As células eletroquímicas emissoras de luz são dispositivos eletroluminescentes cuja camada ativa é uma mistura de um material eletroluminescente e um eletrólito sólido a base de sais de metais alcalinos, geralmente lítio. A presença dos íons na camada ativa modificam o mecanismo de funcionamento das células quando comparadas ao diodos emissores de luz. Nas células, a concentração de íons nas interfaces eletródicas forma uma dupla camada elétrica que auxilia a injeção de cargas na camada ativa, por sua vez e na presença dos íons, o material eletroluminescente sofre dopagem se tornando condutor, os portadores injetados irão se encontrar numa região da camada ativa recombinando-se e emitindo luz. Compreender as interações dos diversos materiais que formam a camada ativa é fundamental para otimizar o desempenho do dispositivo. Neste trabalho estudamos a interação do ADS108GE, um polímero luminescente, e um eletrólito sólido a base de poli (óxido de etileno) (PEO) e LiCF3SO3 ou LiB(C2O4)2. O LiB(C2O4)2 foi sintetizado neste trabalho para estudar a viabilidade de se substituir o LiCF3SO3 que é o sal tipicamente utilizado nas células. Foram utilizadas técnicas de Análise Dinâmico-Mecânica (DMA), Espectroscopia Vibracional no Infravermelho (FTIR), Microscopia de Força Atômica (AFM), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Óptica de Varredura no Campo Próximo (IR-SNOM), Impedância Elétrica e Voltametria Cíclica. Os resultados de DMA em conjunto com DRX e AFM, permitiram estabelecer que o aumento da concentração de sal contribui para mudanças morfológicas que se relacionam com o aumento da fração de fase amorfa e independem do ânion, demonstrando que estes efeitos estão ligados à interação PEO-Lítio. Por outro lado, os espectros de FTIR e resultados de impedância elétrica mostram que o aumento da concentração de LiCF3SO3 gera agregação do sal diminuindo a condutividade, a mobilidade iônica e o número de portadores efetivos, enquanto para o LiB(C2O4)2 não se observa tal efeito. O IR-SNOM permitiu identificar nas misturas utilizadas como camada ativa que o ADS108GE forma estruturas globulares embebidas numa matriz de PEO. Do ponto de vista operacional, as células a base de LiB(C2O4)2 possuem uma eficiência maior do que as a base LiCF3SO3 e maior estabilidade. / Light-emitting electrochemical cells are electroluminescent devices whose active layer is a mixture of an electroluminescent material and a solid electrolyte based on alkaline salts, usually a lithium salt. The ions within thea ctive layer change the devices working mechanism when compared to light emitting diodes. In the cells, there is an ion build up at electrodic interfaces creating an electric double layer allowing charge injection in the active layer. The electroluminescent material is doped by these injected charges becoming conductive. These injected charges recombine emitting light. In order to optimize devices performance, it is fundamental to study materials interactions when mixed as an active layer. In this work, we studied the interactions between ADS108GE, a luminescent polymer, and a solid electrolyte based on polyethylene oxide and LiCF3SO3 or LiB(C2O4)2. LiB(C2O4)2 was prepared in this work to assess its feasibility as LiCF3SO3 substitution which is the typical choice. We used the following techniques in this work: Dynamical Mechanical Analysis (DMA), Infrared Vibration Spectroscopy (FTIR), Atomic Force Microscopy AFM), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared Scanning Near-Field Optical Microscopy (IRSNOM), Electrical Impedance and Cyclic Voltammetry. From DMA, XRD and AFM results, it is possible to conclude that as we increase salt concentration, the active layer has morphological changes related to an increasing fraction of an amorphous phase. These effects are anion independent showing that PEO-Li interactions are the responsible ones. On the other hand, FITR and electrical impedance experiments show that increasing LiCF3SO3 concentration leads to salt aggregation decreasing conductivity, ionic mobility and the effective number of carriers, moreover, we do not see this effect with LiB(C2O4)2. IR-SNOM identified that ADS108GE were organized as globular structures embedded in a PEO matrix. The cells made with LiB(C2O4)2 were more efficient than those based on LiCF3SO3 and were even more stable.

