Summary
Kinetiken för kylningsprocessen definierar egenskaperna för Joniska geler baserat på lågmolekylära gelators. Detta manuskript beskriver användningen av termiska skanning conductometry (TSC), som erhåller full kontroll över gelation processen, tillsammans med i situ mätningar av proverna temperatur och ledningsförmåga.
Abstract
Termiska skanning conductometry protokollet är en ny metod studera Joniska geler baserat på lågmolekylära gelators. Metoden är utformad för att följa dynamiskt föränderliga tillståndet för ionogels, och för att leverera mer information och detaljer om en subtil förändring av ledande egenskaper med en ökning eller minskning i temperaturen. Dessutom tillåter metoden prestanda på lång sikt (dvs dagar, veckor) mätningar vid en konstant temperatur att undersöka stabilitet och hållbarhet av systemet och de åldrande effekterna. Den största fördelen med metoden TSC över klassiskt conductometry är förmågan att utföra mätningar under gelation processen, vilket var omöjligt med den klassiska metoden på grund av temperaturstabilisering, vilket tar lång tid innan den individuell mätning. Det är ett välkänt faktum att kyla scenen för att få den fysiska gel fasen, måste vara snabb; Dessutom beroende på kylning, kan olika mikrostrukturer uppnås. TSC metoden kan utföras med någon kyla/värme som kan säkerställas genom extern temperatur systemet. I vårt fall kan vi uppnå linjär temperatur förändring priser mellan 0,1 och cirka 10 ° C/min. Den termiska skanning conductometry är utformad för att fungera i cykler, kontinuerligt ändra mellan värme och kyla stadier. Ett sådant tillvägagångssätt tillåter studie av reproducerbarhet av termiskt reversibel gel-sol fas övergången. Dessutom tillåter det utförandet av olika experimentella protokoll på samma prov, som kan uppdateras till starttillstånd (om nödvändigt) utan avlägsnande från i mätcellen. Därför kan mätningarna utföras snabbare, på ett effektivare sätt, och med mycket högre reproducerbarhet och noggrannhet. Dessutom kan metoden TSC också användas som ett verktyg för att tillverka ionogels med riktade egenskaper, som mikrostruktur, med en omedelbar karakterisering av elektriskt ledande egenskaper.
Introduction
Termiskt vändbar Ionogels
Fysiska gelation är en process som tillåter byggandet av strukturer av själv monterade gelator molekyler i närvaro av lösningsmedel molekylerna. På grund av icke-kovalenta natur för interaktionerna som är ansvarig för detta fenomen (t.ex. väte bindning, van der Waals interaktioner, dispersion styrkor, elektrostatiska krafter, π-π stapling, etc.), dessa system är termiskt reversibla. Denna termiska reversibilitet, tillsammans med mycket låga koncentrationen av gelator och de många olika system som kan skapas, är några av de främsta fördelarna av fysiska geler över kemiska. Tack vare de unika egenskaperna hos den fysiska gel staten, ionogels kännetecknas med önskvärda funktioner som enkel återvinning, lång livslängd, förbättrade fysiska egenskaper (e.g. Joniska ledningsförmåga), användarvänlighet produktion, och sänkning av den produktionskostnader. Med hänsyn till det ovanstående fördelarna med fysisk geler (som redan har ett brett utbud av olika program1,2,3,4), var dessa tänkt att användas som en alternativ väg för elektrolyt stelning och erhållande av ionogels5,6,7,8. Den klassiska conductometry var dock inte känslig och tillräckligt noggranna för att följa sådana dynamiskt föränderliga system. Därför, det gick inte att identifiera fasövergångar och förbättrad dynamics av joner i gel matrix9. Anledningen till denna okänslighet var den tid som behövs för temperatur stabiliseringen, under vilken dynamiska förändringar av provets egenskaper var pågår innan mätningen startades. Dessutom begränsades antalet uppmätta temperaturer i ordning, inte att avsevärt utvidga experimentella tiden. Därför, för att fullständigt och korrekt karakterisera ionogels, en ny metod behövdes, som skulle kunna följa de dynamiska förändringarna av egenskaper som funktion av temperatur och kontinuerligt registrerar data i realtid. Det sättet gelation processen utförs avgör egenskaperna för den skapade ionogel. De intermolekylära icke-kovalenta interaktionerna definieras under den kylande etappen; genom att ändra gelation temperaturen och kyla priser, kan man starkt påverka dessa interaktioner. Det var därför extremt viktigt att mäta systemet under kylning när gelation äger rum. Med den klassiska metoden var detta omöjligt på grund av temperatur stabilisering tid för mätning och de snabba svalkande priser krävs för framgångsrika gelation. Dock med den termiska skanning conductometry metod denna uppgift är mycket enkel, levererar exakta och reproducerbara resultat och gör att utredningen av påverkan av olika kinetik av termiska förändringar tillämpas på provet på provets egenskaper 10. som ett resultat, ionogels med riktade egenskaper kan studeras och tillverkas på samma gång.
