Raman en IR Spectroelectrochemical methoden als hulpmiddelen voor het analyseren van geconjugeerd organische stoffen

Ramen en IR spectroelectrochemie kunnen worden gebruikt voor geavanceerde karakterisering van structurele veranderingen in elektrogeleidende componenten die tijdens een elektrochemisch proces en bijvoorbeeld de studie van het reactiemechanisme ontstaan. Het belangrijkste voordeel is de mogelijkheid om het signaal dat voortvloeit uit de tussenproducten van het elektrochemische proces te observeren of een onderzoeksproces te doen, waarbij de producten niet kunnen worden gescheiden. Voordat u spectroelectische studies uitvoert, gebruikt u cyclische voltammetrie om de potentiële bereiken van de redoxprocessen van belang te bepalen.

Om te beginnen met de procedure, spoel een indium tinoxide gecoate kwarts werkende elektrode met gedeïïstiseerd water. Sonicate de kwarts ito elektrode in actone, en isopropyl alcohol, in volgorde, gedurende 15 minuten per stuk. Terwijl de ito-elektrode wordt gesonisch, verbrand het werkgebied van een platina draad, of spiraal tegen-elektrode, in de vlam van een hoge temperatuur gas fakkel, net totdat de draad rood wordt.

Laat de draad afkoelen tot kamertemperatuur in de omgevingslucht. Verwijder de referentieelektrode uit de opslagelektrolytoplossing en spoel deze drie keer af met het oplosmiddel dat tijdens de metingen moet worden gebruikt. Reinig het geschikte spectroelekrazijnevat met ethanol, isopropylalcohol of aceton en laat het drogen.

Reinig de andere onderdelen van de cel met aceton en laat ze minstens één minuut aan de lucht drogen. Zodra de sonische atie van de ito-elektrode is voltooid, laat het drogen aan de lucht. Bereid vervolgens ten minste 10 milliliter van een ondersteunende elektrolytoplossing met een concentratie die minstens 100 keer groter is dan de beoogde anolytconcentratie.

Indien van toepassing voor het experiment, bereid twee milliliter van een een millimolar anolyt oplossing in het elektrolyt. Bubble inert gas door de anolyt of elektrolyt oplossing gedurende 5 minuten bij een matige gasstroom, zodat slechts kleine belletjes verschijnen aan het oppervlak van de oplossing. Ga daarna verder met de gekozen spectroelectrochemieprocedure.

Wanneer u klaar bent om de IR stevig te beginnen, monteer de schone IR spectroelectrochemische cel. Zorg ervoor dat de elektroden niet met elkaar in contact komen. Vul de geassembleerde cel met puur oplosmiddel en controleer deze op lekken.

Pas de montage zo nodig aan om ervoor te zorgen dat de cel lekvrij is. Als u klaar bent, verwijdert u het oplosmiddel. Schakel vervolgens de IR-spectrometer in en open de instrumentsoftware.

Vul de cel met de anolytoplossing, zorg ervoor dat de gebieden van de elektroden die door de invallende balk worden bestraald, onder water worden gezet of oplossing werd getrokken door de capillaire krachten tussen het ATR-kristal en de bijgevoegde elektrode. Laad vervolgens de cel in het instrument. Sluit de elektroden aan op een pontentiostat, wees voorzichtig om de elektroden of de connectoren niet elkaar te laten raken.

Vul de ir-spectrumacquisitieparameters in en registreer een achtergrondspectrum van de oplossing zonder dat er potentieel wordt toegepast. Breng vervolgens een potentieel van nul volt toe op de werkende elektrode. Een eerste IR-spectrum verwerven en opslaan.

Verhoog vervolgens het toegepaste potentieel met 100 millivolt, wacht 15 seconden en verwerf een ander IR-spectrum. Herhaal dit proces totdat spectra zijn verworven voor het gehele potentiële bereik van belang. Om de omkeerbaarheid van het redox-renteproces te evalueren, retourneert u het toegepaste potentieel op de oorspronkelijke waarde in stappen van 100 millivolt en verwerft u een spectrum voor elke stap.

Anders u in één stap terugkeren naar de oorspronkelijke waarde en slechts één spectrum verwerven. Trek vervolgens het initiële spectrum van elk ander spectrum af om de differentiële spectra te verkrijgen. Koppel vervolgens de cel los en breng de oplossing over naar een elektrochemische cel, per CV.Voorafgaand aan de ramen spectroelectrachemische studie, vacht een schone draad, of plaat elektrode, met het anolyt, door elektropolymerisatie of dip gieten.

Wanneer klaar om de studie, zet de ramen spectrometer, laser, en controle software. Monteer de spectroelectrachemische cel, voorzichtig om de elektroden gescheiden te houden. Plaats de met anolyten gecoate werkelektrode zo dicht mogelijk bij de celwand, met uitzicht op de binnenkomende invallende straal, terwijl er ruimte overblijft voor een oplossing om tussen de muur en de muur te stromen.

Voeg vervolgens ongeveer twee milliliter van de elektrolyt- of anolytoplossing toe aan de cel, zodat alle elektroden worden ondergedompeld in een oplossing. Plaats de cel in de spectrometer en sluit de elektroden aan op een potentiostat, voorzichtig om te voorkomen dat de elektroden elkaar raken. Richt de spectrometercamera op de film die op de werkende elektrode wordt gedeponeerd.

Sluit vervolgens de spectrometerhoes. Selecteer het lasertype en de sortering die geschikt zijn voor het monster. Richt de laserstraal op het werkende elektrodeoppervlak, zodat de scherpst mogelijke stip of lijn verschijnt.

Stel het spectrale bereik, de tijd van de verlichting, het aantal herhalingen en laserkracht in de spectrometersoftware in, op de juiste manier voor het monster. Gebruik een laag laservermogen om vernietiging van het monster te voorkomen. Verwerf een eerste ramen spectrum.

Pas de parameters voor het verzamelen van gegevens aan en herhaal de scan indien nodig totdat een goed eerste spectrum is verkregen. Breng vervolgens een beginpotentieel van nulvolt aan op de werkende elektrode. Verzamel een spectrum en sla het op met een beschrijvende bestandsnaam.

Verhoog vervolgens het toegepaste potentieel met 100 millivolt, wacht 15 seconden en verzamel een ander spectrum. Doorgaan met het verwerven en opslaan van spectra op deze manier, gedurende het gewenste bereik van toegepast potentieel, dan verwerven van een ander spectrum op het eerste potentieel om de omkeerbaarheid van de redox proces van belang te evalueren. Corrigeer daarna de potentiële waarden met cv, zoals eerder beschreven.

Differentiële IR spectra, genomen tijdens elektropolymerisatie van een op triphenylamine gebaseerde hydrazone, afgeleid met reactieve vinylgroepen, toonde een verhoogde overdracht op ongeveer 16 honderd omgekeerde centimeters, wat wijst op het verlies van enkele van de monomeren geconjugeerde dubbele bindingen tijdens elektropolymerisatie. De veranderingen in de transmissie tussen 675 en 900 omgekeerde centimeters wezen op het verlies van IR-signaal, van monosubstituted benzeen, en een nieuw IR-signaal van ongeubstitueerde benzeen. Dit suggereerde een elektropolymerisatie mechanisme waarbij een reactie tussen de vinyl groepen, en de monosubstituted benzeen ringen.

Ramen spectroscopie van een polyaniline film afgezet op een gouden elektrode, geëlektrografeerd met anolyne, toonde banden die kenmerkend zijn voor de leukoemeraldine vorm bij het startpunt potentieel van nul millivolt. Toen het toegepaste potentieel groter werd dan het eerste redoxpaar polyanilijn, werden banden waargenomen die een overgang naar de semiquinone polyanilijnstructuur aangaven. Het verhogen van het toegepaste potentieel na het tweede redoxpaar resulteerde in een verhoogde intensiteit van het kenmerk van de band van de gedeproten quinoïde ring, en verminderde intensiteit van een band die kenmerkend is voor de semi-quinone radicaal.

Dit gaf aan dat de polyanilijn was overgestapt naar de pernigraniline vorm. Deze technieken maakten de weg vrij voor onderzoekers op het gebied van organische elektronica om structurele veranderingen te onderzoeken die tijdens redoxprocessen worden verworven, de kwaliteit van individuele lagen te schatten, de duurzaamheid van het systeem tijdens meerdere oxidatiereductiecycli te onderzoeken of diffusie in meerlaagse structuren te bestuderen. Tijdens het proberen van deze procedure, bedenk dan dat sommige moleculaire trillingen alleen actief kunnen zijn in IR of ramen spectroscopie, waardoor ze complementair aan elkaar.

De beste resultaten worden verkregen wanneer de veranderingen groepen betrekken die actief zijn in de techniek die wordt gebruikt. Vergeet niet dat het werken met organische oplosmiddelen zeer gevaarlijk kan zijn. Tijdens deze procedure moeten altijd passende voorzorgsmaatregelen worden genomen.