Badania porównawcze właściwości elektrochemicznych polimerów fulerenów z kompleksami wybranych metali przejściowych tworzonych chemicznie i elektrochemicznie

Abstract

Pierwszą część rozprawy stanowi przegląd literaturowy z zakresu badań nad polimerami fulerenowymi. Opisano tu wybrane metody syntezy, a szczególną uwagę poświęcono polimerom koordynacyjnym, w których cząsteczki C60 związane są za pośrednictwem atomów metali przejściowych. Ponieważ praca dotyczy porównania właściwości polimerów fulerenów z kompleksami wybranych metali przejściowych tworzonych chemicznie i elektrochemicznie, szczegółowo omówiono badania morfologiczne i elektrochemiczne materiału uzyskiwanego w wyniku elektropolimeryzacji. Informacje te stanowią punkt odniesienia dla badań nad materiałami uzyskanymi w wyniku procesu chemicznego. W części literaturowej opisano również właściwości i metody otrzymywania różnego rodzaju kompozytów polimerowych z udziałem nanostruktur węglowych. Krótka charakterystyka technik pomiarowych stosowanych w pracy kończy część literaturową przewodu. W części eksperymentalnej opisano drogę optymalizacji warunków syntezy chemicznej polimerów C60 Pd i C60 Pt oraz wpływ tych warunków na skład i morfologię polimerów. Badania właściwości elektrochemicznych cienkich warstw polimerów złożonych z aglomeratów oraz nanocząstek pozwoliły na ocenę możliwości ich zastosowania w układach magazynujących energię elektryczną. Znaczącą część pracy stanowi opis badań nad układami kompozytowymi polimeru fulerenowego z nanorurkami węglowymi. Kulista forma cząstek polimerowych pozwoliła również na wytworzenie nanocząstek typu „core shell” o różnym układzie warstw polimeru C60 Pd oraz polipirolu. W podsumowaniu zestawiono właściwości uzyskanych materiałów oraz porównano je z ich odpowiednikami tworzonymi metodami syntezy indukowanej elektrochemicznie.

The first part of dissertation provides an overview of the literature related to the field of fullerene polymers. Selected methods of synthesis are described herein. Particular attention was given to two-compound polymers of C60 and transition metal atoms or complexes. Since the work seeks to compare the properties of fullerene polymers with transition metal complexes formed chemically and electrochemically, the details of morphological and electrochemical study of a material obtained by electropolymerization were discussed. This information constitutes a point of reference for the study of materials obtained through a chemical process. In this part the properties and methods of preparation of various types of polymer composites involving carbon nanostructures were also described. Brief characteristics of measurement techniques used during work ends a literature review part of a dissertation. The experimental part describes a optimization route of conditions for the chemical synthesis of C60-Pd and C60-Pt polymers and the influence of these conditions on the composition and morphology of the polymers. Studies of electrochemical properties of thin polymer layers composed of agglomerates and nanoparticles allowed to evaluate the possibility of their use in electrical energy storage systems. A significant part of the work describes research on composites of fullerene polymer and carbon nanotubes. The spherical form of the polymer allows also the formation of a "core shell" nanoparticles with a different arrangement of C60-Pd polymer and polypyrrole layers. The summary lists the properties of the obtained materials and compare them with their counterparts created by electrochemically induced synthesis methods.