サイクリックボルタンメトリー、紫外-可視-近赤外、および EPR 分光電気化学を使用して有機性化合物を分析するには

これらの方法は、電荷キャリア世代およびダイナミクス、項目化電位、電子親和性、および結合グラフ値に対するエレクトロ活性有機分子の分子構造の影響を特定するのに役立ちます。これらの方法は、特別なデバイスを構築する必要なく、多くの電気活性材料のための最も貴重なパラメータを決定するための安価で迅速な方法です。提示された方法は、小分子や大きなポリマー鎖を含む非局所的な二電子を有するものなど、すべてのタイプの電子活性化合物を分析するために使用することができる。

CV手順を開始するには、クリーンな電気化学セルに1.5ミリリットルの電解質溶液を充填し、ポリテトラフルオロエチレン電極ホルダーでセルをキャップします。作業用補助電極と参照電極を、接触することなく可能な限り近い位置に、作業用電極と参照電極をキャップに挿入します。電極が電解液に浸かっていることを確認します。

次に、電極をポテンショスタットに接続し、コネクタが互いに接触しないように注意してください。還元分析のために、溶存酸素を除去するために少なくとも5分間溶液を通して不活性ガスを泡立てる。次に、不活性ガスラインを溶液の上に上げ、実験全体を流れるガスを残します。

電気化学セルの準備ができたら、ポテンショスタットソフトウェアを開き、CV手順を選択します。開始電位をゼロボルトに設定し、酸化分析の場合は頂点の上限と上限を 2 ボルトとゼロボルトに設定するか、還元分析の場合は 0 ボルトと負の 2.5 ボルトに設定します。停止電位をゼロボルトに設定します。

そして、6に停止交差点の数。そして、スキャンレートは毎秒0.05ボルトに。データ・ファイルに名前を付け、ボルタンモグラムを取得します。

電極が清潔で、溶存酸素が取り除かれたことを確認します。その後、1ミリモルフラシン溶液の10マイクロリットルを電解質に加え、参照スキャンを取得します。その後、空にして、セルと電極をきれいにします。

電解質で分析される化合物の1ミリモル溶液の1.5ミリリットルで細胞を充填します。セルをポテンショスタットに再接続し、必要に応じて溶液をスパージします。次に、開始ポテンシャルをゼロボルトに設定します。

上下の頂点電位は0.5ボルト、酸化の場合はゼロボルトです。またはゼロボルトとマイナス0.5ボルト削減のために。ゼロボルトへの停止電位。

そして、10に停止交差点の数。そして、スキャンレートは毎秒0.05ボルトに。データファイルに名前を付け、この初期ボタンモグラムを取得します。

次に、酸化分析の上頂点電位を 0.1 ボルト増加させるか、下限電位を 0.1 ボルト減少して還元分析します。スキャンを再度実行します。対象となるピークが満たされるまで、このプロセスを繰り返します。

連続スキャンで電位がシフトして参照電極を洗浄した場合は、電解液に1時間浸漬させます。そして、測定を繰り返します。酸化測定を完了した後、還元測定を行うか、またはその逆を行います。

次に、開始電位をゼロボルト、上の頂点を 1 ボルト、下の頂点を負の 2.7 ボルトに設定し、停止電位をゼロボルトに設定します。スキャンを実行し、必要に応じて潜在的なウィンドウを調整して、ピーク全体が表示されるようにします。異なるスキャンレートで、フラシンの存在下でプロセスを繰り返します。

UV-Vis近傍IR手順を開始するには、クリーンな分光電気化学セルに0.5ミリリットルの電解質溶液を充填します。作業補助電極と参照電極を挿入し、組み立てたセルを分光計に入れる。電極をポテンショスタットに接続し、ポテンショスタットと分光計ソフトウェアを開きます。

各検出器の吸光度測定を溶媒ブランクとして取ります。次に、セルを切断し、空にして、クリーニングします。電解質中の化合物のマイナス5モル溶液に1回10回、または作動電極に堆積した材料を試験する場合は電解液単独で再充填する。

分光電気化学セルを適切に設定し、ブランクスペクトルを記録するために使用される分光電気化学セルとできるだけ類似の方法で設定することは非常に重要であり、これだけは良好な結果の登録を保証します。分光計にセルを置き、電極をポテンショスタットに再接続します。セルに中性ポテンシャルを適用し、開始スペクトルを取得します。

電位を0.1ボルトずつ上げ、プロセスが安定するまで約10秒待ちます。その後、別のスペクトルを取得します。スペクトルで最初の変化が観察されるまで、このプロセスを続けます。

そして、そのスペクトルを保存します。次に、0.05 ボルトの可能性を高める。10 秒間待ちます。

そして、スペクトルを取得します。CV測定から決定した第1または第2の酸化電位に達するまで、このプロセスを繰り返す。次に、中立電を適用してフィルムをドープする。

最後に、酸化前とドドーピング後のフィルムのスペクトルを比較します。作動電極に堆積した高分子材料のEPR分電気化学手順を開始するには、分光電気化学セルに電解質を充填し、EPR分光計に入れる。マンガン標準を設定し、3番目と4番目のマンガンラインだけをカバーするように計器パラメータを調整します。

バックグラウンドスペクトルを取得し、汚染物質を確認してから、細胞を取り除いてきれいにします。次に、電解液をセルに補充します。補助電極ワイヤスパイラル内部の参照電極と作動電極をセルに配置し、作業電極上のポリマー層を損傷しないように注意してください。

作動電極をセルの底部に近づけ、参照電極を作動電極の活性部の上部付近に配置します。電極をポテンショスタットに接続し、計器にセルを置きます。分光電気化学セルを適切に設定し、電極表面の決定的な陽性を破壊しないことが重要です。

正しく動作する電極を配置しないと、結果を登録できなくなります。中立的な電位を適用し、初期スペクトルを取得します。その後、0.1ボルトで電位を上げ、サンプルが平衡化するまで10秒待ち、別のスペクトルを取得します。

EPR信号が表示されるまで、このプロセスを繰り返します。その後、0.05ボルトで電位を上げ、10秒待って、別のスペクトルを取得します。最初または2番目の酸化電位に達するまでこのプロセスを続け、次に電位ステップを逆転させ、同じように開始電位に戻ります。

次に、EPR信号が現れた電位を適用します。マンガン参照を有効にし、スペクトルを記録してマンガンの第3および第4スペクトル線で測定を得る。リバーシブルと不可逆の両方のプロセスの発症電位は、CVピークに接する線の交差に基づく計算から推定することができ、基準材料に合わせて調整される。

このポリチオフェン誘導体のIR分光に近いUV-Visは、酸化ドーピング中に形成される中性高分子吸収バンドおよび新しいポラロン性および双極性吸収バンドを示し、604ナノメートルのイソスベストポイントを有する。550から950ナノメートルまでの新しいポラロンバンドは、バイオチオフェンとパラフェニレンフェニレンのラジカルカチオンに起因していた。950~1700ナノメートルの間に新しい双極性バンドが観測された。

このS-テトラジン誘導体の還元中のEPR分光法は、非対電子とS-テトラジンの4つの窒素原子との相互作用と一致するシミュレーションを示す超微細分割パターンを示した。単一の広域EPRシグナルは、共役ポリマーからしばしば観察され、目的のリダックスプロセスによって生成されるラジカルイオンの有意な脱局在化を示す。この手順の間に還元分析を行っている間、自己酸素からの干渉を避けるために測定前に溶液を適切にドープしてください。

この手順に従って、調査対象物質の電子親和電位およびバンドキャップをデータから推定することができる。この手順を使用して、化学構造が材料群の調査対象の特性に与える影響を判断できます。