Name: Usando Voltametria Cíclica, UV-Vis-NIR e Espectroeletroquímica EPR para Analisar Compostos Orgânicos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-10-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Aprenda a usar voltametria cíclica, espectroscopia UV-Vis-NIR e EPR para analisar compostos orgânicos em eletrônica orgânica. Estes métodos permitem avaliar parâmetros eletroquímicos de materiais ativos de forma rápida.

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Os autores reconhecem com gratidão o apoio financeiro do projeto "Excilight", "Doador-aceitador Light Emitting Exciplexes como materiais para fácil-para-alfaiate ultra-eficiente OLED relâmpago" (H2020-ACEM-ITN-2015/674990) financiado pela Marie Skłodowska-Curie Ações no âmbito do programa quadro de investigação e de inovações "Horizonte 2020".

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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Técnicas eletroquímicas e spectroelectrochemical não têm limites; um pode analisar tanto o estado sólido e líquidas soluções em uma ampla gama de temperatura e outras condições com estas técnicas. O importante em todos estes casos é que os compostos/materiais são analisados sob o potencial aplicado, replicando as condições do mundo real para trabalhar com dispositivos de eletrônica orgânica. A única diferença é que em eletroquímica, a formação de portadores de cargas, é observado.
Os métodos aqui apresentados mostram a utilidade da análise das transportadoras carregadas geradas em compostos orgânicos que se correlacionam com a sua aplicabilidade em eletrônica orgânica. Além disso, as técnicas eletroquímicas e spectroelectrochemical são mais baratos e menos exigentes do que a do típicos métodos utilizados na análise de transportadora de carga, mas existem alguns passos críticos e modificações no protocolo que são necessários dependendo do resultados obtidos.
Durante a caracterização eletroquímica, sempre começam com uma determinada concentração. Se um conjunto de compostos é comparado, então todos os materiais precisam ter a mesma concentração molar. O melhor é começar com concentração de 1 mM e 50 mV/s taxa de varredura conforme indicado no protocolo neste estudo, mas é bom saber que a concentração da amostra sobre o comportamento eletroquímico observado. Sempre tente medir pelo menos três exames. Os dois primeiros exames são geralmente diferentes, porque as condições de partida (equilíbrio) são diferentes. O segundo e os terceiros exames devem ser o mesmo. Se os exames de segundo e terceiros são as mesmas, então há provavelmente sem reações colaterais observadas neste sistema (Figura 2a). Em um processo de oxidação, um novo pico em um potencial inferior aparece mostrando que o material condutor foi depositado sobre o WE18,19,24,25,29,30 , 31 , 32. se a altura do pico mais baixo aumenta em varreduras sucessivas, então provavelmente o polímero conjugado foi depositado18,19,24,25,29 , 30 , 31 , 32. se todas as correntes diminuem em varreduras sucessivas e, em seguida, o produto não condutora de degradação foi depositado sobre o eletrodo. Se um pico muito pequeno é observado antes da oxidação principal ou o pico de redução (especialmente para polímeros), então este é provavelmente retêm carga processo19,23,31,34. Se for observado um pico de dedoping muito afiado de oxidação ou redução, então isso provavelmente é causado pela decomposição de estruturas cristalinas em um eletrodo formado através do processo de electrocrystallization durante a oxidação35.
Verifique sempre o comportamento do teste composto antes, durante e depois de picos de redox. Significa que pelo menos três exames de CV devem ser registradas: com superior (no caso oxidação) ou menor potencial de vértice inferior ou superior, respectivamente, então o potencial máximo do pico, com potencial de vértice inferior ou superior definido como exatamente no pico máximo e com vértice potenciais mais elevados (oxidação) e inferior (redução) do que o potencial máximo do pico. O processo observado pode variar e por vezes dois processos podem ser observados sob um pico teoricamente. Sempre comparar o voltammograms cíclico coletados do eletrólito (passo 2.6), o ferroceno (passo 2.9), o composto (etapa 2.13) e do ferroceno com composto (etapa 2.19); Há várias questões a ter em conta.
Sempre comparar os sinais de CV do eletrólito e o ensaio composto, se quaisquer sinais de eletrólito é visível sobre o voltammogram cíclico do composto medido, então o eletrólito deve ser mudado porque sua janela eletroquímica é muito baixa, ou o eletrólito é contaminado. Se o sinal (par redox) de ferroceno (passo 2.9) e ferroceno com composto (etapa 2.19) estão na mesma posição, então tudo é executado corretamente. Se os picos são deslocados entre si, então verifique a RE e repita a medição. Se o sinal (oxidação, redução ou par redox potencial) do teste composto de ferroceno adicionado (etapa 2.19) está em um potencial mais elevado do que o puro composto (etapa 2.13), em seguida, considere os valores (oxidação, redução ou redox casal potenciais) de o voltammogram cíclico do composto puro. A mudança é causada pela maior quantidade de ferroceno na solução. Quando são observados dois processos de oxidação, o primeiro processo (oxidação ou redução), que está sempre ligado a nós pode afetar a superfície ativa; Isto pode causar um aumento no potencial de oxidação do segundo processo (Figura 9).

