CS249833B1 - Electrochemical image-former - Google Patents

Electrochemical image-former Download PDF

Info

Publication number
CS249833B1
CS249833B1 CS317585A CS317585A CS249833B1 CS 249833 B1 CS249833 B1 CS 249833B1 CS 317585 A CS317585 A CS 317585A CS 317585 A CS317585 A CS 317585A CS 249833 B1 CS249833 B1 CS 249833B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
electrode
electrochemical
concentration
sodium lauryl
surfactant
Prior art date
Application number
CS317585A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Inventor
Jan Lasovsky
Frantisek Grambal
Original Assignee
Jan Lasovsky
Frantisek Grambal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Lasovsky, Frantisek Grambal filed Critical Jan Lasovsky
Priority to CS317585A priority Critical patent/CS249833B1/en
Publication of CS249833B1 publication Critical patent/CS249833B1/en

Links

Landscapes

  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

Elektrochemický zobrazovač obsahuje v elektrolytu povrchově.aktivní iónogenní látku o koncentraci 10“6 až 1 mol. 1“4. Výhodná je kombinace použití soli 1,1' -dimethyl-4,4lbipyridinia o koncentraci 10“6 až 1 mol l"1 jako elektrochemicky aktivní látky a laurylsíranu sodného jako povrchově aktivní látky.The electrochemical display contains ionic in the electrolyte 10 to 6 moles. 1 '4. A combination of the use of 1,1 ' salt is preferred. -dimethyl-4,4-bipyridinium in concentration 10 "6 to 1 mol l" 1 as electrochemically active sodium lauryl sulphate as surfactants.

Description

Předmětem vynálezu jsou elektrochemické zobrazovací systémy.The present invention relates to electrochemical imaging systems.

V posledních letech se v souvislosti s rozvojem digitální techniky a elektroniky intenzivně studují zobrazovače pracující na elektrochemickém principu /tzv. elektrochromní zobrazovače, ECD/. Oproti běžným zobrazovacím systémům, například na bázi kapalných krystalů, mají některé výhody, především paměťové chování a nízké pořizovací náklady /viz Vondrák J„, Bludská J.;· Sdělovací technika 245 /1984//·In recent years, in connection with the development of digital technology and electronics, intensive study of electrochemical / electron-based displays has been studied. electrochromic displays, ECD /. They have some advantages over conventional imaging systems, for example based on liquid crystal, in particular memory behavior and low cost / see Vondrák J, Bludská J.;

Elektrochromní zobrazovače jsou v podstatě články s polarizovanou pracovní elektrodou, na které se elektrochemicky přeměňuje vhodný depolarizátor. Změny oxiďoredukčních forem se projeví změnou barvy v okolí elektrody/často zdůrazněnou nahromaděním barevných produktů elektrolýzy. Zbarvení je možné rozpojením elektrického obvodu uchovat a odstranit obrácenou polarizací elektrody·Electrochromic displays are essentially cells with a polarized working electrode to which a suitable depolarizer is converted electrochemically. Changes in redox forms result in a change in color around the electrode / often accentuated by the accumulation of colored electrolysis products. Coloring can be maintained and removed by reversing the polarity of the electrode by disconnecting the electrical circuit ·

Jedním z nejčastěji uvažovaných organických depolarizátorů jsou deriváty bipyridiniové řady,tzv. viologeny. Typickými představiteli jsou soli 1,1'-díheptyl-4,4'-bipyridinia, zkráceně diheptylviologeny /HV2*/ nebo strukturně podobné deriváty 4-benzoylpyridinia /viz např· Bruinink J., Kregting C.G.A.,One of the most frequently considered organic depolarizers are derivatives of the bipyridinium series, so-called. viologeny. Typical representatives are the salts of 1,1'-diheptyl-4,4'-bipyridinium, abbreviated diheptylviologens (HV 2 *), or structurally similar 4-benzoylpyridinium derivatives (see, e.g., Bruinink J., Kregting CGA,

Ponjeé J.J.: J. Electrochem· Soc. 124« 1854 /1977/; Nobuyuki Yoshiike, Shigeo Kondo, Masakazu Fukai: J«Electrochem. Soc.Ponjeé J.J .: J. Electrochem · Soc. 124 «1854 (1977); Nobuyuki Yoshiike, Shigeo Kondo, Masakazu Fukai: J-Electrochem. Soc.

