Poly-3,4-ethylendioxythiophen

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Strukturformel
PEDOT
Allgemeines
Name Poly-3,4-ethylendioxythiophen
Andere Namen

Kurzzeichen: PEDOT

CAS-Nummer 155090-83-8 (PEDOT:PSS)
Monomere/Teilstrukturen Ethylendioxythiophen, Styrolsulfonat
Art des Polymers

Leitfähiges Polymer

Kurzbeschreibung

Kann nur mit Gegenionen existieren

Eigenschaften
Dichte

1,011 g/cm3 (PEDOT:PSS, fest)[1]

Schmelzpunkt

100 °C (PEDOT:PSS)[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT, auch PEDT) ist eine polymere chemische Verbindung, die aus 2,5-verketteten Ethylendioxythiophen-Einheiten (EDOT) besteht. Es gehört zur Klasse der leitfähigen Polymere. Das über das gesamte Molekül ausgedehnte System von konjugierten Doppelbindungen in Verbindung mit einer „Dotierung“ mit einem negativ geladenen Gegenion ermöglicht die Leitfähigkeit. Im oxidierten, leitfähigen Zustand werden die Ladungen der Defektelektronen in den konjugierten Ketten durch eingelagerte Anionen kompensiert.

Je nach Einsatzbereich wird PEDOT mit verschiedenen Gegenionen hergestellt. Ein wichtiges ist das negativ geladenes Polymer PSS (Polystyrolsulfonat), das konjugierte Polymer wird dann als PEDOT:PSS bezeichnet. PEDOT:Iodid ist ein Anionenaustauscher.

Synthese[Bearbeiten]

PEDOT wird durch oxidative Polymerisation von EDOT hergestellt. Bei der chemischen Präparation fällt es als unlöslicher, schwarzer Niederschlag aus. Ein geeignetes Oxidationsmittel ist Eisen(III)-chlorid (FeCl3). Wasser, Methanol, Ethanol, Acetonitril und andere polare Lösungsmittel können für die Synthese verwendet werden.[3] Bei der elektrochemischen Polymerisation von PEDOT scheidet es sich als schwarze, elektrisch leitfähige Schicht auf der Anode ab. Um n Pyrroleinheiten zu verketten, werden idealerweise 2·n−2 Elektronen entzogen. Das PEDOT wird während der Polymerisation wegen seines im Vergleich zum EDOT niedrigeren Oxidationspotentials ebenfalls oxidiert. Der Oxidationsgrad liegt in der Regel zwischen 0,25 und 0,4. Folglich trägt jede dritte bis vierte Monomereinheit in der Polymerkette eine positive Ladung.[4] Zur Ladungskompensation werden deshalb während der Polymerbildung Anionen des Leitsalzes eingebaut. Das verwendete Gegenion bestimmt maßgeblich die Polymereigenschaften.

Reaktionsmechanismus[Bearbeiten]

EDOT wird im ersten Reaktionsschritt zum Radikalkation oxidiert, das ein wesentliches Intermediat der oxidativen Polymerisation ist. Zwei Radikalkationen koppeln zum dimeren Dikation. Möglicherweise werden bereits während dieser Dimerisierung simultan zwei Wasserstoffionen abgespalten.[5] Da das Oxidationspotential des nun gebildeten Dimers unter dem des Monomers liegt, wird es sofort zum Radikalkation oxidiert. Die Polymerisation setzt sich allerdings nur dann fort, wenn das Oxidationspotential ausreichend hoch bleibt, um weiteres EDOT zum Radikalkation zu oxidieren.

PolyPEDOT.svg

Anwendung[Bearbeiten]

PEDOT wird in der Elektrotechnik für die Herstellung von Polymer-Aluminium- und Polymer-Tantal-Elektrolytkondensatoren, in der Sensortechnik, Solarzellentechnik und Mikrobiologie verwendet.[6] Durch spezielle Verfahren kann man selbst Enzyme auf der Polypyrroloberfläche immobilisieren.

Elektrochromie[Bearbeiten]

In dünnen Schichten wird PEDOT als elektrochromes Material verwendet. Dabei ist das Polymer im oxidiertem Zustand leicht himmelblau und nahezu durchsichtig. Im reduzierten Zustand wird die Absorption vor allem im Wellenlängenbereich zwischen 550 und 650 nm erhöht und PEDOT wird dunkelblau.[7]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Datenblatt Poly-3,4-ethylendioxythiophen bei ChemicalBook, abgerufen am 10. Oktober 2012.
  2. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  3.  S. Machida, S. Miyata, A. Techagumpuch: Chemical synthesis of highly electrically conductive polypyrrole. In: Synthetic Metals. 31, Nr. 3, 1989, S. 311–318, doi:10.1016/0379-6779(89)90798-4.
  4.  Jürgen Heinze: Electronically conducting polymers. In: Steckhan, Eberhard (Hrsg) (Hrsg.): Electrochemistry IV. Topics in Current Chemistry. 152. Springer, Berlin/Heidelberg 1990, ISBN 3-540-51461-9, S. 1–47, doi:10.1007/BFb0034363.
  5.  Stephen V. Lowen, John D. Van Dyke: Mechanistic studies of the electrochemical polymerization of pyrrole: Deuterium isotope effects and radical trapping studies. In: Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 28, Nr. 3, 1990, S. 451–464, doi:10.1002/pola.1990.080280301.
  6. Extrem flach und flexibel, St. Kirchmeyer, D. Gaiser, H. C. Starck GmbH & Co KG, [1]
  7.  Anna Maier: Funktionelle Koordinationspolymerfilme aus Polyiminoarylenen mit Terpyridin .... disserta Verlag, 2011, ISBN 394210948-4, S. 10 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).