Electropolimerização redutiva de um complexo poli-piridil-vinil no Glassy contendo carbono e flúor-dopado com óxido de estanho Eléctrodos

O objetivo geral do experimento a seguir é demonstrar um procedimento generalizado de eletropolimerização para anexar compostos ativos redox às superfícies dos eletrodos. Isso é conseguido sintetizando moléculas que ligam grupos funcionais realizáveis de polímeros ao centro ativo Redox, a fim de construir compostos monoméricos maiores capazes de polimerização. Como segunda etapa, os compostos monoméricos ativos redox recém-sintetizados são colocados em uma solução eletrolítica em um ambiente de célula eletroquímica cuidadosamente controlado, que prepara os monômeros para tentativas de eletropolimerização.

Em seguida, os monômeros são submetidos a procedimentos experimentais eletroquímicos padrão para induzir a eletropolimerização na superfície do eletrodo. Os resultados mostram se eletrodos modificados de superfície de eletropolímeros estáveis são produzidos ou não com base em experimentos de telemetria volêmica cíclica de acompanhamento e solução eletrolítica fresca ausente do precursor de monômero e espectroscopia de vis UV de flúor modificado por filme, óxido de estanho dopado ou lâminas FTO. A principal vantagem desta técnica sobre os métodos existentes, como fosfonato ou absorção da superfície do eletrodo de óxido metálico carboxilato de carro, é que os eletropolímeros não são absorvidos pelas superfícies do eletrodo por meio de ligações covalentes facilmente hidrolisadas, mas sim por precipitação.

Isso torna os eletropolímeros um material de substrato viável operando em superfícies de eletrodos em uma ampla faixa de pH e podem ser colocados em vários substratos eletroativos. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo dos combustíveis solares, como podemos usar eletrodos modificados para absorver e converter energia luminosa em energia elétrica? E podemos usar eletrodos modificados para realizar conversões catalíticas elétricas de pequenas moléculas abundantes e em energia armazenada?

De um modo geral, esse método nos permite aprender sobre as diferenças fundamentais entre compostos inorgânicos e metálicos de órgãos de difusão livre e ligados à superfície. Geralmente, indivíduos novos neste método podem ter dificuldade em obter resultados reprodutíveis devido aos inúmeros fatores experimentais que podem afetar o sucesso da eletropolimerização e fixação de compostos às superfícies dos eletrodos. Isso pressupõe que as propriedades intrínsecas dos monômeros não impeçam a absorção da superfície.

Primeiro lugar, 0,969 gramas de hexa fluorofosfato de tetra e butilamônio em um balão volumétrico de 25 mililitros seco por chama. Em seguida, adicione acetil nitrilo seco para levar o frasco ao volume, coloque 0,0049 gramas do composto previamente preparado em um frasco seco de quatro gramas e adicione quatro mililitros da solução estoque de hexa fluorofosfato tetra e butilamônio. Após essa transferência, 3,5 a quatro mililitros da solução eletrolítica de cor laranja vermelha resultante no compartimento central de uma célula de três compartimentos.

Com cada compartimento separado por um traste de vidro de porosidade média, encha rapidamente os compartimentos externos da célula de três compartimentos para um heus igual, a solução de pedúnculo do compartimento central com um pouco da solução seca restante de tetra molar e hexa fluorofosfato de butilamônio para evitar vazamento para os compartimentos externos. Neste ponto, corte uma fenda em três SEPTOS de borracha e guie um tubo fino de POLITETRAFLUORETILENO ou PTFE através de cada fenda. Deslize o eletrodo de referência de nitrato de prata através de um dos septos.

Em seguida, coloque o tubo de PTFE do eletrodo de referência em um dos compartimentos externos e sele o compartimento com o septo. Depois de guiar o contra-eletrodo de gaze de fio de platina através de um septo diferente, coloque o tubo de PTFE de fio de platina em um dos compartimentos externos e sele o compartimento com o septo. Guie um eletrodo de carbono vítreo de três milímetros recém-polido através do septo restante e coloque-o de forma que o eletrodo fique suspenso na solução.