127, 1496 /1980//. Tyto depolarizátory se redukují za tvorby málo rozpustných barevných radikálů vytvářejících na elektrodě barevný film. Ňapř. pro HV2*,127, 1496 (1980)]. These depolarizers are reduced to form poorly soluble color radicals forming a color film on the electrode. E.g. for HV 2 *,

HV2* + e“ « HV·*HV 2 * + e '«HV · *

HVe* + X“ * HV·* X** kde aniont X~ je typicky Br” resp, H2POj.HV e * + X "* HV · * X ** where the anion X ~ is typically Br" respectively, H 2 POj.

K dosažení malé rozpustnosti povrchového filmu je nutné použít značně hydrofobních viologenůznapř. již zmíněného diheptylviologenu nebo nesymetricky substituovaných derivátů, např. benzylheptylviologenu /BHV2+/ /viz Barna G.G*, Fish J.G.: J. Electrochem. Soc. 128, 1290 /1981//.To achieve low surface film solubility, considerably hydrophobic viologens from, for example, the above-mentioned diheptylviologene or asymmetrically substituted derivatives, e.g., benzylheptylviologene (BHV 2+ ), are required (see Barna GG *, Fish JG: J. Electrochem). Soc. 128, 1290 (1981)].

Rozšíření a využití elektrochromní,ch zobrazovačů s organickými depolarizátory brání především rychlé stárnutí vyloučených filmů. Po nahromadění a rozpojení elektrického obvodu dochází k reorganizaci molekul, při které se původně homogenní film mění na heterogenní a polykrystalickými aglomeráty. To se projeví Částečnou ztrátou kontaktu filmu s elektrodou a nemožností barevný záznam dokonale vymazat. U symetricky substituovaných viologenů jsou tyto změny často patrné již po 10 sekundách od vytvoření .filmu, obecně je lze zaznamenat po jedné až několika minutách. Nesymetricky substituované viologeiiy mají efekt stárnutí přijatelnější, nicméně nelze jej zcela odstranit a použití brání i náročná příprava /viz Goddard N.J., Jackson A.C. and Thomas M.G. : J. Blectroanal* Chem. 1$$·, 325 /1983/$ Barna G.G., FishJ.G.: J. Electrochem. Soc. 128, 1290 /1981//.The expansion and use of electrochromic displays with organic depolarisers are mainly prevented by the rapid aging of the excluded films. After accumulation and disconnection of the electrical circuit, the molecules reorganize, during which the initially homogeneous film turns into heterogeneous and polycrystalline agglomerates. This results in a partial loss of film contact with the electrode and the inability to completely erase the color recording. With symmetrically substituted viologens, these changes are often noticeable as early as 10 seconds after the film is formed, and generally can be recorded after one to several minutes. Unsymmetrically substituted viologies have a more aging effect, but they cannot be completely eliminated and difficult to use prevents (see Goddard N.J., Jackson A.C.). and Thomas M.G. J. Blectroanal Chem. 1 $$ ·, 325/1983 / $ Barna G. G., Fish J. G., J. Electrochem. Soc. 128, 1290 (1981)].

Uvedené'nevýhody odstraňuje vynález, jehož podstata spočívá v tom, že elektrochemický zobrazcvač obsahuj# ?v elektrolytu povrchově aktivní ionogenní látku o koncentraci 10”^ a 1 mol.l“1', V případě použití derivátu viologenu, například soli 1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinia, jako elektrochemicky aktivní látky je výhodné jako povrchově aktivní látku použít laurylsfran sodný o koncentraci 10“6 až 1 mol.l”1.These disadvantages are overcome by the invention, characterized in that the electrochemical imager contains a surfactant of 10 < -1 > and 1 < -1 > mol < -1 > in the electrolyte. dimethyl-4,4'-bipyridylium as electrochemically active substance is preferred as the surfactant used laurylsfran sodium concentration of 10 "6 to 1 mol.l '1.

