Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi elektrokimyasal oranı sürekli tahmini için bir araç olarak

Published: October 10, 2018 doi: 10.3791/56611
Automatic Translation
1, 1,2,3
1Factulty of Chemistry, Department of Physical Chemistry and Technology of Polymers, Silesian University of Technology, 2Department of Physics, Durham University, 3Centre of Polymer and Carbon Materials of the Polish Academy of Sciences

Summary

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) tersine çevrilebilir oksidasyon veya çözüm azalma geçmesi türlerin oksidasyon veya küçültme oranı sabit bir şekilde belirlenmesi için kullanıldı.

Abstract

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) organik electroactive bileşikler çevrimsel voltammetry (CV) ile birlikte gelişmiş karakterizasyonu için kullanıldı. Hızlı geri dönüşümlü elektrokimyasal süreçler söz konusu olduğunda, geçerli ağırlıklı olarak yavaş ve sınırlayıcı sahne difüzyon oranı tarafından etkilenir. EIS farklı AC frekans tepkisi var şarj aktarımı aşamalarında ayrı analiz sağlar güçlü bir tekniktir. Yöntem kapasitesini elektrot-çözüm arabirimi Exchange'de ücret oranı karakterize ücret transferi direnç değeri ayıklamak için kullanıldı. Bu teknik geniş, Biyokimya organik elektronik kadar gelen bir uygulamadır. Bu çalışmada, organik bileşiklerin analizi yöntemi opto-elektronik uygulamalar için bulunuyorlar.

Introduction

Redoks oranı electroactive bahçedeki oksidasyon veya azaltma işlemi geçmesi ve davranışını güçlü oksitleyici veya azalan bakiyeli ajanlar huzurunda veya altında uygulanan potansiyel tahmin yeteneğini karakterize önemli bir parametredir. Ancak, elektrokimyasal tekniklerin çoğu sadece niteliksel kinetik redoks sürecinin tarif edebiliyoruz. Redoks aktif bileşikler için istihdam çeşitli elektrokimyasal teknikler arasında karakterizasyonu çevrimsel voltammetry (CV) çeşitli çözünür türlerin1hızlı ve yeterli elektrokimyasal karakterizasyonu için en geçerli yöntemdir, 2,3. CV tekniği vardır geniş uygulamalar, Örneğin, enerji seviyeleri tahminler4,5,6, spectroscopies7,8tarafından, desteklenen şarj taşıyıcıları Analizi 9 , 10, kadar yüzey modifikasyonlar11,12,13. Her yöntem gibi CV mükemmel değildir ve uygulanabilirliği ve sonuçları kalitesini artırmak için başka bir spektroskopik tekniği ile bağlantı önemlidir. Biz zaten birkaç soruşturma elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) tekniği neredeydi istihdam14,15,16 mevcut ama bu çalışmada, biz güçlendirmek nasıl adım adım göstermek tasarlanmıştır EIS tarafından CV tekniği.

EIS çıkış sinyali iki parametrelerinin oluşur: empedans fonksiyonları frekans17,18,19,20olarak gerçel ve sanal. Bu elektrot-çözüm arabirimi üzerinden birkaç parametre tahmini ücret transferi sorumlu sağlar: Çift katman kapasitans, çözüm direnç, ücret transferi direnç, difüzyon empedans ve diğer parametreleri sistemine bağlı olarak araştırdık. Bu parametre için redoks oranı sabit doğrudan ilgili bu yana ücret transferi direnci yüksek ilgi bir nesne oldu. Oksidasyon ve Redüksiyon oranı sabitleri çözümde tahmin edilir olsa da, genellikle bir bileşik şarj değişimi için yetenek karakterize. EIS derin matematiksel anlayış gerektiren gelişmiş bir elektrokimyasal tekniği olarak kabul edilir. Ana ilkelerini modern elektrokimya edebiyat17,18,19,20,21,22,23' te açıklanmıştır.