Em todo o mundo, pesquisadores estão continuamente à procura de novos materiais orgânicos que podem ser usados em eletrônica orgânica com desempenho desejável ou estabilidade, que deixa cair devido ao uso prolongado. No caso de dispositivos orgânicos, é importante compreender o comportamento da transportadora carga para conhecer plenamente as regras o comportamento do dispositivo de condução. Análise do efeito da molecular estrutura sobre a geração da transportadora de carga e a dinâmica e a manutenção do equilíbrio injetado de portadores de cargas, ambos positivos (buracos) e negativa (elétrons), é crucial para melhorar a eficiência e a estabilidade dos dispositivos orgânicos. Isto garante a recombinação eficaz destas acusações individuais e consequentemente significativamente melhora a eficiência de fotoluminescência da luz orgânica emitindo diodos (OLEDs)1,2. Para sistemas fotovoltaicos orgânicos (OPVs)3,4 , bem como orgânico campo efeito transistores (OFETs)5,6, é necessário ter materiais com mobilidade de portador de carga elevada. A análise de portadores de cargas, além de vários parâmetros importantes de materiais orgânicos eletroativos ajudam na previsão de onde o material pode ser usado: potencial de ionização (IP), níveis de energia do elétron afinidade (EA) e banda-intervalo entre eles,7 ,8,9,10.
Neste trabalho, apresentamos um método para a medição eficiente de voltametria cíclica (CV) que pode ser usada na análise de todos os tipos de materiais eletroativos. Esta técnica fornece informações sobre propriedades redox, o mecanismo de doping/dedoping, a estabilidade, a conversão e armazenamento de energia, etc. Também permite a estimativa da energia de ionização e afinidade eletrônica dos compostos teste forma um muito mais barato e mais rápido em comparação com outros métodos de altos vácuo. Os parâmetros acima mencionados se correlacionam com os níveis de energia do orbital molecular ocupado mais alto (HOMO) e orbital molecular mais baixo desocupado (LUMO).
O método apresentado neste artigo pode ser usado para analisar todos os tipos de compostos conjugados, tais como aqueles com elétrons π deslocalizados em suas estruturas. Compostos conjugados podem ser moléculas pequenas com grandes cadeias poliméricas. Pequenas moléculas podem também ser monômeros; durante a reação inicial podem se formar polímeros em monômeros (fotoquímicos, eletroquímicos ou químicos). No aplicativo de OLED, os valores de nível de energia são necessários habilitar o uso do host correto para o emissor em um tèrmica ativado atrasado sistema de anfitrião do convidado de fluorescência (TADF) ou decidir com qual compostos a camada de doador-aceitador exciplex poderia ser formado e que camadas adicionais (elétron transporte camada (ETL), buraco transporte camada (HTL), camada de bloqueio de elétron (EBL) e camada de bloqueio de buraco (HBL)) será necessárias para sintetizar estável eficientemente cobrado equilibrado dispositivos OLED11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. medições eletroquímicas adicionais permitem a investigação de reações colaterais possíveis durante o processo de degradação da camada ativa e a formação de baixo móvel cobrar as transportadoras (bipolarons)18,19 ,20,21,22.
Acoplamento de eletroquímico e spectroelectrochemical métodos permite a fácil, precisa e confiável de determinação do grau de oxidação ou redução de compostos conjugados e sua degradação potencial, que é crucial para a estabilidade23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28. espectroscopia de ultravioleta-visível e infravermelho próximo (UV-Vis-NIR), juntamente com a eletroquímica pode caracterizar as propriedades cromáticas fundamentais de todos os novos compostos conjugados, tais como a mudança da banda de absorção durante a dopagem 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
Em um estudo relacionado ao mecanismo de doping, é importante definir o tipo de portadores de cargas. Neste processo, participam duas classes de quasiparticles carregadas, um com rotação descompensada (polarons) e o segundo sendo diamagnético (bipolarons); espectroscopia de ressonância paramagnética (EPR) elétrons fornece assistência inestimável, o que permite diretamente a observar e controlar as alterações nas populações de polarons paramagnético29,30,31,32 . Em pequenas moléculas, é difícil de forma bipolarons, mas estas moléculas podem ser conjugadas bastante e tem propriedades bipolaron de indução; é importante verificar se e em que potenciais polarons e bipolarons são formados na estrutura. Bipolarons são pelo menos uma ordem menor em mobilidade do que polarons; Portanto, se bipolarons formam-se em dispositivos de trabalho, então isso pode levar a uma relação desequilibrada dos transportadores de carga, que resultaria em alta corrente e sobreaquecimento do dispositivo OLED ou pode muito bem ser os centros de degradação33.
O método de medição proposto neste estudo é mais barato e mais rápido e permite a determinação dos parâmetros operacionais mais valiosos para um grande número de materiais eletroativos sem a necessidade de dispositivos especiais que são baseados na recém sintetizado materiais para verificar seu desempenho. Aplicando a eletroquímica e spectroelectrochemistry, é possível selecionar um material que é verdadeiramente promissor de centenas de novos materiais. Além disso, é possível obter informações detalhadas sobre os processos de doping e seus efeitos sobre a estrutura química do teste conjugados usando eletroquímica de sistemas e métodos de spectroelectrochemical, que permite a construção de mais dispositivos de eletrônica orgânica eficiente.