Povrchově aktivní látky vytvářejí ve fázovém rozhraní povrchové filmy vedoucí k nahromadění depolarizétorů nebo produktů elektrochemické přeměny. Povrchově aktivní látky působí jako katalyzátory fázového přenosu elektronu a usnadňují kontakt mezi filmem a elektrodou. Současně s použitím povrchově aktivníoh látek je možné využít běžných /hydrofilních/ viologenových derivátů ,například .methylviologenu /l,l*-dimethyI-4,4/-bipyridinium chloridu nebo chloristaňu, W2+Surfactants form surface films at the phase interface leading to the accumulation of depolarizers or electrochemical conversion products. The surfactants act as phase electron transfer catalysts and facilitate contact between the film and the electrode. Simultaneously with the use of surfactants, it is possible to employ conventional (hydrophilic) viologene derivatives, for example methylviologene (1,1'-dimethyl-4,4 ) -bipyridinium chloride or perchlorate, W 2+ .

- 3 Elektrochemický zobrazovač má výhodu především v tom, že barevné povrchové filmy nepodléhají rekrystalisaci a stárnutí a záznam je možno opakovaně vymazat. Zobrazovač po vykonání <200 000 cyklů nevykazoval žádné změny oproti počátečnímu stavu.- 3 The electrochemical imager has the advantage that color surface films are not subject to recrystallization and aging and the recording can be deleted repeatedly. The display did not show any changes from baseline after <200,000 cycles.

Podstata vynálezu je patrná na příkladu methylviologenovétitó elektrochromního zobrazovače obsahujícího laurylsíran sodný.The principle of the invention is evident from the example of a methylviologene titre of an electrochromic imager containing sodium lauryl sulphate.

PříkladExample

Methylviologen /chlorístan/ byl před použitím opakovaně rekrystalizován z vody. Základním elektrolytem byl 0,1 mol l”1 NaH2PO4 /pH 4,45/.Methylviologene (perchlorate) was repeatedly recrystallized from water before use. The basic electrolyte was 0.1 mol l -1 NaH 2 PO 4 (pH 4.45).

Tvorba a vlastnosti povrchových filmů byly studovány pomocí cyklické voltametrie a polarizováním elektrod pravoúhlými pulsy. Polarizační rozsah byl -0,3 až -0,8 V /proti SCE/. Z přístrojů byly použity polarograf!cký analyzátor PA 3 /laboratorní přístroje, Praha/ a univerzální přístroj sestávající se ze zdroje trojúhelníkového a referenčního napětí,. sumátóru, potenciostatu, převodníku proud-napětí a zapisovače TZ 4100 /viz Lasovský J., Crambal P., Rypka M.: Collect. Czech. Chem. Commun. 49, 2187 /1984//. Měření byla realizována pomocí tříelektrodovéhó zapojení i pracovní elektroda, saturovaná kalomelová elektroda a platinový plech o velkém povrchu jako elektroda pomocná. Všechny uváděné potenciály jsou vztaženy k saturované kalomelové elektrodě /SCE/. Pracovními elektrodami bylyt,elektroda ze skelného uhlíku /gC/, poresita 1 až 5 % /Radiometer, Copenhagen/, lesklé platinová elektroda, vysoce vodivé SnO2 elektroda, vytvořené vrstvou oxidu cíničitého dopovaného antimonem nanesenou na skleněné podložce, odpor 10 áž 500 Jl, /čtverec plochy a rtuiová elektroda. Před měřením byl elektrolyt odvzdušněn dusíkem.The formation and properties of surface films were studied by cyclic voltammetry and electrode polarization by rectangular pulses. The polarization range was -0.3 to -0.8 V (versus SCE). The instruments used were the polarographic analyzer PA 3 (laboratory instruments, Prague) and a universal instrument consisting of a source of triangular and reference voltage. sumatore, potentiostat, current-voltage converter and recorder TZ 4100 / see Lasovský J., Crambal P., Rypka M .: Collect. Czech. Chem. Commun. 49, 2187 (1984)]. The working electrode, saturated calomel electrode and large surface platinum plate as auxiliary electrode were also measured using three-electrode connection. All reported potentials are related to a saturated calomel electrode (SCE). The working electrodes were: glass carbon electrode (gC), porosity 1 to 5% (Radiometer, Copenhagen), shiny platinum electrode, highly conductive SnO 2 electrode formed by a layer of antimony doped tin oxide deposited on a glass substrate, resistance 10 500 500 µl, / square area and mercury electrode. Prior to measurement, the electrolyte was purged with nitrogen.

