유리 탄소와 불소 도핑 된 주석 산화물 전극에 비닐 함유 폴리 피리 딜 단지의 환원 적 전기 중합
Summary
A procedure for performing reductive electropolymerization of vinyl-containing compounds onto glassy carbon and fluorine doped tin-oxide coated electrodes is presented. Recommendations on electrochemical cell configurations and troubleshooting procedures are included. Although not explicitly described here, oxidative electropolymerization of pyrrole-containing compounds follows similar procedures to vinyl-based reductive electropolymerization.
Abstract
제어 전극 표면 개질이 필드, 태양 연료 애플리케이션 특히 사람들의 수가 중요하다. 전기 중합은 헬름홀츠 층 기판의 중합을 개시하기 위해인가 된 전위를 이용하여, 전극의 표면에 폴리머 필름을 electrodeposits 한 표면 개질 기술이다. 이 유용한 기술은 먼저 1980 년대 초 채플 힐 노스 캐롤라이나 대학의 머레이 – 마이어의 협력에 의해 설립 단량체 기판 등의 무기 복합체를 포함하는 필름의 다양한 물리적 현상을 연구하기 위해 사용 하였다. 여기서는 유리상 탄소와 불소 도핑 된 산화 주석 코팅 된 전극 상에 함유 된 폴리 비닐 피리 딜 착체의 환원 전기 중합을 수행함으로써 무기 복합체로 피복 전극 용 절차를 강조. 전기 화학 전지의 구성 및 문제 해결 절차에 대한 권장 사항이 포함되어 있습니다. 하지 전자 있지만xplicitly 여기에 설명, 피롤 함유 화합물의 산화 전기 중합은 비닐 계 환원 전기 중합 유사한 절차를 따르지만 훨씬 덜 민감한 산소와 물이다.
Introduction
전기 중합 직접 전극 표면에서 단량체 성 전구 물질의 중합을 개시하기 위해인가 된 전위를 이용하고 Electrocatalysis 화학적 얇은 전기 및 / 또는 전극과 반도체 표면에 활성 폴리 피리 필름. 1-4을 생성 시키는데 이용 된 중합 기법 전자 전달 5-10, 11, 12 광화학, 통전 변색 성 13-16, 17 및 18은 배위 화학 electropolymerized 필름에서 조사되었다. 이 기술이 처음 비닐 3, 5, 7, 8, 11 ~ 15, 19, 20 및 피롤 6, 9의 전기 중합을위한 마이어 – 머레이 협력 노스 캐롤라이나 대학에서 개발 된, 21 ~ 24 절 유도기판을 행하는 각종 착체에 탈. 1 금속 착체에 배위하면, electropolymers를 생산 공통 딜 리간드 계의 번호를 표시도. 피롤 관능 리간드, 전기 중합은 (그림 2) 산화 적 전기 중합 결과, 피롤 잔기의 산화에 의해 개시되는 동안 환원 전기 중합에서 비닐 함유 화합물의 전기 중합은 비닐 기 접합 딜 리간드의 감소에 따라 발생한다. 전기 중합 기술은 직접 전극에 거의 모든 전이 금속 착물을 부착하기위한 일반화 된 방법을 제공하기위한 목적으로 개발되었다. 이 방법의 다양성은 electropolymer 수정 전극의 수많은 조사에 문을 엽니 다.
전극에 직접 접합을 포함하는 다른 접속 전략, 대조적으로, 전기 중합은 ADV을 구비전극면 수정 전 없어도 사용할 ANTAGE. . 따라서 상관없이 표면 형태 또는 조성물 (4), 10, 25, 전도성 기판의 임의의 수에 적용 할 수있는, 범용성이 26 중합체 길이가 성장함에 따라 물성 변화의 결과이고; 모노머는 전해액에 가용성이지만, 중합이 발생하고, 가교는 전극 표면이 발생 필름, 침전 및 물리적 흡착 (도 3) rigidifies. 27
일반적으로 태양 전지 연료 연구에 사용되는 고가의 pH의,에 불안정한 산화물 물 표면, 또는 포스 포 네이트 유도체 화 착체에 불안정한 산화물 표면 – 결합 된 카르 복실 레이트에 비해, 이들 계면 전극 중합체 필름 구조는 안정성의 이점도 제공 넓은 pH 범위 (0-14)을 통해 유기 용매 및 물을 포함하여 다양한 미디어.28-30 전기 중합은 서브 단층에서 카르 복실 레이트 또는 포스 – 유도 단지 인터페이스 구조가 단층 표면 적용 범위가 제한되는 반면 수십 또는 동등 단일 층의 수백에 명백한 표면 커버리지의 큰 범위와 필름을 증착 할 수 있습니다.