<table><tbody><tr><td>Potenciostato</td><td>Metrohm</td><td>Autolab PGSTAT100</td><td></td></tr><tr><td>EPR</td><td>JEOL</td><td>JES-FA200</td><td></td></tr><tr><td>Detector UV-Vis</td><td>Oceanoptics</td><td>QE6500</td><td></td></tr><tr><td>Detector</td><td>NIR Oceanoptics</td><td>NIRQuest</td><td></td></tr><tr><td>Diclorometano (DCM)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>106048</td><td></td></tr><tr><td>Tetrafluoroborato de tetrabutilamônio (Bu4 NBF 4 )</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>86896</td><td></td></tr><tr><td>2-propanol, 99,9%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>675431</td><td></td></tr><tr><td>acetona, 99,9%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>439126</td><td></td></tr><tr><td>banho ultrassônico</td><td>Elma</td><td>S30H</td><td></td></tr><tr><td>tetrahidrofurano >99,9%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>401757</td><td></td></tr><tr><td>ferroceno >98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F408</td><td></td></tr><tr><td>decametilferroceno >97%</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>378542</td><td></td></tr></tbody></table>

usando voltametria cíclica, uv-vis-nir e espectroeletroquímica epr para analisar compostos orgânicos

Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds

Voltametria cíclica (CV) é uma técnica usada na análise de compostos orgânicos. Quando esta técnica é combinada com a ressonância paramagnética eletrônica (EPR) ou espectroscopia de ultravioleta-visível e infravermelho próximo (UV-Vis-NIR), obtemos informações úteis tais como a afinidade eletrônica, potencial de ionização, energias de banda-lacuna, o tipo de as transportadoras de carga e informações de degradação que podem ser usadas para sintetizar dispositivos eletrônicos orgânicos estáveis. Neste estudo, apresentamos eletroquímico e spectroelectrochemical métodos para analisar os processos que ocorrem nas camadas ativas de um dispositivo orgânico, bem como os portadores de carga gerado.

