Redox active ionic liquids from synthesis to surface modification : grafting and surface polymerization towards functional electrode materials

par Thi Tuyet Van Bui

Thèse de doctorat en Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels

Sous la direction de Hyacinthe Randriamahazaka et de Jalal Ghilane.

  • Titre traduit

    = Liquides ioniques électroactifs de la synthèse à la modification de surface : greffage et polymérisation de surface pour l'élaboration de matériaux fonctionnels


  • Résumé

    Les liquides ioniques sont des sels formés par l'association d'un anion et d'un cation, dont l'un des deux au moins est organique, ayant une température de fusion inférieure à 100°C. Un des avantages des liquides ioniques réside dans la possibilité d'adapter la structure de celui -ci en fonction des propriétés désirées. En modifiant à volonté la nature du cation ou de l'anion, il est possible d'accéder à des propriétés tout à fait originales. Tout un domaine de recherche a été récemment dédié au développement de séries de cations et d'anions fonctionnalisés permettant d'obtenir des liquides ioniques à tâches spécifiques. En synthétisant des monomères polymérisables, nous avons développé une nouvelle famille de liquide ionique : les polymères liquides ioniques électroactifs. Ces liquides ioniques et polymères liquides ioniques électroactifs ont des potentialités intéressantes dans différents domaines tels l'électronique moléculaire, les (bio)capteurs, la transduction d'énergie, les actionneurs électrochimiques, les cellules photovoltaïques, les surfaces intelligentes, les mémoires organiques, ainsi que les batteries organiques. Depuis les années 2000, on assiste à un développement considérable des électrodes modifiées par des liquides ioniques. Le travail réalisé dans cette thèse est centré sur les points suivants : (i) la synthèse de liquides ioniques électroactifs, (ii) le greffage électrochimique de liquides ioniques électroactifs, et (iii) l'immobilisation de polymères liquides ioniques sur une surface d'électrode. Le manuscrit est divisé en six chapitres : - le Chapitre 1 décrit une revue présentant une généralité sur les liquidès ioniques et polymères liquides ioniques. La composition, la synthèse ainsi que les propriétés électrochimiques sont décrites ; - le Chapitre 2 est dédié à la synthèse des liquides ioniques ; -le Chapitre 3 détaille l'immobilisation de liquide ionique électroactif par une méthode électrochimique ; - le Chapitre 4 analyse l'élaboration de polymères liquides ioniques sur électrode en carbone par différentes méthodes : Graft-fast, Surface Electro-initiated Emulsion Polymerization (SEEP) et Surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) ; -le Chapitre 5 décrit la préparation de polymères liquides ioniques bi-fonctionnels contenant des groupements ferrocène et anthraquinone par la méthode SI-ATRP ; - le Chapitre 6 résume l'essentiel des résultats obtenus lors de cette thèse ainsi que les perspectives.


  • Résumé

    Ionic liquids (ILs) are described as a new class of molten salts consisting entirely of ions having a melting point below 100°C. Ionic liquids constitute a class of materials with many promising applications in very diverse fields. Their properties can be tailored by modifying the combination of ions in their composition. The introduction of the functional group forms "functionalized or task-specific ionic liquids" and allows us to tune the property for a particular application. Taking the advantage of introducing a monomer group to ILs, we can give rise a new family of functional polymer labeled polymeric ionic liquids or poly(ionic liquids) (PILs). ILs or PILs containing redox active groups are interesting because of their different applications such as molecular electronics, (bio)analytical sensor, energy transduction materials, electrochemical actuator, smart surfaces, solar cells, organic memory devices, as well as polymer based batteries. Since 2000, the research on ionic liquid-modified electrodes became intensively developing area. In term of electrochemical approach and considering the above factors, the work in this thesis focused on three points: i) synthesis of redox active ionic liquids, ii) grafting redox active ionic liquids by electrochemical process, iii) immobilization of redox poly(ionic liquids) on electrode surface. This thesis contains six chapters : -Chapter 1 presents an overview of ionic liquids and Poly(ionic liquids), their composition synthesis and use in electrochemical investigations. -Chapter 2 concentrates on the synthesis of ionic liquids (ILs) and report their protocol. - Chapter 3 reports the immobilization of task-specific ionic liquids on carbon electrodes by means of electrochemical grafting. Chapter 4 studies the formation redox Poly(ionic liquids) onto carbon electrode surfaces using four methods: direct electropolymerization, Graft-fast, Surface Electro-initiated Emulsion Polymerization (SEEP) and Surface-Initiated Atom Transfer Radical Polymerization (SI-ATRP). -Chapter 5 envisages the preparation of bi-functional PILs containing both ferrocene and anthraquinone on polymer chain by SI-ATRP method. -Chapter 6 lists the conclusions of this thesis and displays future prospects for the bi-functional materials.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIV-215 p.)
  • Annexes : 325 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : TS (2015) 124
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