Polarizací elektrod negativním potenciálem /B= -0,8 V/ v roztoku methylviologenu a laurylsíranu sodného se vytváří homogenní barevní film radikálu MV,+ obsahující povrchově aktivní látku a pevně ulpívající na elektrodě. 0 účinnosti hromadění vypovídá následující porovnání. Při elektrolýze 0,08 mmol 1”^ roztoků na gC elektrodě /0,1 mol l*1 NaH2PO4/ projde roztokem faradayovský náboj odpovídající 0,0106 mC cm”*. Tato hodnotaPolarization of the electrodes with a negative potential (B = -0.8 V) in a solution of methylviologen and sodium lauryl sulphate produces a homogeneous color film of the MV radical + containing a surfactant and adhering firmly to the electrode. The following comparison shows the effectiveness of the accumulation. By electrolysis of 0.08 mmol of 1 ”solution on a gC electrode (0.1 mol 1 * 1 NaH 2 PO 4 ), a Faraday charge corresponding to 0.0106 mC cm -1 * is passed through the solution. This value

- 4 je typické pro děj řízený pouze difúzí depolarizétoru k elektrodě. Za přítomnosti 1,2 mmol 1”-*· laurylsíranu sodného dosáhne po 15 minutách deponování anodický náboj nutný k rozpuštění filmu hodnoty 3,54 mC cm”2. Množství elektrochemicky přeměněného materiálu je 320 krát vyšší než v čistých roztocích, bez povrchově aktivní látky, a odpovídá adsorpci přibližně 2,2.10^ molekul MV0+. při zavedení plausibilního předpokladu, že plocha elektro. dy připadající na jednu molekulu obnáší 0,5 až 1 nm2, je toto množství ekvivalentní 100 až 200 monovrstvéra. U ostatních elektrod byly výsledky obdobné.- 4 is typical of a process driven solely by the diffusion of the depolarizer to the electrode. In the presence of 1.2 mmol of 1 '- * · sodium lauryl sulphate is reached after 15 minutes of deposition of the anodic charge necessary to dissolve the film mC value of 3.54 cm "2. The amount of electrochemically converted material is 320 times higher than in pure, surfactant-free solutions, and corresponds to the adsorption of approximately 2.2 × 10 MV 0+ molecules. when introducing a plausible assumption that the surface electro. If the amount per molecule is 0.5 to 1 nm 2 , this amount is equivalent to 100 to 200 monolayer. The results for other electrodes were similar.

Množství nahromaděného radikálu a intenzita vybarvení elektrody závisí především na koncentraci laurylsíranu sodného, methylviologenu a době hromadění. K dosažení maximálního hromadícího účinku je nutné použít laurylsíran sodný v koncentracíchThe amount of accumulated radical and electrode staining intensity depend primarily on the concentration of sodium lauryl sulphate, methylviologene, and accumulation time. Sodium lauryl sulphate should be used in concentrations to maximize its build-up effect

1,2 až 1,7 mmol 1”\ Ve větších,koncentracích povrchově aktivní látky dochází v roztoku ke tvorbě micelárních struktur, které účinnost'hromadění snižují. Při dodržení optimálního koncentračního rozsahu povrchově aktivní látky je pro vyloučení potřebného množství radikálu /tj. množství odpovídající průchodu náboje asi 1 mC cm“2/ postačující použít 1 mmol 1“^ roztoků methylviologenu. Množství deponovaného elektroaktivního materiálu roste s dobou hromádění. Z časových závislosti je možné zjistit, že k nahromadění dostatečného množství elektroaktivního materiálu dojde během prvních 2 sekund.In larger, surfactant concentrations, micellar structures are formed in the solution which reduce the build-up efficiency. If the optimum concentration range of the surfactant is maintained, it is necessary to eliminate the necessary amount of radical (i.e. an amount corresponding to a charge passage of about 1 mC cm &lt; 2 &gt; / is sufficient to use 1 mmol of 1 &apos; The amount of deposited electroactive material increases with accumulation time. From time dependence, it can be seen that sufficient electroactive material accumulates within the first 2 seconds.