Submitted by Renan Colucci null (37412942840) on 2016-07-12T19:19:53Z No. of bitstreams: 1 dissertação_RENAN_versãofinal.pdf: 3242692 bytes, checksum: c7bf17a6e3f70f7b97cb6c8ecfa1e065 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-15T16:29:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 colucci_r_me_rcla.pdf: 3242692 bytes, checksum: c7bf17a6e3f70f7b97cb6c8ecfa1e065 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T16:29:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 colucci_r_me_rcla.pdf: 3242692 bytes, checksum: c7bf17a6e3f70f7b97cb6c8ecfa1e065 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente é possível fabricar dispositivos eletroluminescentes (EL) utilizando como material ativo uma dispersão de um pó eletroluminescente inorgânico em uma matriz polimérica condutora. Entretanto, esses materiais são quimicamente instáveis, o que impede a deposição de alguns materiais solúveis sobre eles, como por exemplo, eletrodos de tinta prata. Para solucionar este problema, desenvolvemos uma matriz condutora e quimicamente estável formada pelo polímero condutor poli(3,4-etileno dioxitiofeno):poliestireno sulfonado (PEDOT:PSS) e pelo material sílica-orgânico 3-glicidoxipropil trimetilsilano (GPTMS). Foram produzidos compósitos de PEDOT:PSS/GPTMS com diversas concentrações de PEDOT:PSS, com os quais foram produzidos filmes uniformes, insolúveis e com condutividade elétrica entre 2 S/cm e 400 S/cm. A dependência da condutividade elétrica destes materiais em função da temperatura e da concentração de PEDOT:PSS foi descrita pelo modelo de transporte de cargas variable range hopping (VRH-3D). Adicionando-se o material eletroluminescente (EL) inorgânico silicato de zinco dopado com manganês (Zn2SiO4:Mn) à matriz condutora de PEDOT:PSS/GPTMS foi obtido um compósito para a produção de dispositivos EL. Depositando-se este compósito EL sobre substratos de vidro contendo eletrodos transparentes de óxido de estanho e índio, foram obtidos dispositivos EL com tensão de operação de 30 V e eficiência luminosa de 1,3 cd/A. Além disso, a transmitância óptica e a resistência de folha de filmes do compósito condutor (PEDOT:PSS/GPTMS) foram avaliadas, demonstrando que este material apresenta propriedades compatíveis com a aplicação como eletrodo transparente. Por fim, foram produzidos dispositivos EL utilizando o compósito condutor PEDOT:PSS/GPTMS como eletrodos e o compósito EL PEDOT:PSS/GPTMS/ Zn2SiO4:Mn como material ativo. Com este experimento, foi demonstrada a possibilidade de fabricar dispositivos EL por rota líquida, onde o compósito PEDOT:PSS/GPTMS foi utilizado tanto para a fabricação dos eletrodos como para a produção do material ativo do dispositivo. / It is possible to fabricate light-emitting (LE) devices with LE composites as active material. These light-emitting composites are produced with a LE inorganic powder dispersed into a conducting polymer matrix. However, these composites are chemically unstable, limiting the deposition of soluble materials over it. To overcome this problem we developed a high-stability conductive matrix comprising the conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) and the organic-silicate 3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS). Composites PEDOT:PSS/GPTMS with diverse weight concentrations of PEDOT:PSS were produced and used to fabricate high-stability films with electrical conductivity from 2 S/cm up to 400 S/cm. The charge transport in these conductive composites were studied as function of the temperature, as well as of the PEDOT:PSS concentration, and described by the 3D variable range hopping model. A light-emitting composite was produced adding to this conductive composite the inorganic electroluminescent powder Mn-doped zinc silicate (Zn2SiO4:Mn). Light-emitting devices, with turn-on voltage of 30 V and luminous efficacy of 1.3 cd/A, were produced with a coating of the developed LE composite done over glass substrates containing indium tin oxide transparent electrodes. Additionally, the optical transmittance and sheet resistance of films produced with the conductive composite PEDOT:PSS/GPTMS were evaluated showing that this material is suitable to fabricate transparent electrodes. Finally, were produced light-emitting devices employing the conductive composite PEDOT:PSS/GPTMS as electrodes and the light-emitting composite PEDOT:PSS/GPTMS/ Zn2SiO4:Mn as active material. This experiment has shown the fabrication of solution-processed light-emitting devices using the composite PEDOT:PSS/GPTMS as transparent electrode and as component of the active material.

