עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה ככלי הערכה מתמדת קצב אלקטרוכימי

טכניקה זו שימושית לאפיון הקינטיקה של חמצון וצמצום של תרכובות אורגניות, ולחיזוי התנהגותם כתרכובת פעילה של דיודות פולטות אור, תאים סולריים או סוללות. היתרון העיקרי של ספקטרוסקופיית בלתי מכשולות הוא שהיא מאפשרת הפרדה וניתוח פרטני של תהליכי קוטב שונים, על פי תגובות מיזוג אוויר שלהם. כדי להתחיל, להמיס 0.4 מילימולים של tetrabutylammonium tetrafluoroborate וארבע פעמים 10 כדי שלילי שלושה מילימולים של המתחם האורגני של ריבית בארבעה מיליליטר של דיכלורומתאן.

פיפטה שני מיליליטר של פתרון עבודה זה לתוך תא אלקטרוכימי שלושה מיליליטר, כגון בקבוקון V זכוכית ולסגור את התא עם כובע אטם. אחסן את פתרון העבודה הנותר עבור מדידות מאוחרות יותר. לאחר מכן, הר מטלית ליטוש על תמיכה ללא תנועה להרים את הבד עם כמה טיפות של תרחיף אלומינה מיקרומטר 0.05.

פולנית דיסק פלטינה בקוטר מילימטר אחד עובד אלקטרודה במשך 30 שניות באמצעות לחץ מתון. לאחר מכן, לשטוף את האלקטרודה עובד מלוטש עם DCM שלוש פעמים כדי להסיר חלקיקי אלומינה שיורית. ואז להכניס את האלקטרודה מלוטש לתוך הבקבוקון האלקטרוכימי דרך כובע אטם.

לאחר מכן להשיג counterelectrode חוט פלטינה, ולהצית לפיד בוטאן. אנאל האלקטרודה על ידי החזקתה בזהירות בלהבה, רק עד שהיא מתחילה אדמומיות. Anneal אלקטרודה התייחסות חוט כסף באותו אופן, ולאפשר שתי האלקטרודות להתקרר.

ואז לעלות אלקטרודות חוט בתא האלקטרוכימי דרך כובע אטם, נזהר כדי לשמור על האלקטרודות מלגעת זה בזה. חבר את שלוש האלקטרודות לפוטנציוסטט. לצייד את התא האלקטרוכימי עם צינור גז ארגון וארגון בועה דרך פתרון העבודה במשך 20 דקות.

סגור את זרימת הארגון לפני תחילת המידות. כדי להתחיל את האפיון הראשוני, לפתוח את תוכנית voltammetry מחזורי בתוכנת potentiostat. הגדר את הפוטנציאל הראשוני לאפס וולט, את הפוטנציאל המינימלי לשני וולט שליליים, את פוטנציאל הסריקה המקסימלי לשני וולט ואת קצב הסריקה ל-100 מילי-וולט לשנייה.

לרכוש את voltammogram של פתרון העבודה. שימו לב לערכים הפוטנציאליים במקסימום של הפסגות האנודיות והקטודיות. לחשב את הממוצע של פוטנציאל השיא של פסגות אנודיות ו cathodic כדי להעריך את פוטנציאל redox.

הבא להשתמש מרית להוסיף כ 10 מיליגרם של פרוקן לפתרון העבודה בתא האלקטרוכימי. ארגון בועה דרך הפתרון במשך חמש דקות כדי להבטיח פירוק מוחלט של פרוקן. לאחר מכן בתוכנית voltammetry מחזורית, לשנות את פוטנציאל הסריקה המינימלי והמקסימלי וולט אחד שלילי וולט אחד בהתאמה.

לרכוש voltammogram אחר אשר יראה עקבות פרוקן הפיך קטן. ממוצע פוטנציאל השיא האנודי והקטודי של פרוקן כדי להעריך את פוטנציאל החמצון הפיך שלו בפתרון העבודה. לאחר מכן לקבוע את פוטנציאל redox של המתחם האורגני ביחס פרוקלן.

לבסוף לנקות את התא האלקטרוכימי, למלא אותו עם DCM ולרוקן אותו חמש פעמים. לאחר אפיון על ידי voltammetry מחזורי, מקום עוד שני מיליליטר של הפתרון עובד בתא אלקטרוכימי נקי שלושה מיליליטר. נקו את האלקטרודות כפי שתואר קודם לכן, הכנס אותן לתא וחבר אותן מחדש לפוטנציוסטט.