비닐 피롤 함유 딜과 폴리 피리 임의의 여러 화합물이 중합 할 수 있지만, [Ru로 II (PhTpy)는 (5,5'- dvbpy ()을 MeCN) (PF 6) 2 (1; PhTpy 4'- 페닐이며 -2,2- '6', 2 ''- 터 피리딘, 5,5'- dvbpy는 디 비닐 -2,2'- 5,5'- 비 피리딘; 그림 4) 환원 전기 중합을 입증하는 모델 단지로 활용 될 것입니다 유리상 탄소와 불소 도핑 된 산화 주석에서, FTO,이 보고서의 전극. 1 인해 금속 – 대 Li, 전위에 전기 응용 례를 가지고 현대 electropolymer 전구체의 예이고GAND 충전 전송, MLCT은 빛 스펙트럼의 가시 영역에 누워 흡수 스펙트럼은, UV-마주 광. 18, 30 일에 대한 여기에 제시된 어떤 결과가 이미 약간 수정 된 형태로 발표되었다주의하시기 바랍니다. (18)을 조사 할 수있다
Protocol
Representative Results
Discussion
전기 중합은 다른 기술에 공통없는 제어 변수의 큰 범위를 제공합니다. 등 시약 (단량체) 농도, 온도, 용매, 반응 같은 표준 변수 이외에, 전기 중합 추가적으로 전기 화학적 방법에 공통 전기 화학적 실험 매개 변수에 의해 제어 될 수있다. CV 스캔 속도, 스위칭 잠재력 및 횟수는 electropolymers의 증착에 영향을 미칩니다. 예를 들면, 리간드의 환원 전파를 통해 사이클의 수가 증가함에 따라, 또…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 전기 화학적 실험 및 계측 (LSC와 j 번째)의 지원을 위해 화학 버지니아 군사 연구소 (VMI) 부서를 인정합니다. 학부의 학장의 VMI 사무실 조브 간행물과 관련된 생산 비용을 지원했다. 우리는 UNC EFRC 인정 : 태양 연료 센터, 화합물 합성 및 재료 특성의 지원을 위해 에너지, 과학의 사무실, 수상 번호 DE-SC0001011에서 기본 에너지 과학의 사무실, 미 교육부의 재정 지원 에너지 프론티어 연구 센터 (DPH ).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number |
| Tetrabutylammonium hexafluorophosphate for electrochemical analysis, ≥99.0%, | Sigma-Aldrich | 86879-25G |
| Acetonitrile (Optima LC/MS), Fisher Chemical | Fisher Scientific | A955-4 |
| 3 mm dia. Glassy Carbon Working Electrode | CH Instruments | CH104 |
| Non-Aqueous Ag/Ag+ Reference Electrode w/ porous Teflon Tip | CH Instruments | CHI112 |
| Platinum gauze | Alfa Aesar | AA10282FF |
| Electrode Polishing Kit | CH Instruments | CHI120 |
| Cole-Parmer KAPTON TAPE 1/2IN X 36 YD | Fisher Scientific | NC0099200 |
| Fisherbrand Polypropylene Tubing 4-Way Connectors | Fisher Scientific | 15-315-32B |
| 500mL Bottle, Gas Washing, Tall Form, Coarse Frit | Chemglass | CG-1114-15 |
| 3 compartment H-Cell for electrochemistry | Custom made H-cell with 3 compartments | |
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