A aplicação mais comum de análise de CV é a estimativa de IP e EA. Embora existam algumas maneiras de obter dados de CV, é altamente recomendável para calculá-las com base no início dos picos de redox (Figura 3). Esta abordagem permite unificar o procedimento de cálculo. Nem todos os materiais testados passam por processos de oxidação/redução reversível (Figura 3); em tais situações, não é possível calcular com base em média potenciais (média de potenciais correspondem a um máximo de picos catódica de redução e oxidação anódica). No entanto, quase sempre é possível executar a tangente de um pico, como mostrado na Figura 3. Com a intersecção com a linha de fundo e a utilização das equações 1 e 2, os valores IP e EA são estimados como 5,35 eV e −2.90 eV, respectivamente. Existem também várias escalas diferentes, utilizadas para avaliar o IP e EA com base em medições de CV. O mais comumente usado escalas para materiais orgânicos são −4.8 e −5.1 eV como equivalente a 0.00 V contra o eletrodo de hidrogênio Normal (NHE). No entanto, todas as escalas são apenas uma aproximação; Lembre-se isso ao comparar resultados diferentes. O ponto crucial é a declarar parâmetros que foram considerados para os cálculos. Neste caso, o valor −5.1 eV foi escolhido como ele deve corresponder ao potencial formal do casal redox ferroceno; na escala de Fermi, é 0,40 V contra eletrodo de calomelano saturado (SCE), em acetonitrila, que está de acordo com a medição anterior.
Há muitos artigos publicados sobre a análise de CV. aqui, nós mostramos quando o processo não vai ser como é esperado. A análise baseia-se derivado de tiofeno: NtVTh (estrutura mostrada na Figura 4), que sofre degradação após oxidação (Figura 5).
NtVTh tem dois potenciais de oxidação: o primeiro em 0,70 V e a segunda em 0,84 V (Figura 5). Durante o primeiro ciclo, o pico de redução não é observado, indicando um processo irreversível. Características eletroquímicas de NtVTh mostram que a polimerização não ocorrerá e após a primeira potencial de oxidação, depósitos de alguma camada electro-inativos dos produtos de reação na superfície do elétrodo, dificultando assim o processo de polimerização. O que é visível é a reação com o cátion radical sobre o vínculo de vinil, onde a molécula está perdendo suas conjugação e forma dímeros sobre o eletrodo.
Enquanto é difícil extrair informações sobre as transportadoras de carga do CV, é possível distinguir entre polarons e bipolarons, quando apoiado por um espectrômetro UV-Vis-NIR. O poli neutro (OiPrThEE) foi caracterizado por dois grande absorção π | π * transições de bandas com maxima de picos em λmax1 = 363 nm e λmax2 = 488 nm, relacionado ao formulário do derivado polythiophene undoped aromático. Durante o doping oxidativa, são geradas novas bandas polaronic e bipolaronic. O espectro de UV-Vis, obtido durante a oxidação de poli (OiPrThEE) revelou que a diminuição da banda de absorção do polímero neutro (300-550 nm) (Figura 6) juntamente com a formação de uma nova banda de absorção (550-950 nm) dos cátions radicais de bithiophene e p- phenylenevinylene com maxima em 692 nm. O ponto de isosbestic do processo de oxidação foi localizado a 604 nm. A banda de bipolaronic apareceu entre a 950 nm e 1700 nm com um máximo localizado em 1438 nm.