As células eletroquímicas emissoras de luz são dispositivos eletroluminescentes cuja camada ativa é uma mistura de um material eletroluminescente e um eletrólito sólido a base de sais de metais alcalinos, geralmente lítio. A presença dos íons na camada ativa modificam o mecanismo de funcionamento das células quando comparadas ao diodos emissores de luz. Nas células, a concentração de íons nas interfaces eletródicas forma uma dupla camada elétrica que auxilia a injeção de cargas na camada ativa, por sua vez e na presença dos íons, o material eletroluminescente sofre dopagem se tornando condutor, os portadores injetados irão se encontrar numa região da camada ativa recombinando-se e emitindo luz. Compreender as interações dos diversos materiais que formam a camada ativa é fundamental para otimizar o desempenho do dispositivo. Neste trabalho estudamos a interação do ADS108GE, um polímero luminescente, e um eletrólito sólido a base de poli (óxido de etileno) (PEO) e LiCF3SO3 ou LiB(C2O4)2. O LiB(C2O4)2 foi sintetizado neste trabalho para estudar a viabilidade de se substituir o LiCF3SO3 que é o sal tipicamente utilizado nas células. Foram utilizadas técnicas de Análise Dinâmico-Mecânica (DMA), Espectroscopia Vibracional no Infravermelho (FTIR), Microscopia de Força Atômica (AFM), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Óptica de Varredura no Campo Próximo (IR-SNOM), Impedância Elétrica e Voltametria Cíclica. Os resultados de DMA em conjunto com DRX e AFM, permitiram estabelecer que o aumento da concentração de sal contribui para mudanças morfológicas que se relacionam com o aumento da fração de fase amorfa e independem do ânion, demonstrando que estes efeitos estão ligados à interação PEO-Lítio. Por outro lado, os espectros de FTIR e resultados de impedância elétrica mostram que o aumento da concentração de LiCF3SO3 gera agregação do sal diminuindo a condutividade, a mobilidade iônica e o número de portadores efetivos, enquanto para o LiB(C2O4)2 não se observa tal efeito. O IR-SNOM permitiu identificar nas misturas utilizadas como camada ativa que o ADS108GE forma estruturas globulares embebidas numa matriz de PEO. Do ponto de vista operacional, as células a base de LiB(C2O4)2 possuem uma eficiência maior do que as a base LiCF3SO3 e maior estabilidade. / Light-emitting electrochemical cells are electroluminescent devices whose active layer is a mixture of an electroluminescent material and a solid electrolyte based on alkaline salts, usually a lithium salt. The ions within thea ctive layer change the devices working mechanism when compared to light emitting diodes. In the cells, there is an ion build up at electrodic interfaces creating an electric double layer allowing charge injection in the active layer. The electroluminescent material is doped by these injected charges becoming conductive. These injected charges recombine emitting light. In order to optimize devices performance, it is fundamental to study materials interactions when mixed as an active layer. In this work, we studied the interactions between ADS108GE, a luminescent polymer, and a solid electrolyte based on polyethylene oxide and LiCF3SO3 or LiB(C2O4)2. LiB(C2O4)2 was prepared in this work to assess its feasibility as LiCF3SO3 substitution which is the typical choice. We used the following techniques in this work: Dynamical Mechanical Analysis (DMA), Infrared Vibration Spectroscopy (FTIR), Atomic Force Microscopy AFM), X-Ray Diffraction (XRD), Infrared Scanning Near-Field Optical Microscopy (IRSNOM), Electrical Impedance and Cyclic Voltammetry. From DMA, XRD and AFM results, it is possible to conclude that as we increase salt concentration, the active layer has morphological changes related to an increasing fraction of an amorphous phase. These effects are anion independent showing that PEO-Li interactions are the responsible ones. On the other hand, FITR and electrical impedance experiments show that increasing LiCF3SO3 concentration leads to salt aggregation decreasing conductivity, ionic mobility and the effective number of carriers, moreover, we do not see this effect with LiB(C2O4)2. IR-SNOM identified that ADS108GE were organized as globular structures embedded in a PEO matrix. The cells made with LiB(C2O4)2 were more efficient than those based on LiCF3SO3 and were even more stable.