ראמאן ושיטות IR Spectroelectrochemical ככלים לניתוח מצומדת תרכובות אורגניות

ניתן להשתמש בספקטרואלקטרוכימיה של ראמן ו- IR לאפיון מתקדם של שינויים מבניים ברכיבים אלקטרו מוליך הרוכשים במהלך תהליך אלקטרוכימי, למשל, בחקר מנגנון התגובות. היתרון העיקרי הוא האפשרות של התבוננות באותות הנובעים מתוצרי הביניים של התהליך האלקטרוכימי, או תהליך חקירה, שבו לא ניתן להפריד בין המוצרים. לפני ביצוע מחקרים ספקטרואלקטרוכימיים, השתמש voltammetry מחזורי כדי לקבוע את הטווחים הפוטנציאליים של תהליכי redox של עניין.

כדי להתחיל את ההליך, לשטוף תחמוצת פח אינדיום מצופה אלקטרודה עובד עם מים deionized. Sonicate אלקטרודה איטו קוורץ אקטון, ואלכוהול איזורופיל, ברצף, במשך 15 דקות כל אחד. בעוד האלקטרודה איטו הוא להיות sonicated, לשרוף את אזור העבודה של חוט פלטינה, או ספירלה נגד אלקטרודה, בלהבה של לפיד גז בטמפרטורה גבוהה, רק עד החוט הופך אדום.

אפשר לחוט להתקרר לטמפרטורת החדר באוויר הסביבה. הסר את אלקטרודה הייחוס מתמיסת אלקטרוליט האחסון שלה, ושטוף אותה שלוש פעמים עם הממס שישמש במהלך המדידות. נקה את הכלי הספקטרואלקטרוכימי המתאים עם אתנול, אלכוהול איזופרופיל או אצטון, ואפשר לו להתייבש.

לנקות את הרכיבים האחרים של התא עם אצטון, ולאפשר להם אוויר יבש לפחות דקה אחת. לאחר sonication של האלקטרודה איטו הושלמה, לאפשר לו אוויר יבש. ואז להכין לפחות 10 מיליליטר של פתרון אלקטרוליט תומך עם ריכוז לפחות 100 פעמים גדול יותר מאשר ריכוז אנוליט היעד.

אם ישים לניסוי, להכין שני מיליליטר של פתרון אנוליט מילימולארי אחד באלקטרוליט. גז אינרטי בועה דרך פתרון אנולייט או אלקטרוליט במשך 5 דקות בזרימת גז מתונה, כך שרק בועות קטנות מופיעות על פני השטח של הפתרון. לאחר מכן, המשיכו להליך הספקטרואלקטרוכימיה שנבחר.

כאשר אתה מוכן להתחיל את IR חסון, להרכיב את התא ספקטרואלקטרוכימי IR נקי. ודא כי האלקטרודות אינן במגע אחד עם השני. מלאו את התא שהורכב בממס טהור ובדקו אם יש בו דליפות.

התאם את ההרכבה לפי הצורך כדי לוודא שהתא נקי מדליפה. בסיום, הסר את הממס. לאחר מכן, הפעל את ספקטרומטר IR, ולפתוח את תוכנת המכשיר.

מלאו את התא בתסמת אנולייט, והבטיחו שאזורי האלקטרודות שיוקנו על ידי קרן האירוע יהיו שקועים, או שהפתרון נמשך על ידי הכוחות נימיים בין גביש ATR לבין האלקטרודה המחוברת. לאחר מכן, לטעון את התא לתוך המכשיר. חבר את האלקטרודות לפונטנטיוסטט, נזהר שלא לאפשר לאלקטרודות או למחברים לגעת זה בזה.

מלא את הפרמטרים של רכישת ספקטרום IR ורשם ספקטרום רקע של הפתרון ללא החלה פוטנציאלית. לאחר מכן, להחיל פוטנציאל של אפס וולט על האלקטרודה העובדת. רכוש ושמור ספקטרום אינפרא-אדום התחלתי.

לאחר מכן הגדל את הפוטנציאל המיושם ב- 100 מילי-וולט, המתן 15 שניות ורכוש ספקטרום IR נוסף. חזור על תהליך זה עד ספקטרום נרכשו עבור כל טווח הפוטנציאל של עניין. כדי להעריך את ההפיכה של תהליך ה- redox של הריבית, החזר את הפוטנציאל המוחל על הערך ההתחלתי בשלבים של 100 מילי-וולט ורכוש ספקטרום עבור כל שלב.

אחרת, חזור לערך ההתחלתי בשלב אחד ורכוש ספקטרום אחד בלבד. לאחר מכן, חיסור הספקטרום הראשוני מכל ספקטרום אחר כדי להשיג את הספקטרום המפרנציאלי. לאחר מכן לנתק את התא, ולהעביר את הפתרון לתא אלקטרוכימי, לכל CV.לפני המחקר ספקטרואלקטרוכימי ראמן, מצופה חוט נקי, או אלקטרודה צלחת, עם אנולייט, על ידי אלקטרולימריזציה או יציקת טבילה.

