Raman e IR Spettroelettrochimica metodi come strumenti per analizzare composti organici coniugati

La spettroelettrochimica di Ramen e IR può essere utilizzata per caratterizzare in modo avanzato i cambiamenti strutturali nei componenti elettroconduttivi acquisendo durante un processo elettrochimico e, ad esempio, lo studio del meccanismo delle reazioni. Il vantaggio principale è la possibilità di osservare il segnale derivante dai prodotti intermedi del processo elettrochimico, o processo di indagine, in cui i prodotti non possono essere separati. Prima di eseguire studi spettroelettrochimici, utilizzare la voltammetria ciclica per determinare le gamme potenziali dei processi redox di interesse.

Per iniziare la procedura, sciacquare un elettrodo di lavoro al quarzo rivestito di ossido di stagno indio con acqua deionizzata. Sonicare l'elettrodo ito al quarzo in actone e l'alcol isopropile, in sequenza, per 15 minuti ciascuno. Mentre l'elettrodo ito viene sonicato, bruciare l'area di lavoro di un filo di platino, o controelettrodo a spirale, nella fiamma di una torcia a gas ad alta temperatura, solo fino a quando il filo diventa rosso.

Lasciare raffreddare il filo a temperatura ambiente nell'aria ambiente. Rimuovere l'elettrodo di riferimento dalla sua soluzione elettrolita di stoccaggio e sciacquarlo tre volte con il solvente da utilizzare durante le misurazioni. Pulire il recipiente spettroelettrochimico appropriato con etanolo, alcol isopropile o acetone e lasciare asciugare.

Pulire gli altri componenti della cella con acetone e lasciare asciugare all'aria per almeno un minuto. Una volta completata la sonicazione dell'elettrodo ito, lasciare asciugare all'aria. Quindi preparare almeno 10 millilitri di una soluzione elettrolitica di supporto con una concentrazione almeno 100 volte superiore alla concentrazione di anoliti bersaglio.

Se applicabile all'esperimento, preparare due millilitri di una soluzione di anolita millimolare nell'elettrolita. Bolla il gas inerte attraverso la soluzione di anolita o elettrolita per 5 minuti a un flusso di gas moderato, in modo che solo piccole bolle appaiano sulla superficie della soluzione. Successivamente, procedere alla procedura di spettroelettrochimica scelta.

Quando sei pronto per iniziare il robusto IR, assembla la cella spettroelettrochimica IR pulita. Assicurarsi che gli elettrodi non siano in contatto tra loro. Riempire la cella assemblata con solvente puro e controllarla per eventuali perdite.

Regolare l'assieme in base alle esigenze per assicurarsi che la cella sia priva di perdite. Al termine, rimuovere il solvente. Quindi, accendere lo spettrometro IR e aprire il software dello strumento.

Riempire la cella con la soluzione di anolita, assicurando che le aree degli elettrodi che saranno irradiati dal fascio incidente siano sommerse o che la soluzione sia stata disegnata dalle forze capillari tra il cristallo ATR e l'elettrodo collegato. Quindi, caricare la cella nello strumento. Collegare gli elettrodi a un pontentiostato, facendo attenzione a non permettere agli elettrodi o ai connettori di toccarsi.

Compilare i parametri di acquisizione dello spettro IR e registrare uno spettro di sfondo della soluzione senza potenziale applicato. Quindi, applicare un potenziale di zero volt all'elettrodo di lavoro. Acquisire e salvare uno spettro IR iniziale.

Quindi aumentare il potenziale applicato di 100 millivolt, attendere 15 secondi e acquisire un altro spettro IR. Ripetere questo processo fino a quando gli spettri non sono stati acquisiti per l'intera gamma potenziale di interesse. Per valutare la reversibilità del processo di interesse redox, restituire il potenziale applicato sul valore iniziale in passaggi da 100 millivolt e acquisire uno spettro per ogni passaggio.

In caso contrario, tornare al valore iniziale in un singolo passaggio e acquisire un solo spettro. Quindi, sottrarre lo spettro iniziale da ogni altro spettro per ottenere gli spettri differenziali. Quindi scollegare la cella e trasferire la soluzione in una cella elettrochimica, per CV.Prima dello studio spettroelettrochimico ramen, rivestire un filo pulito, o elettrodo a piastre, con l'anolita, per elettropolimerizzazione o immersione.

Quando sei pronto per essere lo studio, accendi lo spettrometro ramen, il laser e il software di controllo. Assemblare la cella spettroelettrochimica, facendo attenzione a mantenere separati gli elettrodi. Posizionare l'elettrodo di lavoro rivestito di anoliti il più vicino possibile alla parete cellulare, rivolto verso il fascio incidente in ingresso, lasciando spazio a una soluzione che fluirà tra esso e la parete.

Quindi, aggiungere circa due millilitri della soluzione elettrolitica o anolitica alla cella, in modo che tutti gli elettrodi siano immersi nella soluzione. Posizionare la cella nello spettrometro e collegare gli elettrodi a un potenziostato, facendo attenzione a evitare che gli elettrodi si tocchino. Mettere a fuoco la telecamera dello spettrometro sulla pellicola depositata sull'elettrodo di lavoro.

Quindi, chiudere il coperchio dello spettrometro. Selezionare il tipo di laser e la scarpata appropriati per il campione. Mettere a fuoco il raggio laser sulla superficie dell'elettrodo di lavoro in modo che appaia il punto o la linea più nitida possibile.

Impostare l'intervallo spettrale, il tempo di illuminazione, il numero di ripetizioni e la potenza laser nel software dello spettrometro, in modo appropriato per il campione. Utilizzare una bassa potenza laser per evitare la distruzione del campione. Acquisire uno spettro di ramen iniziale.

Regolare i parametri di raccolta dei dati e ripetere la scansione in base alle esigenze fino a quando non è stato acquisito un buon spettro iniziale. Quindi, applicare un potenziale iniziale di zero volt all'elettrodo di lavoro. Raccogli uno spettro e salvalo con un nome di file descrittivo.

Quindi, aumenta il potenziale applicato di 100 millivolt, attendi 15 secondi e raccogli un altro spettro. Continuare ad acquisire e risparmiare spettri in questo modo, in tutta la gamma desiderata di potenziale applicato, quindi acquisire un altro spettro al potenziale iniziale per valutare la reversibilità del processo di interesse redox. Successivamente, correggere i valori potenziali, utilizzando CV, come descritto in precedenza.

Gli spettri IR differenziali, prelevati durante l'elettropolimerizzazione di un'idrazone a base di tripfenilamina, derivata con gruppi vinilici reattivi, hanno mostrato una maggiore trasmittanza a circa 16cento centimetri inversi, indicando la perdita di alcuni dei monomeri coniugati a doppio legami durante l'elettropolimerizzazione. I cambiamenti nella trasmittanza tra 675 e 900 centimetri inversi indicavano la perdita del segnale IR, dal benzene monosostituito, e un nuovo segnale IR dal benzene disostituito. Ciò suggerì un meccanismo di elettropolimerizzazione che coinvolgeva una reazione tra i gruppi vinili e gli anelli di benzene monosostituiti.

La spettroscopia ramen di un film di polianilina depositata su un elettrodo d'oro, elettrografata con anolino, mostrava bande caratteristiche della forma leucoemeraldina al potenziale del punto di partenza di zero millivolt. Quando il potenziale applicato aumentò oltre la prima coppia redox di polianilina, furono osservate bande che indicavano una transizione alla struttura polianilina semichinone. L'aumento del potenziale applicato oltre la seconda coppia redox ha portato ad una maggiore intensità della caratteristica della banda dell'anello chinoide deproteso, e a una diminuzione dell'intensità di una banda caratteristica del radicale semi-chinone.

Questo indicava che la polianilina era passato alla forma pernigranilina. Queste tecniche hanno spianato la strada ai ricercatori nel campo dell'elettronica organica per esplorare i cambiamenti strutturali che acquisiscono durante i processi redox, stimare la qualità dei singoli strati, studiare la durata del sistema durante i cicli di riduzione dell'ossidazione multipla o studiare la diffusione nelle strutture multistrato. Durante il tentativo di questa procedura, ricorda che alcune vibrazioni molecolari possono essere attive solo nella spettroscopia IR o ramen, rendendole complementari l'una all'altra.

I migliori risultati si ottengono quando le modifiche coinvolgono gruppi attivi nella tecnica utilizzata. Non dimenticare che lavorare con solventi organici può essere estremamente pericoloso. Nel corso di questa procedura devono sempre essere prese precauzioni adeguate.