Fonctionnalisation d'électrodes par greffage électrochimique et assemblage de dispositifs électrochromiques à base de triphénylamines

Abstract

Une série de triphénylamines fonctionnalisées ainsi que des composés possédant une ou deux liaisons azométhines ont été synthétisés. Ces molécules ont été caractérisées par voltampérométrie cyclique, spectroscopie d’absorption électronique et spectroélectrochimie. Les triphénylamines ont permis de créer les bases d’une bibliothèque de référence à partir de laquelle les propriétés électrochromiques ont été étudiées. Certaines de ces molécules ont présentés des caractéristiques permettant d’envisager leur emploi dans des dispositifs électrochromiques. Des composés présentant des fonctions aldéhydes et acétals ont été greffés électrochimiquement sur des surfaces d’oxyde d’indium et d’étain (ITO) par réduction de sels de diazonium. La présence de ces molécules à la surface a été vérifiée électrochimiquement ainsi que par spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS) et spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (XPS). Les surfaces ainsi obtenues ont par la suite été fonctionnalisées afin de former une liaison ou plusieurs liaisons azométhines avec un second composé comportant une amine. Ces échantillons ont permis de réaliser des échanges dynamiques en exploitant la réversibilité de la liaison azométhine. Le point d’ancrage procuré par le greffage a conduit à la réalisation de plusieurs échanges consécutifs in situ. Des cycles d’échanges ont été effectués, prouvant ainsi que ces échanges peuvent être rendus perpétuels. Des surfaces d’ITO fonctionnalisées par greffage électrochimique ont également rendu possible la formation de films de polymères attachés de manière covalente à la surface par électropolymérisation. Les films présentent des aspects de surface bien distincts, provoqué par l’arrangement des chaînes carbonées présentent au sein de la structure des polymères formés. La surface des films a été étudiée par profilométrie et par microscopie à force atomique et leur voltampérogrammes cycliques ont été enregistrés.

A series of triphenylamines (TPA) derivatives were synthesized. They were characterized by cyclic voltammetry, absorption spectroscopy and spectroelectrochemistry. The triphenylamines served as a reference library to evaluate the spectroscopic and electrochomic properties. The library could be used to identify compounds exhibiting desireable properties for use in electrochromic devices. Thderivatives were electrochemically grafted on ITO substrates by diazonium salt reduction. The electrochemically grafted compound was studied by Secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements. The coated substrates underwent component exchanges of the reversible azomethine bond formation. The component exchange was monitored in situ by square wave voltametry and confirmed by TOF-SIMS and XPS. Several exchange cycles were done as a proof-of-concept. Electrochemically grafted ITO substrates also allowed covalently bonded polymer electrodeposition. Different surface morphologies are due to the disposition of carbon chains present in the polymer’s framework. Film morphologies were studied by profilometry and atomic force microscopy and their cyclic voltammetry response was recorded.