Espectroscopia EPR é a técnica que detecta materiais com um elétron não pareado, isto inclui os radicais orgânicos39. Existem vários parâmetros que podem ser extraídos de espectros EPR, mas um dos mais interessantes é estimar onde os radicais são localizados. Elétrons, prótons, semelhantes possuem rotação. Colocando um elétron em um campo magnético externo, esta rotação pode ser dividida duas maneiras: paralelas e antiparalelas ao campo magnético, dando dois níveis de energia. Este fenómeno é conhecido como o efeito Zeeman40,41. No caso de radicais orgânicos, o elétron não pareado interage não só com o campo magnético externo, mas também com núcleos magnéticos (núcleos que tem uma rotação diferente de zero; I≠0). Um número de níveis de energia degenerados é igual a 2I + 1, onde I é o número quântico de spin do núcleo com o qual o elétron não pareado interage42. A interação de um elétron não pareado com um maior número de núcleos magnéticos conduz a dividir ainda mais os níveis de energia e a estrutura hiperfina das de registo de espectros EPR43 (Figura 7).
Para moléculas onde o elétron não pareado interage com um número ainda maior de núcleos, a linha espectral individual poderia sobrepor-se, que resulta em registro de um único, amplo sinal44,45,46 (Figura 8). isso é típico de polímeros conjugados, onde o íon radical gerado durante o processo de redox é deslocalizados47,,48.
A combinação de espectroscopia EPR com métodos eletroquímicos permite a caracterização de portadores de cargas (íon radical) gerados durante o processo de redox, bem como a determinação do mecanismo desses processos49,50 . Se bem resolvido (picos são separados; não sob a forma de um pico de amplo) espectros são registrados, como no caso de redução eletroquímica de s -derivado de tetrazine (Figura 7) e, em seguida, a análise da estrutura hiperfina dos espectros leva a conclusões sobre a localização do elétron não pareado. Uma maneira de analisar esse tipo de espectros é para realizar a simulação com software especial e caber espectros simulados com o experimental uma51. Isso é especialmente útil quando a estrutura hiperfina é complexa devido a interação de um elétron não pareado com um grande número de prótons. No caso do s- tetrazine derivado mostrado na Figura 7, simulação de espectros EPR (linha vermelha) indica a interação de um elétron não pareado com quatro átomos de nitrogênio de s- tetrazine.
<img alt="Diagrama de configurações de espectroeletroquímica de voltametria cíclica e EPR-UV-Vis-NIR." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig1.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> Figura 1: eletroquímica e células de spectroelectrochemical utilizados para medições. A figura apresenta a configuração do esquema de células eletroquímicas/spectroelectrochemical utilizando voltametria cíclica, ultravioleta-visível e infravermelho-próximo (UV-Vis-NIR) e elétron medições de spectroelectrochemical de ressonância paramagnética (EPR). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Gráficos de voltametria cíclica; potencial vs atual; COPO1; dibenzotiofeno-S,S-dióxido + ferroceno." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> Figura 2: referência a voltametria cíclica (CV) de COPO1 composto corretamente medido (a) e o CV com um instável potenciais dibenzothiophene-S, S-dióxido com ferroceno (b)52. A figura mostra dois voltammograms cíclicas. (a) apresenta corretamente registrado CV e (b) mostra um voltammogram registrado usando um eletrodo de referência com potencial não estável. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Gráfico de voltametria cíclica, COPO1, mostrando a análise de band-gap e a faixa de potencial redox." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig3.