Protocol

1. temel bir elektrokimyasal deney hazırlanması

  1. 4 mL 0.1 mol∙L– 1 Bu4NBF4 içeren bir çalışma çözeltisi hazırlamak ve 4 mL diklorometan küçük bir gemi veya bir tüp içine katı tozlar hesaplanan miktarda ekleyerek organik bileşik 0.001 mol∙L– 1 araştırıldı. 2,8-bis(3,7-dibutyl-10H-phenoxazin-10-yl) dibenzo [b, d] tiyofen-S, S-dioksit (molar kütle 802 g∙mol– 1), 3.208 mg Bu bileşik ve Bu4NBF40.1645 g ağırlığında.
  2. 3 mL elektrokimyasal hücrede 2 mL bir pipet kullanarak çözeltisi ile doldurun. Çözüm kalan kısmı gerekli empedans ölçüm ve sonuçları çoğaltılması için daha sonra.
  3. 1 mm çap platin çalışma diski elektrot (biz) 30 için Lehçe bir polisaj bez kullanarak s nemlendirilmiş alümina Bulamaç birkaç damla tarafından. Orta basınç uygulayarak bir hareketsiz destek (Örneğin Petri kabına) monte kumaş parçası ile disk elektrot düz yüzeyine ovmak.
  4. Alümina parçacıkları kaldırmak için üç kez elektrot distile su ile durulayın.
  5. Bir sayaç elektrot (CE, platin tel) bir bütan brülör alev tavlamak. Dikkatle platin tel için 1'den küçük bir alev koymak s ve erime önlemek için kızarması başlatıldığında hızlı bir şekilde kaldırmak.
    Not: CE yüzey alanı değil öngörülen ancak çalışma elektrot yüzey alanı yüksek olması gerekir. Bu durumda, empedans çalışma elektrot arabiriminin toplam sistem empedansı üzerinde büyük etkisi olurdu ve sayaç elektrot empedans dikkate hariç izin verir.
    1. Bütan brülör alev bir referans elektrot (RE, gümüş tel) aynı şekilde tavlamak.
  6. Tüm üç elektrotlar (çalışma, sayaç ve referans) yatırım kaçınarak bir hücreye başvurun ve karşılık gelen potansiyostat kablolarını yerine biz, CE ve yeniden işaretlenmiş. Bir gaz argon gaz şişesi için daha fazla Oksijensizleştirme ile bağlı tüp teslim ekleyin.
  7. Gaz valfi açın ve gaz vanası ölçüm önce 20 dakika yakın süreyle çözümü üzerinden kabarcıklanma argon tarafından çözüm deaerate.

2. geçici karakterizasyonu çevrimsel Voltammetry (CVA) tarafından

  1. −2.0 V potansiyel bir aralıktan + 2.0 V için çalışma çözümünüzde CVA kayıt ve oranı 100 mV∙s– 1inceden inceye gözden geçirmek.
    1. Potansiyostat yazılım çevrimsel voltammetry programını başlatın.
    2. 0.0 V başlangıç potansiyel değerdir, −2.0 V en az potansiyel, + 2.0 V olarak en büyük potansiyel, tarama hızı olarak 100 mV∙s– 1 tarama olarak seçin. Diğer parametreleri seçime bağlıdır.
    3. Başlatdüğmesini tıklatın.
      Not: Tipik bir voltammogram Şekil 1' de sunulmuştur.
  2. Elde edilen CVA potansiyel değeri belirler. Not olası değerleri pozitif (anodik tepe) ve negatif (katodik pik) akım Maxima görünür ve ortalama değerini hesaplamak.
  3. Ferrocene 10 mg spatula tarafından çalışma çözüm içine ekleyin ve 5 min için köpüren argon tarafından deaerate. Bu karıştırma için gereklidir ve tam ferrocene dağılması eklendi.
    Not: Ferrocene tutar kesin değildir. Ancak, 1 mg veya daha--dan 20 mg daha az ekleme tahmini denge potansiyel çorman yapar.
  4. + 1.0 V ile −1.0 V potansiyel arasındadır çalışma çözümünüzde CVA kayıt ve oranı 100 mV∙s– 1inceden inceye gözden geçirmek. Ferrocene küçük bir geri dönüşümlü tepe Şekil 1' de gösterildiði gibi görünür.
  5. Ferrocene tersine çevrilebilir oksidasyon elde CVA üzerinden potansiyel değerini belirler. Not olası değerleri pozitif (anodik tepe) ve negatif (katodik pik) akım Maxima görünür ve ortalama değerini hesaplamak.
  6. Adımda 1.1 hücre içine hazırlanan solüsyona başka bir bölümüne koymak ve elektrotlar 1.2-1.7 içinde açıklanan yordamı yineleyerek temiz.