Thermal skanning Conductometry (TSC)
Den termiska skanning conductometry är tänkt för att leverera en reproducerbar, korrekt och snabb reagerande experimentell metod för ledningsförmåga mätning av dynamiskt föränderliga och termiskt reversibla system, gillar ionogels baserat på låg molekylvikt gelators. Men kan det också användas med elektrolyter, Joniska vätskor och alla andra ledande prov som kan placeras i i mätcellen och har ledningsförmåga i sensorn mätområde. Dessutom, förutom forskning ansökan, har metoden framgångsrikt använts för att tillverka ionogels med riktade egenskaper som mikrostruktur, optiska utseendemässigt eller termisk stabilitet, och fas övergångstemperaturen på ett korrekt och enkelt sätt. Beroende på kinetik och historia av termisk behandling med användning av metoden TSC, får vi full kontroll över några grundläggande egenskaper hos fysiska gel system. Kammaren har dessutom utrustats i en videokamera att inspektera tillståndet provet och registrera ändringarna av provet speciellt under gelation och upplösningen processer. En ytterligare fördel med TSC metoden är dess enkelhet, som systemet kan byggas från en standard conductometer, en programmerbar temperaturregulator, gasformigt kväve raden för värme/kyla medlet, kylskåpet, mätkammaren och en PC, som kan hittas i de flesta laboratorier.
TSC experimentella webbplatsen
Den termiska skanning conductometry experiment kan byggas i nästan varje laboratorium med relativt låga kostnader. I gengäld erhåller en korrekt, reproducerbar och snabb metod för mätning av flytande och halvfasta konduktiv prover på olika yttre förhållanden. En detaljerad verksamhetsplan TSC experimentella inställningarna byggt i vårt laboratorium ges figur 1.
Figur 1: blockschema av webbplatsen mätning. Komponenterna består arbeta experimentellt ställa in för termiska conductometry skanningsmetod. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
För temperaturändring, en hemmagjord temperaturregulator användes, men någon form av programmerbar temperaturregulator, som kan ändra temperaturen linjärt med en definierad ändra hastighet, kan användas. För termisk isolering, har en speciell kammare byggts. Syftet med att använda en isolering kammare är att minimera horisontella temperaturgradienter i provet och för att försäkra snabb kylning priser. Avdelningen består av en glas cylinder med en 40 mm inre diameter och 300 mm längd. På undersidan, där finns värmaren med gasformigt kväve vikar, är slutet av inloppet utrustad med en diffusor att sprida jämnt varm eller kall gas. Detta är också den plats där temperaturgivare PT100 av variabel temperatur styrenheten (VTC) är beläget. Temperaturen i provet registreras självständigt av temperatursensorn ligger i ledningsförmåga sensorn. Kammaren har dessutom utrustats i en videokamera att inspektera tillståndet provet och registrera ändringarna av provet speciellt under gelation och upplösningen processer. Det gasformigt kväve som erhållits från avdunstning av flytande kväve i 250 L högtryck tanken används som medium för uppvärmning och kylning. Arbetstrycket i raden kväve är satt till 6 barer och reducerade till 2 barer på mätplatsen. Sådana inställningar kan obtainmenten av flöden mellan 4 och 28 L/min utan störningar, vilket tillåter en kylning hastighet av 10 ° C/min. För att sänka den ursprungliga temperaturen av gas som kväve, externa kylskåpet har använts, och minskade temperaturen var 10 ° C. Detta tillåter obtainmenten av bra linjäritet temperaturförändringen, start från rumstemperatur. Under snabb kylning, är temperaturen på kvävgas minskade till-15 ° C att bistå hög kyla priser. Det är nödvändigt att använda gasformigt kväve, och inte ens torr luft, för att undvika isbildning kylskåpet på grund av låga temperaturer.
Proverna var isatt i en flaska med 9 mm inre diameter och längd 58 mm, tillverkad av polypropen och utrustad med ett skruvlock, som har en gummiring för snäva stängning. Flaskorna kan användas upp till 120 ° C. (se figur 2).
Figur 2: bilden av en polypropylen injektionsflaska och dess montering ledningsförmåga sensorn. (1) polypropylen injektionsflaska, (2) skruvlock med gummiring, 2a - skruvlocket monterad på ledningsförmåga sensorn, (3) injektionsflaskan med monterade ledningsförmåga sensor, skruvlocket säkrade med teflontejp. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. beredning av experimentella webbplatsen för TSC mätning
- För att mäta de fulla egenskaperna av metoden TSC, använda den kommersiellt tillgängliga conductometer utrustad med fyra elektrod celler (alternativt två elektroden celler kan användas för låg konduktivitet) och temperaturgivare. Anslut den till datorn och registrera ledningsförmåga och temperatur av provet (4% wt % av methyl-4,6-O-(p-nitrobenzylidene)-α-D-glucopyranoside i 1 M molära koncentrationen av tetraethylammonium bromid - TEABr i glycerol - Glyc används i studerade fall, se punkt 3 för Joniska gel provberedning) tillsammans med datortid.
- Automatisk avläsning, använda den programvara som levereras av tillverkaren tillsammans med conductometer, och ange mätläget till kontinuerlig med intervall avläsningar varje 1 s.
- Förbereda raden kväve (Fyll i högtrycks kväve tank med flytande kväve och börja att avdunsta den för att få gasformigt kväve i raden kväve) och Ställ in trycket till 2 barer och önskat flöde, sedan minska den ursprungliga temperaturen av gas som kväve med hjälp av kylskåp.
- Tätt montera skruvkorken på injektionsflaskan på ledande sensorn och säkra den med en bit teflontejp (avgörande med flyktiga prover) (se figur 2).
2. beredning av elektrolytlösning
- Förbered elektrolyterna genom att blanda en lämplig mängd glycerol, används som lösningsmedel, och tetraethylammonium metylbromid (TEABr) (användning skala att väga den erforderliga mängden av föreningar med detta för koncentration behövs för utredning), används som en upplöst substans, i en injektionsflaska av glas är ordentligt stängd och uppvärmd vid 100 ° C i 15 min.
- Nästa, rör blandningen för 1 min och värme det igen vid 100 ° C för 5 min att se till att alla lösningens är upplöst och blandningen är homogen.
- Använd dessa beredd elektrolyt lösningar för mätningar och efteråt för beredning av ionogels.
3. beredning av låg molekylvikt Joniska geler
- Förbereda ionogels från lösningarna som elektrolyt (se avsnitt 2) genom att lägga till 178,6 mg av de lågmolekylära gelator 4 mL 1 M TEABr/Glyc elektrolytlösning att få 4% wt % av Joniska gel urvalet.
Obs: Den kemiska syntesen av de begagnade gelator beskrivs någon annanstans11. - För att upplösa gelator, lägga till glasflaskan med elektrolytlösningen och värm vid 130 ° C i 20 min med ytterligare omrörning för att underlätta upplösningen.
- Efter att helt upplösa gelator, värm blandningen för en ytterligare 5 min att säkerställa att provet är homogen.
- Därefter snabbt kyla ner provet i en torr kylblocket vid 10 ° C att säkerställa fysiska gelation. Efter ingreppet, bör en homogen, genomskinlig eller ogenomskinlig gel fas uppnås (figur 3).
Obs: Efter den första gelation har utförts, provet blir flytande när du vrider till sol fasen vid höga temperaturer, men efter att ha återvänt till rumstemperatur visar den gel-fasen igen. Den temperatur som behövs för gel-sol fas övergången är lägre än den temperatur som behövs för upplösning av den kristallina gelator. Genom att ändra kineticsen av kyla scenen, kan man påverka de fysiska egenskaperna hos den erhållna ionogel, som mikrostruktur, optiska utseendemässigt eller gel-sol fas övergångstemperaturen (Tgs).
Figur 3 : Utseende av det undersökta provet. 1M TEABr/Glyc elektrolyten (en), 4% ionogel med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt i transparent fas (b), 4% ionogel med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt i ogenomskinliga fas (c). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
4. in Situ Thermal skanning Conductometry av Ionogels
- För att förbereda provet TSC mätning, värm ionogel ovan Tgs temperaturen, 94.85 ° C i det studera fallet. Överför det till förhandskyld polypropylen injektionsflaskan efter det vänder till sol fas. På grund av snabb nedkylning av sol, skapas den gel fasen.
- Infoga ledningsförmåga sensorn (med skruvlocket på injektionsflaskan på den) i injektionsflaskan genom att trycka den in i gel, dra åt skruvkorken och fäst det med teflontejp.
- Utföra den TSC mätning och posten konduktivitet, temperatur och tid att förbereda ledningsförmåga vs temperatur, temperatur vs tid och ledningsförmåga vs tidskopplingar. Upprepa mätningen i de undersökta temperaturområdet (9,85-99,85 ° C) i värme-kyla cykler (minst 2 gånger).
Obs: Kom ihåg 1st cykeln används för att eliminera alla avvikelser av provet orsakas av förfarandet för beredning. - Utföra mätningarna med olika kyla priser (7 ° C/min, 4 ° C/min och 1 ° C/min i studerade fall) för att utforska hur det påverkar undersökta ionogels konduktiv och termiska egenskaper.
Obs: för att demonstrera hur metoden TSC kan användas som ett verktyg för att få ionogels med riktade egenskaper, en serie experiment med icke vattenhaltigt ionogel baserat på gelator 1, glycerol och TEABr utfördes och presenteras i detta manuskript.
5. exempel på TSC mätning
- Stick den undersökta ionogel i flaskan och tryck i ledningsförmåga sensorn.
- Utför 1st värme-kyla cykeln för att förbättra den elektrod kontakten, och ta bort alla ojämnheter i ionogel mikrostrukturen följd att placera provet i injektionsflaskan och ses som repor, sprickor, och luftbubblor som ingår i gelen.
- Mäta konduktivitet och temperatur tillsammans med tid under 2nd och 3rd värme-kyla cykel för att undersöka prestanda för ionogel och reproducerbarhet av systemet. Ange andelen värme till 2 ° C/min och kylningshastigheten-7 ° C/min, och gelation temperatur 10 ° c. Som ett resultat, få en transparent gel fas.
- Utföra 4: e och 5: e värme-kyla cykel, med uppvärmning och kylning priser lika med 2 ° C/min och gelation temperaturen lika med 10 ° C. Som ett resultat, erhålla en blandning av de genomskinliga och ogenomskinliga gel faserna.
- Utföra den 6: e och 7: e värme-kyla cykel med värme och kyla priser lika med 2 ° C/min och en gelation temperatur lika med 60 ° C. Som ett resultat, få en vit, ogenomskinlig gel fas.
- Utför analys av 1st derivat för inspelade data att se skillnader mellan prover.
- Förvara provet i 20 min vid varje gelation temperaturerna att garantera att gelation processen slutförs.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De organiska Joniska gelerna utgör en ny klass av funktionella material som kan bli en alternativ lösning för polymer gel elektrolyter. För att uppnå detta mål har dock dessa geler djupt undersökt och förstås. Termiskt reversibel karaktären av gelation processen och dynamiskt föränderliga egenskaper av temperatur och fas förekomsten, krävs en ny experimentell metod som möjliggör registrering av uppgifter och identifiering av subtila förändringar i temperatur ändra. Thermal skanning conductometry är den enda metod som tillåter inspelning av ledningsförmåga och temperatur av provet i värme-kyla cykler, och en linjär förändring av temperaturen. Metoden TSC är först kan utföra mätningar under processen gelation som levererats nya detaljer om hur du ändrar egenskaperna för ionogel provet under detta skede.
Figur 4 : The TSC värme-kyla cykeln mätt för [im] HSO 4 jonisk vätska. TSC värme-kyla cykeln mätt för [im] HSO4 jonisk vätska syntetiseras enligt Bielejewski et al. 12 de röda punkterna visar påverkan av dålig elektrod kontakt effekter till följd av sprickor och luftbubblor efter nedsänkning elektroder i ionogel fas [im] HSO4. De orangefärgade punkterna visar hur den dåliga kontakten togs bort av bearbetning provet med TSC-metoden. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4 visar en typisk temperaturberoende av ledningsförmåga, inspelad av metoden TSC. Den första värme-kyla cykeln visar hur brister av provet mikrostrukturen, och dålig elektrisk kontakt med elektroderna skapade under tillverkningsprocessen, minskar prestanda för geléartad elektrolyt. Denna ogynnsamma effekt utgör ett stort problem när det gäller polymeren gel elektrolyter. Dock när det gäller ekologiska Joniska geler, kan problemet enkelt lösas genom att utföra en andra värme-kyla cykel i enheten. Temperaturberoendet av konduktiviteten registreras under andra värme visar en ökning av konduktiviteten, vilket indikerar att kontakt med elektroderna har förbättrats. Dessutom, genom att analysera TSC kurvan, kan man upptäcka vissa subtila anomalier. Dessa anomalier har sitt ursprung i fasövergångar från gel till sol fasen under uppvärmning och från sol till gel fas under kyla scenen, liksom andra typer av fasövergångar som påverkar ion rörlighet. Analys av första derivatan av konduktiviteten i funktion av temperaturen ger en tydlig bild av anomalierna.
Figur 5 : Temperaturberoendet av 4% ionogel gjort med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt. Temperaturberoendet av 4% ionogel gjort med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt på transparent gel fas (en). 1st derivatan av σ registreratsDC i den genomskinliga gel fasen (b) för ionogel. Den enda anomalin observerade resultat från närvaron av en arrangera gradvis övergången från transparent gel fas till sol fasen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6 : Temperaturberoendet av 4% ionogel gjort med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt vid blandningen av två gel faser. Temperaturberoendet av 4% ionogel gjort med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt vid blandningen av två gel faser, den genomskinliga och ogenomskinliga, (en). 1st derivatan av σDC registreras för ionogel, (b). Två anomalier av observerade resultat från två fasövergångar i provet. Anomalin vid lägre temperatur resultat från en fasövergång från fasen transparent gel till sol och anomali på högre temperatur resultaten från en fasövergång från ogenomskinlig gel fas till sol fasen, respektive. Båda gel faserna (genomskinliga och ogenomskinliga) skapades i gel provet, till följd av måttlig temperatur förändring priser (4 ° C/min) används under kylning av provet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7 : Temperaturberoendet av 4% ionogel gjort med 1 M TEABr/Glyc elektrolyt. På ogenomskinlig gel fasen (en) den 1st derivat av σDC registreras för ionogel, (b) enda anomali observerats här resultaten från närvaron av en arrangera gradvis övergången från ogenomskinlig gel fas till sol fasen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Siffrorna 5-7 visar en rad TSC kurvor, tillsammans med första derivatan registreras för samma ionogel prov, men erhålls med annorlunda utförs kylning stadier. Resultaten visar hur kyla scenen påverkar egenskaperna av det erhållna provet. Dessa data visar dessutom hur känsliga metoden TSC är. Figur 5 visar TSC kurvan registreras för transparent provet, figur 6 för blandningen av genomskinliga och ogenomskinliga prov och figur 7 för vit, ogenomskinlig provet. Genom att utföra analys av registrerade data i TSC, hittade vi att förutom det optiska utseendemässigt av den joniska gel fasen, termiska egenskaper har också ändrats. För vit, ogenomskinlig gel fas (figur 7) var termisk stabilitet och Tgs fas övergången temperaturer högre än för transparent fas (figur 5). När det gäller blandade genomskinliga och ogenomskinliga faser (figur 6) observerat vi två Tgs fas övergången temperatur egenskaper för var och en av faserna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den termiska skanning conductometry är en ny experimentell metod som har visat sig vara ett effektivt sätt att utreda dynamiskt föränderliga system, gillar ionogels baserat på lågmolekylära gelators, elektrolyter eller Joniska vätskor. Dess tillämplighet är dock inte begränsad bara till ionogels. Metoden TSC kan lätt användas med andra typer av dirigering mjuk materia system gillar hydrogels, emulsioner, krämer eller annan avgift som innehåller transportörer som ledningsförmåga sensorn kan infogas. Begränsningarna med metoden är dess beroende av ledningsförmåga sensorn själv, och vilka typer av prover som det kan arbeta med, men protokollet kan användas med någon annan typ av ledningsförmåga cell, bredda tillämpligheten av metoden bortom genomför fysiska geler. På grund av kontinuerlig arbetsflödet med värme-kyla cykler i TSC-metoden, kan man undersöka påverkan av olika fysiska egenskaper av de substrat, t.ex. inledande viskositet av lösningen för att undersöka dess inverkan på egenskaperna för skapade system, såsom stelhet i fasen gel. Eftersom metoden TSC visat sig vara mycket känsliga för fasövergång konvertera solid som provet till flytande tillstånd, kommer att den högre styvheten av gelen resultera i större anomali observerades vid högre fas övergången temperatur.
För att få alla detaljer om det undersökta systemet, har man att utföra analys av 1st derivat för inspelade data i värme-kyla cykler att bestämma förekomsten av olika faser i det studerade systemet, Tgs och Tsg fas övergången temperaturer, stabilitet och reproducerbarhet av konduktiv boenden12. Det har dessutom visat att TSC kan användas framgångsrikt för att tillverka ionogels med riktade egenskaper tillsammans med i situ karakterisering av dess ledande och termiska egenskaper. Utför TSC mätningen är en enkel uppgift, och är lätt att kontrollera och ändra enligt faktiska krav. Användaren behöver inte någon särskild uppmärksamhet under prepareringen av ionogel för TSC mätning. Brister, liksom dålig elektrodkontakt med provet, störningar av gel mikrostruktur eller luftbubblor anhållna i gel fas under överföring av varm sol till injektionsflaskan, påverka negativt elektriskt ledande egenskaper för ionogel. Dock när det gäller fysiska geler och användning av TSC metod utgör inget av ovanstående ett verkligt problem, som alla av dem lätt kan tas bort på en gång under värme-kyla cykel tillämpas i TSC mätningen (figur 3). De låga kostnaderna för den experimentella setup kan göra den åtkomlig för många laboratorier. I gengäld erhåller en exakt och reproducerbar metod, tillräckligt snabbt för att registrera subtila förändringar på sol-gel och gel-sol fas övergångstemperaturen och känsliga nog att skilja mellan två samtidiga faser i ett system. För att säkerställa hög reproducerbarhet av mätningarna över många av värme-kyla cykler, är det viktigt att uppmätta provet bevarar dess kemiska sammansättning. I fråga om flyktiga prover eller prover som blivit instabil vid högre temperaturer, måste montering av ledningsförmåga sensorn i injektionsflaskorna därför fast och tät för att eliminera läckage. I jämförelse med klassiskt conductometry, den ger mycket mer data och kan användas i automatiskt läge, så att en upprepning av samma villkor för olika prover. Tack vare metoden TSC, har det blivit möjligt att studera konduktiv och termiska egenskaperna under gelation scenen. Eftersom processen gelation definierar egenskaperna för skapade Joniska geler (t.ex., skapandet av olika gel mikrostrukturer vid olika kylningshastigheten används under gelation processen12), TSC metoden gör att en bättre förståelse av dess underliggande processer och avsiktliga utformning av target specifika ionogels i framtiden.
TSC metoden presenteras i artikeln kan ändras genom att lägga till en ljuskälla för att stimulera undersökta prover (ljus svarar LMWG), eller en kamera omedelbart spela in de makroskopiska förändringarna av provet som en funktion av temperaturen. Om temperaturförändringen inte är linjärt under mätningarna, bör användaren kontrollera om flödet av kvävgas är konstant och tillräckligt för att uppnå den inställda temperaturen. Om repeterbarheten av uppmätta är data för andra och följande värme-kyla cykler inte tillräckligt, användaren bör kontrollera monteringen av sensorn och kontrollera om det är tätt, som avdunstning av flyktiga prover påverkar resultatet. Om ändringen av provtemperaturen mäts av den interna sensorn i cellen ledningsförmåga inte följer ändringen av temperaturen mätt på VTC, bör användaren kontrollera om tillräckligt prov sattes in i injektionsflaskan. Temperaturgivaren i cellen ledningsförmåga bör omfattas av uppmätta provet. Om antalet uppmätta punkten under värme eller kyla scenen inte är lämplig (för liten eller för stor), bör ändra användaren avläsning intervallet i konduktivitetsmätare.
När det gäller metoden TSC är kända begränsningar beroendet av cellen ledningsförmåga för mäta omfattningen och typ av prov, temperatur styrenheten när det gäller Linjäriteten av temperaturförändringar under uppvärmning och kylning stadier, effektivitet kylning krets för hög temperatur ändra priser och kapacitet av högtrycks kväve tanken i form av tid, som mätningarna sker kontinuerligt över ett antal dagar.
Metoden TSC kan följa dynamiskt föränderliga egenskaper av uppmätta prover under uppvärmning och kylning stadier. För första gången tillåtet det mätningar under processen gelation. Protokollet är enkel och ger ett resultat med hög tillförlitlighet. Mätningar kan göras automatiskt och utförs under mycket lång tid, beroende på kapaciteten av högtrycks kväve tanken.
I framtiden, TSC protokollet kan användas i kommersiella enheter utrustade med organiska Joniska geler att själv övervaka tillståndet för ionogel och informera användaren om användning och indikation för att utföra förnyelse gel fasen via värme-kyla cykel . Dessutom, genom att ändra sensorn, som mäter vissa fysiska kvantiteten, TSC protokollet kan användas för andra typer av mätningar samt.
Endast kritiska steg i metoden TSC är inställningen för driftstemperaturer, som inte får överstiga det tillåtna temperaturområdet för konduktivitet sensorn, och snäva montering av ledningsförmåga sensorn inom injektionsflaskan för att eliminera avdunstning av flyktiga prover. Det sättet där sensorn är placerad i provet är inte viktigt, eftersom alla störningar elimineras under den första värme-kyla.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författaren har inget att avslöja
Acknowledgments
Ekonomiskt stöd för detta arbete var som tillhandahålls av National Center for Science som bidrag nr. DEC-2013/11/D/ST3/02694.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| SevenCompact S230 conductometer | Mettler-Toledo | equiped with InLab 710 sensor | |
| home-build VTC | |||
| LabX PH 3.2 software | Mettler-Toledo | software used for data aqusition | |
| tetraethylammonium bromide | Sigma-Aldrich | 140023 | |
| glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | |
| methyl-4,6-O-(p-nitrobenzylidene)-a-D-glucopyranose | synthezied according to Gronwald, O., Shinkai, S., J. chem. Soc., Perkin Trans. 2 1933-1937 (2001). | ||
| [im]HSO4 | synthezeid by group of prof. Mohammad Ali Zolfigol, Faculty of Chemistry Bu-Ali Sina University Hamedan, I.R.Iran according to Bielejewski, M., Ghorbani, M., Zolfigol, M., Tritt-Goc, J., Noura, S., Narimani, M., Oftadeh, M. RSC Adv. 6, 108896-108907 (2016). |
||
| polypropylene vial | Paradox Company, Cracow, Poland | PTC 088 | www.insectnet.eu |
References
- Bielejewski, M. Novel approach in determination of ionic conductivity and phase transition temperatures in gel electrolytes based on Low Molecular Weight Gelators. Electochim. Acta. 174, 1141-1148 (2015).
- Bielejewski, M., Łapiński, A., Luboradzki, R., Tritt-Goc, J. Influence of solvent on the thermal stability and organization of self-assembling fibrillar networks in methyl-4,6-O-(p-nitrobenzylidene)-α-D-glucopyranoside gels. Tetrahedron. 67, 7222-7230 (2011).
- Atsbeha, T., et al. Photophysical characterization of low-molecular weight organogels for energy transfer and light harvesting. J. Mol. Struct. 993, 459-463 (2011).
- Gronwald, O., Snip, E., Shinkai, S. Gelator for organic liquids based on self-assembly: a new facet of supramolecular and combinatorial chemistry. Curr. Opinion in Coll. Interface Sci. 7, 148-156 (2002).
- Vintiloiu, A., Leroux, J. C. Organogels and their use in drug delivery-a review. Control. Rel. 125, 179-192 (2008).
- Wang, Z., Fujisawa, S., Suzuki, M., Hanabusa, K. Low Molecular Weight Gelators Bearing Electroactive Groups as Cathode Materials for Rechargeable Batteries. Macromol. Symp. 364, 38-46 (2016).
- Sharma, N., et al. Physical gels of [BMIM][BF4] by N-tert-butylacrylamide/ethylene oxide based triblock copolymer self-assembly: Synthesis, thermomechanical, and conducting properties. J. Appl. Polym. Sci. 128, 3982-3992 (2013).
- Tao, L., et al. Stable quasi-solid-state dye-sensitized solar cell using a diamide derivative as low molecular mass organogelator. J. Power Sources. 262, 444-450 (2014).
- Kataoka, T., Ishioka, Y., Mizuhata, M., Minami, H., Maruyama, T. Highly Conductive Ionic-Liquid Gels Prepared with Orthogonal Double Networks of a Low-Molecular-Weight Gelator and Cross-Linked Polymer. ACS Appl. Mater. Interfaces. 7, 23346-23352 (2015).
- Bielejewski, M., Nowicka, K., Bielejewska, N., Tritt-Goc, J. Ionic Conductivity and Thermal Properties of a Supramolecular Ionogel Made from a Sugar-Based Low MolecularWeight Gelator and a Quaternary Ammonium Salt Electrolyte Solution. J. Electrochem. Soc. 163, G187-G195 (2016).
- Gronwald, O., Shinkai, S. Bifunctional' sugar-integrated gelators for organic solvents and water-on the role of nitro-substituents in 1-O-methyl-4,6-O-(nitrobenzylidene)-monosaccharides for the improvement of gelation ability. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1933-1937 (2001).
- Bielejewski, M., Ghorbani, M., Zolfigol, M., Tritt-Goc, J., Noura, S., Narimani, M., Oftadeh, M. Thermally reversible solidification of novel ionic liquid [im]HSO4 by self-nucleated rapid crystallization: investigations of ionic conductivity, thermal properties, and catalytic activity. RSC Adv. 6, 108896-108907 (2016).
