Раман и ИК Spectroelectrochemical методы как инструменты для анализа конъюгированных органических соединений

Рамен и ИК-спектроэлектрохимия могут быть использованы для расширенной характеристики структурных изменений в электропроводящих компонентах, приобретающих в ходе электрохимического процесса, и, например, для изучения механизма реакций. Основным преимуществом является возможность наблюдения сигнала, возникающего из промежуточных продуктов электрохимического процесса, или исследования процесса, в котором продукты не могут быть разделены. Перед выполнением спектроэлектрохимических исследований используйте циклическую вольтамметрию для определения потенциальных диапазонов процессов редокса, представляющих интерес.

Чтобы начать процедуру, промыть оксид олова индия покрытием кварца рабочий электрод с деионизированной водой. Sonicate кварца Ито электрод в актоне, и изопропиловый спирт, в последовательности, в течение 15 минут каждый. В то время как электрод Ито в настоящее время sonicated, сжечь рабочую площадь платиновой проволоки, или спиральный противоём электрод, в пламени высокой температуры газового факела, только до тех пор, пока провод становится красным.

Дайте проводу остыть до комнатной температуры в окружающем воздухе. Удалите эталонный электрод из раствора электролита для хранения и трижды промойте растворителем, который будет использоваться во время измерений. Очистите соответствующий спектрэлектрохимический сосуд этанолом, изопропиловым спиртом или ацетоном и дайте ему высохнуть.

Очистите другие компоненты клетки ацетоном и дайте им высохнуть в течение по крайней мере одной минуты. После того, как sonication электрода Ито завершена, дайте ему высохнуть. Затем приготовьте не менее 10 миллилитров поддерживающего электролитного раствора с концентрацией не менее чем в 100 раз больше целевой концентрации анолита.

Если это применимо для эксперимента, приготовьте два миллилитров одного миллимолярского анолитного раствора в электролите. Пузырь инертного газа через анолит или электролитный раствор в течение 5 минут при умеренном потоке газа, так что только небольшие пузырьки появляются на поверхности раствора. После этого приступайте к выбранной процедуре спектроэлектрохимии.

Когда готовы начать ИК крепкий, собрать чистый ИК спектроэлектрохимической клетки. Убедитесь, что электроды не находятся в контакте друг с другом. Заполните собранную ячейку чистым растворителем и проверьте ее на наличие утечек.

Отрегулируйте сборку по мере необходимости, чтобы убедиться, что ячейка не имеет утечек. После завершения, удалить растворитель. Затем включите ИК-спектрометр и откройте программное обеспечение прибора.

Заполните клетку раствором анолита, гарантируя, что области электродов, которые будут облучены лучом инцидента, погружены в воду, или раствор был нарисован капиллярными силами между кристаллом ATR и прикрепленным электродом. Затем загрузите ячейку в инструмент. Подключите электроды к понтентиостату, будьте осторожны, чтобы электроды или разъемы не касались друг друга.

Заполните параметры приобретения спектра ИК и зарегистрируйте фоновый спектр решения без потенциального применения. Затем нанесите потенциал нулевого вольта на работающий электрод. Приобретайте и сохраните начальный спектр ИК.

Затем увеличьте применяемый потенциал на 100 милливольт, подождите 15 секунд и приобретете другой ИК-спектр. Повторите этот процесс до тех пор, пока спектры не будут приобретены для всего потенциального диапазона интересов. Чтобы оценить обратимость процесса редокса, представляющий интерес, верните применяемый потенциал на начальное значение в 100 милливольтных шагов и приобретете спектр для каждого шага.

В противном случае, вернуться к первоначальному значению в один шаг, и приобрести только один спектр. Далее вычесть начальный спектр из всех других спектров, чтобы получить дифференциальные спектры. Затем отключите клетку и перенесите раствор в электрохимическую ячейку, на CV.До рамэн-спектроэлектрохимического исследования, покрой чистую проволоку, или электрод пластины, с анолитом, путем электрополимеризации или литья погружения.