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Santana dos Santos.pdf: 2096265 bytes, checksum: 6ebf2a6890fb4ea97cdb1a6d7dfae53f (MD5) Previous issue date: 2009-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The discussion presented in this master’s degree dissertation resulted in a study about the development of synthesis routes for obtaining the following organic compounds: 4-(decyloxy)-2,5-bis(dibromomethyl)benzonitrile and 2,5-bis(dibromomethyl)-4-(pentyloxy)benzonitrile. The interest in produced such compounds is related to the preparation, by electrochemical route, of poly(p-phenylenevinylene) (PPV) like polymers in which the decyloxy and/or penthyloxy groups act conferring solubility to the polymeric chain and the group cyano acts altering the electronic structure of the polymeric material intendy to produce a electroluminescente polymer with optimized characteristics for the application in light emitting devices. In that way this text describes the preparation and the characterization of a series of organic compounds. The compounds of interest were prepared after realization of a series of synthetic routes until to be obtained the desired structures. The characterization of these compounds was performed by means of infrared spectroscopic (FTIR) and nuclear magnetic resonance spectroscopic measurements (RMN H1). Beside the preparation and the characterization of the organic compounds aiming to the obtation of electroluminescents polymers, this text describes the preparation and the characterization of the poly(2-methoxy-5-bromo-pphenylenevinylene) (MB-PPV), a polymer which could present similar properties to those intended to the formed, prepared from the compounds described in the first phase of this work. This polymer was electrochemically prepared, and the electron transfer process that occurs during its formation was studied by means cyclic voltammetry and chronoamperometry measurements. During this synthesis it was obtained an insoluble fraction, in the form of powder, and a soluble fraction dissolved in chloroform and another one in methanol. For effect of comparison it was described the electrochemical preparation of the poly(2,5-dicyano-p-phenylenevinylene) (DCNPPV) and the PPV. These polymers were characterized by FTIR and UV-VISIBLE absorption spectroscopy and by measurements of fluorescence. / As discussões apresentadas nesta dissertação de mestrado são resultado de um estudo sobre o desenvolvimento de rotas de síntese para a obtenção dos compostos 4-(decilóxi)-2,5-bis(dibromometil)benzonitrila e 2,5-bis(dibromometil)-4- pentilóxibenzonitrila. O interesse em se obter tais compostos está relacionado à preparação, por via eletroquímica, de polímeros da classe do poli(p-fenilenovinileno) (PPV) nos quais os grupos decilóxi e/ou pentilóxi atuem conferindo solubilidade a cadeia polimérica e o grupo ciano atue alterando a estrutura eletrônica do material de forma a produzir um polímero eletroluminescente com propriedades otimizadas para a aplicação em dispositivos emissores de luz. Desta maneira descreve-se a preparação e a caracterização de uma série de compostos orgânicos. Os compostos de interesse foram preparados após a realização de várias etapas de síntese até se obter as estruturas desejadas. A caracterização destes compostos foi realizada por meio de medidas de espectroscopia de infravermelho (FTIR) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN H1). Além da preparação e da caracterização dos compostos de partida visando à produção de polímeros eletroluminescentes, este texto descreve a preparação e a caracterização do poli(2-metóxi-5-bromo-p-fenilenovinileno) (MB-PPV), um polímero o qual se espera apresente propriedades semelhantes àquelas pretendidas ao polímero formado a partir dos compostos preparados na primeira etapa do trabalho. Este polímero foi sintetizado eletroquimicamente, sendo que o processo de transferência de carga que ocorre durante sua formação foi estudado por meio de medidas de voltametria cíclica e de cronoamperometria. Durante a síntese obteve-se uma fração insolúvel, na forma de pó, e uma fração solúvel em clorofórmio e outra em metanol. Para efeito de comparação descreve-se a preparação eletroquímica do poli(2,5-diciano-p-fenilenovinileno) (DCN-PPV) e do PPV. Estes polímeros foram caracterizados por medidas de FTIR, de espectroscopia de absorção no UV-Visível e por medidas de emissão e excitação de fluorescência.