כאשר מוכן להיות המחקר, להפעיל את ספקטרומטר ראמן, לייזר, ותוכנות בקרה. להרכיב את התא הספקטרואלקטרוכימי, נזהר לשמור על האלקטרודות מופרדות. מקם את האלקטרודה העובדת מצופה הנוטה קרוב ככל האפשר לקיר התא, מול קרן האירוע הנכנסת, תוך השארת מקום לפתרון לזרום בינו לבין הקיר.

לאחר מכן, להוסיף כשני מיליליטר של פתרון אלקטרוליט או אנוליט לתא, כך שכל האלקטרודות שקועות בתבונה. מניחים את התא בספקטרומטר ולחבר את האלקטרודות ל potentiostat, נזהר לשמור על האלקטרודות מלגעת זה בזה. מקד את מצלמת הספקטרומטר בסרט שהופקד על האלקטרודה העובדת.

לאחר מכן, סגור את מכסה הספקטרומטר. בחר את סוג הלייזר ואת הדירוג המתאימים לדוגמה. מקד את קרן הלייזר על משטח האלקטרודה העובד כך שהנקודה או הקו החדים ביותר האפשריים יופיעו.

הגדר את הטווח הספקטרלי, זמן התאורה, מספר חזרות וכוח לייזר בתוכנת הספקטרומטר, בהתאם לדגימה. השתמש כוח לייזר נמוך כדי למנוע הרס של המדגם. לרכוש ספקטרום ראמן ראשוני.

התאם את פרמטרי איסוף הנתונים וחזור על הסריקה לפי הצורך עד שירכש ספקטרום התחלתי טוב. לאחר מכן, להחיל פוטנציאל התחלתי של אפס וולט על האלקטרודה העובדת. אסוף ספקטרום ושמור אותו בשם קובץ תיאורי.

לאחר מכן, להגדיל את הפוטנציאל החל על ידי 100 millivolts, לחכות 15 שניות, ולאסוף ספקטרום אחר. המשך רכישה וחיסכון ספקטרום בדרך זו, לאורך הטווח הרצוי של פוטנציאל מיושם, ולאחר מכן לרכוש ספקטרום אחר על הפוטנציאל הראשוני כדי להעריך את ההפיכה של תהליך redox של עניין. לאחר מכן, תקן את הערכים הפוטנציאליים, באמצעות CV, כפי שתואר קודם לכן.

ספקטרום IR דיפרנציאלי, נלקח במהלך אלקטרולומריזציה של הידרזון מבוסס triphenylamine, נגזרת עם קבוצות ויניל תגובתי, הראה שידור מוגבר על כ 1600 סנטימטרים הפוכים, המציין את אובדן של כמה מונומרים אצווה קשרים כפולים במהלך אלקטרופולימריזציה. השינויים בהעברה בין 675 ל -900 סנטימטרים הפוכים הצביעו על אובדן אות IR, מ בנזן מונו-קובציה, ואות IR חדש מהבנזן שהתפרק. זה הציע מנגנון אלקטרולומריזציה מעורב תגובה בין קבוצות ויניל, ואת טבעות בנזן monosubstituted.

ספקטרוסקופיה ראמן של סרט פוליאנילין שהופקד על אלקטרודה זהב, אלקטרוגרפיה אותו עם אנולין, הראה להקות האופייניות לצורת leukoemeraldine בנקודת ההתחלה פוטנציאל של אפס מיליבולטים. כאשר הפוטנציאל המיושם גדל מעבר זוג redox הראשון של פוליאנילין, להקות המציין מעבר למבנה פוליאנילין semiquinone נצפו. הגדלת הפוטנציאל המיושם מעבר לזוג ה-redox השני הביאה לעוצמה מוגברת של המאפיין של הלהקה בטבעת הקינואידים המופחתת, וירידה בעוצמה של רצועה האופיינית לרדיקל החצי-קווינון.

הדבר מצביע על כך שהפוליאנילין עבר לצורת הפניגרנילין. טכניקות אלה סללו את הדרך לחוקרים בתחום האלקטרוניקה האורגנית לחקור שינויים מבניים ברכישה במהלך תהליכי redox, להעריך את איכות השכבות הבודדות, לחקור את עמידות המערכת במהלך מחזורי הפחתת חמצון מרובים, או ללמוד דיפוזיה במבנים רב שכבתיים. בעת ניסיון הליך זה, זכור כי כמה תנודות מולקולריות עשוי להיות פעיל רק IR או ספקטרוסקופיה ראמן, מה שהופך אותם משלימים זה לזה.

התוצאות הטובות ביותר מתקבלות כאשר השינויים כרוכים בקבוצות הפעילות בטכניקה בה נעשה שימוש. אל תשכח כי עבודה עם ממיסים אורגניים יכול להיות מסוכן מאוד. אמצעי זהירות מתאימים יש לנקוט תמיד במהלך הליך זה.