3. kayıt empedans spektrum

Not: Yazılım kurulumunda bir örneği Şekil 2' de gösterilmiştir; başka bir yazılım veya aygıt da kullanılabilir. Ancak, temel ilkeleri aynı kalır, ancak Kur düzenleme farklı yazılım, farklı olabilir. EIS bir merdiven modunda kullanmak, yani potentiostatic spectra otomatik olarak birbiri ardına kaydedilir.

  1. Yazılım, 0,2 CVA geri dönüşümlü pik kapsayan V potansiyel bir dizi seçin. Örnek: Bir tersinir oksidasyon tepe özgeçmişi 0,7 V algılandı. CV için potansiyel aralığı o zaman 0.8 V 0,6 V olmalıdır. Spectra olacak 0,01 V, yani 0.61 V, 0.62 V, adlı artışı ile kayıtlı vb.
  2. EIS otomatik ölçüm yordamı tavsiye aşağıdaki koşullar altında kayıt.
    1. Aşağıdaki giriş değerleri girin: ilk potansiyel 0,6 V; potansiyel 0.8 V bitirmek; potansiyel artışı: 0,01 V; Frekans Aralığı: 100 Hz; aracılığıyla 10 kHz Logaritmik ölçek frekansları sayısı: 20; spectra arasında bir süre bekleyin: 5 s, ac gerilim genlik 10 mV, frekans başına en az 2 önlemler.
    2. Başlatdüğmesini tıklatın.
      Not: Bu durumda, 21 spectra, her 41 frekans sayı içeren elde edilir. Otomatik olarak kayıtlı spectra tipik dizi Şekil 3' te sunulur.

4. empedans spektrum analizi

  1. EIS spektrum analizörüprogramını başlatın.
  2. Dosya seçerek spektrum indir | Açık.
  3. Sol/sağ klik seri veya paralel bağlantı ve gerekli unsur bağlam menüsünden seçerek kullanarak bir EEC sağ üst alt pencerede oluşturmak: C - kapasitör, R - direnç, W - Warburg öğesi. En basit devre (Şekil 5c) başlatın.
  4. Parametre tablo hücrelerinin sol fare tıklayarak tarafından ilk minimum ve maksimum değerleri ve girme değerleri seçin: C1 - 1∙10-8, R1 için 1∙10-7 - 2000-100, R2 - 100, Aw-1000 - 10000 için 50000.
  5. Modeli modeli seçerek uygun | Uygun. Birkaç kez yordamı yineleyin (genellikle yaklaşık 5 kat) artık hesaplanmış değerleri değiştirene kadar. Parametre değerleri bir tablo üst sol alt pencerede gösterilir.
  6. Tablonun son sütununda gösterilen parametre hataları denetleyin. Bir hata bir parametre % 100 aşarsa, bu parametre bir devre için gerekli değildir anlamına gelir. Bu durumda başka bir eşdeğer devre deneyin.
    Not: bir basit devre (Şekil 5c) tarafından bir daha karmaşık devre (Şekil 5bir) karşılık gelen bir deneysel spektrum sığdırmaya çalışır, sonra gereksiz ek parametreler W ve R3 hataların önemli ölçüde olurdu yüksek.
  7. R2(parametrik) ve alt sağ alt pencerede sunulan r2(genlik) değerlerini denetleyin. Onlar sınırı 1∙10−2aşarsa, başka bir eşdeğer elektrik devresi (EEC) (Şekil 5) kullanarak yordamlar 4.2−4.5 tekrarlayın.
  8. Kayıtlı tüm spectra için 4.1-4.7 yordamı yineleyin
  9. Analiz her spektrum için ücret transferi direnç ve spektrum, kayıtlı olduğu karşılık gelen potansiyel hesaplanan değerini yazın.

