Name: Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna jako narzędzie do elektrochemicznej estymacji stałej szybkości (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: Poznaj elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną do badania kinetyki procesów redoks związków organicznych. Ta metoda umożliwia wyznaczenie stałych szybkości i analizę zachowania materiałów w ogniwach fotowoltaicznych oraz bateriach.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Autorzy dziękują za wsparcie finansowe projektu "Excilight" "Donor-Acceptor Light Emitting Exciplexes as Materials for Easy-to-tailor Ultra-efficient OLED Lightning" (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) finansowanego przez działania Marie Skłodowska-Curie w ramach programu ramowego na rzecz badań i innowacji "Horyzont-2020".

1. Podstawowe przygotowanie do eksperymentu elektrochemicznego
<ol>
	<li>Przygotuj 4 mL roztworu roboczego zawierającego 0,1 mol∙L⁻¹−1 Bu4NBF4 i 0,001 mol∙L−1 zbadany związek organiczny poprzez dodanie obliczonych ilości stałych proszków do 4 mL dichlorometanu w małej naczyniu lub probówce. Z 2,8-bis(3,7-dibutylo-10H-fenokazyno-10-ylodibenzo[b,d]tiофен-S,S-dwutlenkiem (masa molowa 802 g∙mol⁻¹)−1), odważ 3,208 mg tej substancji oraz 0,1645 g Bu4NBF4.</li>
	<li>Napełnij 3 mL komórkę elektrochemiczną 2 mL roztworu za pomocą pipety. Pozostała część roztworu będzie potrzebna później do pomiaru impedancji oraz powtórzenia wyników.</li>
	<li>Wypoleruj elektrodę roboczą z platyny o średnicy 1 mm przez 30 s, używając szmatki do polerowania zwilżonej kilkoma kroplami zawiesiny tlenku glinu. Poleruj płaską powierzchnię elektrody talerzowej za pomocą kawałka szmatki zamocowanego na nieruchomym podparciu.np. szalkę Petriego), stosując umiarkowane nacisk.</li>
	<li>Wypłucz elektrodę wodą destylowaną trzykrotnie, aby usunąć cząstki glinu.</li>
	<li>Wygrzej elektrodę przeciwbieżną (CE, drut platynowy) w płomieniu palnika butanowego. Ostrożnie umieść drut platynowy w płomieniu na mniej niż 1 s i szybko go usuń, gdy zacznie czerwienieć, aby uniknąć stopienia. 
	UWAGA: Pole powierzchni elektrody pomocniczej (CE) nie jest określone, ale musi być znacznie większe niż pole powierzchni elektrody roboczej. W takim przypadku impedancja na granicy faz elektrody roboczej będzie miała dominujący wpływ na całkowitą impedancję układu, co pozwala pominąć impedancję elektrody pomocniczej przy analizie.
	<ol>
		<li>Wypal elektrodę odniesienia (EO, drut srebrny) w płomieniu palnika gazowego w taki sam sposób.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść wszystkie trzy elektrody (roboczą, przeciwelektrodę i odniesienia) w komórce, unikając ich wzajemnego kontaktu, i podłącz do odpowiednich kabli potencjostatu oznaczonych jako WE, CE i RE. Wprowadź rurkę do doprowadzania gazu połączoną z butlem argonu w celu późniejszego odgazowania.</li>
	<li>Otwórz zawór gazowy i odgazuj roztwór, przepuszczając przez niego argon przez 20 minut. Przed pomiarem zamknij zawór gazowy.</li>
</ol>
2. Wstępną charakterystykę metodą woltamperometrii cyklicznej (CVA)
<ol>
	<li>Zarejestruj woltamperogram cykliczny (CVA) roztworu roboczego w zakresie potencjałów od −2,0 V do +2,0 V oraz szybkości skanowania 100 mV∙s−1.
	<ol>
		<li>Uruchom program Woltamperometria cykliczna w oprogramowaniu potencjostatu.</li>
		<li>Wybierz wartość potencjału początkowego równą 0,0 V, potencjał minimalny −2,0 V, potencjał maksymalny skanowania +2,0 V oraz szybkość skanowania 100 mV∙s−1. Pozostałe parametry są opcjonalne.</li>
		<li>Kliknij przycisk Start. 
		UWAGA: Przykładowy woltamperogram przedstawiono na Rysunku 1.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznacz wartość potencjału na podstawie uzyskanego CVA. Zanotuj wartości potencjałów, przy których występują maksima prądu dodatniego (pik anodowy) i ujemnego (pik katodowy), a następnie oblicz wartość średnią.</li>
	<li>Dodaj 10 mg ferrynocenu za pomocą łyżeczki do roztworu roboczego i odgazuj go przez 5 minut przez bąbelkowanie argonu. Jest to konieczne w celu dokładnego wymieszania i całkowitego rozpuszczenia dodanego ferrynocenu. 
	UWAGA: Ilość ferrynocenu nie musi być dokładna. Jednak dodanie mniej niż 1 mg lub więcej niż 20 mg utrudni oszacowanie potencjału równowagowego.</li>
	<li>Zarejestruj woltamperogram cykliczny (CVA) roztworu roboczego w zakresie potencjałów od −1,0 V do +1,0 V oraz szybkości skanowania 100 mV∙s−1. Pojawi się mały odwracalny pik ferrynocenu, jak pokazano na Rysunku 1.</li>
	<li>Wyznacz wartość potencjału odwracalnej oxidacji ferrynocenu na podstawie uzyskanego CVA. Zanotuj wartości potencjałów, przy których występują maksima prądu dodatniego (pik anodowy) i ujemnego (pik katodowy), a następnie oblicz wartość średnią.</li>
	<li>Wлей kolejną porcję roztworu przygotowanego w kroku 1.1 do komory i oczyść elektrody, powtarzając procedurę opisaną w punktach 1.2–1.7.</li>
</ol>
3. Rejestracja widma impedancji
UWAGA: Przykład konfiguracji w oprogramowaniu pokazano na Rysunku 2; można również użyć innego oprogramowania lub urządzenia. Jednakże układ konfiguracji może się różnić w zależności od oprogramowania, mimo że zasady ogólne pozostają te same. Użyj EIS w trybie schodkowym, tj. widma potencjostatyczne są rejestrowane automatycznie jedno po drugim.
<ol>
	<li>W oprogramowaniu wybierz zakres potencjałów o szerokości 0,2 V obejmujący odwracalny szczyt w CVA. Przykład: na woltamperogramie CV wykryto odwracalny szczyt utleniania przy 0,7 V. Zakres potencjałów dla CV powinien wynosić wówczas od 0,6 V do 0,8 V. Widma będą rejestrowane z krokiem co 0,01 V. czyli przy 0,61 V, 0,62 V itd.</li>
	<li>Zarejestruj automatyczną procedurę pomiaru EIS w zalecanych poniżej warunkach.
	<ol>
		<li>Wprowadź następujące wartości wejściowe: potencjał początkowy 0,6 V; potencjał końcowy 0,8 V; przyrost potencjału: 0,01 V; zakres częstotliwości: od 10 kHz do 100 Hz; liczba częstotliwości w skali logarytmicznej: 20; czas oczekiwania między widmami: 5 s, amplituda napięcia przemiennego 10 mV, minimalna liczba pomiarów na częstotliwość: 2.</li>
		<li>Kliknij przycisk Rozpocznij. 
		UWAGA: W tym przypadku uzyskane zostanie 21 widm, z których każde zawiera 41 punktów częstotliwości. Przykładowy zestaw widm zarejestrowanych automatycznie przedstawiono w Rycina 3.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Analiza widma impedancji
<ol>
	<li>Uruchom program EIS spectrum analyser.</li>
	<li>Pobierz widmo, wybierając Plik | Otwórz.</li>
	<li>W prawym górnym okienku utwórz EEC, używając lewego/prawego kliknięcia myszą, aby wybrać połączenie szeregowe lub równoległe oraz odpowiedni element z menu kontekstowego: C – kondensator, R – rezystor, W – element Warburga. Rozpocznij od najprostszego obwodu (Rysunek 5c).</li>