Jako nejvýhodnější se nám jevil elektrolyt o složení 0,1 mol l“1 Na^PO^, 1,6 mmol 1^ laurylsíran sodný a 1 mmol 1^ ’MV2+ v kombinaci s pracovní lesklou platinovou elektrodou. Tento článek byl zatěžován pravoúhlými pulsy s amplitudou 0,5 V /-0,3 -0,8V proti SCE/ s frekvencí 0>5 až 1 Hz a po vykonání l05 cyklů nebylý zaznamenány žádné změny v jeho vlastnostech a chování. Vymazání- záznamu anodickým pulsem bylo velmi rychlé, vizuálně hodnoceno jako okamžité a na elektrodě nezůstal žádný barevný zbytek, který by svědčil o rekrystalizaci a stárnutí filmu. Jíovněž náboj nutný pro anodické rozpuštění barevného filmu zůstal po celou dobu beze změny, což rovněž 'svědčí o dokonalém vymazání barevného záznanlu.As best we appeared electrolyte composition of 0.1 mol l "1 Na ^ PO ^, 1 ^ 1.6 mmol sodium lauryl sulfate and 1 mM 1 ^ 'MV 2+ combined with shiny platinum working electrode. This cell was loaded with rectangular pulses with an amplitude of 0.5 V / -0.3 -0.8V versus SCE / with a frequency of 0> 5 to 1 Hz and no changes in its properties and behavior were noted after 10 5 cycles. The deletion of the anodic pulse recording was very fast, visually assessed as immediate, and no color residue left on the electrode to indicate recrystallization and aging of the film. However, the charge required for anodic dissolution of the color film remained unchanged at all times, which also indicates a perfect erasure of the color record.

- 5 Navržený způsob přináší oproti stávajícím postupům ještě další výhody. K vytvoření filmů s dostatečným kontrastem lze použít elektrolytu obsahujícího pouze 1 mmol 1^ roztok methylviologenu. Tato koncentrace je 10 až 100 krát menší než u běžných postupů např. na bázi diheptylviologenu. Realizace navrženého způsobu je velmi jednoduchá a spočívá pouze v přidání .povrchově aktivní látky ve vhodné koncentraci k roztoku elektrolytu.- 5 The proposed method offers further advantages over existing processes. An electrolyte containing only 1 mmol of 1% methylviologene solution can be used to form films with sufficient contrast. This concentration is 10 to 100 times lower than in conventional procedures, eg based on diheptylviologen. The implementation of the proposed process is very simple and consists only in adding the surfactant at a suitable concentration to the electrolyte solution.

««

Je nutné zdůraznit, Že nahromadění iontových depolarizátorů a povrchově aktivních látek ve formě tenkých vrstev a filmů je obecně známý jev* který lze zaznamenat vždy, jestliže vhodně kombinujeme protiionty /viz Lasovský J., Grambal F-, Březina F., šindelář Z.: Autorské osvědčení č. 231 631 ze dne 23-8.84/Methylviologen je možné nahradit jinými viologenovými deriváty nebo obecně jinými kationoidníAi depolarizátay. Laurylsíran sodný je zaměnitelný aniontovými povrchově aktivními látkami jako jsou tetradecylsulfonan sodný, dodecylbehzensulfonan sodný a podobně, Lze použít i aniontových depolarizátorů např. sulforíovaných organických derivátů v kombinaci s kationoidním surfaktanťem, např. cetyltrimethylamonium bromidem.It should be emphasized that the accumulation of ionic depolarizers and surfactants in the form of thin films and films is a well-known phenomenon * which can always be recorded when properly combining counter ions / see Lasovský J., Grambal F-, Březina F., Šindelář Z .: Authorial Certificate No. 231 631 of 23-8.84 / Methylviologene may be replaced by other viologene derivatives or generally by other cationic depolarisates. Sodium lauryl sulphate is interchangeable with anionic surfactants such as sodium tetradecylsulfonate, sodium dodecylbenzenesulfonate and the like. Anionic depolarizers such as sulphated organic derivatives may also be used in combination with a cationic surfactant such as cetyltrimethylammonium bromide.