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> Figura 3: voltametria cíclica (CV) do composto COPO1 em uma ampla gama de potenciais. Estimativa dos potenciais início para calcular EA e IP, a COPO1 compostos52. EA = −2.90 eV e IP = 5,35 eV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Gráfico de espectroscopia EPR mostrando picos; mede transições de spin de elétrons, dados de campo magnético." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig4.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> Figura 4. EPR seis linha espectral de manganês padrão. O sinal paramagnético de manganês usado para calibração da mudança de sinal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Gráfico de voltametria cíclica de compostos; potencial vs. corrente; análise eletroquímica; oxidação." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig5.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 5"> Figura 5: voltametria cíclica (CV) do composto NtVTh. Voltammograms cíclico de 15mm NtVTh em 0,1 M Bu4NBF4/CH3CN e em relação ao padrão de ferroceno, apresentando o processo de degradação envolvido no eletrodo de trabalho. Taxa de varredura 0.05 V/s: (um) foi tirada no intervalo −1.4 V para 0,8 V e (b) no intervalo −1.4 V a 0,9 V. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig5large.jpg" target="_blank">, por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Gráfico de absorbância vs. comprimento de onda com estrutura química, mostrando estudo de variação de absorção óptica." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig6.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 6"> Figura 6: ultravioleta, visível e infravermelho próximo (UV-Vis-NIR) spectroelectrochemistry de derivado de poli (OiPrThEE). Espectros de UV-Vis-NIR apresentando a evolução da banda de absorção através da geração de portadores de cargas na estrutura do polímero. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Diagrama de estrutura química e gráfico de espectro EPR, análise de dados experimental vs simulada." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig7.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 7"> Figura 7: análise de spectroelectrochemical EPR de derivado de tetrazine. (a) estrutura de s- tetrazine derivado; (b) espectros EPR registrado durante a redução eletroquímica de s- tetrazine derivado (espectro simulado de linha preta de linha-experimental e vermelho). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Diagrama de espectro de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), mostrando dados de resposta do campo magnético." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig8.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 8"> Figura 8: sinal de polaron EPR spectroelectrochemical do polímero conjugado. Espectros de ressonância paramagnética (EPR) elétron registrado durante a primeira etapa de oxidação de polímeros conjugados (espectros EPR de polaron espécies). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig8large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Gráfico de voltametria cíclica de ferroceno e decametilferroceno mostrando corrente vs. potencial." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig9.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 9"> Figura 9: voltametria cíclica (CV) do ferroceno e decamethylferrocene. Comparação dos dois padrões de eletroquímicas como puras e como mistura mostrando a mudança do potencial. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig9large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Neste artigo, descrevemos eletroquímica, ressonância paramagnética electrónica e ultravioleta, visível e infravermelho próximo spectroelectrochemical métodos para analisar compostos orgânicos para aplicação em eletrônica orgânica.

