Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) des espèces qui subissent une oxydation réversible ou réduction en solution a été utilisée pour la détermination des constantes de vitesse d’oxydation ou de réduction.
Spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE) a été utilisée pour la caractérisation avancée des composés organiques polymères électroactifs ainsi que de la voltampérométrie cyclique (CV). Dans le cas des processus électrochimiques rapidement réversibles, courant est sous l’influence prédominante de la vitesse de diffusion, qui est l’étape lente et limitée. EIS est une technique puissante qui permet une analyse séparée des étapes de transfert de charge qui ont différente réponse en fréquence AC. La capacité de la méthode était utilisée pour extraire la valeur de la résistance de transfert de charge, qui caractérise le taux d’échange de charge sur l’interface électrode-solution. L’application de cette technique est large, de la biochimie jusqu’à l’électronique organique. Dans ce travail, nous vous présentons la méthode d’analyse des composés organiques pour applications opto-électroniques.
Taux d’oxydo-réduction du composé électroactif est un paramètre important qui caractérisent sa capacité à subir le processus d’oxydation ou de réduction et de prédire son comportement en présence d’oxydants forts ou les agents réducteurs ou sous potentiel appliqué. Cependant, la plupart des techniques électrochimiques ne sont en mesure de décrire qualitativement la cinétique du processus rédox. Parmi les diverses techniques électrochimiques utilisées pour les composés actifs de redox, caractérisation de voltampérométrie cyclique (CV) est la méthode la plus répandue pour la caractérisation électrochimique suffisante et rapide des diverses espèces solubles1, 2,3. La technique de CV a des applications larges, par exemple, niveaux d’énergie des estimations4,5,6, l’analyse de porteurs de charge pris en charge par spectroscopies7,8, 9 , 10, jusqu’à des modifications de surface11,12,13. Comme chaque méthode, CV n’est pas parfait, et pour augmenter l’applicabilité et la qualité des résultats, la connexion avec une autre technique spectroscopique est importante. Nous avons déjà présents plusieurs enquêtes où la technique de spectroscopie (SIE) impédance électrochimique était travailleur14,15,16 , mais dans ce travail, on veut se montrer étape par étape comment renforcer la technique de CV par EIS.
Le signal de sortie EIS se compose de deux paramètres : parties réelles et imaginaires de l’impédance en fonction de la fréquence17,18,19,20. Il permet d’estimer plusieurs paramètres responsable de transfert de charge via l’interface électrode-solution : doubler la capacité de la couche, résistance de la solution, résistance de transfert de charge, impédance de diffusion et d’autres paramètres selon le système objet d’une enquête. Résistance de transfert de charge est un objet de grande attention étant donné que ce paramètre est directement lié à la constante de vitesse d’oxydo-réduction. Même si l’oxydation et réduction des constantes de vitesse sont estimées en solution, ils peuvent généralement caractérisent l’aptitude d’un composé pour échange de charge. EIS est réputé être une technique électrochimique avancée nécessitant une profonde compréhension mathématique. Ses grands principes sont décrits dans la littérature moderne électrochimie17,18,20,du19,21,22,23.
Cette partie des travaux sera consacrée à une explication des conditions expérimentales choisies et discussion des applications possibles de la méthode présentée.
Analyse du spectre d’impédance peut être effectuée par divers logiciels. Ici les recommandations de base pour la méthode d’analyse de CEE sont discutées. Il faut savoir qu’il existe de nombreux algorithmes d’ajustement et de divers moyens d’estimation de l’erreur. Nous présentons un exemple d’utilisation de logiciel libre accès développé par A. Bondarenko et G. Ragoisha24 (Figure 4).
Estimation exacte de la valeur de REC était l’objectif principal de l’ouvrage. Une des raisons pour le choix des conditions expérimentales avait l’intention de dissimuler l’impact de la diffusion. Ainsi, la concentration de la solution devait être aussi haut que possible. Tout en obtenant les résultats expérimentaux ci-contre, la concentration était limitée pour des raisons économiques. La gamme de fréquences de 10 kHz à 100 Hz a été choisie pour éliminer l’effet de diffusion aussi bien. Impédance de diffusion est inversement proportionnelle à la fréquence, tandis que la résistance n’est pas dépendante de la fréquence. L’effet de la résistance dans la partie haute fréquence du spectre a été plus élevé que dans la partie de basse fréquence. Les spectres ont été enregistrées pas aux fréquences inférieures à 100 Hz car ces données serait inutiles pour le calcul de la résistance. Tous les résultats électrochimiques obtenus dans un solvant non aqueux sont présentés contre ferrocène-oxydé / ferrocène couplé potentiel d’équilibre. Pour cette raison, les étapes 2,3 et 2,5 sont effectuées.
Nous avons tenu compte EIS demande à la caractérisation des molécules organiques. Analyse d’autres paramètres de l’EEC et leurs dépendances éventuelles en perspective peut conduire à la révélation d’autres effets et caractérisation électrochimique des composés en solution. Estimation des constantes de vitesse d’oxydo-réduction est utile pour décrire la cinétique d’oxydation ou de réduction des composés électroactifs et prédire le comportement en oxydation ou réduction moyenne.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs remercient l’appui financier du projet « Excilight » « Donneur-accepteur Light Emitting Exciplexes comme matériaux pour facile-à-tailleur foudre OLED ultra efficace » (H2020-ACEM-ITN-2015/674990) financé par Marie Skłodowska-Curie Actions dans le cadre du programme de recherche et d’innovations « Horizon-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 |