5. redoks hızı sabitler hesaplanması

  1. Tahmini ters şarj transfer direnç karşı potansiyel değerini koymak. Tipik bir potansiyel arsa ters şarj transfer direnç tersinir işleminin Şekil 6' da sunulmuştur.
    1. Elektronik tablo yazılımı boş sayfası açın.
    2. A ve b sütunlarında potansiyelleri değerlerini ve karşılık gelen değerleri ters kaydedilecek transfer direnç el ile girmeniz
    3. A1:B21 aralığı seçip Ekle | Grafik | İşaret yanında görev menüsünü tıklatıp fare.
  2. (1) formülüne göre aynı arsa üzerinde hesaplanan bir teorik işlev değerlerini ayarlayın. Sabit değerleri kullanın: F 96485 C∙mol– 1, c0 = 0,01 mol∙– 1, z = 1, R = 8.314 J∙mol– 1∙K– 1, α = 0.5, T - ortam sıcaklığı =. E0önceden tahmini değeri (3.1) kullanın.
    Equation 1(1)
    Equation 2(2)
    Buradaki Rct– 1 ters şarj transfer direnç yüzey alanı normalleştirilmiş değeridir; z- elektron kazanmış bir adımda transfer (eşit 1 olmak kabul); F- Faraday sabiti; c 0- incelenen bileşik konsantrasyonu; Α - şarj transfer katsayısını (kabul) eşit 0,5 olmak; E- elektrot potansiyel; parametre θ E ve Rctile ilgili son formülü basitleştirmek için kullanılmaya başlandı.
    1. Değerler (olası değerler) ilk sütun sütun d aynı sayfada kopyalayın
    2. F, c0, z, sabit değerleri girin R, α, T, E0, yukarıda hücreleri C1:C8 kayıtlı k0 . Kullanım değerleri E0 0, k0 = 1∙10−5=.
    3. θ E1 hücreye hesaplama formülü (2) girin: EXP($C$1*$C$3/($C$4*$C$6)*(D1-$C$7)) =.
    4. Formül E1, Kopyala' yı tıklatarak, aralığı E2:E21 seçip Yapıştırseçeneğini tıklatarak hücreleri E2:E21 kopyalayın.
    5. Formül (1) F1 hücresine girin: $C$8*$C$1^2*$C$3^2/($C$4*$C$6)*$C$2*E1^(1-$C$5)/(1+E1) =.
    6. Formül F1 seçerek, Kopyala' yı tıklatarak, aralığı F2:F21 ve Yapıştırtıklatarak hücreleri F2:F21 kopyalayın.
    7. Adım 5,1 inşa grafik üzerinde sol klik, Seç veri, ardından Ekle'yi seçin ve x aralığı ve F1:F21 y aralığı olarak D1:D21 olarak girerek belirterek yeni veri kümesi Ekle.
      Not: İki grafik: deneysel ve simüle otomatik olarak işaretlenmiş farklı renkler bir koordinat arsa üzerinde görünür.
  3. (1) teorik işlevi köknar deneysel verilerin hedef parametre olmasıyla denge potansiyel (E0) ve standart fiyat sabit (k0), değişen değerlere göre amacıyla en iyi duruma getirme.
    Not: değerleri hücrelerdeki C7 (E0) değişir ve C8 (k0) hemen simüle grafik değişiklik neden.
    1. C7 ve C8 hücrelerindeki değerlerin deneysel ve benzetim yapılmış grafik arasında eşitliği sağlamak için el ile değiştirin.
      Not: Değiştir E0 x ekseni çan gibi eğri taşır. K0 değişikliği gibi çan eğrisi yüksekliğini kontrol eder. Böylece, bu iki tek parametreleri değişen deneysel sonuçlar (Şekil 6) karşılık gelen bir teorik modeli bulmak için kullanabilirsiniz. Parametre α (1) denetimleri simetri teorik tepe. Ancak, gerçek sistemlerinde asimetri yan-işlem oluşumunu yerine α tarafından neden olabilir. Sonuç k0 değeri etkiler bu yana değil α değeri işlemek ve 0,5 eşit olacak şekilde bırakmak için öneririz.

Representative Results

Şekil 1' de sunulan çevrimsel voltammetry karakterizasyonu için ilk adımdır. Ne zaman bileşikler hızlı tersinir elektrokimyasal işlem uygulandı EIS uygulanması başarılı oldu. Böyle bir davranışı için organik bileşikler gözlendi kez değil ama sağlam bir devlet electroconductivity sahip organik bileşikler elektrokimyasal kinetik soruşturma için iyi bir örnek olmak bulundu. Bir tür organik bileşik Şekil 1ilave gösterilir.