	<li>Wybierz początkowe wartości minimalne i maksymalne parametrów, klikając lewym przyciskiem myszy w komórki tabeli i wpisując wartości: C1 – od 1∙10-7 do 1∙10-8, R1 – od 2000 do 100, R2 – od 1000 do 100, Aw – od 50000 do 10000.</li>
	<li>Dopasuj model, wybierając Model | Dopasuj. Powtórz procedurę kilkakrotnie (zwykle około 5 razy), aż obliczone wartości przestaną się zmieniać. Wartości parametrów są wyświetlane w tabeli w lewym górnym okienku.</li>
	<li>Sprawdź błędy parametrów pokazane w ostatniej kolumnie tabeli. Jeśli błąd parametru przekracza 100%, oznacza to, że parametr nie jest potrzebny w obwodzie. W takim przypadku spróbuj innego obwodu równoważnego. 
	UWAGA: Jeśli próbuje się dopasować widmo eksperymentalne odpowiadające prostemu obwodowi (Rysunek 5c) za pomocą bardziej złożonego obwodu (Rysunek 5a), błędy niepotrzebnych dodatkowych parametrów W i R3 będą znacznie wysokie.</li>
	<li>Sprawdź wartości r2(parametryczne) i r2(amplitudowe) prezentowane w prawym dolnym okienku. Jeśli przekraczają one granicę 1∙10−2, powtórz procedury 4.2–4.5, używając innego równoważnego obwodu elektrycznego (EEC) (Rysunek 5).</li>
	<li>Powtórz procedurę 4.1–4.7 dla wszystkich zarejestrowanych widm.</li>
	<li>Dla każdego przeanalizowanego widma zapisz obliczoną wartość oporu przeniesienia ładunku oraz odpowiadający mu potencjał, przy którym widmo zostało zarejestrowane.</li>
</ol>
5. Obliczanie stałych szybkości reakcji redoks
<ol>
	<li>Umieść wartości oszacowanego odwrotnego oporu przenoszenia ładunku w funkcji potencjału. Typowy wykres potencjału odwrotnego oporu przenoszenia ładunku dla procesu odwracalnego przedstawiono na Rysunku 6.
	<ol>
		<li>Otwórz pusty arkusz kalkulacyjny.</li>
		<li>Ręcznie wprowadź wartości potencjałów i odpowiadające im wartości odwrotnego oporu przenoszenia ładunku w kolumnach A i B.</li>
		<li>Zaznacz zakres A1:B21 i wybierz opcję Wstaw | Wykres | Punktowy, klikając myszą w menu zadania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Na tym samym wykresie nanieś wartości funkcji teoretycznej obliczonej według wzoru (1). Użyj stałych wartości: F = 96485 C∙mol−1, c0 = 0.01 mol∙−1, z = 1, R = 8.314 J∙mol−1∙K−1, α = 0.5, T – temperatura otoczenia. Wykorzystaj wcześniej oszacowaną wartość (3.1) E0. 
	<img alt="Równanie szybkości reakcji elektrochemicznej; schemat wzoru; badanie kinetyki; modelowanie reakcji." src="/files/ftp_upload/56611/56611eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1"> (1) 
	<img alt="Równanie elektrochemiczne θ=e^(zF/RT(E-Eo)), wzór na potencjał elektrody." src="/files/ftp_upload/56611/56611eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 2"> (2) 
	gdzie Rct−1 to odwrotność oporu przenoszenia ładunku znormalizowana do powierzchni; z – liczba elektronów przeniesionych w jednym etapie (przyjęto równą 1); F – stała Faradaya; c0 – stężenie badanej substancji; α – współczynnik przenoszenia ładunku (przyjęto równy 0,5); E – potencjał elektrody; parametr θ wprowadzono w celu uproszczenia końcowego wzoru wiążącego E i Rct.
	<ol>
		<li>Skopiuj pierwszą kolumnę wartości (wartości potencjału) do tej samej zakładki, umieszczając je w kolumnie D.</li>
		<li>Wprowadź stałe wartości F, c0, z, R, α, T, E0, k0 wymienione powyżej do komórek C1:C8. Użyj wartości E0 = 0, k0 = 1∙10−5.</li>
		<li>Wprowadź wzór (2) do obliczenia θ w komórce E1: =EXP($C$1*$C$3/($C$4*$C$6)*(D1-$C$7)).</li>
		<li>Skopiuj wzór do komórek E2:E21, zaznaczając E1, klikając Kopiuj, zaznaczając zakres E2:E21 i klikając Wklej.</li>
		<li>Wprowadź wzór (1) do komórki F1: = $C$8*$C$1^2*$C$3^2/($C$4*$C$6)*$C$2*E1^(1-$C$5)/(1+E1).</li>
		<li>Skopiuj wzór do komórek F2:F21, zaznaczając F1, klikając Kopiuj, zaznaczając zakres F2:F21 i klikając Wklej.</li>
		<li>Kliknij lewym przyciskiem myszy na wykres utworzony w kroku 5.1, wybierz Wybierz dane, następnie Dodaj i dodaj nowy zestaw danych, określając D1:D21 jako zakres x oraz F1:F21 jako zakres y. 
		UWAGA: Na jednym wykresie współrzędnych pojawią się dwa wykresy: eksperymentalny i symulowany, automatycznie oznaczone różnymi kolorami.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Optymalizuj funkcję teoretyczną (1), aby dopasować ją do danych eksperymentalnych, poprzez zmianę wartości potencjału równowagi (E0) oraz stałej szybkości standardowej (k0), będącej parametrem docelowym. 
	​UWAGA: Zmiana wartości w komórkach C7 (E0) i C8 (k0) spowoduje natychmiastową zmianę wykresu symulowanego.
	<ol>
		<li>Ręcznie zmieniaj wartości w komórkach C7 i C8, aby osiągnąć zgodność między wykresem eksperymentalnym a symulowanym. 
		UWAGA: Zmiana E0 przesuwa krzywą w kształcie dzwonu wzdłuż osi x. Zmiana k0 kontroluje wysokość krzywej w kształcie dzwonu. Zmieniając tylko te dwa parametry, można znaleźć model teoretyczny odpowiadający wynikom eksperymentalnym (Rysunek 6). Parametr α (1) kontroluje symetrię teoretycznego piku. Jednak w rzeczywistych systemach asymetria może wynikać z towarzyszących procesów ubocznych, a nie z wartości α. Ponieważ wpływa on na wynikową wartość k0, zalecamy nie modyfikować wartości α i pozostawić ją na poziomie 0,5.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Cunningham, A. J., Underwood, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+Voltammetry+of+the+Pyridine+Nucleotides+and+a+Series+of+Nicotinamide+Model+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Cyclic Voltammetry of the Pyridine Nucleotides and a Series of Nicotinamide Model Compounds.</a> Biochemistry. 6, 266-271 (1967).</li>
<li>Laba, K., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp512941z">Diquinoline derivatives as materials for potential optoelectronic applications.</a> J Phys Chem C. 119, 13129-13137 (2015).</li>
<li>Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468611016926">Electrochemistry and spectroelectrochemistry of a novel selenophene-based monomer.</a> Electrochim Acta. 59, 567-572 (2012).</li>
<li>Laba, K., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.201500260/abstract">Electrochemically induced synthesis of poly(2,6-carbazole).</a> Macromol Rapid Commun. 36, 1749-1755 (2015).</li>
<li>Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/251231380_Influence_of_alkyl_chain_on_electrochemical_and_spectroscopic_properties_of_polyselenophenes">Influence of alkyl chain on electrochemical and spectroscopic properties of polyselenophenes.</a> Electrochim Acta. 87, 438-449 (2013).</li>
