Elektrokjemiske impedans spektroskopi (EIS) av arter som gjennomgår reversibel oksidasjon eller reduksjon i løsningen ble brukt bestemmelse av rate konstanter av oksidasjon eller reduksjon.
Elektrokjemiske impedans spektroskopi (EIS) ble brukt for avansert karakterisering av organisk electroactive forbindelser med syklisk voltammetry (CV). Ved Fort reversibel elektrokjemiske prosesser, er gjeldende hovedsakelig påvirket av frekvensen av diffusjon, som er den tregeste og begrensende scenen. EIS er en kraftfull teknikk som tillater egen analyse av stadier av gratis transport som har forskjellige AC frekvensrespons. Evnen til metoden ble brukt til å hente verdien av gratis overføring motstand, som preger kursen kostnad på elektroden-løsning-grensesnittet. Bruk av denne teknikken er bred, fra biokjemi til organisk elektronikk. I dette arbeidet presenterer vi metoden for analyse av organiske forbindelser for Optoelektronisk programmer.
Redoks er electroactive sammensatte en viktig parameter som karakteriserer sin evne til å gjennomgå oksidasjon eller reduksjon og forutsi sin atferd i nærvær av sterk oksiderende eller reduserer agenter eller under anvendt potensial. Men er de fleste elektrokjemiske teknikkene bare kunne beskrive kvalitativt the kinetics av redoks prosessen. Blant ulike elektrokjemiske teknikker ansatt redoks aktive forbindelser, er karakterisering syklisk voltammetry (CV) den mest rådende metoden for rask og tilstrekkelig elektrokjemiske karakteristikk av ulike løselig arter1, 2,3. CV-teknikken har bred programmer, f.eks, energi beregninger4,5,6, kostnader bærere analysen støttes av spectroscopies7,8, 9 , 10til overflaten modifikasjoner11,12,13. Som hver metode, CV er ikke perfekt, og for å øke anvendbarhet og kvaliteten på resultatene, tilkoblingen med en annen spektroskopiske teknikk er viktig. Vi finnes allerede flere undersøkelser der elektrokjemiske impedans spektroskopi (EIS) teknikken var ansatt14,15,16 , men i dette arbeidet, vi skal vise trinnvis hvordan du forsterke CV teknikken av EIS.
EIS utgangssignalet består av to parametere: reelle og imaginære delene av impedans som funksjoner frekvens17,18,19,20. Det tillater estimering av flere parametere ansvarlig for kostnader overføring gjennom elektrode-løsning grensesnittet: doble lag kapasitans, løsning motstand, gratis overføring motstand, diffusjon impedans og andre parametere avhengig av system undersøkt. Gratis overføre motstanden var et objekt av høy oppmerksomhet siden denne parameteren er direkte relatert til redoks rate konstant. Selv om oksidering og reduksjon rate konstanter er beregnet i løsningen, preger de kan vanligvis evnen til et stoff for gratis utveksling. EIS anses å være en avansert elektrokjemiske teknikken krever dyp matematiske forståelse. Sine viktigste prinsipper er beskrevet i moderne elektrokjemi litteratur17,18,19,20,21,22,23.
Denne delen av arbeidet vil bli viet til en forklaring på valgte eksperimentelle forhold og diskusjon av mulige anvendelser av metoden presentert.
Analyse av impedans spektrum kan utføres av forskjellige programvare. De grunnleggende anbefalingene for EEC analysemetode diskuteres her. Må man vet at det er flere passende algoritmer og ulike måter å feil estimering. Vi presenterer et eksempel bruker åpen tilgang programvare utviklet av A. Bondarenko og G. Ragoisha24 (Figur 4).
Nøyaktig anslag av Rct verdi var Hovedmålet med arbeidet. En av årsakene til valg av eksperimentelle forhold var en intensjon å skjule effekten av spredningen. Dermed måtte løsning konsentrasjonen være så høyt som mulig. Mens anskaffe eksperimentelle resultatene som vises her, var konsentrasjonen begrenset på grunn av økonomiske grunner. Frekvensområdet fra 10 kHz til 100 Hz ble valgt å fjerne effekten av diffusjon også. Diffusjon impedans er omvendt proporsjonal med frekvensen mens motstand ikke er avhengig av frekvensen. Effekten av motstand i den høyfrekvente delen av spekteret var høyere enn i den lavfrekvente delen. Spectra ble ikke registrert ved frekvenser som er lavere enn 100 Hz fordi disse data ville være unyttig for motstand beregning. Alle elektrokjemiske resultatene i ikke-vandig løsemiddel presenteres versus ferrocene-oksidert / ferrocene kombinert likevekt potensielle. Derfor utføres trinnene 2.3-2.5.
Vi vurderte EIS programmet organiske molekyler karakterisering. Analyse av andre EEC-parametere og deres mulige avhengigheter i perspektiv kan føre til andre effekter åpenbaring og elektrokjemiske karakterisering av forbindelser i løsningen. Estimering av redoks rate konstanter er nyttig for å beskrive the kinetics av electroactive sammensatte reduksjon eller oksidering og forutsi materiale atferd i oksiderende eller redusere middels.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne takknemlig anerkjenner økonomisk støtte av “Excilight” prosjekt “Donor-Acceptor lys Emitting Exciplexes som materiale for enkel-å-skreddersy supereffektive OLED lyn” (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) finansiert av Marie Skłodowska-Curie Handlinger i rammeprogram for forskning og innovasjon “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 |