Usando Voltametria Cíclica, UV-Vis-NIR e Espectroeletroquímica EPR para Analisar Compostos Orgânicos

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance ...

Esses métodos podem ajudar a identificar o efeito da estrutura molecular das moléculas orgânicas eletroativas nas gerações e dinâmicas dos portadores carregados, potencial de itemização, afinidade eletrônica e valores gráficos de ligação. Esses métodos são uma maneira barata e rápida de determinar os parâmetros mais valiosos para muitos materiais eletroacois, sem a necessidade de construir dispositivos especiais. O método apresentado pode ser usado para analisar todos os tipos de compostos ativos de elétrons, como aqueles com biele elétrons deslocalizados, incluindo pequenas moléculas e grandes cadeias poliméricas.Para iniciar o procedimento cv, encha uma célula eletroquímica limpa com 1,5 mililitros de solução de eletrólito e cape a célula com suporte de eletrodo de politetrafluoroetileno. Insira eletrodos auxiliares de trabalho e referência na tampa com os eletrodos de trabalho e referência o mais próximo possível sem tocar. Certifique-se de que os eletrodos estão imersos no eletrólito.Em seguida, conecte os eletrodos a um potencialiostat, tomando cuidado para não deixar os conectores se tocarem. Para uma análise de redução, bolha gás inerte através da solução por pelo menos cinco minutos para remover oxigênio dissolvido. Em seguida, levante a linha de gás inerte acima da solução e deixe o gás fluindo durante todo o experimento.Uma vez que a célula eletroquímica esteja pronta, abra o software de potencialiostat e selecione o procedimento CV. Defina o potencial de partida para zero volts e defina os potenciais de vértices superiores e inferiores a dois volts e zero volts para análise de oxidação, ou a zero volts e 2,5 volts negativos para análise de redução. Defina o potencial de parada para zero volts.E o número de travessias para seis. E a taxa de varredura para 0,05 volts por segundo. Nomeie o arquivo de dados e adquira um voltammograma.Verifique se os eletrodos estão limpos e o oxigênio dissolvido foi removido, se aplicável. Em seguida, adicione 10 microliters de uma solução furacina de um mililitro ao eletrólito e adquira uma varredura de referência. Depois disso, esvazie e limpe a célula e os eletrodos.Encha a célula com 1,5 mililitros de uma solução mililitro do composto a ser analisada no eletrólito. Reconecte a célula ao potencialiostat e esparge a solução, se necessário. Em seguida, defina o potencial de partida para zero volts.Os potenciais de vértice superior e inferior a 0,5 volts e zero volts para oxidação. Ou zero volts e negativos 0,5 volts para redução. O potencial de parada para zero volts.E o número de travessias para 10. E a taxa de varredura para 0,05 volts por segundo. Nomeie o arquivo de dados e adquira este votammograma inicial.Em seguida, aumente o potencial do vértice superior em 0,1 volt para uma análise de oxidação ou diminua o potencial de vértice inferior em 0,1 volt para uma análise de redução. E executar o exame novamente. Repita este processo até que o pico completo de interesse seja observado.Se as varreduras sucessivas mudarem os potenciais limparam o eletrodo de referência, deixe-o absorver na solução de eletrólitos por uma hora. E então repita a medição. Após concluir as medidas de oxidação, realize medições de redução ou vis versa.Em seguida, defina o potencial de partida para zero volts, o vértice superior para um volt, o vértice inferior para 2,7 volts negativos, e o potencial de parada para zero volts. Execute a varredura e ajuste a janela potencial conforme necessário para garantir que os picos completos sejam visíveis. Repita o processo em diferentes taxas de varredura e na presença de furacin.Para iniciar o procedimento UV-Vis perto do IR, preencha uma célula espectroeletroquímica limpa com 0,5 mililitros de uma solução de eletrólitos. Insira os eletrodos auxiliares e de referência e coloque a célula montada no espectrômetro. Conecte os eletrodos ao potencialiostat e abra o software de potencialiostat e espectrômetro.Tome medidas de absorção em cada detector como um solvente em branco. Em seguida, desconecte,esvazie e limpe a célula. Refilá-lo com uma solução de molar de uma vez vezes 10 para a quinta solução molar negativa de um composto no eletrólito, ou apenas com o eletrólito se testar um material depositado no eletrodo de trabalho.