Raman und IR Spectroelectrochemical Methoden als Werkzeuge konjugierte organische Verbindungen zu analysieren

Ramen und IR Spektroelektrochemie kann für die fortgeschrittene Charakterisierung von strukturellen Veränderungen in elektroleitenden Komponenten erfassung während eines elektrochemischen Prozesses und zum Beispiel die Untersuchung von Reaktionsmechanismus verwendet werden. Der Hauptvorteil ist die Möglichkeit, das Signal zu beobachten, das aus den Zwischenprodukten des elektrochemischen Prozesses entsteht, oder untersuchungsverfahren, bei dem die Produkte nicht getrennt werden können. Vor der Durchführung von spektroelektrochemischen Studien verwenden Sie zyklische Voltammetrie, um die potenziellen Bereiche der Redoxprozesse von Interesse zu bestimmen.

Um das Verfahren zu beginnen, spülen Sie eine indium Zinnoxid beschichtete Quarz-Arbeitselektrode mit entionisiertem Wasser. Beschallen Sie die Quarz-Ito-Elektrode in Actone und Isopropylalkohol nacheinander für jeweils 15 Minuten. Während die Itoelektrode beschallt wird, verbrennen Sie den Arbeitsbereich eines Platindrahtes oder einer Spiralgegenelektrode in der Flamme eines Hochtemperatur-Gasbrenners, bis der Draht rot wird.

Lassen Sie den Draht in der Umgebungsluft auf Raumtemperatur abkühlen. Entfernen Sie die Referenzelektrode aus ihrer Speicherelektrolytlösung, und spülen Sie sie dreimal mit dem Lösungsmittel, das bei den Messungen verwendet werden soll. Reinigen Sie das entsprechende spektroelektrochemische Gefäß mit Ethanol, Isopropylalkohol oder Aceton und lassen Sie es trocknen.

Reinigen Sie die anderen Komponenten der Zelle mit Aceton und lassen Sie sie mindestens eine Minute trocknen. Sobald die Beschallung der Itoelektrode abgeschlossen ist, lassen Sie sie trocknen. Dann bereiten Sie mindestens 10 Milliliter einer unterstützenden Elektrolytlösung mit einer Konzentration, die mindestens 100-mal größer als die Zielanolytkonzentration ist.

Gegebenenfalls für das Experiment, bereiten Sie zwei Milliliter einer einmillimolaren Anolytlösung im Elektrolyt vor. Blaseninertgas durch die Anolyt- oder Elektrolytlösung für 5 Minuten bei einem moderaten Gasstrom, so dass nur kleine Blasen an der Oberfläche der Lösung erscheinen. Fahren Sie anschließend mit dem gewählten Spektroelektrochemischen Verfahren fort.

Wenn Sie bereit sind, die IR robust zu beginnen, montieren Sie die saubere IR-Spektroelektrochemische Zelle. Stellen Sie sicher, dass die Elektroden nicht miteinander in Kontakt sind. Füllen Sie die montierte Zelle mit reinem Lösungsmittel und prüfen Sie sie auf Leckagen.

Passen Sie die Baugruppe nach Bedarf an, um sicherzustellen, dass die Zelle undicht ist. Wenn Sie fertig sind, entfernen Sie das Lösungsmittel. Schalten Sie als Nächstes das IR-Spektrometer ein, und öffnen Sie die Gerätesoftware.

Füllen Sie die Zelle mit der Anolytlösung, um sicherzustellen, dass die Bereiche der Elektroden, die durch den einfallenden Strahl bestrahlt werden, untergetaucht sind, oder die Lösung wurde durch die Kapillarkräfte zwischen dem ATR-Kristall und der angeschlossenen Elektrode gezogen. Laden Sie dann die Zelle in das Instrument. Schließen Sie die Elektroden an ein Pontentiostat an, wobei Sie darauf achten, dass sich die Elektroden oder die Anschlüsse nicht berühren.

Füllen Sie die IR-Spektrumerfassungsparameter aus, und registrieren Sie ein Hintergrundspektrum der Lösung, ohne dass ein Potenzial angewendet wird. Dann wenden Sie ein Potential von Null Volt auf die Arbeitselektrode. Erfassen und speichern Sie ein erstes IR-Spektrum.

Erhöhen Sie dann das angewendete Potenzial um 100 Millivolt, warten Sie 15 Sekunden und erfassen Sie ein weiteres IR-Spektrum. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis Spektren für den gesamten potenziellen Interessenbereich erworben wurden. Um die Umkehrbarkeit des Redoxprozesses von Interesse zu bewerten, geben Sie das angewendete Potenzial auf den Anfangswert in 100 Millivolt-Schritten zurück, und erfassen Sie ein Spektrum für jeden Schritt.

Kehren Sie andernfalls in einem einzelnen Schritt zum Anfangswert zurück, und erfassen Sie nur ein Spektrum. Als nächstes subtrahieren Sie das Anfangsspektrum von jedem anderen Spektrum, um die Differentialspektren zu erhalten. Dann trennen Sie die Zelle, und übertragen Sie die Lösung auf eine elektrochemische Zelle, pro CV.Vor der ramen spektroelektrochemischen Studie, beschichten Sie einen sauberen Draht, oder Plattenelektrode, mit dem Anolyten, durch Elektropolymerisierung oder Dip-Guss.

