, in 1958. In the next decade, Hideki Shirakawa, accidently synthesized polyacetylene as silvery thin film, the conductivity of this film was much more conductive than previously synthesized polyacetylene. This was the milestone for these research area and made a great impact on researchers. Although polyacetylene has many superior characteristics, their applicability is restricted because of its structure can be disrupted easily when exposing water or oxygen in air. Therefore, this drawback leads the researches to create new stable conjugated polymers such as polythiophene, polypryrrole, polyphenylene and polycarbazole for overcoming these limitions. These polymers, which are synthesized with heterocyclic organic monomers, are used in the industrial applications. Though there are many methods for synthesizing the conjugated polymers, electrochemical and oxidative polymerization are frequently used. The conductivity of these polymers depend on the synthetic method, substances, doping agents and surface morphology. Photopolymerization; a general method of polymerization by photoinitiators and photosensitizers in which the reaction is initiated by the action of light, the functional monomers, oligomers and polymers being converted into higher molecular weight polymers. Photopolymerization is the most common method in terms of usage area and much faster than other polymerization methods, and therefore, leads to an economical and efficient process. According to the thermal polymerization methods, photopolymerization, which is an environmentally friendly method due to its low energy requirement, with high product yields and short reaction times. In the 21st century, photopolymerization has receieved prominence in the industrial sense and has been introduced in a wide range of the fields. In the industrial fields, photopolymerization method is used in the synthesis of adhesives, polishers, coatings, electronic device designs, tooth fillers, optical waveguides and paints. The photopolymerization method consists of four main stages. The photoinitiators interacts with the light in the“initiation”stage, using the energy from the light to initiate the reaction by interacting with the monomer. In the“growth”step, chain growth occurs using monomers. The chains that grow in the“chain transfer”phase continue their reactivity through a dehydrogenated molecule while the reactants terminate their hydrogen by removing hydrogen from other molecules present in the medium. In the“termination”stage, the reagents in the medium interact with each other and terminate the reaction by losing their activity. Although photopolymerization is studied under many headings, free radical and cationic photopolymerization are more widely used methods. There are two types of initiators in free radical photopolymerization: Type I, where the reaction begins with a single molecule, and Type II, including the photoinitiator as well as the coinitiator. Cationic photopolymerization can be examined under two main headings: direct and indirect photolysis. In this thesis, A noval method for photochemical step-growth systhesis of poly(N-ethylcarbazole) (PCE) via consecutive diphenyliodonium hexafluorophosphate (Ph2I+PF6-) mediated electron transfer and coupling reaction of the excited N-ethylcarbazole (EC) in the presence of Ph2I+PF6- as oxidizing salt proceeded efficiently giving EC radical cations. Subsequently, the protons released concomitantly with coupling of two EC radicals cantions. The successive reactions involving excitation, electron transfer, proton release, and coupling lead to the formation of PEC. The electrochemical properties and surface morphology of the thin films of the formed polymers before and after dedoping were investigated by cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry, and atomic force microscopy techniques, respectively.
Benzer Tezler
- Synthesis of conjugated polymers through light- induced step-growth polymerization
Işıkla başlatılmış kademeli büyüme polimerizasyon yoluyla konjuge polimerlerin sentezi
TUĞBA ÇELİKER
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
PROF. DR. BARIŞ KIŞKAN
- New approaches for photoinduced step-growth polymerizations
Fotobaşlatılmış aşamalı polimerizasyonlar için yeni yaklaşımlar
HÜSEYİN CEM KILIÇLAR
- Visible light induced conventional step-growth and chain-growth condensation polymerizations by electrophilic aromatic substitution
Elektrofilik aromatik sübstitüsyon reaksiyonlarıyla görünür bölge ışığı ile geleneksel basamaklı ve zincir yoğunlaşma polimerizasyonları
EMİRHAN GENÇOSMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Photochemical routes to hyperbranched polymers
Çok dallanmış polimer sentezi için fotokimyasal yöntemler
CANSU AYDOĞAN
- Highly conjugated visible and near-infrared light photoinitiating systems for radical and cationic polymerization
Radikal ve katyonik polimerizasyon için yüksek konjugasyonlu görünür ve Nır bölgesi fotobaşlatıcı sistemleri
ALİ SÜERKAN