Elektrokemiske impedans spektroskopi (EIS) af arter, der undergår reversible oxidation eller reduktion af løsning blev anvendt til bestemmelse af sats konstanter af oxidation eller reduktion.
Elektrokemiske impedans spektroskopi (EIS) blev brugt til avancerede karakterisering af organiske electroactive forbindelser sammen med cyklisk voltammetry (CV). For hurtig reversible elektrokemiske processer påvirket nuværende overvejende af satsen for diffusion, som er den langsomste og begrænsende fase. EIS er en kraftfuld teknik, der tillader særskilt analyse af stadier af gratis overførsel, som har forskellige AC frekvenskarakteristik. Kapacitet af metoden blev brugt til at udvinde værdi af afgift overførsel modstand, der præger satsen for opladning udveksling på grænsefladen elektrode-løsning. Anvendelsen af denne teknik er bred, fra biokemi op til økologisk elektronik. I dette arbejde præsenterer vi metoden til analyse af organiske forbindelser af optoelektroniske applikationer.
Redox er electroactive sammensatte en vigtig parameter, der kendetegner dens evne til at undergå oxidation eller reduktion af processer og forudsige funktionsmåden i overværelse af stærkt oxiderende eller reduktionsmiddel eller under anvendte potentiale. De fleste af de elektrokemiske teknikker er dog kun kunnet kvalitativt beskrive kinetik af redox-processen. Blandt forskellige elektrokemiske teknikker anvendes for redox aktive forbindelser, er karakterisering cyklisk voltammetry (CV) den mest fremherskende metode til hurtig og tilstrækkelig elektrokemiske karakterisering af forskellige opløselige arter1, 2,3. CV teknik har bredt programmer, f.eks., energi niveauer skøn4,5,6, afgift luftfartsselskaber analyse understøttes af spectroscopies7,8, 9 , 10, op til overfladen ændringer11,12,13. Ligesom hver metode, CV er ikke perfekt og for at øge anvendelsen og kvaliteten af resultaterne, i forbindelse med en anden spektroskopisk teknik er vigtigt. Vi præsentere allerede flere undersøgelser hvor elektrokemiske impedans spektroskopi (EIS) teknik var ansat14,15,16 , men i dette arbejde, vi har til formål at vise trin for trin hvordan man kan styrke CV teknik af EIS.
EIS outputsignal består af to parametre: reelle og imaginære dele af impedans som funktion af frekvensen17,18,19,20. Det sætter estimering af flere parametre er ansvarlig for beregning overførsel gennem grænsefladen elektrode-løsning: dobbelt lag kapacitans, løsning modstand, gratis overførsel modstand, diffusion impedans og andre parametre afhængigt af systemet undersøgt. Opkræve overførsel modstand var genstand for stor opmærksomhed, da denne parameter er direkte relateret til redox konstanten. Selvom oxidation og reduktion sats konstanter er anslået i løsning, kan de generelt kendetegner evne af et sammensat afgift udveksling. EIS anses for at være en avanceret elektrokemiske teknik kræver dyb matematisk forståelse. Dens vigtigste principper beskrives i moderne elektrokemi litteratur17,18,19,20,21,22,23.
Denne del af arbejdet vil blive afsat til en forklaring af valgte forsøgsbetingelser og diskussion af mulige anvendelser af metoden præsenteret.
Analyse af impedans spektrum kan udføres af forskellige software. Her drøftes de grundlæggende henstillinger for EØF-analysemetode. Man skal vide, at der er talrige montering algoritmer og forskellige måder at fejl skøn. Vi præsenterer et eksempel på brug af open access software udviklet af A. Bondarenko og G. Ragoisha24 (figur 4).
Nøjagtige skøn over Rct værdi var hovedformålet med arbejdet. En af årsagerne til valget af de eksperimentelle betingelser var en hensigt om at skjule betydning af diffusion. Opløsningens koncentration skulle således være så højt som muligt. Samtidig med at erhverve de eksperimentelle resultater vist her, var koncentrationen begrænset på grund af økonomiske årsager. Vifte af frekvenser fra 10 kHz til 100 Hz blev valgt til at eliminere effekten af diffusion så godt. Diffusion impedans er omvendt proportional med frekvensen, mens modstand ikke er afhængig af frekvensen. Effekten af modstand i den højfrekvente del af spektret var højere end i lavfrekvente del. Spektre var ikke registreret på de frekvenser, der er lavere end 100 Hz, fordi disse data ville være ubrugelig for modstand beregning. Alle de elektrokemiske resultaterne i ikke-vandigt opløsningsmiddel præsenteres versus ferrocene-oxideret / ferrocene kombineret ligevægt potentielle. Af denne grund udføre trin 2,3-2,5.
Vi fandt EIS ansøgning til organiske molekyler karakterisering. Analyse af andre EEC parametre og deres potentielle afhængigheder i perspektiv kan føre til åbenbaring af andre effekter og elektrokemiske karakterisering af forbindelser i løsning. Estimering af redox sats konstanter er nyttige til at beskrive kinetik af electroactive sammensatte reduktion eller oxidation og forudsige materielle adfærd i oxiderende eller reducere medium.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne parlamentsarbejdet økonomisk støtte fra “Excilight” projekt “Donor-Acceptor Light Emitting Exciplexes som materialer til Easy-til-skræddersy ultraeffektive OLED lyn” (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) finansieret af Marie Skłodowska-Curie Aktioner inden for rammeprogrammet for forskning og innovation “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 |