<li>Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468612012947">Influence of heteroaryl group on electrochemical and spectroscopic properties of conjugated polymers.</a> Electrochim Acta. 83, 271-282 (2012).</li>
<li>Gora, M., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379677915300898">EPR and UV-vis spectroelectrochemical studies of diketopyrrolopyrroles disubstituted with alkylated thiophenes.</a> Synth Met. 216, 75-82 (2016).</li>
<li>Pluczyk, S., Zassowski, P., Quinton, C., Audebert, P., Alain-Rizzo, V., Lapkowski, M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.5b11555">Unusual Electrochemical Properties of the Electropolymerized Thin Layer Based on a s-Tetrazine-Triphenylamine Monomer.</a> J Phys Chem C. 120, 4382-4391 (2016).</li>
<li>Data, P., Motyka, M., Lapkowski, M., Suwinski, J., Monkman, A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.5b06846">Spectroelectrochemical Analysis of Charge Carries as a Way of Improving Poly(p-phenylene) Based Electrochromic Windows.</a> J Phys Chem C. 119, 20188-20200 (2015).</li>
<li>Enengl, S., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/tc/c6tc02717b#!divAbstract">Spectroscopic characterization of charge carriers of the organic semiconductor quinacridone compared with pentacene during redox reactions.</a> J Mater Chem C. 4, 10265-10278 (2016).</li>
<li>Piwowar, K., Blacha-Grzechnik, A., Turczyn, R., Zak, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468614014443">Electropolymerized phenothiazines for the photochemical generation of singlet oxygen.</a> Electrochim Acta. 141, 182-188 (2014).</li>
<li>Blacha-Grzechnik, A., Turczyn, R., Burek, M., Zak, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924203114000204">In situ Raman spectroscopic studies on potential-induced structural changes in polyaniline thin films synthesized via surface-initiated electropolymerization on covalently modified gold surface.</a> Vib Spectrosc. 71, 30-36 (2014).</li>
<li>Blacha-Grzechnik, A., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468615305983">Phenothiazines grafted on the electrode surface from diazonium salts as molecular layers for photochemical generation of singlet oxygen.</a> Electrochim Acta. 182, 1085-1092 (2015).</li>
<li>Data, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468615306289">Evidence for Solid State Electrochemical Degradation Within a Small Molecule OLED.</a> Electrochim Acta. 184, 86-93 (2015).</li>
<li>Data, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468617301706">Electrochemically Induced Synthesis of Triphenylamine-based Polyhydrazones.</a> Electrochim Acta. 230, 10-21 (2017).</li>
<li>Data, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468616307022">Kesterite Inorganic-Organic Heterojunction for Solution Processable Solar Cells.</a> Electrochim Acta. 201, 78-85 (2016).</li>
<li>Barsoukov, E., Macdonald, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBarsoukov%2C+E+%22Impedance+Spectroscopy%3A+Theory%2C+Experiment%2C+and+Applications%22">Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications</a>. , Wiley. (2005).</li>
<li>Orazem, M. E., Tribollet, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOrazem%2C+ME+%22Electrochemical+Impedance+Spectroscopy%22">Electrochemical Impedance Spectroscopy</a>. , Wiley. (2008).</li>
<li>Lasia, A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLasia%2C+A+%22Electrochemical+Impedance+Spectroscopy+and+its+Applications%22">Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications</a>. , Springer. (2014).</li>
<li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+Methods%3A+Fundamentals+and+Applications%22">Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications</a>. , Wiley. (2013).</li>
<li>Scholz, F. <a target="_blank" href="http://www.springer.com/us/book/9783642029141">Electroanalytical methods: Guide to Experiment and Application</a>. , Springer. (2010).</li>
<li>Conway, B. E., Bockris, J. O. 'M., White, R. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aConway%2C+BE+%22Modern+Aspects+of+Electrochemistry%22">Modern Aspects of Electrochemistry</a>. 32, Kluwer Academic Publishers. (2002).</li>
<li><a target="_blank" href="https://www.amazon.es/Encyclopedia-Electrochemistry-Instrumentation-Electroanalytical-Chemistry/dp/3527303952">Encyclopedia of Electrochemistry: V. 3. Instrumentation and Electroanalytical Chemistry</a>. Bard, A. J., Starttman, M., Unwin, P. R. , Wiley. (2003).</li>
<li>EIS spectrum analyser software. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.abc.chemistry.bsu.by/vi/analyser">http://www.abc.chemistry.bsu.by/vi/analyser</a> (2017).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Ta część pracy będzie poświęcona wyjaśnieniu wybranych warunków doświadczalnych oraz omówieniu możliwych zastosowań przedstawionej metody.
Analiza widma impedancji może być wykonywana za pomocą różnych programów. W tym miejscu omówiono podstawowe zalecenia dotyczące metody analizy EWG. Trzeba wiedzieć, że istnieje wiele algorytmów dopasowania i różne sposoby szacowania błędów. Przedstawiamy przykład wykorzystania oprogramowania otwartego dostępu opracowanego przez A. Bondarenko i G. Ragoisha24 (Rysunek 4).
Głównym celem pracy było dokładne oszacowanie wartości Rct . Jednym z powodów wyboru warunków eksperymentalnych była chęć ukrycia wpływu dyfuzji. W związku z tym stężenie roztworu musiało być jak najwyższe. Przy uzyskiwaniu przedstawionych tu wyników eksperymentalnych stężenie było ograniczone ze względów ekonomicznych. Zakres częstotliwości od 10 kHz do 100 Hz został dobrany tak, aby wyeliminować również efekt dyfuzji. Impedancja dyfuzyjna jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości, podczas gdy rezystancja nie jest zależna od częstotliwości. Wpływ rezystancji w części widma o wysokiej częstotliwości był większy niż w części o niskiej częstotliwości. Widma nie były rejestrowane na częstotliwościach niższych niż 100 Hz, ponieważ dane te byłyby bezużyteczne do obliczania rezystancji. Wszystkie wyniki elektrochemiczne uzyskane w rozpuszczalniku niewodnym przedstawiono w porównaniu z potencjałem równowagi sprzężonym z żelazroczynem utlenionym / ferrocenem. Z tego powodu wykonywane są kroki 2.3 - 2.5.
Rozważaliśmy zastosowanie EIS do charakterystyki cząsteczek organicznych. Analiza pozostałych parametrów EEC i ich potencjalnych zależności w perspektywie może doprowadzić do ujawnienia innych efektów i charakterystyki elektrochemicznej związków w roztworze. Szacowanie stałych szybkości redoks jest przydatne do opisywania kinetyki redukcji lub utleniania związków elektroaktywnych oraz przewidywania zachowania materiału w środowisku utleniającym lub redukującym.

