Tuning of the Electrochemical Properties of Transparent Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes by Microwave Pulsed-plasma Polymerized Allylamine - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Tuning of the Electrochemical Properties of Transparent Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes by Microwave Pulsed-plasma Polymerized Allylamine

Abstrakt

We report here the dry, one-step, and low-temperature modification of FTO surfaces using pulsed plasma polymerization of allylamine (PPAAm). PPAAm/FTO surfaces were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy, spectroscopic ellipsometry, and contact angles to understand the morphological, structural, and optical properties. FTO were coated with a very thin layer of adherent cross-linked, pinhole-, and additive-free allylamine plasma polymer resistant to hydrolysis and delamination, and characterized by a high density of positively charged amino groups. Electrochemical studies revealed that PPAAm/FTO electrodes show wide range pH stability and reaction rates tuned by the duration of plasma treatment. We show how the modification of plasma treatment duration between 72 s and 288 s affects the chemical structure and thickness of the obtained modification, having a strong influence on the charge transfer kinetics. In particular, XPS revealed the occurrence of the reduction processes under long-term plasma exposure proving the need for monitoring of this key factor. This covalent immobilization of amine compounds on FTO surface using rapid process in microwave pulsed-plasma makes it a promising electrode for future applications in electrochemical biosensors and optoelectronic devices

Cytowania

  • 2

    CrossRef

  • 2

    Web of Science

  • 2

    Scopus

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
ELECTROCHIMICA ACTA nr 313, strony 432 - 440,
ISSN: 0013-4686
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Cirocka A., Zarzeczańska D., Wcisło A., Ryl J., Bogdanowicz R., Finke B., Ossowski T.: Tuning of the Electrochemical Properties of Transparent Fluorine-doped Tin Oxide Electrodes by Microwave Pulsed-plasma Polymerized Allylamine// ELECTROCHIMICA ACTA. -Vol. 313, (2019), s.432-440
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1016/j.electacta.2019.05.046
Biblografia: test
  1. S.W. Myung, H.S. Choi, Chemical structure and surface morphology of plasma polymerized- allylamine film, Korean J. Chem. Eng. 23 (2006) 505-511. doi:10.1007/BF02706757. otwiera się w nowej karcie
  2. L. Denis, D. Cossement, T. Godfroid, F. Renaux, C. Bittencourt, R. Snyders, M. Hecq, Synthesis of Allylamine Plasma Polymer Films: Correlation between Plasma Diagnostic and Film Characteristics, Plasma Process. Polym. 6 (2009) 199-208. doi:10.1002/ppap.200800137. otwiera się w nowej karcie
  3. K. Vasilev, A. Michelmore, H.J. Griesser, R.D. Short, Substrate influence on the initial growth phase of plasma-deposited polymer films, Chem. Commun. 0 (2009) 3600-3602. doi:10.1039/B904367E. otwiera się w nowej karcie
  4. M.T. van Os, B. Menges, R. Foerch, G.J. Vancso, W. Knoll, Characterization of Plasma- Polymerized Allylamine Using Waveguide Mode Spectroscopy, Chem. Mater. 11 (1999) 3252- 3257. doi:10.1021/cm991068k. otwiera się w nowej karcie
  5. H. Schönherr, M.T. van Os, R. Förch, R.B. Timmons, W. Knoll, G.J. Vancso, Distributions of Functional Groups in Plasma Polymerized Allylamine Films by Scanning Force Microscopy Using Functionalized Probe Tips, Chem. Mater. 12 (2000) 3689-3694. doi:10.1021/cm0010351. otwiera się w nowej karcie
  6. Q. Chen, R. Förch, W. Knoll, Characterization of Pulsed Plasma Polymerization Allylamine as an Adhesion Layer for DNA Adsorption/Hybridization, Chem. Mater. 16 (2004) 614-620. doi:10.1021/cm034529h. otwiera się w nowej karcie
  7. M. Ardhaoui, S. Bhatt, M. Zheng, D. Dowling, C. Jolivalt, F. Arefi-Khonsari, Biosensor based on laccase immobilized on plasma polymerized allylamine/carbon electrode, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 33 (2013) 3197-3205. doi:10.1016/j.msec.2013.03.052. otwiera się w nowej karcie
  8. M. Wang, S. Liu, Y. Zhang, Y. Yang, Y. Shi, L. He, S. Fang, Z. Zhang, Graphene nanostructures with plasma polymerized allylamine biosensor for selective detection of mercury ions, Sens. Actuators B Chem. Complete (2014) 497-503. doi:10.1016/j.snb.2014.07.009. otwiera się w nowej karcie
  9. R. Bogdanowicz, M. Sawczak, P. Niedzialkowski, P. Zieba, B. Finke, J. Ryl, J. Karczewski, T. Ossowski, Novel Functionalization of Boron-Doped Diamond by Microwave Pulsed-Plasma Polymerized Allylamine Film, J. Phys. Chem. C. 118 (2014) 8014-8025. doi:10.1021/jp5003947. otwiera się w nowej karcie
  10. R. Bogdanowicz, M. Sawczak, P. Niedzialkowski, P. Zieba, B. Finke, J. Ryl, T. Ossowski, Direct amination of boron-doped diamond by plasma polymerized allylamine film: Direct amination of boron-doped diamond, Phys. Status Solidi A. 211 (2014) 2319-2327. doi:10.1002/pssa.201431242. otwiera się w nowej karcie
  11. H. Li, P. Winget, J.-L. Brédas, Transparent Conducting Oxides of Relevance to Organic Electronics: Electronic Structures of Their Interfaces with Organic Layers, Chem. Mater. 26 (2014) 631-646. doi:10.1021/cm402113k. otwiera się w nowej karcie
  12. M. Zelzer, R. Majani, J.W. Bradley, F.R.A.J. Rose, M.C. Davies, M.R. Alexander, Investigation of cell-surface interactions using chemical gradients formed from plasma polymers, Biomaterials. 29 (2008) 172-184. doi:10.1016/j.biomaterials.2007.09.026. otwiera się w nowej karcie
  13. H.K. Koduru, L. Marino, J. Vallivedu, C.-J. Choi, N. Scaramuzza, Microstructural, wetting, and dielectric properties of plasma polymerized polypyrrole thin films, J. Appl. Polym. Sci. 133 (2016) 43982(1)-43982(10). doi:10.1002/app.43982. otwiera się w nowej karcie
  14. S.H. Brewer, S. Franzen, Optical properties of indium tin oxide and fluorine-doped tin oxide surfaces: correlation of reflectivity, skin depth, and plasmon frequency with conductivity, J. Alloys Compd. 338 (2002) 73-79. otwiera się w nowej karcie
  15. Z. Banyamin, P. Kelly, G. West, J. Boardman, Electrical and Optical Properties of Fluorine Doped Tin Oxide Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering, Coatings. 4 (2014) 732-746. doi:10.3390/coatings4040732. otwiera się w nowej karcie
  16. W. Kern, Handbook of semiconductor wafer cleaning technology : science, technology, and applications, Park Ridge, N.J., U.S.A. : Noyes Publications, 1993. otwiera się w nowej karcie
  17. C.O. Kim, S.-Y. Hong, M. Kim, S.-M. Park, J.W. Park, Modification of indium-tin oxide (ITO) glass with aziridine provides a surface of high amine density, J. Colloid Interface Sci. 277 (2004) 499-504. doi:10.1016/j.jcis.2004.04.064. otwiera się w nowej karcie
  18. S.H. Brewer, D.A. Brown, S. Franzen, Formation of Thiolate and Phosphonate Adlayers on Indium-Tin Oxide: Optical and Electronic Characterization, Langmuir. 18 (2002) 6857-6865. otwiera się w nowej karcie
  19. M. Terracciano, I. Rea, J. Politi, L. De Stefano, Optical characterization of aminosilane-modified silicon dioxide surface for biosensing, J. Eur. Opt. Soc.-Rapid Publ. 8 (2013). otwiera się w nowej karcie
  20. Pruna R., Palacio F., Martínez M., Blázquez O., Hernández S., Garrido B., López M., Organosilane-functionalization of nanostructured indium tin oxide films, Interface Focus. 6 (2016) 20160056(1)-20160056(8). doi:10.1098/rsfs.2016.0056. otwiera się w nowej karcie
  21. T. Ahuja, Rajesh, D. Kumar, V.K. Tanwar, V. Sharma, N. Singh, A.M. Biradar, An amperometric uric acid biosensor based on Bis[sulfosuccinimidyl] suberate crosslinker/3- aminopropyltriethoxysilane surface modified ITO glass electrode, Thin Solid Films. 519 (2010) 1128-1134. doi:10.1016/j.tsf.2010.08.056. otwiera się w nowej karcie
  22. B. Finke, F. Luethen, K. Schroeder, P. Mueller, C. Bergemann, M. Frant, A. Ohl, B. Nebe, The effect of positively charged plasma polymerization on initial osteoblastic focal adhesion on titanium surfaces, Biomaterials. 28 (2007) 4521-4534. doi:10.1016/j.biomaterials.2007.06.028. otwiera się w nowej karcie
  23. 4.1.3. BUFFER SOLUTIONS, in: Counc. Eur. Eur. Pharmacopoeia, 7.0, Strasbourg, 2007: pp. 489-494. otwiera się w nowej karcie
  24. D.Y. Kwok, T. Gietzelt, K. Grundke, H.-J. Jacobasch, A.W. Neumann, Contact Angle Measurements and Contact Angle Interpretation. 1. Contact Angle Measurements by Axisymmetric Drop Shape Analysis and a Goniometer Sessile Drop Technique, Langmuir. 13 (1997) 2880-2894. doi:10.1021/la9608021. otwiera się w nowej karcie
  25. D.Y. Kwok, A.W. Neumann, Contact angle measurements and interpretation: wetting behavior and solid surface tensions for poly(alkyl methacrylate) polymers, J. Adhes. Sci. Technol. 14 (2000) 719-743. doi:10.1163/156856100742843. otwiera się w nowej karcie
  26. D.Y. Kwok, A.W. Neumann, Contact angle measurement and contact angle interpretation, Adv. Colloid Interface Sci. 81 (1999) 167-249. doi:10.1016/S0001-8686(98)00087-6. otwiera się w nowej karcie
  27. J.J. Iturri Ramos, S. Stahl, R.P. Richter, S.E. Moya, Water Content and Buildup of Poly(diallyldimethylammonium chloride)/Poly(sodium 4-styrenesulfonate) and Poly(allylamine hydrochloride)/Poly(sodium 4-styrenesulfonate) Polyelectrolyte Multilayers Studied by an in Situ Combination of a Quartz Crystal Microbalance with Dissipation Monitoring and Spectroscopic Ellipsometry, Macromolecules. 43 (2010) 9063-9070. doi:10.1021/ma1015984. otwiera się w nowej karcie
  28. H.A. Al-Attar, Q.H. Al-Alawina, A.P. Monkman, Spectroscopic ellipsometry of electrochemically prepared thin film polyaniline, Thin Solid Films. 429 (2003) 286-294. doi:10.1016/S0040-6090(03)00279-7. otwiera się w nowej karcie
  29. J.N. Hilfiker, H.G. Tompkins, Spectroscopic ellipsometry : practical application to thin film characterization, Momentum Press, 2016. otwiera się w nowej karcie
  30. M.E. Orazem, N. Pébère, B. Tribollet, Enhanced Graphical Representation of Electrochemical Impedance Data, J. Electrochem. Soc. 153 (2006) B129-B136. doi:10.1149/1.2168377. otwiera się w nowej karcie
  31. M. Sun, H. Liu, J. Qu, J. Li, Earth-Rich Transition Metal Phosphide for Energy Conversion and Storage, Adv. Energy Mater. 6 (2016) 1600087(1)-1600087(34). doi:10.1002/aenm.201600087. otwiera się w nowej karcie
  32. H. Gerengi, P. Slepski, G. Bereket, Dynamic electrochemical impedance spectroscopy and polarization studies to evaluate the inhibition effect of benzotriazole on copper-manganese- aluminium alloy in artificial seawater, Mater. Corros. 64 (2013) 1024-1031. doi:10.1002/maco.201206565. otwiera się w nowej karcie
  33. J. Ryl, J. Wysocka, M. Cieslik, H. Gerengi, T. Ossowski, S. Krakowiak, P. Niedzialkowski, Understanding the origin of high corrosion inhibition efficiency of bee products towards aluminium alloys in alkaline environments, Electrochimica Acta. 304 (2019) 263-274. doi:10.1016/j.electacta.2019.03.012. otwiera się w nowej karcie
  34. J. Luo, A. Sam, B. Hu, C. DeBruler, X. Wei, W. Wang, T.L. Liu, Unraveling pH dependent cycling stability of ferricyanide/ferrocyanide in redox flow batteries, Nano Energy. 42 (2017) 215-221. doi:10.1016/j.nanoen.2017.10.057. otwiera się w nowej karcie
  35. K.-W. Wu, A. Tedla, Y.-T. Mu, Y. Tai, Interfacial modification of the working electrode of dye- sensitized solar cells to improve the charge transport properties, J. Mater. Chem. A. 1 (2013) 12137-12143. doi:10.1039/c3ta12027a. otwiera się w nowej karcie
  36. S.Y. Heo, J.K. Koh, G. Kang, S.H. Ahn, W.S. Chi, K. Kim, J.H. Kim, Bifunctional Moth-Eye Nanopatterned Dye-Sensitized Solar Cells: Light-Harvesting and Self-Cleaning Effects, Adv. Energy Mater. 4 (2014) 1300632(1)-1300632(7). doi:10.1002/aenm.201300632. otwiera się w nowej karcie
  37. X. Wang, X. Wang, Q. Di, H. Zhao, B. Liang, J. Yang, Mutual Effects of Fluorine Dopant and Oxygen Vacancies on Structural and Luminescence Characteristics of F Doped SnO 2 Nanoparticles, Materials. 10 (2017) 1398(1)-1398(12). doi:10.3390/ma10121398. otwiera się w nowej karcie
  38. D.R. Deepu, C. Sudha Kartha, K.P. Vijayakumar, How spray rate influences the formation and properties of transparent conducting SnO 2 thin films, J. Anal. Appl. Pyrolysis. 121 (2016) 24-28. doi:10.1016/j.jaap.2016.06.013. otwiera się w nowej karcie
  39. P. Baraneedharan, S. Imran Hussain, V.P. Dinesh, C. Siva, P. Biji, M. Sivakumar, Lattice doped Zn-SnO 2 nanospheres: A systematic exploration of dopant ion effects on structural, optical, and enhanced gas sensing properties, Appl. Surf. Sci. 357 (2015) 1511-1521. doi:10.1016/j.apsusc.2015.09.257. otwiera się w nowej karcie
  40. J. Wysocka, S. Krakowiak, J. Ryl, Evaluation of citric acid corrosion inhibition efficiency and passivation kinetics for aluminium alloys in alkaline media by means of dynamic impedance monitoring, Electrochimica Acta. 258 (2017) 1463-1475. doi:10.1016/j.electacta.2017.12.017. otwiera się w nowej karcie
  41. D.J. Miller, M.C. Biesinger, N.S. McIntyre, Interactions of CO 2 and CO at fractional atmosphere pressures with iron and iron oxide surfaces: one possible mechanism for surface contamination?, Surf. Interface Anal. 33 (2002) 299-305. doi:10.1002/sia.1188. otwiera się w nowej karcie
  42. S. Noel, B. Liberelle, L. Robitaille, G. De Crescenzo, Quantification of Primary Amine Groups Available for Subsequent Biofunctionalization of Polymer Surfaces, Bioconjug. Chem. 22 (2011) 1690-1699. doi:10.1021/bc200259c. otwiera się w nowej karcie
  43. P. Qi, Y. Yang, S. Zhao, J. Wang, X. Li, Q. Tu, Z. Yang, N. Huang, Improvement of corrosion resistance and biocompatibility of biodegradable metallic vascular stent via plasma allylamine polymerized coating, Mater. Des. 96 (2016) 341-349. doi:10.1016/j.matdes.2016.02.039. otwiera się w nowej karcie
  44. C. Winthrop, ed., New Developments in Polylactic Acid Research, UK ed. edition, Nova Science Pub Inc, New York, 2014.
  45. P. Niedziałkowski, T. Ossowski, P. Zięba, A. Cirocka, P. Rochowski, S.J. Pogorzelski, J. Ryl, M. Sobaszek, R. Bogdanowicz, Poly-l-lysine-modified boron-doped diamond electrodes for the amperometric detection of nucleic acid bases, J. Electroanal. Chem. 756 (2015) 84-93. doi:10.1016/j.jelechem.2015.08.006. otwiera się w nowej karcie
  46. A.S. Bondarenko, I.E.L. Stephens, H.A. Hansen, F.J. Pérez-Alonso, V. Tripkovic, T.P. Johansson, J. Rossmeisl, J.K. Nørskov, I. Chorkendorff, The Pt(111)/Electrolyte Interface under Oxygen Reduction Reaction Conditions: An Electrochemical Impedance Spectroscopy Study, Langmuir. 27 (2011) 2058-2066. doi:10.1021/la1042475. otwiera się w nowej karcie
  47. J. Ryl, Ł. Burczyk, A. Zieliński, M. Ficek, A. Franczak, R. Bogdanowicz, K. Darowicki, Heterogeneous oxidation of highly boron-doped diamond electrodes and its influence on the surface distribution of electrochemical activity, Electrochimica Acta. 297 (2019) 1018-1027. doi:10.1016/j.electacta.2018.12.050. otwiera się w nowej karcie
  48. P. Slepski, K. Darowicki, M. Kopczyk, A. Sierczynska, K. Andrearczyk, Electrochemical impedance studies of AB5-type hydrogen storage alloy, J. Power Sources. 195 (2010) 2457- 2462. doi:10.1016/j.jpowsour.2009.11.089. otwiera się w nowej karcie
  49. B. Hirschorn, M.E. Orazem, B. Tribollet, V. Vivier, I. Frateur, M. Musiani, Determination of effective capacitance and film thickness from constant-phase-element parameters, Electrochimica Acta. 55 (2010) 6218-6227. doi:10.1016/j.electacta.2009.10.065. otwiera się w nowej karcie
  50. M. Lejeune, F. Brétagnol, G. Ceccone, P. Colpo, F. Rossi, Microstructural evolution of allylamine polymerized plasma films, Surf. Coat. Technol. 200 (2006) 5902-5907. doi:10.1016/j.surfcoat.2005.09.003. otwiera się w nowej karcie
  51. M. Elzbieciak, M. Kolasińska, S. Zapotoczny, R. Krastev, M. Nowakowska, P. Warszyński, Nonlinear growth of multilayer films formed from weak polyelectrolytes, Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp. 343 (2009) 89-95. doi:10.1016/j.colsurfa.2009.01.034. otwiera się w nowej karcie
  52. J.B. Schlenoff, S.T. Dubas, Mechanism of Polyelectrolyte Multilayer Growth: Charge Overcompensation and Distribution, Macromolecules. 34 (2001) 592-598. doi:10.1021/ma0003093. otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 13 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi