Analysis of electrogenerated chemiluminescence of PPV type conducting polymers

Mit Lösungen von 9,10-Diphenylanthracen und N(C2H5)4ClO4 oder N(C4H9)4ClO4 als Leitsalz im Lösungsmittel Acetonitril wurden Elektrochemilumineszenz (ECL)-Experimente durchgeführt. Dazu wurden die Elektroden mit Folgen von jeweils drei in bestimmten zeitlichen Abständen aufeinander folgenden Potentialsprüngen polarisiert. Es wird gezeigt, dass bei entsprechender Wahl der Potentiale und der Haltezeiten anodische und kathodische ECL-Emissionen gleicher Intensität erzeugt werden können. Sodann wurde ECL in den Derivaten von Poly(p-phenylen-vinylen), MEH-PPV und DB-PPV erzeugt. Diese leitfähigen Polymere wurden als dünne Schichten auf Platin-Elektroden aufgebracht und wie bei ECL aus der Lösungsphase in Acetonitril-Elektrolyten mit Tetralkylammonium-Leitsalzen Potentialsprüngen unterworfen. Bei geeigneter Einstellung der Potentialsprünge und Haltezeiten konnten anodische und kathodische ECL gleicher Intensität erhalten werden. Dies ist das erste Mal, dass symmetrische ECL mit polymerbeschichteten Elektroden erhalten wurde. Die Kinetik der ECL weicht deutlich von der aus der Lösungsphase ab. Der ECL-Prozess verläuft langsamer als in der Lösungsphase, und der Leitelektrolyt hat einen signifikanten Einfluss auf das elektrochemische Verhalten der Polymerschicht. Die Ursachen dafür wurden über Modellrechnungen analysiert, mit denen die Ladungstransportprozesse in der Polymerschicht simuliert wurden. In derartigen Simulationsrechnungen konnten die Geschwindigkeitskonstanten der ECL-Reaktion sowohl im Polymer als auch in der Lösung bestimmt werden. Um die Stabilität der Polymerschichten zu erhöhen, wurde versucht, die Polymerketten mit Synchrotronstrahlung zu vernetzen. Diese Experimente brachten nicht das erwartete Ergebnis. Die Ursachen dafür werden auf der Grundlage von Ex-Situ-Raman-spektroskopischen Untersuchungen diskutiert.Electrochemiluminescence (ECL) has been generated in solution phase using 9,10-diphenylanthracene (DPA) with TEAClO4 (or TBAClO4) in acetonitrile solvent. Triple potential step was used for the generation of ECL. It was found that anodic and cathodic ECL of equal intensities can be generated by proper choice of potential step magnitude, width and the waiting period (tw) between successive triple potential steps. ECL was then generated in conducting polymers poly(2-ethylhexyloxy-5-methoxy-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) and poly(2,3-dibutoxy-1,4-phenylenevinylene) (DB-PPV) by coating them on Pt electrodes and subjecting to potential steps in tetraalkylammonium salt solutions with acetonitrile. Similar to the case of solution phase ECL, symmetrical anodic and cathodic ECL could be observed by the appropriate choice of the potential step parameters. But the kinetics of the ECL was found to be different from that of the solution phase ECL. The time scale of the ECL process was found to be longer than that in the solution phase ECL. The nature of supporting electrolyte had a remarkable impact on the electrochemistry of conducting polymers. The reasons were analyzed by theoretical calculations evoking the concept of charge transport characteristics of conducting polymers. The rate constants of the ECL process were calculated by separate simulation procedure in the solution phase as well as in the polymer phase ECL. To enhance the stability of conducting polymers, synchrotron radiation induced cross-linking was performed. The effects were different from expected which were analyzed and rationalized by ex-situ Raman spectroscopic studies