Szybkość redoks związku elektroaktywnego jest ważnym parametrem charakteryzującym jego zdolność do przechodzenia procesów utleniania lub redukcji i przewidywania jego zachowania w obecności silnych czynników utleniających lub redukujących lub pod wpływem zastosowanego potencjału. Jednak większość technik elektrochemicznych jest w stanie jedynie jakościowo opisać kinetykę procesu redoks. Spośród różnych technik elektrochemicznych stosowanych w związkach aktywnych redoks, charakterystyka cyklicznej woltamperometrii (CV) jest najbardziej dominującą metodą szybkiej i wystarczającej charakterystyki elektrochemicznej różnych rozpuszczalnych gatunków1,2,3. Technika CV ma szerokie zastosowanie, np. szacowanie poziomów energii4,5,6, analiza nośników ładunku obsługiwana przez spektroskopie7,8,9,10, aż do modyfikacji powierzchni11,12,13. Jak każda metoda, CV nie jest idealna i aby zwiększyć stosowalność i jakość wyników, ważne jest połączenie z inną techniką spektroskopową. Przedstawiliśmy już kilka badań, w których zastosowano technikę elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS)14,15,16, ale w tej pracy zamierzaliśmy pokazać krok po kroku, jak wzmocnić technikę CV przez EIS.
Sygnał wyjściowy EIS składa się z dwóch parametrów: rzeczywistych i urojonych części impedancji w funkcjach częstotliwości17,18,19,20. Pozwala na oszacowanie kilku parametrów odpowiedzialnych za przenoszenie ładunku przez granicę faza elektroda-roztwór: pojemność dwuwarstwowa, rezystancja roztworu, rezystancja przenoszenia ładunku, impedancja dyfuzyjna i inne parametry w zależności od badanego układu. Rezystancja przenoszenia ładunku była przedmiotem dużej uwagi, ponieważ parametr ten jest bezpośrednio związany ze stałą szybkości redoks. Mimo że stałe szybkości utleniania i redukcji są szacowane w roztworze, mogą one ogólnie charakteryzować zdolność związku do wymiany ładunku. EIS jest uważana za zaawansowaną technikę elektrochemiczną wymagającą głębokiego zrozumienia matematyki. Jego główne zasady są opisane we współczesnej literaturze elektrochemicznej17,18,19,20,21,22,23.

<table><tbody><tr><td>Potencjostat</td><td>BioLogic</td><td>SP-150</td><td></td></tr><tr><td>Platynowa elektroda tarczowa</td><td>eDAQ</td><td>ET075</td><td>Średnica 1 mm</td></tr><tr><td>Drut platynowy</td><td>&minus;</td><td>&minus;</td><td>Przeciwelektroda</td></tr><tr><td>Srebrny drut</td><td>&minus;</td><td>&minus;</td><td>elektroda srebrna</td></tr><tr><td>Ogniwo elektrochemiczne</td><td>eDAQ</td><td>ET080</td><td>objętość 3 ml</td></tr><tr><td>Ściereczka do polerowania</td><td>eDAQ</td><td>ET030</td><td></td></tr><tr><td>Gnojowica z tlenku glinu</td><td>eDAQ</td><td>ET033</td><td>0,05 i mikro; m</td></tr><tr><td>Palnik butanowy</td><td>Portasol</td><td>Mini-latarka/opalarka Dichlorometan</td><td></td></tr><tr><td>(DCM)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>106048</td><td></td></tr><tr><td>Tetrafluoroboran tetrabutyloamonu (Bu4NBF4)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>86896</td><td></td></tr></tbody></table>

elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna jako narzędzie do elektrochemicznej estymacji stałej szybkości

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) została wykorzystana do zaawansowanej charakterystyki organicznych związków elektroaktywnych wraz z cykliczną woltamperometrią (CV). W przypadku szybkich odwracalnych procesów elektrochemicznych na prąd wpływa przede wszystkim szybkość dyfuzji, która jest najwolniejszym i najbardziej ograniczającym etapem. EIS to potężna technika, która umożliwia oddzielną analizę etapów transferu ładunku, które mają różną charakterystykę częstotliwościową AC. Możliwości metody wykorzystano do wyprowadzenia wartości rezystancji przenoszenia ładunku, która charakteryzuje szybkość wymiany ładunku na granicy faz elektroda-roztwór. Zastosowanie tej techniki jest szerokie, od biochemii po elektronikę organiczną. W niniejszej pracy przedstawiono metodę analizy związków organicznych do zastosowań optoelektronicznych.