Kayıt empedans spectra ürününün deneysel kurulumuna göre (Şekil 2) yürütülen ve tipik ham elde edilen veriler Şekil 3' te gösterilmektedir. Empedans spectra analizini özel yazılım24kullanılarak yapılmıştır. Açık erişim programı EIS spektrum analizörü24 sonuçlar işleme sırasında pencere Şekil 4' te gösterilmiştir. Spektrum sığdırmak için kullanılan bir EEC sağ üst alt pencerede el ile inşa edilmiştir. Hesaplanan EEC parametreleri (dirençleri R1 ve R2, kapasitans C1 ve difüzyon empedans parametre W1) bir tablo sol üst alt pencerede gösterilir. Grafiğin alt sol alt pencerede uygun deneysel sonuçlar (kırmızı nokta) teorik olarak hesaplanan veri arsa (yeşil hat) ile gösterilmiştir.

Birkaç farklı EEC elektrot yüzeyi ve onların oranları (Şekil 5) gerçekleşecek işlemlere bağlı olarak deneysel spektrum uygun olabilir. En basit yarı sonsuz Warburg öğe olarak (Örneğin elektrot karıştırma döndürme) çözüm hiçbir bozulma ve difüzyon sınırlama Elektrot kaplama kullanılabilir. Oldukça hızlı elektrokimyasal reaksiyonlara, direnç R3 durumunda (Şekil 5A) EEC (Şekil 5B) diğer paralel dalları ile karşılaştırıldığında ihmal yeterince yüksek. Ayrıca, şarj aktarım (R2) hızı difüzyon anlamlı olarak daha yüksek olduğunda, sınırlama ücret transferi adım olur ve bir daha basit EEC (Şekil 5C) sistem açıklar.

Seri direnç R1 her zaman EEC içinde mevcuttur. Bağlayıcılar ve çözüm, elektrot yüzeyi Arabirim dışındaki dahil olmak üzere dış direnç karşılık gelir. Kapasitör C1 elektrot arayüzü oluşan bir çift katmanlı karakterize. Şube direnç ve Warburg öğe difüzyon Empedans (Şekil 5A) de dahil olmak üzere iki aşamada da dahil olmak üzere bir hızlı elektrokimyasal işleme karşılık gelen: kinetik ve difüzyon, anılan sıraya göre. Üçüncü direnç elektrot yüzeyinde yer alır ve solvent veya hızlı oksidasyon veya azaltma uğramıştır molekülleri içerir bir daha yavaş elektrokimyasal işlem için karşılık gelir. Bazı durumlarda, parametreler, R3 ve W1 tahmin etmek imkansız. Sonra yok olarak kabul ve Şekil 5B ve 5 C gösterisi olarak dikkate alınmamış.

EIS birkaç parametre bir tahmini sağlasa da, bu çalışmada kabul hedef ücret transferi direnç genellikle edebiyat17,18,19 Rct olarak atanmış R2 öğedir, Hangi kondansatör paralel ve seri Warburg öğesine duruyor. Gerilim onun bağımlılığı Şekil 6' da gösterilmiştir.

Elektrokimyasal kinetik (iletişim kuralı, adım 5.2) teorisine göre ücret transferi direnç için standart elektrokimyasal fiyat sabit doğrudan ilgilidir. Düz-se bile deneysel ve teorik sonuçları ideal değildi, standart elektrokimyasal fiyat sabitinin değeri tahmini izin ve denge olası en yüksek konuma göre tanımlı.

