ラマン散乱とツールとしての IR 分光電気化学法共役有機化合物を分析するには

ラーメンやIR分光電気化学は、電気化学的プロセス中に取得する導電性成分の構造変化の高度な特性評価、例えば反応機構の研究に使用できます。主な利点は、電気化学的プロセスの中間製品から生じる信号を観察すること、または製品が分離できないプロセスを調査する可能性です。分光電気化学の研究を行う前に、循環ボルタンメトリーを使用して、目的の酸化還元プロセスの潜在的範囲を決定します。

手順を開始するには、酸化インジウムスズ被覆石英を脱イオン水で処理電極をリンスします。石英イトー電極をアクテンで超音波処理し、イソプロピルアルコールを順次15分間ずつ順次に行う。ito電極が超音波処理されている間、白金線の作業領域、またはスパイラル対電極を高温ガストーチの炎の中で、ワイヤーが赤くなるまで焼きます。

周囲の空気の中で室温まで冷却するワイヤーを許可します。その貯蔵電解質溶液から参照電極を取り出し、測定中に使用する溶媒で3回リンスします。エタノール、イソプロピルアルコール、またはアセトンで適切な分光電気化学容器を洗浄し、乾燥させます。

アセトンでセルの他の成分を洗浄し、少なくとも1分間空気乾燥させます。ito電極の超音波処理が完了したら、空気乾燥させます。次に、少なくとも10ミリリットルの支持電解質溶液を、標的アノライト濃度よりも少なくとも100倍大きい濃度で調製する。

実験に適用可能な場合は、電解質に1ミリモルアノライト溶液を2ミリリットル調製する。アノライトまたは電解質溶液を通して5分間の気泡不活性ガスは、適度なガス流で、溶液表面に小さな泡しか現れないようにします。その後、選択した分光電気化学の手順に進みます。

IRを頑丈に始める準備ができたら、きれいなIR分光電気化学セルを組み立てます。電極が互いに接触していないことを確認します。組み立てたセルに純粋な溶媒を充填し、漏れを確認します。

必要に応じてアセンブリを調整して、セルが漏れないようにします。終了したら、溶媒を取り除く。次に、IR分光器をオンにして、計測器ソフトウェアを開きます。

セルをアノライト溶液で満たし、入射ビームによって照射される電極の領域が水没することを確認するか、またはATR結晶と取り付けられた電極との間の毛細管力によって溶液を引き出した。次に、計器にセルをロードします。電極をポンテンティオスタットに接続し、電極またはコネクタが互いに接触しないように注意してください。

IRスペクトル取得パラメータを入力し、適用される可能性のない溶液のバックグラウンドスペクトルを登録します。次に、作動電極にゼロボルトの電位を印加する。初期の IR スペクトルを取得して保存します。

その後、適用電位を100ミリボルトずつ増やし、15秒間待ち、別のIRスペクトルを取得します。対象となる可能性のある範囲全体に対してスペクトルが取得されるまで、このプロセスを繰り返します。目的の酸化還元プロセスの可逆性を評価するために、初期値に適用された電位を100ミリボルトステップで返し、各ステップのスペクトルを取得する。

それ以外の場合は、1 つのステップで初期値に戻り、1 つのスペクトルのみを取得します。次に、他のすべてのスペクトルから初期スペクトルを引いて、微分スペクトルを得る。次いで、セルを切り離し、溶液を電気化学セルに移し、その後CV.ラーメン分光電気化学研究に先立ち、クリーンワイヤー、またはプレート電極を、アノライト、電気重合またはディップ鋳造でコーティングする。

研究の準備ができたら、ラーメン分光器、レーザー、制御ソフトウェアをオンにします。分光電気化学セルを組み立て、電極を分離しておいてください。アノライトコーティングされた作業電極をできるだけ細胞壁に近づけ、入射ビームに面し、その間を流れる溶液のためのスペースを残します。

次に、電解液またはアノライト溶液の約2ミリリットルをセルに加え、すべての電極が溶液に浸漬されるようにする。分光計にセルを置き、電極をポテンショスタットに接続し、電極が互いに接触しないように注意してください。動作電極に堆積したフィルムに分光計カメラを焦点を当てます。

次に、分光器カバーを閉じます。サンプルに適したレーザータイプとグレーディングを選択します。レーザー光を作動電極表面に焦点を合わせ、可能な限り鋭いドットまたはラインが現れる。

スペクトルの範囲、照明の時間、繰り返しの数、およびスペクトロメータソフトウェアのレーザーパワーを、サンプルに適宜設定します。サンプルの破壊を避けるために低レーザーパワーを使用してください。初期ラーメンスペクトルを取得します。

データ収集パラメータを調整し、良好な初期スペクトルが取得されるまで、必要に応じてスキャンを繰り返します。次に、作動電極にゼロボルトの開始電位を印加する。スペクトルを収集し、説明的なファイル名で保存します。

次に、適用電位を100ミリボルトずつ増やし、15秒待ってから、別のスペクトルを集めます。この方法でスペクトルを取得して保存し続け、所望の適用電位範囲を通じて、その後、関心のある酸化還元プロセスの可逆性を評価するために、最初の電位で別のスペクトルを取得する。その後、前述のように CV を使用して、潜在的な値を修正します。

トリフェニルアミン系ヒドラゾンの電気重合時に採取した微分IRスペクトルは、反応性ビニル基を有する誘導体で、約1600の逆センチメートルでの透過率の増加を示し、電気重合中の一部の結合結合物の損失を示す。675〜900の逆センチメートル間の透過率の変化は、単置換ベンゼンからのIR信号の損失と、ジ置換ベンゼンからの新しいIR信号を示した。これは、ビニル基と単置換ベンゼン環との反応を伴う電気重合機構を示唆した。

金電極に堆積したポリアニリンフィルムのラーメン分光法は、アノリンで電解し、ゼロミリボルトの始点電位でのロイコエメラルジン形の特徴的なバンドを示した。ポリアニリンの第1の酸化還元価を超えて適用電位が増加した場合、セミキノンポリアニリン構造への移行を示すバンドが観察された。第2の酸化還元団を超えて適用電位を増加させることで、バンドの非プロテ化キノイド環の特性の強度が増加し、セミキノンラジカルのバンド特性の強度が低下した。

これは、ポリアニリンが過硝系に移行したことを示した。この技術は、有機エレクトロニクスの分野の研究者が、酸化還元プロセス中に獲得する構造変化を探求し、個々の層の品質を推定し、複数の酸化還元サイクル中のシステム耐久性を調査し、多層構造の拡散を研究する道を開いた。この手順を試みている間、いくつかの分子振動は、IRまたはラーメン分光法でのみ活性があり、互いに相補的にすることができることを覚えておいてください。

最良の結果は、変更が使用されている手法でアクティブなグループを含む場合に得られます。有機溶剤を使用すると非常に危険な作業が可能であることを忘れないでください。この手順では、常に適切な予防措置を講じる必要があります。