Pierwszym krokiem jest charakterystyka za pomocą woltamperometrii cyklicznej przedstawiona na Rysunku 1. Zastosowanie EIS okazało się skuteczne w przypadku związków podlegających szybkiemu odwracalnemu procesowi elektrochemicznemu. Takie zachowanie często nie było obserwowane w przypadku związków organicznych, jednak stwierdzono, że związki organiczne wykazujące przewodnictwo elektryczne w stanie stałym stanowią dobry materiał do badań kinetyki elektrochemicznej. Jeden z takich związków organicznych przedstawiono na wstawce do Rysunku 1.
Rejestracja widm impedancji została przeprowadzona zgodnie z układem doświadczalnym (Rysunek 2), a typowe surowe dane wynikowe przedstawiono na Rysunku 3. Analizę widm impedancji przeprowadzono przy użyciu specjalistycznego oprogramowania24. Okno programu otwartoźródłowego EIS Spectrum analyser24 podczas przetwarzania wyników pokazano na Rysunku 4. Odpowiednik elektryczny (EEC) wykorzystany do dopasowania widma jest budowany ręcznie w prawym górnym podoknie. Obliczone parametry EEC (rezystancje R1 i R2, pojemność C1 i parametr impedancji dyfuzyjnej W1) przedstawiono w tabeli w lewym górnym podoknie. Wykres w lewym dolnym podoknie ilustruje dopasowanie wyników eksperymentalnych (czerwone punkty) do teoretycznie obliczonego przebiegu danych (zielona linia).
W zależności od procesów zachodzących na powierzchni elektrody oraz ich szybkości, do dopasowania widma eksperymentalnego może być zastosowanych kilka różnych EEC (Rysunek 5). Najprostszy element Warburga dla dyfuzji półnieskończonej może być użyty w przypadku braku zaburzeń roztworu (np. obrotu elektrody w celu mieszania) oraz braku powłoki na elektrodzie ograniczającej dyfuzję. W przypadku znacznie szybkich reakcji elektrochemicznych rezystancja R3 (Rysunek 5A) była na tyle wysoka, aby można było ją pominąć w porównaniu z innymi równoległymi gałęziami EEC (Rysunek 5B). Ponadto, gdy szybkość przeniesienia ładunku (R2) jest znacznie wyższa niż szybkość dyfuzji, etap przeniesienia ładunku staje się etapem limitującym i system opisuje jeszcze prostszy EEC (Rysunek 5C).
Rezystor szeregowy R1 jest zawsze obecny w EEC. Odpowiada on oporności zewnętrznej, wliczając w to złącza i roztwór, z wyłączeniem interfejsu powierzchni elektrody. Kondensator C1 charakteryzuje warstwę podwójną utworzoną na interfejsie elektrody. Odgałęzienie obejmujące rezystor i impedancję dyfuzyjną elementu Warburga (Rysunek 5A) odpowiada szybkiemu procesowi elektrochemicznemu obejmującemu dwa etapy: odpowiednio kinetyczny i dyfuzyjny. Trzeci rezystor odpowiada wolniejszemu procesowi elektrochemicznemu, który zachodzi na powierzchni elektrody i angażuje rozpuszczalnik lub cząsteczki, które uległy szybkemu utlenianiu lub redukcji. W niektórych przypadkach parametry R3 i W1 były niemożliwe do oszacowania. Wówczas można je uznać za nieobecne i nie brać ich pod uwagę, co pokazują Rysunek 5B oraz 5C.
Chociaż EIS pozwala na oszacowanie kilku parametrów, elementem docelowym rozważanym w niniejszej pracy jest rezystor przeniesienia ładunku R2, zazwyczaj określany w literaturze jako Rct17,18,19, który jest połączony równolegle z kondensatorem i szeregowo z elementem Warburga. Jego zależność od napięcia przedstawiono na Rysunku 6.
Zgodnie z teorią kinetyki elektrochemicznej (Protokół, krok 5.2), opór przeniesienia ładunku jest bezpośrednio powiązany ze standardową stałą szybkości elektrochemicznej. Mimo że zgodność między wynikami eksperymentalnymi a teoretycznymi nie była idealna, pozwoliła ona na oszacowanie wartości standardowej stałej szybkości elektrochemicznej i określenie wartości potencjału równowagi na podstawie położenia maksimum.
<img alt="Wykres woltamperometrii cyklicznej przedstawiający zależność natężenia prądu od potencjału dla cząsteczki X oraz Fc, ilustrujący zachowanie elektrochemiczne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56611/56611fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 1"> 
Rysunek 1Woltametrogram cykliczny badanego związku nałożony na woltametrogram cykliczny w obecności niewielkiej ilości ferrocenu. Roztwór: 1,0 mol∙L⁻¹−1 Bu4NBF4 i 0,01 mol∙L⁻¹−1 X w dichlorometanie. Struktura związku X (2,8-bis(3,7-dibutyl-10H-fenoksazyn-10-ylo)dibenzo[b,dtiofen-S,S-tlenek) przedstawiono na wstawce. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56611/56611fig1large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Okno ustawień spektroskopii impedancyjnej elektrochemicznej; konfiguracja skoków potencjału oraz skanowania częstotliwości." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56611/56611fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2Układ doświadczalny sterujący rejestracją 20 widm w zakresie napięć od 0,6 do 0,8 V w zakresie częstotliwości od 10 kHz do 100 Hz z 20 punktami dla każdej dekady. Ei, Ef- potencjały początkowy i końcowy odpowiednio, N - liczba kroków, ts- czas oczekiwania przed każdym pomiarem, dt - interwał rejestracji czasu, fi, ff- częstotliwość początkowa i końcowa, ND- liczba punktów częstotliwości w jednym widmie, Va- amplituda prądu przemiennego (ac), pw - czas przejścia w odniesieniu do rejestracji jednego punktu, wykorzystywany do przełączenia na inną częstotliwość, Na- liczba pomiarów przy jednej częstotliwości, zakres E, zakres I, szerokość pasma – parametry techniczne. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56611/56611fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Spektroskopia impedancyjna elektrochemiczna, wykresy przedstawiające Z w funkcji czasu/częstotliwości, wyniki analizy danych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56611/56611fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 3"> 
Rysunek 3Skan ekranu podczas rejestracji widm impedancji. Górne prawe okno: schodkowa zależność potencjału elektrody od czasu. Górne lewe okno: wykres Nyquista, impedancja urojona (oś rzędną), impedancja rzeczywista (oś odciętych). Dolne lewe okno: wykres Bode’a, moduł impedancji (skala lewa), przesunięcie fazowe (skala prawa), częstotliwość (skala pozioma). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56611/56611fig3large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="analiza EIS, widma impedancyjne, schemat obwodu, ustawienia dopasowania, algorytm LevMarq, elektrochemia" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56611/56611fig4v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 4"> 
Rysunek 4Okno programu „EIS Spectrum analyzer” podczas przetwarzania wyników. Górne lewe podokno: tabela wartości parametrów: C1 – pojemność, R1, R2 – rezystancje, W1 – element Warburga; dolne lewe podokno: widma eksperymentalne (zielone punkty) i model teoretyczny (czerwona linia); górne prawe podokno: równoległy obwód elektryczny; dolne prawe podokno: obliczone statystyki dopasowania. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56611/56611fig4large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schematy obwodów elektrycznych z rezystorami (R1, R2, R3), kondensatorem (C) i impedancją (Zw)." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56611/56611fig5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5Równoważne obwody elektryczne wybrane w celu dopasowania do widm impedancji procesów redoks na powierzchni elektrody. (A) – odwracalny proces elektrochemiczny z towarzyszącym równoległym procesem nieodwracalnym, (B) – odwracalny proces elektrochemiczny, (C) – proces elektrochemiczny z etapem ograniczenia kinetycznego. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56611/56611fig5large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres analizy elektrochemicznej; opór przeniesienia ładunku, R_ct^-1 vs. E, V Fc⁺/Fc; punkty danych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56611/56611fig6v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rycina 6Wartości odwrotne oporu przeniesienia ładunku wyznaczone z EIS w funkcji potencjału elektrody. Linia przedstawia teoretycznie przewidywaną zależność zgodnie z wzorem (2).

Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) gatunków, które ulegają odwracalnemu utlenianiu lub redukcji roztworu, została użyta do określenia stałych szybkości utleniania lub redukcji.

Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna jako narzędzie do elektrochemicznej estymacji stałej szybkości