Figure 1
Resim 1 : İncelenen bileşik çevrimsel voltammogram örtüşen tarafından çevrimsel voltammogram az miktarda ferrocene huzurunda. Çözüm: 1.0 mol∙L– 1 Bu4NBF4 ve 0,01 mol∙L– 1 X diklorometan içinde. Bileşik X yapısını (2,8-bis(3,7-dibutyl-10H-phenoxazin-10-yl) dibenzo [b, d] tiyofen-S, S-dioksit) ilave gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Kayıt 0.6 0.8 V frekans aralığında ile gerilim arasındadır içinde 20 spectra ürününün 10 kHz için 100 Hz ile 20 puan her on yıl için kontrol deneysel Kur. BenE, Ef- ilk ve son potansiyelleri sırasıyla, N - adım sayısını, ts- her ölçüm, dt - kayıt zaman aralığını,benf, ff- frekans, ilk ve son NDönce bekleme süresi - frekans sayısı bir spektrum, Vbir- ac genlik, pw - zaman kısmı başka bir frekans, Nbir- bir frekans, E aralığı, ölçülerde sayısı için geçiş yapmak için kullanılan bir nokta kayıt açısından puan aralığı, bant genişliği - teknik parametreleri. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Empedans spectra kayıt sırasında ekran tarama. Üst sağ alt pencere: elektrot potansiyel merdiven bağımlılığını zaman. Üst sol alt pencere: Nyquist arsa, hayali Empedans (koordine), gerçek Empedans (abciss). Alt sol alt pencere: işaret arsa, empedans modülü (sol ölçek), faz kayması (doğru ölçek), frekans (yatay ölçek). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : «EIS spektrum analizi» program penceresinin sonuçlar işleme sırasında. Üst sol alt pencere: parametre değerleri tablo: C1 - kapasite, R1, R2 - dirençleri, W1 - Warburg öğesi; alt sol alt pencere: deneysel (yeşil puan) ve teorik modeli (kırmızı çizgi) spectra; üst sağ alt pencere: eşdeğer elektrik devresi; alt sağ alt pencere: hesaplanan istatistikler uygun. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : Eşdeğer elektrik devreleri bulundu elektrot yüzeyinde empedans spectra redoks süreçlerin uyacak. (a) - paralel geri dönüşü olmayan işlem tarafından (B) eşliğinde tersinir elektrokimyasal işlem - tersinir elektrokimyasal işlem, (C) - elektrokimyasal işlem kinetik sınırlama sahne ile. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : Ters değerleri olarak direnç EIS elektrot potansiyeli karşı tahmini transfer. Satır (2) formülüne göre teorik olarak öngörülen bağımlılığı gösteriyor.

Discussion

Bu bir parçası seçilen deneysel koşullar açıklaması ve olası uygulamaları sunulan yönteminin tartışılması için ayrılacaktır.

Empedans spektrum analizi çeşitli yazılım tarafından gerçekleştirilebilir. Burada EEC analiz yöntemi için temel öneriler ele alınmıştır. Bir çok sayıda uygun algoritmaları ve çeşitli şekillerde hata tahmin olduğunu bilmek gerekir. Biz A. Bondarenko ve G. Ragoisha24 tarafından (Şekil 4) geliştirilen açık erişim yazılımını kullanarak bir örnek mevcut.

Rct değerinin tam tahmini çalışma ana amacı oldu. Deneysel koşullar seçimi için nedenlerinden biri difüzyon etkisini gizlemek için bir niyeti olduğunu. Böylece, çözüm konsantrasyonu mümkün olduğu kadar yüksek olması gerekiyordu. Burada deneysel sonuçlar elde ederken, konsantrasyonu ekonomik nedenlerden dolayı sınırlıydı. 100 Hz için 10 kHz Frekans aralığı de difüzyon etkisini ortadan kaldırmak için seçildi. Difüzyon empedans frekans için ters orantılı ise direnç frekansına bağlı değildir. Direnç spektrumun yüksek frekanslı bölümünde etkisini düşük frekanslı bölümünde daha yüksektir. Bu veriler direnç hesaplama için işe yaramaz çünkü spectra 100 Hz düşük frekanslarda kayıtlı değil. Sulu olmayan çözücü elde edilen elektrokimyasal sonuçları ferrocene okside karşı sunulmaktadır / ferrocene denge potansiyel birleştiğinde. Bu nedenle, adımlar 2.3-2.5 gerçekleştirilir.