É muito importante configurar a célula espectroeletroquímica corretamente e da forma mais semelhante possível à célula espectroeletroquímica usada para registrar o espectro em branco, só isso garantirá o registro de bons resultados. Coloque a célula no espectrômetro e reconecte os eletrodos ao potencialiostat. Aplique um potencial neutro à célula e adquira um espectro inicial.Aumente o potencial em 0,1 volt e espere cerca de 10 segundos para que o processo se estabilize. Então adquira outro espectro. Continue esse processo até que a primeira mudança seja observada no espectro.E então salvar esse espectro. Em seguida, aumente o potencial em 0,05 volts. Espere 10 segundos.E adquirir um espectro. Repita este processo até que o primeiro ou segundo potencial de oxidação, determinado a partir da medição do CV, seja alcançado. Em seguida, desarme o filme aplicando um potencial neutro.No final, compare os espectros do filme antes da oxidação e depois do doping. Para iniciar o procedimento espectroeletroquímico EPR para materiais poliméricos depositados em um eletrodo de trabalho, preencha a célula espectroeletroquímica com o eletrólito e coloque-a no espectrômetro EPR. Configure o padrão de manganês e ajuste os parâmetros do instrumento para cobrir apenas a terceira e quarta linhas de manganês.Adquira um espectro de antecedentes, verifique se há contaminantes e, em seguida, remova e limpe a célula. Em seguida, reabastecer a célula com o eletrólito. Coloque os eletrodos na célula com a referência e os eletrodos de trabalho dentro da espiral auxiliar do fio do fio eletrodo, tomando cuidado para não danificar a camada polimérica do eletrodo de trabalho.Posicione o eletrodo de trabalho perto da parte inferior da célula e o eletrodo de referência perto da parte superior da seção ativa do eletrodo de trabalho. Conecte os eletrodos a um potencialiostat e coloque a célula no instrumento. É fundamental configurar células espectroeletroquímicas adequadamente e não destruir positivos definitivos na superfície do eletrodo funcionando.A colocação incorreta dos eletrodos de trabalho torna impossível registrar qualquer resultado. Aplique um potencial neutro e adquira um espectro inicial. Em seguida, aumente o potencial em 0,1 volt, espere 10 segundos para que a amostra se equilibre e adquira outro espectro.Repita este processo até que o sinal EPR apareça. Em seguida, aumente o potencial em 0,05 volts, espere 10 segundos e adquira outro espectro. Continue esse processo até que o primeiro ou segundo potencial de oxidação seja alcançado e, em seguida, reverta os passos potenciais e retorne ao potencial inicial da mesma forma.Em seguida, aplique o potencial em que o sinal EPR apareceu. Habilite a referência de manganês e regise um espectro para obter uma medição com a terceira e quarta linhas espectrais de manganês. Os potenciais de início de processos reversíveis e irreversíveis podem ser estimados a partir de cálculos baseados na intersecção das linhas tangentes aos picos cv com o fundo, ajustados para o material de referência.UV-Vis perto da espectroscopia ir deste derivado polithiofene mostram a banda de absorção de polímeros neutro diminuindo e novas bandas de absorção polarônica e bipolar se formando durante o doping oxidativo, com um ponto isobestico em 604 nanômetros. A nova banda polarônica de 550 a 950 nanômetros foi atribuída aos cáras radicais de biothiofene e fenileno de parafenileno. Uma nova banda bipolar foi observada entre 950 e 1700 nanômetros.A espectroscopia de EPR durante a redução deste derivado de S-tetrazina mostrou um padrão de divisão hiperfina que correspondia a uma simulação consistente com a interação de um elétron não verificado com os quatro átomos de nitrogênio de S-tetrazina. Um único sinal de EPR amplo é frequentemente observado a partir de polímeros conjugados, indicando uma significativa des localização do íon radical gerado pelo processo de interesse redux. Ao realizar a análise de redução durante este procedimento certifique-se de retirar adequadamente a solução antes da medição para evitar qualquer interferência do auto oxigênio.Após esse procedimento, o potencial de ionização da afinidade eletrônica e a tampa de banda do material investigado podem ser estimados a partir dos dados. Ao utilizar este procedimento, você pode determinar o impacto da estrutura química nas propriedades investigadas para um grupo de materiais.

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Enxertia de nanotubos de carbono de Multiwalled com poliestireno para habilitar auto-montagem e anisotrópica Patchiness

Aqui, apresentamos um método de caracterização espectroscópica de moléculas orgânicas através da espectroscopia de fotoluminescência tempo-resolvido a escala temporal nanossegundo-para-milissegundo em condições de livre de oxigênio. Também são descritos métodos para eficientemente remover oxigênio das amostras e, assim, limitar a têmpera de luminescência.

Tempo-resolvido compostos orgânicos de Photophysical caracterização dos Triplet-colheita em um livre de oxigênio ambiente usando uma câmera de iCCD

Aprenda a usar voltametria cíclica, espectroscopia UV-Vis-NIR e EPR para analisar compostos orgânicos em eletrônica orgânica. Estes métodos permitem avaliar parâmetros eletroquímicos de materiais ativos de forma rápida.

Usando Voltametria Cíclica, UV-Vis-NIR e Espectroeletroquímica EPR para Analisar Compostos Orgânicos

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