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Technika ta jest przydatna do charakteryzowania kinetyki utleniania i redukcji związków organicznych oraz przewidywania ich zachowania jako aktywnego związku diod elektroluminescencyjnych, ogniw słonecznych lub baterii. Główną zaletą spektroskopii impedancyjnej jest to, że umożliwia separację i indywidualną analizę różnych procesów polarnych, zgodnie z ich reakcjami A/C. Na początek rozpuść 0,4 milimoli tetrafluoroboranu tetrabutyloamonu i cztery razy 10 do ujemnych trzech milimoli interesującego nas związku organicznego w czterech mililitrach dichlorometanu.Odpipetować dwa mililitry tego roztworu roboczego do trzymililitrowego ogniwa elektrochemicznego, takiego jak szklana fiolka w kształcie litery V i zamknąć ogniwo uszczelką. Zachowaj pozostały roztwór roboczy do późniejszych pomiarów. Następnie zamontuj ściereczkę do polerowania na nieruchomym wsporniku i zwilż szmatkę kilkoma kroplami zawiesiny tlenku glinu o wielkości 0,05 mikrometra.Wypoleruj platynową elektrodę roboczą o średnicy jednego milimetra przez 30 sekund pod umiarkowanym naciskiem. Następnie trzykrotnie przepłucz wypolerowaną elektrodę roboczą DCM, aby usunąć resztki tlenku glinu. Następnie włóż wypolerowaną elektrodę do fiolki elektrochemicznej przez nasadkę uszczelki.Następnie zaopatrz się w przeciwelektrodę z drutu platynowego i zapal palnik butanowy. Wyżarzaj elektrodę, ostrożnie trzymając ją w płomieniu, tylko do momentu, gdy zacznie czerwienieć. W ten sam sposób wyżarzać elektrodę referencyjną z drutu srebrnego i pozostawić obie elektrody do ostygnięcia.Następnie zamontuj druty elektrodowe w ogniwie elektrochemicznym przez nasadkę uszczelki, uważając, aby elektrody się nie stykały. Podłącz trzy elektrody do potencjostatu. Wyposaż ogniwo elektrochemiczne w przewód gazowy argon i przepuszczaj argon przez roztwór roboczy przez 20 minut.Zamknij przepływ argonu przed rozpoczęciem pomiarów. Aby rozpocząć wstępną charakterystykę, otwórz program woltamperometrii cyklicznej w oprogramowaniu potencjostatu. Ustaw potencjał początkowy na zero woltów, minimalny potencjał na minus dwa wolty, maksymalny potencjał skanowania na dwa wolty, a szybkość skanowania na 100 miliwoltów na sekundę.Uzyskaj woltammogram roztworu roboczego. Zwróć uwagę na wartości potencjału w maksimach pików anodowych i katodowych. Obliczyć średnią potencjałów szczytowych pików anodowych i katodowych, aby oszacować potencjał redoks.Następnie za pomocą szpatułki dodaj około 10 miligramów ferrocenu do roztworu roboczego w ogniwie elektrochemicznym. Bulgoń argon przez roztwór przez pięć minut, aby zapewnić całkowite rozpuszczenie ferrocenu. Następnie w programie woltamperometrii cyklicznej zmień minimalne i maksymalne potencjały skanowania odpowiednio na ujemne jeden wolt i jeden wolt.Zdobądź kolejny woltammogram, który pokaże mały odwracalny ślad ferrocenu. Uśrednić anodowe i katodowe potencjały szczytowe ferrocenu, aby oszacować jego odwracalny potencjał utleniania w roztworze roboczym. Następnie należy określić potencjał redoks związku organicznego w odniesieniu do ferrocenu.Na koniec, aby wyczyścić ogniwo elektrochemiczne, napełnij je DCM i opróżnij pięć razy. Po scharakteryzowaniu za pomocą cyklicznej woltamperometrii umieść kolejne dwa mililitry roztworu roboczego w czystym trzymililitrowym ogniwie elektrochemicznym. Wyczyść elektrody zgodnie z wcześniejszym opisem, włóż je do ogniwa i ponownie podłącz do potencjostatu.Odpowietrzyć roztwór roboczy, przepuszczając przez niego argon przez 20 minut. Następnie otwórz program EIS schodów w oprogramowaniu potencjostatu. Ustaw zakres potencjału 0,1 V po obu stronach potencjału redoks interesującego związku, aby uzyskać całkowity zakres 0,2 V.Ustaw przyrost potencjału na 0,01 wolta, zakres częstotliwości od 10 kiloherców do 100 herców, liczbę częstotliwości w skali logarytmicznej na 20, czas oczekiwania na pięć sekund, amplitudę napięcia klimatyzacji na 10 miliwoltów, a miary na częstotliwość na dwa. Uruchom eksperyment i poczekaj na zebranie zestawu widm. Po zakończeniu eksperymentu otwórz program analizatora widma EIS.Prezentowany program jest uniwersalny do analizy widma impedancji. Nie jest jednak konieczne korzystanie z tej dokładnej konfiguracji, ponieważ można skorzystać z wielu innych opcji oprogramowania. Importowanie automatycznie zarejestrowanego widma wygenerowanego przez eksperyment EIS.Następnie skonstruuj prosty równoważny obwód elektryczny dla widma. Ustaw początkowe górne i dolne granice na jeden razy 10 na minus siedem i jeden razy 10 na ujemną ósemkę dla kondensatora, 2000 i 100 dla rezystora pierwszego, 1000 i 100 dla rezystora drugiego. Następnie dopasuj model.Powtarzaj dopasowanie, aż obliczone wartości przestaną się zmieniać. Jeżeli wartości parametryczne i amplitudy R-kwadrat przekraczają 1 razy 10 do dwóch ujemnych, należy przeprowadzić inne badanie EWG. W przypadku bardziej złożonych EWG należy ustawić początkową górną i dolną granicę dla elementu Warburga odpowiednio na 50 000 i 10 000.Jeśli którykolwiek parametr ma wartości błędów przekraczające 100% po dopasowaniu, usuń ten parametr i wypróbuj inny EWG. Po dopasowaniu widma do odpowiedniej EWG, należy zanotować rezystancję przenoszenia ładunku oraz potencjał, przy którym widmo zostało zarejestrowane. Powtórz ten proces dla wszystkich zarejestrowanych widm.Cykliczna woltamperometria tego związku organicznego wykazała odwracalny proces utleniania przy napięciu 0,7 V w porównaniu z ferrocenem. Widma impedancyjne procesów redoks na powierzchni elektrody zostały następnie zarejestrowane i przeanalizowane. Widma impedancji wyposażono w różne równoważne obwody elektryczne, aby zidentyfikować najlepszy analog dla procesu elektrochemicznego.Rezystancja przenoszenia ładunku reprezentowana tutaj jako R2 została wyodrębniona z każdego dopasowanego widma. Wartości rezystancji odwrotnego przenoszenia ładunku wykreślono w odniesieniu do potencjału elektrody w funkcji ferrokunu, wraz z teoretyczną zależnością rezystancji odwrotnego przeniesienia ładunku od potencjału elektrody. Standardowa stała szybkości elektrochemicznej została następnie oszacowana poprzez zmianę potencjału równowagi i stałej szybkości, aż do uzyskania rozsądnego dopasowania do danych eksperymentalnych.Zaprezentowana technika może być stosowana łącznie z innymi metodami badania elektrycznego związku organicznego, gdy kluczowe znaczenie mają jego właściwości redux. Po tej procedurze można wykonać inne metody spektrochemiczne, takie jak ESR, UV-Vis-NIR, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące zmian w strukturze cząsteczek spowodowanych procesami elektrochemicznymi. Podejmując tę procedurę, należy pamiętać o uwzględnieniu innych procesów zachodzących w rzeczywistych systemach, które mogą komplikować uzyskane wyniki.W przypadku nieodwracalnych reakcji, takich jak polimeryzacja, nie można oczekiwać, że technika ta da rozsądne wyniki. Po jej opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się kinetyką przenoszenia ładunku w elektronice organicznej, aby lepiej przewidywać wydajność redux cząsteczek i materiałów. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu dwóch godzin, jeśli jest wykonana prawidłowo.

electrochemical-impedance-spectroscopy-as-tool-for-electrochemical

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Przedstawiono dynamiczny pomiar jonów chlorkowych. Czas przejścia elektrody Ag/AgCl, podczas techniki chronopotencjometrycznej, może dać stężenie jonów chlorkowych w elektrolicie. Ta metoda nie wymaga stabilnej konwencjonalnej elektrody referencyjnej.

Dynamiczny pomiar elektrochemiczny jonów chlorkowych

Przedstawiono łatwą metodę przygotowania elektrod przy użyciu materiału sypkiego Fe4.5Ni4.5S8. Metoda ta stanowi technikę alternatywną dla konwencjonalnego wytwarzania elektrod i opisuje wymagania wstępne dla niekonwencjonalnych materiałów elektrodowych, w tym prostą metodę badań elektrokatalitycznych.

Proste metody przygotowania elektrod masowych z metali nieszlachetnych do zastosowań elektrokatalitycznych

W tym artykule opisujemy metody elektrochemiczne, elektronowego rezonansu paramagnetycznego oraz ultrafioletowo-widzialnego i bliskiej podczerwieni spektroelektrochemiczne do analizy związków organicznych do zastosowania w elektronice organicznej.

Wykorzystanie woltamperometrii cyklicznej, UV-vis-NIR i spektroelektrochemii EPR do analizy związków organicznych

Włączenie elektrod referencyjnych do akumulatora litowo-jonowego dostarcza cennych informacji do wyjaśnienia mechanizmów degradacji przy wysokich napięciach. W tym artykule przedstawiamy konstrukcję ogniwa, która mieści wiele elektrod referencyjnych, wraz z etapami montażu w celu zapewnienia maksymalnej dokładności danych uzyskanych w pomiarach elektrochemicznych.

Elektroda referencyjna litiowana in situ: konstrukcja z czterema elektrodami do spektroskopii impedancyjnej in-operando

Ogniwa trzyelektrodowe są przydatne w badaniu elektrochemii akumulatorów litowo-jonowych. Taki układ elektrochemiczny pozwala na odsprzęgnięcie i niezależne badanie zjawisk związanych z katodą i anodą. W tym miejscu przedstawiamy przewodnik dotyczący budowy i użytkowania trzyelektrodowego ogniwa pastylkowego z naciskiem na analitykę litowania.

Przygotowanie trzyelektrodowych ogniw pastylkowych i analiza elektroosadzania akumulatorów litowo-jonowych

Testowanie procesów związanych z korozją materiałów często może być trudne, zwłaszcza w środowiskach niewodnych. W tym miejscu przedstawiamy różne metody krótko- i długoterminowego badania zachowania korozyjnego środowisk niewodnych, takich jak biopaliwa, zwłaszcza te zawierające bioetanol.

Korozja metali i skuteczność inhibitorów korozji w mediach o mniejszym przewodzeniu

Ten protokół demonstruje metodę elektrochemicznego chropowatości cienkowarstwowych elektrod platynowych bez preferencyjnego rozpuszczania na granicy ziaren. Zademonstrowano techniki elektrochemiczne woltamperometrii cyklicznej i spektroskopii impedancyjnej w celu scharakteryzowania tych powierzchni elektrod.

Elektrochemiczne chropowatość makro i mikroelektrod cienkowarstwowych platynowych

Protokół opisuje ocenę różnych właściwości elektrochemicznych superkondensatorów za pomocą systemu trzech elektrod z potencjostatem.

Ocena właściwości elektrochemicznych superkondensatorów przy użyciu układu trójelektrodowego

Jako technika analityczna, elektrochemia nanoimpactowa, coraz ważniejsze podejście do liczenia i charakteryzowania elektro-nieaktywnych cząstek w skali nanometrowej, cierpi z powodu niskiej precyzji z powodu niejednorodnych rozkładów prądu, które powstają w wyniku użycia ultramikroelektrod. Przedstawiono tutaj uogólnione podejście, zwane "przerwaniem elektrokatalitycznym", które zwiększa precyzję takich pomiarów.

Precyzyjne wymiarowanie elektrochemiczne poszczególnych cząstek nieaktywnych elektrycznie

Prezentujemy protokoły do elektrochemicznej oceny symetrycznej niewodnej organicznej baterii przepływowej redoks i diagnozowania jej stanu naładowania za pomocą FTIR.

Protokół oceny elektrochemicznej i diagnostyki stanu naładowania symetrycznej organicznej baterii przepływowej redoks

Poznaj elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną do badania kinetyki procesów redoks związków organicznych. Ta metoda umożliwia wyznaczenie stałych szybkości i analizę zachowania materiałów w ogniwach fotowoltaicznych oraz bateriach.

Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna jako narzędzie do elektrochemicznej estymacji stałej szybkości

Przeglądaj więcej filmów