Para uma guia deslizante FTO, um fio conectado a um clipe jacaré através do septo e clamp a lâmina com o clipe jacaré. Em seguida, coloque a lâmina na solução, certificando-se de que o lado condutor esteja perpendicular ao contra-eletrodo quando submerso. Em seguida, colete um espectro de visibilidade UV da lâmina FTO, colocando a lâmina em uma posição no caminho do feixe do espectrômetro que tenha sido predeterminada para garantir a consistência.

Em seguida, conecte uma extremidade do tubo tigon ao suprimento de nitrogênio e conecte a outra extremidade a um lavador de gás contendo aceto nitrilo. Depois de cortar outro pedaço de tubo de tigon, conecte uma extremidade ao nitrogênio lavado com acetil nitrilo de saída e conecte a outra extremidade a um divisor de quatro vias. Uma vez que os tubos de PTFE tenham sido conectados às três conexões restantes do divisor de quatro vias, mergulhe os tubos de PTFE nas soluções em cada um dos compartimentos e ligue o fluxo de nitrogênio de modo que comece um rápido borbulhamento da solução.

Depois de desaerar a solução por cinco a 10 minutos, puxe os tubos de PTFE logo acima da superfície da solução, deixando o fluxo de nitrogênio ligado para manter uma pressão positiva de gás inerte no sistema e evitar a convecção da solução causada por borbulhamento. Para realizar os experimentos eletroquímicos, conecte os eletrodos do stat potencial aos eletrodos apropriados na célula de três compartimentos. Execute uma telemetria vol cíclica ou cv, experimente os seguintes parâmetros.

Quando o experimento CV estiver concluído, remova o eletrodo de trabalho da solução de polimerização e enxágue suavemente a superfície do eletrodo com um frasco de esguicho de acetil nitrilo para remover qualquer solução de monômero restante. Neste ponto, coloque o eletrodo de trabalho lavado em uma célula eletroquímica contendo uma solução recém-preparada de tetra molar e hexa fluorofosfato de butilamônio em acetil nitrilo, um contra-eletrodo e um eletrodo de referência. Realize um experimento CV com os seguintes parâmetros.

Integre a carga sob os picos anódico e catódico para o eletropolímero absorvido rutênio três, dois, acople e calcule a média da carga sob os picos anódico e catódico. Em seguida, determine a cobertura da superfície usando a seguinte equação. Em seguida, coloque a lâmina FTO na posição predeterminada na frente do suporte de amostra UV, de modo que o caminho do feixe passe pelo filme colorido.

Finalmente, subtraia o espectro obtido para o espectro FTO que foi coletado para aquela lâmina específica antes da eletropolimerização. Do espectro do filme em FTO, a fim de produzir um espectro de absorção para o próprio filme. O primeiro ciclo do experimento de crescimento de eletropolímero com o composto um produz um volt.

Graham assemelha-se aproximadamente ao que é esperado para uma solução de rutênio de concentração semelhante, mas em ciclos sucessivos, correntes cada vez mais aumentadas são observadas. Este fenômeno se deve à soma da corrente para o monômero em solução e a do filme de eletropolímero que é depositado do ciclo anterior após as ondas de redução centradas no ligante. O traço rosa é o primeiro ciclo após a eletropolimerização redutora do composto um, enquanto o traço azul é o segundo ciclo e o terceiro a 15º ciclos restantes estão em preto.

As setas vermelhas indicam corrente decrescente, enquanto as setas verdes indicam um aumento. A eletropolimerização no FTO segue aproximadamente as mesmas tendências do carbono vítreo, mas com o benefício adicional de maiores áreas de superfície e transparência. O espectro UV vis para a lâmina FTO é subtraído do FTO revestido com eletropolímero para fornecer apenas o espectro do filme.

O espectro DUVV do composto um é sobreposto para comparação. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em uma a duas horas se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que a configuração experimental é crítica para uma reprodutibilidade consistente e contínua.

Secagem rigorosa da solução eletrolítica, exclusão de oxigênio, colocação rigorosa de eletrodos em células de três compartimentos, utilização de diferentes técnicas eletroquímicas e muitos outros procedimentos podem ser necessários para resultados reprodutíveis. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como realizar experimentos preliminares para avaliar a capacidade de um composto de sofrer eletropolimerização e sondar preliminarmente sua estabilidade em qualquer número de superfícies de eletrodos, condições de solvente e phs.