Elektroimpedansspektroskopi (EIS) av arter som genomgår reversibel oxidation eller reduktion i lösning användes för bestämning av konstanter av oxidation eller reduktion.
Elektroimpedansspektroskopi (EIS) användes för avancerad karakterisering av organiska elektroaktiva föreningar tillsammans med cyklisk voltametri (CV). När det gäller snabbt reversibel elektrokemiska processer påverkas nuvarande huvudsakligen av diffusionshastighet, som är det långsammaste och begränsande steget. EIS är en kraftfull teknik som möjliggör separat analys av arrangerar av kostnad överföring som har olika AC frekvensrespons. Förmågan att metoden användes för att extrahera värdet av kostnad överföring motstånd, som kännetecknar andelen avgift exchange på gränssnittet elektrod-lösning. Tillämpningen av denna teknik är brett, från biokemi upp till organisk elektronik. I detta arbete presenterar vi metoden för analys av organiska föreningar av optoelektroniska tillämpningar.
Redox är elektroaktiva föreningen en viktig parameter som kännetecknar dess förmåga att genomgå oxidation eller reduktion processer och förutse dess beteende i närvaro av starka oxiderande eller reduktionsmedel eller enligt tillämpad potential. De flesta elektrokemiska metoder kan dock bara att kvalitativt beskriva kineticsen av redox processen. Bland olika elektrokemiska tekniker som används för redox aktiva föreningar, är karakterisering cyklisk voltametri (CV) den mest rådande metoden för snabb och tillräcklig elektrokemisk karaktärisering av olika lösliga arter1, 2,3. CV tekniken har breda program, t.ex., energinivåer anseende4,5,6, avgift bärare analysen stöds av spektroskopier7,8, 9 , 10, upp till ytmodifieringar11,12,13. Som varje metod, CV är inte perfekt och för att öka användbarheten och kvaliteten på resultaten, anslutningen med en annan spektroskopisk teknik är viktigt. Presenterar redan vi flera utredningar där elektrokemisk impedans spektroskopi (EIS) tekniken var sysselsatta14,15,16 , men i detta arbete, vi avsåg att visa steg för steg hur man förstärka CV tekniken av EIS.
EIS utsignalen består av två parametrar: reella och imaginära delar av impedans som funktion av frekvens17,18,19,20. Det ger uppskattning av flera parametrar som är ansvarig för kostnad överföring via gränssnittet elektrod-lösning: dubbla lager kapacitans, lösning motstånd, kostnad överföring motstånd, diffusion impedans och andra parametrar beroende på system undersökt. Kostnad överföring motståndet var ett objekt av hög uppmärksamhet eftersom denna parameter är direkt relaterad till de redox konstanten. Även om oxidation och reduktion hastighetskonstanterna beräknas i lösning, kan de allmänt karaktärisera förmågan hos en förening för laddning utbyte. EIS anses vara en avancerad elektrokemiska teknik som kräver djupgående matematiska förståelse. Dess huvudsakliga principer beskrivs i moderna elektrokemi litteratur17,18,19,20,21,22,23.
Denna del av arbetet kommer att ägnas åt en förklaring valt experimentella betingelser och diskussion av möjliga tillämpningar av metoden presenteras.
Analys av impedans spektrum kan utföras av olika program. Här diskuteras de grundläggande rekommendationerna för EEG-analys-metod. Man behöver veta att det finns många montering algoritmer och olika sätt att fel uppskattning. Vi presenterar ett exempel med öppen access-programmet utvecklats av A. Bondarenko och G. Ragoisha24 (figur 4).
Exakt uppskattning av Rct -värde var huvudsyftet med arbetet. En av anledningarna till valet av de experimentella förhållandena var en avsikt att dölja effekterna av diffusion. Således hade lösning koncentrationen vara så hög som möjligt. Samtidigt förvärva experimentella resultat visas här, var koncentrationen begränsad på grund av ekonomiska skäl. Frekvensområdet 10 kHz till 100 Hz valdes för att eliminera effekten av diffusion samt. Diffusion impedans är omvänt proportionell mot frekvensen medan motstånd inte är beroende av frekvensen. Effekten av motstånd i den högfrekventa delen av spektrumet var högre än i den lågfrekventa delen. Spectra registrerades inte på frekvenser lägre än 100 Hz eftersom dessa data skulle vara värdelös för motstånd beräkning. Alla elektrokemiska resultaten i vattenbaserade lösningsmedel presenteras kontra Ferrocen-oxiderat / Ferrocen tillsammans jämvikt potentiella. Av denna anledning utförs steg 2.3-2.5.
Vi ansåg EIS för att organiska molekyler karakterisering. Analys av andra EEG-parametrar och deras potentiella beroenden i perspektiv kan leda till uppenbarelsen av andra effekter och elektrokemisk karaktärisering av föreningar i lösning. Uppskattning av redox konstanter är användbar för att beskriva kineticsen av minskning av elektroaktiva föreningar eller oxidation och förutsäga material beteende i oxiderande eller minska medium.
The authors have nothing to disclose.
Författarna tacksamt erkänna finansiellt stöd till ”Excilight” projekt ”givare-Acceptor Light Emitting Exciplexes som material för lätt-till-skräddare ultraeffektiv OLED Lightning” (H2020-behöriga myndigheters-ITN-2015/674990) finansieras av Marie Skłodowska-Curie Åtgärder inom ramprogrammet för forskning och innovationer ”Horisont 2020”.
Potentiostat | BioLogic | SP-150 | |
Platinum disc electrode | eDAQ | ET075 | 1 mm diameter |
Platinum wire | − | − | counter electrode |
Silver wire | − | − | silver electrode |
Electrochemical cell | eDAQ | ET080 | 3 mL volume |
Polishing cloth | eDAQ | ET030 | |
Alumina slurry | eDAQ | ET033 | 0.05 µm |
Butane torch | Portasol | Mini-Torch/Heat Gun | |
Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 106048 | |
Tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4) | Sigma-Aldrich | 86896 |