Когда вы будете готовы к исследованию, включите спектрометр рамэн, лазер и программное обеспечение для управления. Соберите спектроэлектрохимическую клетку, будьте осторожны, чтобы держать электроды разделены. Располагаем анолитным рабочим электродом как можно ближе к клеточной стене, сталкиваясь с входящим лучом инцидента, оставляя пространство для раствора, который будет течь между ним и стеной.

Затем добавьте в клетку около двух миллилитров электролитного или анолитного раствора, чтобы все электроды были погружены в раствор. Поместите клетку в спектрометр и подключите электроды к potentiostat, будьте осторожны, чтобы электроды не касались друг друга. Сосредоточьте камеру спектрометра на пленке, снятой на рабочий электрод.

Затем закройте крышку спектрометра. Выберите тип лазера и классификацию, подходящие для образца. Сосредоточьте лазерный луч на рабочей поверхности электрода так, чтобы появилась самая острая точка или линия.

Установите спектральный диапазон, время освещения, количество повторений и мощность лазера в программном обеспечении спектрометра, соответствующее образцу. Используйте низкую мощность лазера, чтобы избежать уничтожения образца. Приобрети начальный спектр рамэна.

Отрегулируйте параметры сбора данных и повторите сканирование по мере необходимости до тех пор, пока не будет получен хороший начальный спектр. Затем нанесите стартовый потенциал нулевого вольта на рабочий электрод. Соберите спектр и сохраните его с описательным именем файла.

Затем увеличьте применяемый потенциал на 100 милливольт, подождите 15 секунд и соберите другой спектр. Продолжить приобретение и сохранение спектров таким образом, по всему желаемому диапазону прикладного потенциала, а затем приобрести другой спектр на первоначальный потенциал для оценки обратимости процесса redox интереса. После этого исправляйте потенциальные значения, используя резюме, как описано ранее.

Дифференциальные ИК-спектры, взятые во время электрополимеризации трифениламина на основе гидразона, производного с реактивными виниловыми группами, показали повышенную передачу на уровне около 16 сотен обратных сантиметров, что указывает на потерю некоторых мономеров, спряженных двойными связями во время электрополимеризации. Изменения в передаче между 675 и 900 обратными сантиметрами указывали на потерю ИК-сигнала от моносубциализованного бензола и новый ИК-сигнал от дезувуированного бензола. Это предложило механизм электрополимеризации, включающий реакцию между виниловыми группами, и моносублитированные кольца бензола.

Раменская спектроскопия полианилиновой пленки, отложенная на золотом электроде, электрографированная ею с анолином, показала полосы, характерные для формы лейкоэмералдина, в исходной точке потенциала нулевых милливольт. Когда прикладной потенциал увеличился за пределами первой пары редокс полианилина, были замечены полосы, указывающие на переход к полухиноновой полианилиновой структуре. Увеличение прикладного потенциала за пределами второй пары redox привело к повышенной интенсивности группы характеристика депротенированного хиноидного кольца, и снижение интенсивности полосы, характерной для полухинона радикала.

Это указывает на то, что полианилин перешел в пернигранилиновую форму. Эти методы проложили путь для исследователей в области органической электроники для изучения структурных изменений, приобретающих во время процессов редокса, оценки качества отдельных слоев, исследования прочности системы во время нескольких циклов сокращения окисления, или изучения диффузии в многослойных структурах. При попытке этой процедуры, помните, что некоторые молекулярные вибрации могут быть активны только в ИК или рамэн спектроскопии, что делает их взаимодополняющими друг друга.

Наилучшие результаты получены, когда изменения включают группы, активные в используемом методе. Не забывайте, что работа с органическими растворителями может быть чрезвычайно опасной. Соответствующие меры предосторожности всегда должны быть приняты во время этой процедуры.