Deerate פתרון העבודה על ידי מבעבע ארגון דרכו במשך 20 דקות. לאחר מכן, פתח את תוכנית EIS גרם המדרגות בתוכנת potentiostat. הגדר טווח פוטנציאלי של 0.1 וולט משני צדי פוטנציאל redox של דריבית, לטווח כולל של 0.2 וולט.

הגדר את ההפרש הפוטנציאלי ל- 0.01 וולט, טווח התדרים כ- 10 קילוהרץ עד 100 הרץ, מספר התדרים בסולם הלוגאריתמי ל- 20, זמן ההמתנה לחמש שניות, משרעת המתח של מיזוג אוויר ל- 10 מילי-וולט והאמצעים לכל תדר לשניים. הפעל את הניסוי ולחכות לסט של ספקטרום להיאסף. לאחר סיום הניסוי, פתח את תוכנית מנתח הספקטרום של EIS.

התוכנית המודגמת היא אוניברסלית לניתוח ספקטרום בלתי מכשולים. עם זאת, אין צורך להשתמש בהגדרה מדויקת זו, כיוון שניתן להשתמש באפשרויות תוכנה רבות אחרות. יבא ספקטרום הרשום באופן אוטומטי שנוצר על-ידי ניסוי EIS.

לאחר מכן לבנות מעגל חשמלי שווה ערך פשוט עבור הספקטרום. הגדר את הגבולות העליונים והתחתונים הראשונים ל-10 פעמים לשבעה השליליים ו-10 פעמים לשמונה השליליות עבור הקבול, 2000 ו- 100 עבור נגד אחד, 1000 ו- 100 עבור נגד 2. לאחר מכן, להתאים את המודל.

חזור על ההתאמה עד שהערכים המחושבים יפסיקו להשתנות. אם ערכי הפרמטרית והממדעת R בריבוע חורגים פי 10 לשניים השליליים, בדוק EEC אחר. עבור EECs מורכבים יותר, הגדר את הגבולות העליונים והתחתונים ההתחלתיים עבור הרכיב ורבורג ל- 50, 000 ו- 10, 000 בהתאמה.

אם לפרמטר כלשהו יש ערכי שגיאה החורגים מ- 100%לאחר ההתאמה, הסר פרמטר זה ונסה EEC אחר. לאחר שהספקטרום הותאם ל- EEC מתאים, רשום את ההתנגדות להעברת טעינה ואת הפוטנציאל שבו הספקטרום נרשם. חזור על תהליך זה עבור כל הספקטרום הרשום.

וולטמטריה מחזורית של תרכובת אורגנית זו חשפה תהליך חמצון הפיך ב 0.7 וולט לעומת פרוקן. ספקטרום בלתי תלוי של תהליכי ה-redox על פני השטח של האלקטרודה נרשמו ונותחו לאחר מכן. ספקטרום הדחף צויד במעגלים חשמליים מקבילים שונים כדי לזהות את האנלוגי הטוב ביותר לתהליך האלקטרוכימי.

התנגדות העברת המטען המיוצגת כאן כ- R2 הוצאה מכל ספקטרום מצויד. ערכי ההתנגדות להעברת המטען ההפוך תיכננו ביחס לפוטנציאל האלקטרודה לעומת פרוקנן, יחד עם התלות התיאורטית של ההתנגדות ההפוך להעברת מטען על פוטנציאל האלקטרודה. קבוע הקצב האלקטרוכימי הסטנדרטי הוערך אז על ידי שינוי פוטנציאל שיווי המשקל וקצב קבוע עד שהושגה התאמה סבירה לנתונים הניסיוניים.

הטכניקה המודגמת ניתן להשתמש במשותף עם שיטות אחרות של חקירת תרכובת אורגנית חשמלית כאשר תכונות redux שלה הם קריטיים. בעקבות הליך זה, שיטות ספקטרוכימיות אחרות כמו ESR, UV-Vis-NIR ניתן לבצע כדי לענות על שאלות נוספות על שינויים במבנה המולקולה הנגרמת על ידי תהליכים אלקטרוכימיים. בעת ניסיון הליך זה, זכור לקחת בחשבון תהליכים אחרים המתרחשים במערכות אמיתיות שעלולות לסבך את התוצאות שהתקבלו.

במקרה של תגובות בלתי הפיכות כמו פולמריזציה, טכניקה זו לא ניתן לצפות לתת תוצאות סבירות. לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום קינטיקה העברת תשלום באלקטרוניקה אורגנית כדי לחזות טוב יותר את הביצועים redux של מולקולות וחומרים. לאחר השליטה, טכניקה זו יכולה להיעשות בעוד שעתיים אם היא מבוצעת כראוי.