Claims (2)

P S S DMĚ Τ V Y N Á L E Z UP S S D O O N E N E Z 1. Elektrochemický zobrazovačzvyznačující se tím, že obsahuje • v elektrolytu povrchově aktivní ionogenní látku o koncentraci 1O“6 až 1 mol 1\An electrochemical display of the first, characterized in that it comprises • the electrolyte ionic surface active agent having a concentration of 1O "6-1 mole 1 \ 2. Elektrochemický zobrazovač podle bodu 1, Vyznačující se tím, že obsahuje jako elektrochemicky aktivní látku hydrofilní derivát viologenu, například sůl l,l'-dimethyl-4,4'-bipyridinia o koncentraci 10“^ až 1 mol 1“^ a aniontovou povrchově aktivní látku, například laurylsíran sodný.2. Electrochemical imaging device according to claim 1, characterized in that it contains, as an electrochemically active substance, a hydrophilic derivative of viologene, for example a salt of 1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinium having a concentration of 10 to 1 mol of 1 'and an anionic a surfactant such as sodium lauryl sulfate.
CS317585A 1985-04-30 1985-04-30 Electrochemical image-former CS249833B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS317585A CS249833B1 (en) 1985-04-30 1985-04-30 Electrochemical image-former

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS317585A CS249833B1 (en) 1985-04-30 1985-04-30 Electrochemical image-former

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS249833B1 true CS249833B1 (en) 1987-04-16

Family

ID=5371074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS317585A CS249833B1 (en) 1985-04-30 1985-04-30 Electrochemical image-former

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS249833B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cioffi et al. Electrosynthesis and characterisation of nanostructured palladium–polypyrrole composites
Itaya et al. Prussian‐blue‐modified electrodes: An application for a stable electrochromic display device
US4116535A (en) Picture display cell with memory effect
US4693564A (en) Electrochromic display device
EP0054587B1 (en) Metal diphthalocyanine electrochromic displays and electrolytes therefor
EP0019692B1 (en) Electrolyte for an electrochromic display and an electrochromic display cell comprising this electrolyte
JPS5928359B2 (en) image display device
EP0004291A2 (en) Reactive medium for electrochromic display devices and electrochromic display including such reactive medium
Garcia-Jareno et al. Electrochemical behavior of electrodeposited prussian blue films on ITO electrode: An attractive laboratory experience
Yasuda et al. Electrochromic properties of the n-heptyl viologen-ferrocyanide system
CA1155210A (en) Electrochromic display device
JPS6129485B2 (en)
US4326777A (en) Electrochromic display device
CS249833B1 (en) Electrochemical image-former
Shizukuishi et al. Electrochromic display device based on amorphous WO3 and solid proton conductor
Barret et al. Dynamic scattering in nematic liquid crystals under dc conditions. I. Basic electrochemical analysis
Inzelt et al. Cyclic voltammetric and potentiometric behavior of tetracyanoquinodimethane polymer film electrodes: effect of the nature and the concentration of the supporting electrolyte
JPS6017360B2 (en) Electromic electrolyte wood solution
Hills et al. The adsorption of the hexafluorophosphate ion at the non-aqueous solution-mercury interface
JPS6328289B2 (en)
Forster Mechanism and kinetics of homogeneous 1-methyl-carbamidopyridinyl radical reactions
Galus et al. Linear scan voltammetry and chronoamperometry at small mercury film electrodes
Hamada et al. Electrochromic displays: status and future prospects
Mukaigawa et al. Electrochemical switching of fluorescence emission between red and blue from complexed europium ions in poly (ethylene oxide)
JPH0213768B2 (en)