Polymères conducteurs électroniques (Polypyrrole, PEDOT)
Les polymères conducteurs électroniques sont des matériaux facile à mettre en œuvre qui peuvent être utilisés dans de nombreuses applications comme dans le domaine de la protection contre la corrosion, des biocapteurs ou des dispositifs de stockage de l’énergie de type supercapacité.
- Electrosynthèse de nanostructures de PPy sans emploi de template
- Caractérisation des échanges ioniques à l'interface polymères / électrolyte
Afin de proposer des films minces performants, il est primordial de bien contrôler la formation de ces films et surtout de comprendre finement les réponses électrochimiques associées. L’approche la plus classique consiste à caractériser ces films avec des mesures de voltamétrie cyclique. Toutefois, afin d’approfondir les mécaniques d’échanges ioniques à l’interface film/électrolyte, il est nécessaire d’utiliser des outils non conventionnels comme l’ac-électrogravimétrie (ACEG). Cette méthode permet de déconvoluer les réponses obtenues lors d’une simple mesure de courant couplée à la gravimétrie. Elle permet aussi d’identifier les espèces qui participent au processus de compensation de charge en mesurant les masses molaires. Un exemple est donné sur la figure 1 où une mesure d’ACEG a été menée sur un film de polypyrrole cyclé au cours du temps1,2. Trois espèces apparaissent, sodium, eau et chlorure selon des cinétiques de transfert décroissantes. Lorsque le nombre de cycle de potentiel augmente, le sodium transféré perd ses molécules d’eau comme illustré sur la figure 2. Seule cette mesure d’ACEG permet d’obtenir ce type d’information.
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Figure 1 : Mesure ACEG sur un film de PPy en fonction du nombre de cycle en milieu 0,5 M NaCl. |
Figure 2 : Évolution de la solvatation de l'ion sodium transféré à HF en fonction du nombre de cycle subit par le film de PPy.
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D’autres polymères conducteurs ont aussi été évalués par ces mêmes techniques de gravimétrie alternative comme la polyaniline3, le POT4 ou le PEDOT5.
Références
1. C. Gabrielli, J. J. García-Jareño, M. Keddam, H. Perrot et F. Vicente, J. Phys. Chem. B, 106(2002)3192-3201.
2. “Tracking electrochemical and viscoelastic evolution of conducting polymer films during electrochemical aging”, W. Gao, O. Sel et H. Perrot, Electrochim. Acta, 233 (2017) 262–273.
3. "Ions and solvent transport across conducting polymers investigated by a.c. electrogravimetry. Application to polyaniline", C. Gabrielli, M. Keddam, N. Nadi et H. Perrot, J. of Electroanal. Chem., 485/2(2000)101-113.
4. Polymer dynamics in thin p-type conducting films investigated by ac-electrogravimetry. Kinetics aspects on anion exclusion, free solvent transfer, and conformational changes in poly(o-toluidine).", J. Agrisuelas, C. Gabrielli, J. J. García-Jareño, H. Perrot, O. Sel et F. Vicente, Electrochim. Acta, 153(2015)33-43.
- "Electrochemically induced free solvent transfer in thin poly(3,4-ethylenedioxythiophene) films", J. Agrisuelas, C. Gabrielli, J. J. García-Jareño, H. Perrot, O. Sel et F. Vicente, Electrochim. Acta, 164(2015) 21–30.