Fosfazen Esaslı Yeni İyonik Sıvılar: Sentez, Karakterizasyon ve Bazı Uygulamaları

TÜBİTAK - AB COST Projesi , 2015 - 2017

Proje Türü: TÜBİTAK - AB COST Projesi
Başlama Tarihi: Ocak 2015
Bitiş Tarihi: Nisan 2017

Proje Özeti

Katyonik kısmı organik yapılı maddeler olan iyonik sıvılar (İS), çoğu zaman oda şartlarında sıvı olan ve genelde 100 °C’nin altında bir erime noktasına sahip erimiş tuzlardır. İyonik sıvıların kimyasal reaksiyon ve uygulamalarda birçok organik ve anorganik bileşiği çözebilmesi, katalizör olması, yüksek polaritesi, düşük buhar basıncı, yüksek sıcaklıklara dayanıklı olması, defalarca kullanılabilmesi, tepkime ortamından kolayca uzaklaştırılması, geride artık bırakmaması ve iletken katkı maddeleri olarak kullanılabilmesi gibi faydalı yönleri bulunmaktadır. Bu özellikler, iyonik sıvıları diğer klasik çözücülere göre üstün kılmakta ve çevre açısından tercih edilmelerine neden olmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı iyonik sıvılar, "yeşil kimya materyalleri" olarak da adlandırılır.

Fosfazenler, bir fosforun kovalent olarak bir azota bir çift bağ ile ve diğer atom ya da radikallere tekli bağlarla bağlanarak oluşturduğu kimyasal bileşiklerin bir sınıfıdır. Ardışık olarak bağlanmış NPX₂ birimlerinden meydana gelen halkalı fosfazenler anorganik bileşiklerin önemli bir sınıfını oluşturur. Hekzaklorosiklotrifosfazenin, N₃P₃Cl₆, çeşitli nükleofillerle reaksiyonundan halka dışı P-N, P-O, P-S veya P-C bağları içeren pek çok trimerik fosfazen türevleri sentezlenmiş ve halka fosforuna bağlı sübstitüentlerin bu türevlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine önemli ölçüde etki yaptığı görülmüştür. Son oniki yıldan bu zamana kadar fazla olmasa da halkalı fosfazen türevleri arasına fosfazen esaslı iyonik sıvılar da dahil edilmiştir.

Bu projede, öncelikle trimerin diaminler ile reaksiyonundan tetrakloro mono(4-florobenzil)-spiro fosfazenler, ardından bu türevlerin aminoalkoller ile reaksiyonundan yeni (dimetilamino)etoksi, (dimetilamino)propoksi ve pridilmetoksi zincirlerini içeren tamamen sübstitüe mono(4-florobenzil)-spiro fosfazen bileşikleri sentezlendi. Sentezlenen bileşikler poliiyot tuzları vermek üzere CH₃I ile etkileştirilerek sübstitüe azot kuaternize hale getirildi. Sonra, LiN(SO₂CF₃)₂ ve NaBF₄ ile yer değiştirme reaksiyonu ile yeni fosfazen temelli iyonik sıvılar elde edildi.

Elde edilen fosfazen esaslı iyonik sıvıların yapıları elementel analiz, FTIR, ¹H-, ¹³C- ve ³¹P-NMR teknikleri kullanılarak aydınlatıldı. Isıl özellikleri Termik Analiz (TA), sıvı iletkenlikleri ve iletkenlik-viskozite ilişkileri seyreltik çözelti vizkometrisi teknikleri ile gerçekleştirildi. Ayrıca, İS’lerin oda sıcaklığında reel dielektrik (e')-Frekans (ω), sanal dielektrik (e")-Frekans (ω) ve İletkenlik (s_AC)-Frekans (ω) ilişkileri de Hp 4194A empedans analizörü ile incelendi.

Diğer taraftan, bu yeni iyonik sıvıların sürtünmeyi ve aşınmayı azaltacak malzemeler olarak tribolojik özellikleri, lityum iyon pillerinde elektrolit çözücüler, organik alan etkili transistörlerde (OFET) elektrolit ve ikinci bir geçit tabaka olarak kullanımları araştırıldı.