Investigation of the electrochromic properties of monophthalocyanine complexes bearing electrochromic substituents


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Faculty of Engineering, Chemical Engineering, Turkey

Approval Date: 2013

Thesis Language: English

Student: DUYGU ARICAN

Supervisor: ATIF KOCA

Abstract:

ELEKTROKROMİK SUBSTİTÜENTLER İÇEREN MONO-FTALOSİYANİN KOMPLEKSLERİNİN ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Mangan (MnPc), kobalt (CoPc), demir (FePc) ve bakır (CuPc) ftalosiyaninlerin 3,4-(dimetoksifeniltiyo) ile periferal ve periferal olmayan pozisyonda tetra-sübstitüe ile peripheral olarak okta-sübstitüe edilmiş kompleksler ve kinolin grupları ile periferal olarak sübstitüe edilmiş elektropolimerleşebilen kompleksler elektrokimyasal, eş zamanlı spektroelektrokimyasal ve eş zamanlı elektrokolorimetrik analiz metotlarıyla karakterize edilmiştir. CoPc zincir-tabanlı indirgenme prosesinin yanında metal-tabanlı indirgenme prosesi verirken diğer bütün kompleksler redoks inaktif metal merkezli MPc’lerin ortak zincir indirgenme reaksiyonunu verir. Işık spektrumunun özellikle görünür bölgesindeki optik değişiklikler bir maddenin görüntüleme teknolojisinde kullanımı için istenen özelliklerdir. Elektrokromik ölçümler göstermektedir ki film oluşturma teknikleri, elektrolit system ve merkezdeki metalin türü komplekslerin temel elektrokromik parametrelerini değiştirmektedir. Elektrokromik çalışmalar göstermektedir ki MnPc ve FePc komplekslerinin Langmuir Blodgett filmleri kısa renk değiştirme zamanı, uzun süre kararlılık ve uzun süreli yazma silme verimleriyle ideal nötr ve anodik renklenen elektrokromik maddeler olarak bilinmektedir. CoPc kompleksinin Langmuir Blodgett filmi ideal nötr, katodik ve anyonik renklenen polielektrokromik maddedir. Kinolin grupları içeren kompleksler yükseltgenme reaksiyonu boyunca çalışma elektroduna elektropolimerleşme yöntemiyle kaplanmıştır ve farklı elektrolit sistemlerinde elektrokromik ölçümleri araştırılmıştır. Bu kompleksler asetonitril (AN)/tetrabütilamonyum perklorat (TBAP) elektrolit sisteminde yüksek optik kontrast, optik ve kulombik kararlılık ile kısa cevap süresi gibi mükemmel elektrokromik özellikler göstermiştir. ABSTRACT INVESTIGATION OF THE ELECTROCHROMIC PROPERTIES OF MONOPHTHALOCYANINE COMPLEXES BEARING ELECTROCHROMIC SUBSTITUENTS Manganese (MnPc), cobalt (CoPc), iron (FePc), and copper (CuPc) phthalocyanines, peripherally and non-peripherally tetra-substituted and peripherally octa-substituted with 3,4-(dimethoxyphenylthio) moieties, and electropolymerizable complexes peripherally tetra-substituted with quinolone groups were characterized by electrochemical, in-situ spectroelectrochemical and in-situ electrocolorimetric analysis methods. While CoPc gives a metal-based reduction process in addition to the ring-based reduction process, all other complexes give common ring reduction reaction of MPcs having redox inactive metal center. Optical changings especially in the visible part of the light spectrum are desired properties for a material for the usage in the display technologies. Electrochromic measurements indicate that film formation techniques, electrolyte system and type of the metal centers alter the basic electrochromic parameters of the complexes. Electrochromic studies show that Langmuir Blodgett films of MnPc and FePc are ideal neutral and anodic coloring electrochromic materials known for their short color changes times, long-term stability, and long-term write erase efficiency. A Langmuir Blodgett film of CoPc is an ideal neutral, cathodic, and anodic coloring polyelectrochromic material. Complexes bearing quinoline groups were electropolymerized on the working electrode during oxidation reactions and their electrochromic features were investigated in different electrolyte systems. These complexes illustrate excellent electrochromic properties with high optical contrast, optic and columbic stabilities, and short responses times in acetonitrile (AN)/tetrabuthylammonium perchlorate (TBAP) electrolyte system.