DE3520102A1

DE3520102A1 - Verwendung von thianthrenen und deren derivaten als elektrisch leitfaehige reversible redox-systeme

Info

Publication number: DE3520102A1
Application number: DE19853520102
Authority: DE
Inventors: Siegfried Prof. Dr. 8700 Würzburg Hünig; Herbert Dr. 6719 Wattenheim Naarmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1986-12-11

Description

Verwendung von Thianthrenen und deren Derivaten als elektrisch leitfähiae reversible Redox-Svsteme Die Erfindung betrifft die Verwendung der an sich bekannten Thianthrene und deren Derivate als elektrisch leitfähige reversible Redox-Systeme.
Thianthren und einige seiner Derivate sind bekannt. So wird z.9. die Herstellung und die Oxidation von Thianthrenen in der Arbeit von H. Gilman und D.R. Swayampati in 3.Am.Chem.Soc., Vol. 78 (1956), Seite 2163 bis 2155 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Verwendung von Verbindungen aufzuzeigen, die als elektrisch leitfähige reversible Redoxsysteme Verwendung finden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Verwendung von Verbindungen, die Gruppierungen der allgemeinen Formel enthalten als elektrisch leitfähige reversible Redox-Systeme.
Es kann im Sinne der Erfindung Thianthren allein oder seine Kondensationsprodukte und Derivate Verwendung finden. Ein geeignetes Derivat des Thianthrens ist beispielsweise ein Kondensationsprodukt der folgenden Formel II n kann also im Falle von Thianthren 1 bedeuten oder im Falle von Verbindungen der Formel II eine Zahl zwischen 2 und 10.
Es ist aber auch möglich Thianthren funktionelle Gruppen wie Vinyl-, Carboxyl- oder Isocyanatgruppen einzuverleiben, so daß die Verbindungen polymerisiert oder mit anderen Verbindungen, z.ß. Alkoholen, Amiden, kondensiert werden können. Es bilden sich dann Polymere aus, die Verbindung gen der allgemeinen Gruppierung I enthalten. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist die Verwendung von Thianthren.
Man kann die Verbindung der genannten Art als solche oder im Gemisch mit anderen Verbindungen verwenden. Beispielsweise bietet sich an, andere elektrisch leitfähige kohlenstoffhaltige Verbindungen wie Ruß oder Graphit im Gemisch mit Verbindungen der allgemeinen Formel zu verwenden.
Die Gemische enthalten zwischen 5 und 75 Gew.Z Thianthren oder Derivate und den Rest der leitfähigen Substanz. Es ist aber auch möglich, die Verbindungen der allgemeinen Formel mit thermoplastischen Kunststoffen wie Polyolefinen, z.B. Polyethylen, Polypropylen oder Styrolpolymerisaten wie Polystyrol oder Polyvinylcarbamat aber auch mit Polyestern und Polyamiden zu mischen. In solchen Fallen enthalten die Mischungen zwischen 5 und 50 Gew.Z, bezogen auf die Mischung, an Verbindung der allgemeinen Formel I und/oder II.
Derartige Mischungen aus thermoplastischen Kunststoffen mit den Verbindungen der allgemeinen Art bzw. mit elektrisch leitfähigen Kohlenstoffverbindungen werden zweckmäßig zu Formkörpern gepreßt, die als solche der weiteren Verwendung zugeführt werden.
Die Verbindung der allgemeinen Art bzw. die Mischungen die Verbindungen der allgemeinen Formel enthalten können elektrochemisch oxidiert bzw.
reduziert werden. Hierzu werden die Verbindungen in einer Elektrolysenzelle in dem Anodenraum mit der Anode verbunden oder die Verbindungen werden als Anode geschaltet. Die Elektrolysenzelle enthält einen Elektrolyten und ein Leitsalz.
Zweckmäßig verwendet man als Elektrolyten Acetonitril, Propionitril, Benzonitril, Propylencarbonat und/oder gegebenenfalls Wasser als Zusatz oder ausschließlich, ferner Säuren wie Schwefelsäure.
Als Leitsalze kommen z.B. in Frage: Alkali und/oder Ammoniumperchlorat oder -tetrafluoroborat wie LiCl04, NBa4ClO4 NBu4BF4, KBF4, ferner Salze der aromatischen Sulfonsäuren wie #-S03Bu3H.
Die Elektrolysenzelle erhält als Kathode zweckmäßig ein Metall wie beispielsweise ein Edelmetall wie Platin oder Titan, Nickel oder Edelstahl.
Es können aber auch andere Metalle Verwendung finden, wie sie üblicherweise in Elektrolysezellen zur Anwendung kommen. Die elektrochemische Oxidation erfolgt zweckmäßig bei Spannungen von 2 bis 4,5 V.
Die so elektrochemisch oxidierten Systeme können wieder reduziert werden.
So z.B. indem sie als Elektroden in elektrischen primären oder sekundären Zellen Verwendung finden. In solchen Fällen kommen als Gegenelektrode Lithium in organ. Elektrolyten oder Zink, Blei, Cadmium, Aluminium, Magnesium oder Titan oder deren Legierungen oder Platin in wäßrigen oder sauren Medien in Frage.
Generell können die unter Verwendung von Verbindungen der Gruppierung der allgemeinen Formel erhaltenen elektrisch leitfähigen Systeme Verwendung finden, beispielsweise als elektrische Leiter, als Abschirmmaterial für elektromagnetische Wellen, als Material für elektronische Schaltungen.
Beispiel 1 Ein Gemisch aus Thianthren und Ruß im Verhältnis von 10:1 wird unter einem Druck von 300 bar zu einem Formkörper mit den Dimensionen 2 x 3 cm, 1000wfl dick, verpreßt. Dieser Formkörper wird auf ein Platinnetz gelegt das in einer elektrolytischen Zelle als Anode geschaltet ist. Die elektrolytische Zelle enthält als Elektrolyt eine 1N H2S04-Lösung. Als Kathode findet Platin Verwendung. Es wird bei einer Spannung von 3,5 V und einer Stromstärke von 5 mAmp/cm2 das Thianthren enthaltende Material dotiert. Man erhält einen Formkörper aus Thianthren und Ruß der eine Leitfähigkeit von 10-1 S/cm hat.
Beispiel 2 70 Teile Thianthren werden mit 15 Teilen Ruß und 15 Teilen Polyethersulfon bei 2000C und 300 bar zu einem Formkörper von 2 x 3 cm Fläche und 2«m Dicke verpreßt. Dieser Formkörper dient als Elektrode in 2N H2S04.
als Gegenelektrode wird ein Pb-Blech gleicher Größe und Dicke (vgl. oben) verwendet. Dieses System wird mit einer Stromdichte von 5 mAmp/cm2 beladen, 300C und Pb als Kathode geschaltet. Die Zellspannung dieses Systems betrug 2,1 V. Diesem Systeme lassen sich 65 Ah/kg entnehmen.

Claims

Patentansoruch Verwendung von Verbindungen die Gruppierungen der allgemeinen Formel enthalten als elektrisch leitfahige reversible Redox-Systeme