Wenn Sie bereit sind, die Studie zu sein, schalten Sie das Ramen-Spektrometer, den Laser und die Steuerungssoftware ein. Montieren Sie die spektroelektrochemische Zelle, wobei Sie darauf achten, die Elektroden getrennt zu halten. Positionieren Sie die mit Anolyt beschichtete Arbeitselektrode so nah wie möglich an der Zellwand, mit Blick auf den eintreffenden einfallenden Strahl, während Sie Raum für eine Lösung lassen, um zwischen ihr und der Wand zu fließen.

Fügen Sie dann etwa zwei Milliliter der Elektrolyt- oder Anolytlösung in die Zelle ein, so dass alle Elektroden in lösungsweise eingetaucht werden. Legen Sie die Zelle in das Spektrometer und verbinden Sie die Elektroden mit einem Potentiostat, wobei Sie darauf achten, dass die Elektroden sich nicht berühren. Fokussieren Sie die Spektrometerkamera auf den Film, der auf der Arbeitselektrode abgelagert ist.

Schließen Sie dann die Spektrometerabdeckung. Wählen Sie den Lasertyp und die Für die Probe geeignete Benotung aus. Fokussieren Sie den Laserstrahl auf die Arbeitselektrodenoberfläche, so dass der schärfste Punkt oder die Linie erscheint.

Stellen Sie den Spektralbereich, die Beleuchtungszeit, die Anzahl der Wiederholungen und die Laserleistung in der Spektrometersoftware entsprechend für die Probe ein. Verwenden Sie eine geringe Laserleistung, um die Zerstörung der Probe zu vermeiden. Erwerben Sie ein erstes Ramen-Spektrum.

Passen Sie die Datenerfassungsparameter an, und wiederholen Sie den Scan nach Bedarf, bis ein gutes Anfangsspektrum erreicht wurde. Dann wenden Sie ein Startpotential von Null Volt auf die Arbeitselektrode an. Sammeln Sie ein Spektrum und speichern Sie es mit einem beschreibenden Dateinamen.

Erhöhen Sie dann das angewendete Potenzial um 100 Millivolt, warten Sie 15 Sekunden und sammeln Sie ein anderes Spektrum. Weiter erfassung und speichern Spektren auf diese Weise, über den gewünschten Bereich des angewandten Potenzials, dann erwerben Sie ein weiteres Spektrum auf dem anfänglichen Potenzial, um die Reversierbarkeit des Redox-Prozesses von Interesse zu bewerten. Korrigieren Sie anschließend die potenziellen Werte mithilfe von CV, wie zuvor beschrieben.

Differential-IR-Spektren, die während der Elektropolymerisation eines triphenylaminbasierten Hydrazons, derivat mit reaktiven Vinylgruppen, aufgenommen wurden, zeigten eine erhöhte Durchlässigkeit bei etwa 16 hundert inversen Zentimetern, was auf den Verlust einiger der monomerkonjugierten Doppelbindungen während der Elektropolymerisation hindeutet. Die Veränderungen der Durchlässigkeit zwischen 675 und 900 inversen Zentimetern deuteten auf den Verlust des IR-Signals durch monosubstituiertes Benzol und ein neues IR-Signal von disubstituiertem Benzol hin. Dies deutete auf einen Elektropolymerisationsmechanismus hin, der eine Reaktion zwischen den Vinylgruppen und den monosubstituierten Benzolringen beinhaltet.

Die Ramenspektroskopie eines auf einer Goldelektrode abgelagerten Polyaniinfilms, elektrographiert mit Anolyne, zeigte Am Ausgangspunkt potential von Null Millivolt Bandbreiten, die für die Leukoemeraldinform charakteristisch sind. Wenn das angewandte Potential über das erste Redoxpaar Polyanilin hinaus zunahm, wurden Bänder beobachtet, die auf einen Übergang zur Semichinon-Polyanilinstruktur hindeuteten. Die Erhöhung des angewandten Potentials über das zweite Redoxpaar hinaus führte zu einer erhöhten Intensität der charakteristischen Band des deprotenierten Chinooidrings und einer verringerten Intensität eines für den Semichinonradikal charakteristischen Bandes.

Dies deutete darauf hin, dass das Polyaniin in die Pernigraniline-Form übergegangen war. Diese Techniken ebneten den Weg für Forscher auf dem Gebiet der organischen Elektronik, um strukturelle Veränderungen zu erforschen, die während Redoxprozessen erworben werden, die Qualität einzelner Schichten zu schätzen, die Haltbarkeit des Systems während mehrerer Oxidationsreduktionszyklen zu untersuchen oder die Diffusion in mehrschichtigen Strukturen zu untersuchen. Denken Sie beim Versuch dieses Verfahrens daran, dass einige molekulare Schwingungen nur in der IR- oder Ramen-Spektroskopie aktiv sein können, was sie zueinander komplementär macht.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Änderungen Gruppen betreffen, die in der verwendeten Technik aktiv sind. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit organischen Lösungsmitteln extrem gefährlich sein kann. Bei diesem Verfahren sollten immer geeignete Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.