EIS başvurusu organik moleküllerin karakterizasyonu için kabul edilmiş. Diğer EEC parametreleri ve perspektif içinde potansiyel bağımlılıklarını analiz diğer etkileri vahiy ve çözüm olarak bileşikler elektrokimyasal karakterizasyonu neden olabilir. Redoks hızı sabitler tahmini electroactive bileşik azaltma veya oksidasyon kinetik tanımlamak ve oksitleyici veya orta azaltarak malzeme davranışını tahmin etmek için yararlıdır.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar minnetle "Donör-alıcısı ışık yayan Exciplexes Easy-terzi ultra verimli OLED yıldırım için malzeme olarak" "Excilight" projesinin mali destek kabul eder (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) Marie Skłodowska-Curie tarafından finanse Çerçeve Programı araştırma ve yenilik "Horizon-2020" içindeki eylemleri.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cunningham, A. J., Underwood, A. L. Cyclic Voltammetry of the Pyridine Nucleotides and a Series of Nicotinamide Model Compounds. Biochemistry. 6, 266-271 (1967).
  2. Laba, K., et al. Diquinoline derivatives as materials for potential optoelectronic applications. J Phys Chem C. 119, 13129-13137 (2015).
  3. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Electrochemistry and spectroelectrochemistry of a novel selenophene-based monomer. Electrochim Acta. 59, 567-572 (2012).
  4. Laba, K., et al. Electrochemically induced synthesis of poly(2,6-carbazole). Macromol Rapid Commun. 36, 1749-1755 (2015).
  5. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Influence of alkyl chain on electrochemical and spectroscopic properties of polyselenophenes. Electrochim Acta. 87, 438-449 (2013).
  6. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Influence of heteroaryl group on electrochemical and spectroscopic properties of conjugated polymers. Electrochim Acta. 83, 271-282 (2012).
  7. Gora, M., et al. EPR and UV-vis spectroelectrochemical studies of diketopyrrolopyrroles disubstituted with alkylated thiophenes. Synth Met. 216, 75-82 (2016).
  8. Pluczyk, S., Zassowski, P., Quinton, C., Audebert, P., Alain-Rizzo, V., Lapkowski, M. Unusual Electrochemical Properties of the Electropolymerized Thin Layer Based on a s-Tetrazine-Triphenylamine Monomer. J Phys Chem C. 120, 4382-4391 (2016).
  9. Data, P., Motyka, M., Lapkowski, M., Suwinski, J., Monkman, A. Spectroelectrochemical Analysis of Charge Carries as a Way of Improving Poly(p-phenylene) Based Electrochromic Windows. J Phys Chem C. 119, 20188-20200 (2015).
  10. Enengl, S., et al. Spectroscopic characterization of charge carriers of the organic semiconductor quinacridone compared with pentacene during redox reactions. J Mater Chem C. 4, 10265-10278 (2016).
  11. Piwowar, K., Blacha-Grzechnik, A., Turczyn, R., Zak, J. Electropolymerized phenothiazines for the photochemical generation of singlet oxygen. Electrochim Acta. 141, 182-188 (2014).
  12. Blacha-Grzechnik, A., Turczyn, R., Burek, M., Zak, J. In situ Raman spectroscopic studies on potential-induced structural changes in polyaniline thin films synthesized via surface-initiated electropolymerization on covalently modified gold surface. Vib Spectrosc. 71, 30-36 (2014).
  13. Blacha-Grzechnik, A., et al. Phenothiazines grafted on the electrode surface from diazonium salts as molecular layers for photochemical generation of singlet oxygen. Electrochim Acta. 182, 1085-1092 (2015).
  14. Data, P., et al. Evidence for Solid State Electrochemical Degradation Within a Small Molecule OLED. Electrochim Acta. 184, 86-93 (2015).
  15. Data, P., et al. Electrochemically Induced Synthesis of Triphenylamine-based Polyhydrazones. Electrochim Acta. 230, 10-21 (2017).
  16. Data, P., et al. Kesterite Inorganic-Organic Heterojunction for Solution Processable Solar Cells. Electrochim Acta. 201, 78-85 (2016).
  17. Barsoukov, E., Macdonald, J. R. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications. , Wiley. (2005).
  18. Orazem, M. E., Tribollet, B. Electrochemical Impedance Spectroscopy. , Wiley. (2008).
  19. Lasia, A. Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications. , Springer. (2014).
  20. Bard, A. J., Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. , Wiley. (2013).
  21. Scholz, F. Electroanalytical methods: Guide to Experiment and Application. , Springer. (2010).
  22. Conway, B. E., Bockris, J. O. 'M., White, R. E. Modern Aspects of Electrochemistry. 32, Kluwer Academic Publishers. (2002).
  23. Encyclopedia of Electrochemistry: V. 3. Instrumentation and Electroanalytical Chemistry. Bard, A. J., Starttman, M., Unwin, P. R. , Wiley. (2003).
  24. EIS spectrum analyser software. , Available from: http://www.abc.chemistry.bsu.by/vi/analyser (2017).

Tags

Kimya sayı: 140 elektrokimyasal empedans spektroskopisi redoks süreç elektrokimyasal oranı sabit Emitters organik elektronik elektrokimya
Elektrokimyasal empedans spektroskopisi elektrokimyasal oranı sürekli tahmini için bir araç olarak
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chulkin, P., Data, P.… More

Chulkin, P., Data, P. Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation. J. Vis. Exp. (140), e56611, doi:10.3791/56611 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter