Raman et IR spectroélectrochimiques méthodes comme outils pour analyser les composés organiques conjugués

Ramen et IR spectroelectrochimistry peuvent être utilisés pour la caractérisation avancée des changements structurels dans les composants électroconducteurs acquis au cours d’un processus électrochimique et, par exemple, l’étude du mécanisme de réactions. Le principal avantage est la possibilité d’observer le signal provenant des produits intermédiaires du processus électrochimique, ou d’étudier le processus, dans lequel les produits ne peuvent pas être séparés. Avant d’effectuer des études spectroélectrochimiques, utilisez la voltammétrie cyclique pour déterminer les plages potentielles des processus redox d’intérêt.

Pour commencer l’intervention, rincer une électrode de travail enduire d’oxyde d’étain indium d’eau déionisée. Sonicate l’électrode ito de quartz dans l’actone, et l’alcool d’isopropyle, dans l’ordre, pendant 15 minutes chacun. Pendant que l’électrode ito est sonique, brûlez la zone de travail d’un fil de platine, ou contre-électrode en spirale, dans la flamme d’une torche à gaz à haute température, jusqu’à ce que le fil devienne rouge.

Laisser refroidir le fil à température ambiante. Retirez l’électrode de référence de sa solution d’électrolyte de stockage et rincez-la trois fois avec le solvant à utiliser pendant les mesures. Nettoyez le récipient spectroélectrochimique approprié avec de l’éthanol, de l’alcool isopropylique ou de l’acétone, et laissez-le sécher.

Nettoyez les autres composants de la cellule avec de l’acétone et laissez-les sécher à l’air libre pendant au moins une minute. Une fois la sonication de l’électrode ito terminée, laissez-la sécher à l’air libre. Ensuite, préparez au moins 10 millilitres d’une solution d’électrolyte de soutien avec une concentration au moins 100 fois supérieure à la concentration d’anolyte cible.

Le cas échéant pour l’expérience, préparer deux millilitres d’une solution anolyte millimolaire dans l’électrolyte. Bulle de gaz inerte à travers la solution anolyte ou électrolyte pendant 5 minutes à un flux de gaz modéré, de sorte que seules de petites bulles apparaissent à la surface de la solution. Ensuite, passez à la procédure de spectroélectrochimie choisie.

Lorsqu’il est prêt à commencer l’IR robuste, assembler la cellule spectroélectrochimique IR propre. Assurez-vous que les électrodes ne sont pas en contact les unes avec les autres. Remplissez la cellule assemblée de solvant pur et vérifiez les fuites.

Ajustez l’assemblage au besoin pour vous assurer que la cellule est exempte de fuites. Une fois terminé, retirer le solvant. Ensuite, allumez le spectromètre IR et ouvrez le logiciel d’instrument.

Remplissez la cellule de la solution d’anolyte, en veillant à ce que les zones des électrodes qui seront irradiées par le faisceau incident soient submergées, ou que la solution soit tirée par les forces capillaires entre le cristal ATR et l’électrode attachée. Ensuite, chargez la cellule dans l’instrument. Connectez les électrodes à un pontentiostat, en prenant soin de ne pas permettre aux électrodes ou aux connecteurs de se toucher.

Remplissez les paramètres d’acquisition du spectre IR et enregistrez un spectre de fond de la solution sans qu’aucun potentiel ne soit appliqué. Ensuite, appliquez un potentiel de zéro volts sur l’électrode de travail. Acquérir et enregistrer un spectre IR initial.

Augmentez ensuite le potentiel appliqué de 100 millivolts, attendez 15 secondes et acquérez un autre spectre IR. Répétez ce processus jusqu’à ce que les spectres aient été acquis pour l’ensemble de la gamme potentielle d’intérêt. Pour évaluer la réversibilité du processus d’intérêt redox, renversez le potentiel appliqué sur la valeur initiale en étapes de 100 millivolts et acquérez un spectre pour chaque étape.

Sinon, revenez à la valeur initiale en une seule étape, et n’acquérez qu’un seul spectre. Ensuite, soustrayez le spectre initial de tous les autres spectres pour obtenir les spectres différentiels. Puis déconnecter la cellule, et transférer la solution à une cellule électrochimique, par CV.Avant l’étude spectroélectrochimique ramen, enduire un fil propre, ou électrode plaque, avec l’anolyte, par électropolymérisation ou coulée de trempette.

Lorsque vous êtes prêt à être l’étude, allumez le spectromètre ramen, laser, et le logiciel de contrôle. Assembler la cellule spectroélectrochimique, en prenant soin de garder les électrodes séparées. Placez l’électrode de travail recouverte d’anolyte le plus près possible de la paroi cellulaire, face au faisceau incident entrant, tout en laissant de l’espace pour qu’une solution s’écoule entre elle et le mur.

Ensuite, ajoutez environ deux millilitres de la solution électrolyte ou anolyte à la cellule, de sorte que toutes les électrodes sont immergées dans la solution. Placez la cellule dans le spectromètre et connectez les électrodes à un potentiostat, en prenant soin d’empêcher les électrodes de se toucher. Concentrez la caméra spectromètre sur le film déposé sur l’électrode de travail.

Ensuite, fermez le couvercle du spectromètre. Sélectionnez le type laser et le classement appropriés pour l’échantillon. Concentrez le faisceau laser sur la surface de l’électrode de travail afin que le point ou la ligne le plus pointu possible apparaisse.

Définissez la plage spectrale, le temps d’éclairage, le nombre de répétitions et la puissance laser dans le logiciel spectromètre, de façon appropriée pour l’échantillon. Utilisez une faible puissance laser pour éviter la destruction de l’échantillon. Acquérir un spectre ramen initial.

Ajustez les paramètres de collecte de données et répétez l’analyse au besoin jusqu’à ce qu’un bon spectre initial ait été acquis. Ensuite, appliquez un potentiel de démarrage de zéro volts à l’électrode de travail. Collectez un spectre et enregistrez-le avec un nom de fichier descriptif.

Ensuite, augmentez le potentiel appliqué de 100 millivolts, attendez 15 secondes et recueillez un autre spectre. Continuer à acquérir et à économiser des spectres de cette façon, dans l’ensemble de la gamme souhaitée de potentiel appliqué, puis acquérir un autre spectre au potentiel initial pour évaluer la réversibilité du processus redox d’intérêt. Ensuite, corrigez les valeurs potentielles, en utilisant cv, comme décrit précédemment.

Les spectres IR différentiels, pris lors de l’électropolymérisation d’une hydrazone à base de triphenylamine, dérivée avec des groupes réactifs de vinyle, ont montré une transmission accrue à environ 160 cent centimètres inverses, indiquant la perte de certains des monomères conjugués à double liaison pendant l’électropolymérisation. Les changements dans la transmission entre 675 et 900 centimètres inverses ont indiqué la perte du signal d’IR, du benzène monosubstitué, et un nouveau signal d’IR du benzène disubstitué. Ceci a suggéré un mécanisme d’électropolymerization impliquant une réaction entre les groupes de vinyle, et les anneaux monosubstitués de benzène.

La spectroscopie ramen d’un film polyanilin déposé sur une électrode d’or, l’électrographié à l’anolyne, a montré des bandes caractéristiques de la forme de leukoemeraldine au potentiel de point de départ de zéro millivolts. Quand le potentiel appliqué a augmenté au-delà du premier couple de redox de polyaniline, des bandes indiquant une transition à la structure polyaniline de semiquinone ont été observées. L’augmentation du potentiel appliqué au-delà du deuxième couple de redox a eu comme conséquence l’intensité accrue de la caractéristique de la bande de l’anneau quinoïde déprotégé, et l’intensité diminuée d’une bande caractéristique du radical semi-quinoné.

Ceci a indiqué que la polyaniline avait transitionné à la forme pernigraniline. Ces techniques ont ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l’électronique organique afin d’explorer les changements structurels acquis au cours des processus redox, d’estimer la qualité des couches individuelles, d’étudier la durabilité du système pendant de multiples cycles de réduction de l’oxydation ou d’étudier la diffusion dans des structures multicoucouches. Tout en essayant cette procédure, rappelez-vous que certaines vibrations moléculaires peuvent être actives uniquement dans la spectroscopie IR ou ramen, ce qui les rend complémentaires les uns aux autres.

Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque les changements impliquent des groupes actifs dans la technique utilisée. N’oubliez pas que travailler avec des solvants organiques peut être extrêmement dangereux. Des précautions appropriées doivent toujours être prises au cours de cette procédure.