Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Ved hjælp af cyklisk Voltammetry, UV-Vis-NIR og EPR Spectroelectrochemistry til at analysere organiske forbindelser

Published: October 18, 2018 doi: 10.3791/56656
Automatic Translation
1, 1, 1,2,3
1Faculty of Chemistry, Department of Physical Chemistry and Technology of Polymers, Silesian University of Technology, 2Department of Physics, Durham University, 3Center of Polymer and Carbon Materials of the Polish Academy of Sciences

Summary

I denne artikel vil vi beskrive elektrokemiske, elektron paramagnetisk resonans og ultraviolet-synlige og nær-infrarødt spectroelectrochemical metoder til at analysere organiske forbindelser til anvendelse i økologisk elektronik.

Abstract

Cyklisk voltammetry (CV) er en teknik, der anvendes i analysen af organiske forbindelser. Når denne teknik er kombineret med elektron paramagnetisk resonans (EPR) eller ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (UV-Vis-NIR) spectroscopies, får vi nyttige oplysninger som elektron affinitet, ioniseringspotentiale, band-gap energier, type af beregning transportvirksomheder, og forringelse af oplysninger, der kan bruges til at syntetisere stabilt organisk elektroniske enheder. I denne undersøgelse præsenterer vi elektrokemiske og spectroelectrochemical metoder til at analysere de processer, der forekommer i aktive lag af en organisk enhed samt luftfartsselskaberne, der genererede afgift.

Introduction

På verdensplan, søger forskere hele tiden efter nye organiske materialer, der kan bruges i økologisk elektronik med ønskeligt ydeevne eller stabilitet, som falder på grund af længere tids brug. For økologiske enheder er det vigtigt at forstå adfærd afgift luftfartsselskabets fuldt kende reglerne kørsel enheden adfærd. Analyse af effekten af den molekylære struktur på generation af afgift luftfartsselskab og dynamik og vedligeholdelse af balance af injicerede beregning transportvirksomheder, både positive (huller) og negative (elektroner), er afgørende for at forbedre effektivitet og stabilitet af de økologiske enheder. Dette sikrer den effektive rekombination af disse individuelle afgifter og dermed væsentligt forbedrer fotoluminescens effektiviteten af organisk lysemitterende dioder (OLED)1,2. For organiske solceller (OPVs)3,4 samt økologiske felt effekt transistorer (OFETs)5,6er det nødvendigt at have materialer med høj afgift luftfartsselskabet mobilitet. Ud over analysen af afgift luftfartsselskaber, flere vigtige parametre i økologisk electroactive materialer hjælpe til at forudsige, hvor materialet kunne anvendes: ioniseringspotentiale (IP), elektron affinitet (EA) energiniveauer og band-kløften mellem dem7 ,8,9,10.

I dette arbejde præsenterer vi en metode til effektiv måling af cyklisk voltammetry (CV), der kan bruges i analysen af alle typer af electroactive materialer. Denne teknik giver oplysninger om redox egenskaber, doping/dedoping mekanisme, stabilitet, konvertering og opbevaring af energi, osv. Det giver også mulighed for vurdering af elektron affinitet og ionisering energi af test forbindelser i en meget billigere og hurtigere måde i forhold til andre højt vakuum metoder. De ovennævnte parametre korrelerer med energi-niveauer af højeste besatte molekylære orbital (HOMO) og lavest ubesatte molekylære orbital (LUMO).

Metoden fremlægges i denne artikel kan bruges til at analysere alle typer af konjugeret forbindelser som dem med delocalized π-elektroner i deres strukturer. Konjugeret forbindelser kan være små molekyler med store polymere kæder. Små molekyler kan også være monomerer; under den første reaktion kan (fotokemisk, elektrokemiske eller kemiske) monomerer danne polymerer. I OLED ansøgning er energi niveau værdier nødvendige for at muliggøre brug af den korrekte vært for emitter i en termisk aktiveret forsinket fluorescens (TADF) guest-hostsystem eller for at beslutte, som forbindelser exciplex donor-acceptor lag kunne være dannes og hvilke yderligere lag (elektron transport af lag (ETL), hul transport af lag (HTL), elektron blokering lag (kvægleukose) og hul blokering lag (HBL)) vil være nødvendigt at syntetisere stabil effektivt opkrævet afbalanceret OLED enheder11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. yderligere elektrokemiske målinger tillade undersøgelse mulig side reaktioner under processen med nedbrydning af det aktive lag og dannelsen af lav mobiltelefon opkræve luftfartsselskaber (bipolarons)18,19 ,20,21,22.

Kobling elektrokemiske og spectroelectrochemical metoder giver mulighed for let, præcis og pålidelig bestemmelse af graden af oxidation eller reduktion af konjugeret forbindelser og deres potentielle, nedbrydning, som er afgørende for stabiliteten23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28. ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (UV-Vis-NIR) spektroskopi kombineret med elektrokemi kan karakterisere de grundlæggende kromatiske karakteristika for alle nye konjugeret forbindelser, såsom ændring af absorption bandet under doping 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.

I en undersøgelse, der er relateret til mekanismen for doping, er det vigtigt at definere typen beregning transportvirksomheder. I denne proces, to klasser af ladede quasiparticles deltage, ene med ukompenserede spin (polarons) og den anden er diamagnetic (bipolarons); elektron paramagnetisk resonans (EPR) spektroskopi giver uvurderlig bistand, der direkte gør det muligt at observere og registrere ændringer i populationer af Paramagnetiske polarons29,30,31,32 . I små molekyler, er det vanskeligt at form bipolarons, men disse molekyler kan være ganske konjugeret og har bipolaron-inducerende egenskaber; Det er vigtigt at kontrollere, om og hvor potentielle polarons og bipolarons er dannet i strukturen. Bipolarons er mindst én ordre lavere i mobilitet end for polarons; Derfor, hvis bipolarons er dannet i orden enheder, så det kunne føre til en ubalanceret forholdet mellem luftfartsselskaberne, afgift, som ville resultere i høj strøm og overophedning af OLED-enhed eller kan meget vel være centrene for nedbrydning33.

Målemetoden, der foreslås i denne undersøgelse er billige og hurtigere og giver mulighed for bestemmelse af de mest værdifulde udløsende parametre for et stort antal electroactive materialer uden behov for særlige enheder, der er baseret på nyligt syntetiserede materialer til at kontrollere dens ydeevne. Ved at anvende elektrokemi og spectroelectrochemistry, er det muligt at vælge et materiale, der er virkelig lovende fra hundredvis af nye materialer. Derudover er det muligt at få detaljerede oplysninger om processerne af doping og deres effekter på den kemiske struktur af testen konjugeret systemer ved hjælp af elektrokemiske og spectroelectrochemical metoder, som giver mulighed for opbygningen af mere effektiv økologisk elektronik hjælpemidler.

Protocol

1. forberedelse af forsøget

  1. Forberede 25 mL af 0,1 M elektrolyt opløsning.
    Bemærk: Afhængigt af forbindelser under undersøgelsen, bruge forskellige elektrolytter som blanding af økologisk salt og solvens: de mest almindelige salte brugt i analysen af organiske molekyler er tetrabutylammonium hexafluorophosphate (Bu4NPF6 ) eller tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4); de mest almindelige opløsningsmidler anvendt i analysen er dichlormethan, acetonitril eller tetrahydrofuran.
    1. Vælg elektrolyt opløsningsmidlet baseret på Opløselighed i test-forbindelser. Det bør være en løsning i undersøgelsen, men være i en solid state, når materialet er anvendes til fremstilling af enheden, som en tynd film deponeres på arbejdende elektrode overflade.
  2. Ren elektroderne skal bruges i eksperimentet29.
    1. Ved elektrokemiske målinger, skal du bruge en 1 mm diameter platin disk elektrode som arbejder elektrode (vi), en platin spole eller wire som hjælpeansatte elektrode (AE), og en sølv/sølvchloridelektrode (Ag/AgCl) elektrode som referenceelektrode (RE).
    2. EPR spectroelectrochemical målinger, skal du bruge platinum wire som WE, platin spole eller wire som AE og Ag/AgCl som RE.
    3. UV-Vis-NIR spectroelectrochemical målinger, bruge en kvarts indium tin oxid (ITO) eller fluor-doped tin oxid (FTO) som vi, en platin tråd som AE, og en Ag/AgCl-elektrode som RE.
    4. Polsk platin disk elektrode ved at gnide Ulempen af elektrode (platinum elektrode arbejdsområdet) på en polering pad dækket med 1 µm alumina gylle i 3 min.
      1. Skyl elektrode med deioniseret vand til at fjerne alle gylle fra elektrode og rense i en ultralyd bad (320 W, 37 kHz) med deioniseret vand i 15 min.
      2. Skyl elektroden ved hjælp af en 1 mL sprøjte med isopropanol (3 x 1 mL) og derefter med acetone (3 x 1 mL).
      3. Brug et stykke køkkenrulle til at fjerne alle faste restprodukter og tørre i luften i 3 min.
    5. Ren ITO og FTO elektroderne med deioniseret vand. Placere dem i en ultralyd bad (320 W, 37 kHz) i acetone i 15 min og derefter i isopropanol for de næste 15 min.
    6. Brænde platin elektroder, ledninger og bredbånd ved hjælp af en høj temperatur gas fakkel (> 1000 ° C) for 1 min. være forsigtig! Bruge pincet til at holde elektroderne. Vente på 5 min efter brænding og før ved hjælp af elektroder.
  3. Ren de elektrokemiske og spectroelectrochemical celler (figur 1), med vand og derefter med acetone. Brug et stykke køkkenrulle til at fjerne alle de faste restprodukter. Rengør alle andre elementer (ca. PTFE dele) med acetone og tørre i luften før brug.

2. CV analyse

  1. Drej på potentiostat og computer.
  2. Fyld en elektrokemiske celler med 1,5 mL af elektrolyt der skal analyseres.
  3. Sætte alle de tre elektroder (WE, AE og RE) i en celle (celles cap er udstyret med PTFE elektrode indehaveren, så sætte elektroder gennem hullerne i denne indehaveren) og slutte den til en potentiostat. Holde WE og RE som tæt på hinanden som muligt (figur 1). Følg oplysninger om tilslutning af hver ledning af potentiostat til sin respektive elektrode.
  4. Hvis nødvendigt (for eksempel under reduktion analyse), læg argon (eller nitrogen) rør (gennem et ekstra hul i elektrode indehaveren) og start boblende løsning for mindst 5 min. Efter dette, flytte argon (eller nitrogen) røret ovenfor den løsning plan og holde gasstrømmen kører til måling.
    Bemærk: Cellen ser lukket men kan ikke være helt tætte; en metode til at fjerne det overflødige beløb af gas fra cellen skal derfor være tilgængelige (fx., af en ekstra lille hul i elektrode indehaveren). Trykket afhænger af røret bruges; sat presset til høj, som det er nødvendigt at angive langsom gasstrømmen. Hvis et meget flygtigt opløsningsmiddel bruges i eksperimentet (fx dichlormethan) eller eksperimentet tager lang tid (mere end 30 min.), derefter bruge Drechsel flasken til at mætte argon (eller nitrogen) gas med opløsningsmidlet anvendes i målingen.
  5. Køre potentiostat software, vælge CV procedure og brug følgende indstillinger: start potentiale af 0,00 V, øvre vertex potentiale af 2.0 V, lavere vertex potentiale af 0,00 V (hvis undersøge processen med reduktion, så en lavere vertex potentiale af −2.5 V), Stop potentiale af 0,00 V, antallet af stop passage af 6, og scan rate på 0,05 V/s.
    1. I afsnittet eksporterer ASCII data, definere et filnavn og vælge en mappe til at gemme dataene i, og tryk på START knappen (mindske eller øge den nedre og øvre vertex potentiale til at passe den elektrokemiske vindue eller prøven elektrokemiske aktivitet)
  6. Hvis nogen toppe er synlige i den positive vifte af muligheder, derefter gentage proceduren for rengøring. Hvis der er et højdepunkt i rækken negative potentiale, derefter sætte argon (eller nitrogen) røret i opløsningen og starte boblende for en yderligere 5 min.
  7. Tilføj en dråbe af 1 mM ferrocene (i opløsningsmidlet anvendes til at forberede elektrolytten) til elektrolytten løsning ved hjælp af en sprøjte.
  8. Indstille start potentiale til 0,00 V, den øverste vertex potentielle til 0,85 V, lavere vertex potentielle til 0,00 V, stop potentiale til 0,00 V, antallet af stop passage til 10, og scan rate på 0,05 V/s. I afsnittet eksporterer ASCII data, ændre filnavnet og tryk på START knappen.
  9. Efter målingen er færdig ved at gentage de rengøring procedurer som nævnt i trin 1.2 og 1.3.
  10. Forbered 4 mL af 1 mM test sammensatte i den forberedte elektrolyt (trin 1.1).
  11. Udfylde den elektrokemiske celle med sammensatte analyseopløsningen (1,5 mL); sætte alle tre elektroder i en celle og oprette forbindelse til potentiostat (trin 2.4). For at undersøge processen med reduktion, fjerne ilt (trin 2.5).
  12. Indstille start potentielle til 0,00 V, den øverste vertex potentielle 0,50 V (eller 0,00 V ved undersøgelse af reduktion proces), den nederste vertex potentielle til 0,00 V (−0.50 V i tilfælde af undersøgelse af reduktion proces), stop potentiale til 0,00 V , antallet af stop passage til 10, og scan rate til 0,05 V. I afsnittet eksporterer ASCII data, ændre filnavnet og tryk på START knappen.
  13. Gentag trin 2.13 ved at øge øverste vertex potentialer (eller ved at reducere den lavere vertex potentiale) af 0,1 V indtil peak registrering (figur 2a). Hvis den efterfølgende scanning er flyttet i potentiale (figur 2b), derefter ren RE og lad det i elektrolytten løsning. Derefter, Gentag målingen.
  14. Måle både oxidation og reduktion af processer på det samme CV til bestemmelse af IP og EA: indstille start potentiale til 0,00 V, øvre vertex potentiale til 1,00 V, lavere vertex potentiale til −2.70 V og stop potentiale til 0,00 V. Vælg den øvre og nedre vert ex potentiale på en måde, der registrerer fuld reduktion og oxidation toppe og undgår yderligere redox skridt (hvis de findes) (figur 2a).
    Bemærk: Estimere IP og EA ved at måle den potentielle udbrud. Der er et par måder til at beregne disse parametre fra CV men det mest nyttige er at beregne ved hjælp af den potentielle udbrud. Nogle gange, er det ikke muligt at observere reversible redox par, især for både n og p doping. Blanding af to forskellige teknikker er også uønsket, da det kan give forkerte resultater og konklusioner.
    1. For at måle den potentielle udbrud, markere linjen tangent til CV peak (figur 3). Beregne de ønskede værdier fra starten muligheden for reduktion eller oxidation proces ved hjælp af ligninger (ligninger 1 og 2)10,18,19,36,37 , 38.
      Equation 1(1)
      hvor Equation 2 er debut af oxidation potentielle kalibreret med ferrocene*
      Equation 3(2)
      hvor Equation 4 er debut af reduktionspotentiale kalibreret med ferrocene*
      * Potentiale kalibreret med ferrocene betyder, at værdien af potentiale fra målingen er reduceret med oxidation potentialet i ferrocene.
  15. Træk elektroderne og udøse analyseopløsningen i ordentlig spildbakken.
  16. Gentag proceduren rengøring (trin 1.2 og 1.3).
  17. Gentag trin 2,9-2.12 med 0,25, 0,10 og 0,20 V/s scan satser.
  18. Tilføj en dråbe af 1 mM ferrocene (i opløsningsmidlet anvendes til at forberede elektrolyt opløsning) til analyseopløsningen ved hjælp af en sprøjte. Indstille start potentiale til 0,00 V, den øverste vertex potentielle til 0,60 V, lavere vertex potentiale til 0,00, stop potentiale til 0,00 V, antallet af stop passage til 6, og scan rate til 0,05 V. Tryk knappen START . Efter målingen er afsluttet, skal du ændre den øverste vertex potentielle til en værdi, der registrerer ferrocene par med den første toppen af oxidation af den sammensatte prøve.
  19. Træk elektroderne og udøse analyseopløsningen i ordentlig spildbakken.
  20. Hvis electropolymerization opstår under elektrokemisk oxidation, vaske vi omhyggeligt med elektrolytten løsning ved hjælp af sprøjten (3 ´ 0,5 mL). Ren RE, AE og elektrokemiske celler ved hjælp af den normale procedure (trin 1.2-1.3).
  21. For at undersøge elektrokemiske produkter deponeret på vi, Fortsæt til trin 2.23. For at undersøge en løsning, Fortsæt til trin 1.2.1 og starte igen fra trin 2.3.
  22. Udfylde den elektrokemiske celle med en elektrolyt opløsning. Derefter sætte alle tre elektroder i en celle og forbinde dem til en potentiostat (trin 2.4). At undersøge reduktion proces, deoxidate løsning (trin 2.5).
  23. Gentag trin 2.10-2.12 og derefter trin 2.16.

3. UV-Vis-NIR Spectroelectrochemical analyse

  1. Måling forberedelse
    1. Drej på spektrometret og potentiostat.
    2. Udfylde cellen spectroelectrochemical med 0,5 mL af elektrolyt opløsning (trin 1.1).
    3. Sætte PTFE seglet på den ene side af cellen. derefter sætte ITO elektrode til celle i denne måde at have en ledende side af elektroden rørende PTFE segl. Sætte resten af PTFE dele som vist i figur 1. Sætte RE og AE gennem PTFE elektrode indehaveren og dække den øverste side af ITO elektrode med kobberfolie som vist i figur 1 for bedre ledeevne.
      1. Sætte den forsamlede celle i indehaveren af spektrometret og alle elektroderne tilsluttes en potentiostat. Følg oplysninger om tilslutning af hver ledning af potentiostat til sin respektive elektrode.
    4. Kør programmet potentiostat og spektrometer.
    5. I spektrometeret software, vælge fil | Nye | Absorbansen måling.
    6. Vælg en af de anførte detektorer.
    7. Sørg for, at knappen på detektorer er i "åben" position. Klik på den glødende lys pære; Luk detektor (Flyt knappen til positionen lukket), og klik derefter på den mørke pære.
    8. Vælg den anden detektor og Gentag trin 3.1.7.
    9. Reconnect elektroder fra potentiostat og trække sig ud af elektroder og andre elementer af cellen spectroelectrochemical.
    10. Gentag rengøring procedurer (trin 1.2 og 1.3).
    11. Udfylde spectroelectrochemical celle med en fortyndet (1´10−5 M) opløsning af prøven sammensatte i elektrolytten løsning hvis tester den lille molekyle. Udfylde spectroelectrochemical celle med elektrolytten, hvis test polymere (oligomere) laget deponeret på ITO elektrode.
    12. Samle spectroelectrochemical celle (trin 3.1.3).
    13. Klik på Gem.
    14. Vælg en af de anførte detektorer.
    15. Definere Gem placeringen af og navnet på filen (omfatter den valgte detector).
    16. Vælg den anden detektor og Gentag trin 3.1.15.
  2. Potentiostatic analyse18.
    1. Anvende en neutral potentiale (dvs. 0,00 V). Dette spektrum vil være de begyndende spektre. Øge potentialet af 0,1 V og vente ca. 10 s indtil processen stabiliserer og registrerer Absorptionsspektra (trin 3.1.13–3.1.16). Fortsætte målingen til den første ændring i UV-Vis-NIR spectra; Vent til 10 s og derefter gemme spektre (trin 3.1.13–3.1.16).
    2. Øge potentialer ved 0,05 V; vente 10 s og gemme (trin 3.1.13–3.1.16).
    3. Gentag 3.2.2 indtil opnåelse af potentialet i den første eller anden oxidation potentiale (disse potentialer er kendt fra CV-måling); derefter vende potentiale og gå tilbage til startpotentialet.
  3. Når målingerne er gennemført, måle CV i analyseopløsningen. Tilføj 1 mM ferrocene (10 μL) og måle CV igen. Værdien af ferrocene vil hjælpe vurdere potentialet i processen og samle data.
  4. Denne analyse giver oplysninger om optisk band-gap, maksimal bølgelængde af undoped og doteret stater og isosbestic punkter i en elektrokemisk proces. Beregne de optiske band-huller fra starten værdier af π-π* bands på UV-Vis spectra og ved hjælp af ligningen 318,19,23,24.
    Equation 5(3)
    hvor h er Planck's konstant, λdebut er sammensatte absorption debut, og c er lysets hastighed i vakuum.
  5. Tidsopløst Potentistatic analyse19,32,33
    1. Forberede måling svarende til den i 3.1.1–3.1.16 beskrevne metode og sætte argon (eller nitrogen) røret (gennem et ekstra hul i elektrode indehaveren) og boblende løsning mindst 5 min. før målingen. Efter dette, flytte argon røret ovenfor løsning plan og holde gasstrømmen kører til måling.
    2. Køre potentiostat software, skal du vælge chronoamperometry proceduren med følgende indstillinger: potentiale starte potentiale til 0,00 V, øvre potentiale til 1,0 V, lavere potentiale til −1.00 V, varighed som 5 s, tidsinterval som 0.010 s, antallet af gentagelser til 10 og forsinkelse tid til 10 s. I afsnittet eksporterer ASCII data, angive et filnavn og vælge en mappe til at gemme dataene.
    3. I spektrometeret software, vælge fil | Nye | High-Speed erhvervelse. Vises et nye vindue; konfigurere følgende parametre: Integration tid — 10 ms, scanninger-gennemsnittet — 1, Boxcar Wirth — 0, antallet af scanner — 10000. Klik ikke på knappen gå til.
    4. I potentiostat software, tryk på knappen START . Når nedtællingen falder til 1 s, skal du trykke på knappen Go i spektrometeret software.
    5. Bemærk, at det ikke er muligt at se absorption resultater, indtil processen er færdig.
    6. Analysere data for at give parametre. Brug de oplysninger, der er gemt i filen sådan transmittans, strøm, spænding og strømtæthed til giver erhvervsaktive parametre:
      1. Beregne optisk densitet (ΔOD), Absorbansen for prøven sammensatte under doping (dedoping) med ligning 4:
        Equation 6(4)
        hvor Tb er transmittans i doteret form, "blegemiddel" stat [%] og Tc er transmittans i undoped form, en "farvede" stat [%].
      2. Beregne farvning effektivitet (CE, η), mængden af electrochromic farve dannet af den anvendte mængde vederlagsfrit og som forbindelse mellem den injiceres/skubbet ud afgift som en funktion af elektrode område (Qd) og ændringen i den optiske tæthed (ΔOD) værdi på en bestemt bølgelængde (λmax) med ligningen 5. Dens værdi afhænger af bølgelængden valgt for at studere, så værdien måles på λmax optisk absorption Band of farvede staten.
        Equation 7(5)
        hvor ΔOD er det optiske densitet [-] og Qd er afgift tæthed [C/cm2].
      3. Beregne kontrast Ratio (CR), målte intensiteten af farveændring under elektrokemiske doping og sædvanligvis karakteriseret ved λmax af farvede form med ligning 6:
        Equation 8(6)
        hvor Tb er transmittans i doteret form, "bleach" stat [%] og Tc er transmittans i undoped form, "farvede" stat [%].

4. EPR Spectroelectrochemical analyse

  1. Måling forberedelse
    1. Drej på spektrometret og potentiostat.
    2. Udfylde spectroelectrochemical celle med elektrolyt (trin 1.1).
    3. Sæt strøm til 1 mW og tune resonator til at opnå en skarp, centreret signal i Q-dip (Brug indstillingen autotuned).
    4. Angive Mn markør (mangan standard) til 600 og lukke vinduet Q-dip. Hvis der er ingen Mn markør, derefter springe dette trin og gå til trin 4.8.
    5. Indstil "feje bredde ±" til 2.5´ 10 mT, "mod bredde ±" til 1.0´0.1 mT, "amplitude" til 5´100, "tid konstant" til 0,03 s, og "center field" værdi ca. 338 MT og start måling.
    6. Hvis ikke registrerer seks spektrallinjer af Mn markør, derefter ændre værdien "center".
    7. Når du registrerer seks spektrallinjer af Mn markør (figur 4), skal værdien "center field" mellem tredje og fjerde linje og mindske værdien af "feje bredde ±" til en værdi, der dækker kun disse to linjer. Start måling igen.
    8. Gå til indstillingen Q-Dip angive Mn markør til 0, og Luk vinduet Q-dip.
    9. Måle den ren elektrolyt som baggrund og kontrollere, om der er nogen signaler. Hvis signalerne er synlige, kan så signalet være fra forurening, lav oxidation potentielle forbindelser, eller fra glasset.
    10. Ren spectroelectrochemical celle (trin 1.3).
  2. Undersøgelse af små molekyler (løsninger).
    1. Udfylde spectroelectrochemical celle med en fortyndet (1´10−5 M) opløsning af prøven sammensatte i elektrolytten; sætte alle tre elektroder gennem elektrode indehaveren til celle på denne måde, så WE og RE er inde i spiralen AE (figur 1).
      1. Sætte vi tæt på bunden af cellen og RE på oversiden af aktivt (metal ikke er omfattet af PTFE) en del af WE (figur 1). Placere cellen udstyret med en elektrode inde i stikprøven hulrummet af spektrometret og forbinde elektroder med en potentiostat (Følg oplysninger om tilslutning af hver ledning af potentiostat til sin respektive elektrode).
    2. Anvende potentiale svarende til starten af den første redox peak (værdi kendt fra CV måling). Hvis et signal vises, er derefter udstyr konfigureret korrekt.
    3. Gå til indstillingen Q-Dip angive Mn markør til 600, Luk vinduet Q-dip, og start måling. Registrering af signal med signalet fra Mn markør giver mulighed for beregning af g-faktor af det modtagne signal.
    4. Gå til indstillingen Q-Dip angive Mn markør til 0, Luk vinduet Q-dip og vente ca. 5 min.
    5. Sæt værdien "center" i midten af signalet, mindske værdien af "feje bredde ±" til en værdi, der dækker signalet, men ikke afskære begyndelsen og slutningen af signal (da "feje bredde ±" er ændret, check hele signal), og mindske værdien af "m OD bredde ± "at få godt løst spektre.
    6. Hvis signalet er lille, derefter øge "amplitude" værdi og "time" (erhvervelse tid) af målingen.
    7. For at mindske signal-støj-forhold, indstille erhvervelse til 4, 9 eller 16 afhængigt af hvordan støjende signalet er. Hvis signalet er meget støjende, Vælg 16.
  3. Undersøgelser af polymert laget deponeret på overfladen af vi.
    1. Udfylde spectroelectrochemical celle med en elektrolyt opløsning (trin 1.1).
    2. Sætte elektroder ind i cellen. Vær omhyggelig med ikke at ødelægge laget polymere på vi. Tilslut elektroden med potentiostat (trin 4.2.1).
    3. Anvende neutral potentiale (dvs. 0,00 V) til at sikre, at stoffet er i en neutral tilstand; dette spektrum vil være de første EPR spektre.
    4. Øge potentialet af 0,10 V. vente ca. 10 s indtil processen stabiliserer og optage EPR spektre.
    5. Gentag trin 4.3.4, når EPR signal vises.
    6. Øge potentialet ved 0,05 V. vente ca. 10 s indtil processen stabiliserer og optage EPR spektre.
    7. Gentag trin 4.3.6 indtil først eller anden oxidation potentiale er opnået og så videre (værdier af disse potentialer er kendt fra CV måling); derefter vende potentiale og gå tilbage til start potentielle.
    8. Anvende det potentiale, som EPR signal dukkede op i den foregående cyklus (4.3.5), gå til indstillingen Q-Dip angive Mn markør til 600, Luk vinduet Q-dip, og start måling. Registrere signalet med den tredje og fjerde røde linje af Mn markør (4.1.7).
  4. Når målingen er afsluttet, analysere data.
  5. Nogle af den analyse, som en række spins kun kan udføres for stofferne deponeres (uopløselig polymerer) på WE. Hvis du vil beregne antallet af ture, dobbelt-integrere EPR signal, efterfulgt af en sammenligning af den opnåede værdi med kalibreret Mn intern standard. Beregne antallet af gentage enheder, der udgør polymer på elektroden ved hjælp af ligning 724,32,33:
    Equation 9(7)
    hvor lmer – antallet af gentage enheder i polymeren, Qpolym koster polymerisering, F er konstanten Faraday, og NA er Avogadro nummer.
  6. For at beregne doping, brug af deponerede polymer optaget i en spectroelectrochemical celle før EPR måling, CV ved hjælp af ligningen 8:
    Equation 11(8)
    hvor Qd er doping anklagen, jeg er aktuelt, E er sæt potentielle, E0 er startpotentialet, v er hastigheden, scan, og e er elementært angrebet.
  7. Bruge beregnede doping beregning til at beregne doping niveau, ved hjælp af ligning 9:
    Equation 12(9)
    hvor ∆D- doping niveau, Qd er doping afgift, og lmer -antal gentage enheder i polymeren
  8. Hvis du vil beregne antallet af bipolarons, Antag et indledende doping niveau lig nul. Anvende antallet af polarons pr. enhed fra koncentrationen af spins, så antallet af bipolarons skal beregnes ved hjælp af ligning 10. I beregningerne, går ud fra at den indledende bipolarons er nul og at faradaic er meget højere end for ikke-faradaic strøm.
    Equation 14(10)
    hvor zjeg er afgift flyselskabets elementært afgift, n,jeger antallet af charge luftfartsselskaber polymer pr, (p) er polarons, og (b) er bipolarons.
  9. Uddrag g-faktor værdi fra EPR spektre. Bestemme ved hjælp af Mn som en intern standard (trin 4.2.3 og 4.3.8), vel vidende, at den fjerde mangan linje i det har en g-faktor for 2.03324. Beregne linjebredden EPR signal som afstanden i mT mellem minimum og maksimum af EPR-signal. Denne værdi er vigtig, da det kan fortælle hvor (i hvilken atom) radikale er dannet.

Representative Results

Den mest almindelige anvendelse af CV analyse er vurdering af IP og EA. Selv om der er et par måder at opnå CV data, anbefales det kraftigt at beregne dem baseret på debut af redox toppe (figur 3). Denne tilgang gør det muligt for unifying beregningsmetoden. Ikke alle de testede materialer underkastes reversible oxidation/reduktion processer (figur 3); i sådanne situationer er det ikke muligt at beregne baseret i gennemsnit potentialer (gennemsnit fra potentialer svarer til et maksimum af katodisk-reduktion og anodisk oxidation toppe). Det er dog næsten altid muligt at køre tangens til et højdepunkt, som vist i figur 3. Med skæringspunktet med baggrunden linje og anvendelse af ligninger 1 og 2, IP og EA værdierne er anslået til 5,35 eV og −2.90 eV, henholdsvis. Der er også flere forskellige skalaer anvendes til at evaluere IP og EA baseret på CV målinger. De mest almindeligt anvendte skalaer for organiske materialer er −4.8 og −5.1 eV som svarende til 0,00 V versus Normal Hydrogen elektrode (NHE). Alle skalaer er dog kun en tilnærmelse; Husk dette når man sammenligner forskellige resultater. Det afgørende er at fastslå, hvilke parametre blev anset for beregninger. I dette tilfælde værdi −5.1 eV er blevet valgt som det bør svare til den formelle potentiale af ferrocene redox par; Fermi skala er det 0,40 V versus mættet kalomel elektrode (SCE) i acetonitril, som er enig i de foregående målinger.

Der er mange artikler publiceret om analyse af CV. heri, vi viser, når processen ikke vil være som det forventes. Analysen er baseret på thiophen derivat: NtVTh (struktur er vist i figur 4), som gennemgår nedbrydning ved iltning (figur 5).

NtVTh har to oxidation potentialer: for første gang på 0,70 V og andet på 0,84 V (figur 5). I løbet af den første cyklus, er reduktion peak ikke observeret, med angivelse af en irreversibel proces. Elektrokemiske Karakteristik af NtVTh viser, at polymerisering forekommer ikke og efter den første oxidation potentielle, nogle electro-inaktive lag af reaktionsprodukter indskud på elektrode overfladen, således hindrer polymerisering proces. Hvad er synlige er reaktionen med den radikale kation på vinyl bond, hvor molekylet er ved at miste sin konjugering og form dimerer på elektroden.

Mens det er vanskeligt at udtrække oplysninger om afgift luftfartsselskaber fra CV, er det muligt at skelne mellem polarons og bipolarons når understøttes af en UV-Vis-NIR spektrometer. Den neutrale poly (OiPrThEE) var præget af to brede absorption π | π * overgange bands med toppe maxima på λmax1 = 363 nm og λmax2 = 488 nm, relateret til de aromatiske form af undoped polythiophene afledt. Under oxidative doping genereres nye polaronic og bipolaronic bands. UV-Vis spektret opnået under poly (OiPrThEE) oxidation afslørede den aftagende neutral polymer absorption band (300-550 nm) (figur 6) sammen med dannelsen af et nyt absorption band (550-950 nm) af de radikale kationer af bithiophene og p- phenylenevinylene med maxima på 692 nm. Isosbestic punktet i oxidation proces var placeret på 604 nm. Bipolaronic bandet dukkede op mellem 950 nm og 1700 nm med højst beliggende på 1438 nm.

EPR spektroskopi er den teknik, der registrerer materialer med en uparret elektron, dette inkluderer organiske radikaler39. Der er flere parametre, der kan udvindes fra EPR spektre, men en af de mest interessante er at vurdere, hvor radikale er lokaliseret. Elektroner, svarende til protoner, besidder spin. Ved at placere en elektron i et ydre magnetfelt, dette spin kan opdeles på to måder: parallel og antiparallel til det magnetiske felt, giver to energi niveauer. Dette fænomen er kendt som Zeeman effekt40,41. I tilfælde af organiske radikaler interagerer den uparret elektron med den ydre magnetfelt, men også med magnetisk kerner (kerner, der har en nul spin; I≠0). En række degenererede energi niveauer er lig 2I + 1, hvor jeg er spin quantum antallet af kernen som den uparret elektron interagerer42. Samspillet mellem den uparret elektron og et større antal magnetiske kerner fører til yderligere opdeling af energi-niveauer og hyperfine struktur af EPR spectra registrering43 (figur 7).

For molekyler hvor den uparret elektron interagerer med et endnu større antal kerner, kunne de enkelte røde linje overlapper, hvilket resulterer i registrering af en enkelt, brede signal44,45,46 (figur 8). Dette er typisk for konjugeret polymerer, hvor den genererede radikale ion under en redox proces er delocalized47,48.

Kombinationen af EPR spektroskopi med elektrokemiske metoder giver karakterisering af afgift luftfartsselskaber (radikale ion) genereret under redox proces samt bestemmelse af mekanismen for disse processer49,50 . Hvis godt løst (toppe er adskilt fra hinanden ikke i form af en bred peak) spektre registreres som for elektrokemisk reduktion af s -tetrazine derivat (figur 7), så analysen af hyperfine struktur af spektre fører til konklusioner om lokalisering af uparret elektron. En måde at analysere denne slags spectra er til at udføre simuleringen med speciel software og passer simulerede spektre med den eksperimentelle én51. Dette er især nyttigt, når hyperfine struktur er kompleks på grund af samspillet mellem den uparret elektron og stort antal protoner. I tilfælde af s- tetrazine afledte vist i figur 7, angiver simulering af EPR spektre (rød linje) den uparret elektron interaktion med fire kvælstof atomer af s- tetrazine.

Figure 1
Figur 1: elektrokemiske og spectroelectrochemical celler til målinger. Tallet præsenterer ordningen installationsprogrammet i elektrokemiske/spectroelectrochemical celler ved hjælp af cyklisk voltammetry, ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (NIR-UV-Vis) og elektron paramagnetisk resonans (EPR) spectroelectrochemical målinger. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: cyklisk voltammetry (CV) korrekt målte sammensatte COPO1 (a) og CV med en ustabil henvise potentielle dibenzothiophene-S, S-kuldioxid med ferrocene (b)52. Figuren viser to cyklisk voltammograms. (a) præsenterer korrekt registreret CV og b viser en voltamogram, der er registreret ved hjælp af en referenceelektrode med ingen stabil potentielle. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: cyklisk voltammetry (CV) af sammensatte COPO1 i en bred vifte af potentialer. Estimering af debut potentialer for EA og IP beregninger af COPO1 forbindelser52. EA = −2.90 eV og IP = 5,35 eV. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4. EPR seks røde linje af mangan standard. Mangan anvendes til kalibrering af signal Skift Paramagnetiske signalet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: cyklisk Voltammetry (CV) af sammensatte NtVTh. Cyklisk voltammograms 15 mm NtVTh i 0,1 M Bu4NBF4/CH3CN og i forhold til ferrocene standard præsenterer nedbrydning processen involveret på arbejde elektrode. Scan rate 0,05 V/s: (en) blev taget i området −1.4 V til 0,8 V, og (b) i område −1.4 V til 0,9 V. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: Ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (UV-Vis-NIR) spectroelectrochemistry af poly (OiPrThEE) derivat. UV-Vis-NIR spectra præsentere evolution af absorption band gennem generation af afgift luftfartsselskaber på polymer struktur. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7: EPR spectroelectrochemical analyse af tetrazine derivat. a en struktur af s- tetrazine afledte; b EPR spektre registreret under elektrokemisk reduktion af s- tetrazine derivat (sort linje-eksperimentelle og rød linje simulerede spektrum). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8: EPR spectroelectrochemical polaron signal af konjugeret polymeren. Elektron paramagnetisk resonans (EPR) spektre registreret under det første trin i oxidation af konjugeret polymer (EPR spektre af polaron arter). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 9
Figur 9: cyklisk voltammetry (CV) af ferrocene og decamethylferrocene. Sammenligning af to elektrokemiske standarder som ren og blanding viser skift potentiale. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Elektrokemiske og spectroelectrochemical teknikker har ingen begrænsninger; man kan analysere både solid state og flydende løsninger i en bred vifte af temperatur og andre tilstande med disse teknikker. Det vigtige i alle disse tilfælde er, at forbindelser/materialer er analyseret under den anvendte potentiale, replikerende virkelige verden betingelser for arbejder økologisk elektronik hjælpemidler. Den eneste forskel er, at i elektrokemi, overholdes dannelsen af beregning transportvirksomheder.

De metoder, der præsenteres her Vis nytten af analysen af ladede luftfartsselskaber genereret i organiske forbindelser, der korrelerer med deres anvendelighed i økologisk elektronik. Desuden de elektrokemiske og spectroelectrochemical teknikker er billigere og mindre krævende end typiske metoder, der anvendes i afgift carrier analyse, men der er nogle kritiske trin og ændringer i protokollen, der er nødvendige for afhængig af den opnåede resultater.

Under elektrokemiske karakterisering, altid starte med en bestemt koncentration. Hvis et sæt af forbindelser, der sammenlignes, skal alle materialer har de samme molære koncentration. Bedst er at starte med 1 mM koncentration og 50 mV/s scan rate som anført i protokollen i denne undersøgelse, men det er godt at vide koncentration af stikprøven på den observerede elektrokemiske adfærd. Altid forsøge at måle mindst tre scanninger. De to første scanninger er normalt forskellige, fordi de starte betingelser (ligevægt) er forskellige. Andet og de tredje scanninger bør være den samme. Hvis de anden og tredje scanninger er de samme, er der sandsynligvis ingen side reaktioner observeret i dette system (figur 2a). I en oxidation proces vises et nyt højdepunkt på et lavere potentiale, viser, at den ledende materiale blev deponeret på WE18,19,24,25,29,30 , 31 , 32. Hvis højden af den lavere toppen øger i efterfølgende scanninger, så formentlig den konjugerede polymer var deponerede18,19,24,25,29 , 30 , 31 , 32. Hvis alle strømme mindske i efterfølgende scanninger, så den ledende produkt af nedbrydning blev deponeret på elektroden. Hvis en meget lille peak er observeret før vigtigste oxidation eller reduktion peak (især for polymerer), er det sandsynligvis charge-fældefangst proces19,23,31,34. Hvis en meget skarp dedoping peak af oxidation eller reduktion er observeret, er så dette sandsynligvis forårsaget af nedbrydning af krystallinske strukturer på en elektrode dannet gennem electrocrystallization under oxidation35.

Altid kontrollere funktionsmåden for den sammensatte før, under og efter redox toppe test. Det betyder, at mindst tre CV scanninger bør registreres: med øverste (i sagen oxidation) eller lavere vertex potentielt lavere eller højere, henholdsvis, derefter potentiale af peak maksimum, med øvre eller nedre vertex potentiale sat til præcis på den maksimale peak og med vertex potentialer højere (oxidation) og lavere (reduktion) end af peak maksimale potentiale. Den observerede proces kan variere og nogle gange to processer kan ses under ét peak teoretisk. Altid sammenligne de indsamlede cyklisk voltammograms af elektrolyt (trin 2.6), ferrocene (trin 2.9), sammensatte (trin 2.13) og ferrocene med sammensatte (trin 2.19); der er flere spørgsmål, der tages i betragtning.

Altid sammenligne CV signalerne af elektrolytten, og den sammensatte, test, hvis nogen signaler fra elektrolytten er synlig på den cykliske voltamogram af den målte sammensatte, derefter elektrolytten skal ændres, fordi dens elektrokemiske vindue er for lavt, eller elektrolyt er forurenet. Hvis signalet (redox par) af ferrocene (trin 2.9) og ferrocene med sammensatte (trin 2.19) er på den samme position, er så alt udført korrekt. Hvis toppene er flyttet mellem hinanden, så check RE og Gentag målingen. Hvis signalet (oxidation, reduktion eller redox par potentielle) af testen sammensatte med ekstra ferrocene (trin 2.19) er på et højere potentiale end de rene sammensatte (trin 2.13), derefter overveje værdier (oxidation, reduktion eller redox par potentielle) fra den cykliske voltamogram af det rene stof. Skiftet er forårsaget af den højere mængde af ferrocene i opløsningen. Når to oxidations processer overholdes, kan den første proces (oxidation eller reduktion), som er altid på vi påvirke den aktive overflade; Dette kan forårsage en stigning i oxidation potentialet i den anden proces (fig. 9).

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

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".

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Potentiostat Metrohm Autolab PGSTAT100
EPR JEOL JES-FA200
UV-Vis detector Oceanoptics QE6500
NIR detector Oceanoptics NIRQuest
Dichloromethane (DCM) Sigma-Aldrich 106048
Tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4) Sigma-Aldrich 86896
2-propanol, 99.9% Sigma-Aldrich 675431
Acetone, 99.9% Sigma-Aldrich 439126
Ultrasonic Bath Elma S30H
Tetrahydrofuran >99.9% Sigma-Aldrich 401757
ferrocene >98% Sigma-Aldrich F408
decamethylferrocene >97% Sigma-Aldrich 378542

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. O'Brien, D. F., Baldo, M. A., Thompson, M. E., Forrest, S. R. Improved energy transfer in electrophosphorescent devices. Applied Physics Letters. 74, 442-444 (1999).
  2. Chin, B. D., et al. Effects of interlayers on phosphorescent blue organic light-emitting diodes. Applied Physics Letters. 86, 133505-133507 (2005).
  3. Cardon, C. M., Li, W., Kaifer, A. E., Stockdale, D., Bazan, G. C. Electrochemical Considerations for Determining Absolute Frontier Orbital Energy Levels of Conjugated Polymers for Solar Cell Applications. Advanced Materials. 23, 2367-2371 (2011).
  4. Bang, A. -M., et al. A novel random terpolymer for high-efficiency bulk-heterojunction polymer solar cells. RSC Advances. 7, 1975-1980 (2017).
  5. Tybrandt, K., Kollipara, S. B., Berggren, M. Organic electrochemical transistors for signal amplification in fast scan cyclic voltammetry. Sensors and Actuators B: Chemical. 195, 651-656 (2014).
  6. Schaur, S., Stadler, P., Meana-Esteban, B., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. Electrochemical doping for lowering contact barriers in organic field effect transistors. Organic Electronics. 13, 1296-1301 (2012).
  7. Mullen, K., Scherf, U. Organic Light Emitting Devices: Synthesis, Properties and Applications. , Wiley-VCH. Weinheim. (2006).
  8. Monk, P. M. S., Mortimer, R. J., Rosseinsky, D. R. Electrochromism and Electrochromic Devices. , Cambridge University Press. Cambridge. (2007).
  9. Skotheim, T. A., Elsenbaumer, R. L., Reynolds, J. R. Handbook of Conducting Polymers. , Marcel Dekker. New York. (1998).
  10. Data, P., et al. Kesterite Inorganic-Organic Heterojunction for Solution Processable Solar Cells. Electrochimica Acta. 201, 78-85 (2016).
  11. Data, P., Pander, P., Okazaki, M., Takeda, Y., Minakata, S., Monkman, A. P. Dibenzo[a,j]phenazine-Cored Donor-Acceptor-Donor Compounds as Green-to-Red/NIR Thermally Activated Delayed Fluorescence Organic Light Emitters. Angewandte Chemie International Edition. 55 (19), 5739-5744 (2016).
  12. Jankus, V., et al. Highly Efficient TADF OLEDs: How the Emitter-Host Interaction Controls Both the Excited State Species and Electrical Properties of the Devices to Achieve Near 100% Triplet Harvesting and High Efficiency. Advanced Functional Materials. 24 (39), 6178-6186 (2014).
  13. Data, P., et al. Exciplex Enhancement as a Tool to Increase OLED Device Efficiency. Journal of Physical Chemistry C. 120 (4), 2070-2078 (2016).
  14. Dias, F. B., et al. The Role of Local Triplet Excited States and D-A Relative Orientation in Thermally Activated Delayed Fluorescence: Photophysics and Devices. Advanced Science. , (2016).
  15. Okazaki, M., et al. Thermally Activated Delayed Fluorescent Phenothiazine-Dibenzo[a,j]phenazine-Phenothiazine Triads Exhibiting Tricolor-Changing Mechanochromic Luminescence. Chemical Science. 8, 2677-2686 (2017).
  16. Data, P., et al. Efficient p-phenylene based OLEDs with mixed interfacial exciplex emission. Electrochimica Acta. 182, 524-528 (2015).
  17. Goushi, K., Yoshida, K., Sato, K., Adachi, C. Organic light-emitting diodes employing efficient reverse intersystem crossing for triplet-to-singlet state conversion. Nature Photonics. 6, 253-258 (2012).
  18. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Influence of heteroaryl group on electrochemical and spectroscopic properties of conjugated polymers. Electrochimica Acta. 83, 271-282 (2012).
  19. 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. Journal of Physical Chemistry C. 119, 20188-20200 (2015).
  20. Enengl, C., et al. Explaining the Cyclic Voltammetry of a Poly(1,4-phenylene-ethynylene)-alt-poly(1,4-phenylene-vinylene) Copolymer upon Oxidation by using Spectroscopic Techniques. ChemPhysChem. 18, 93-100 (2017).
  21. Gudeika, D., et al. Hydrazone containing electron-accepting and electron-donaiting moieties. Dyes Pigments. 91, 13-19 (2011).
  22. Swist, A., Cabaj, J., Soloducho, J., Data, P., Lapkowski, M. Novel acridone-based branched blocks as highly fluorescent materials. Synthetic Metals. 180, 1-8 (2013).
  23. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Influence of alkyl chain on electrochemical and spectroscopic properties of polyselenophenes. Electrochimica Acta. 87, 438-449 (2013).
  24. Laba, K., et al. Electrochemically induced synthesis of poly(2,6-carbazole). Macromolecular Rapid Communications. 36, 1749-1755 (2015).
  25. Pluczyk, S., et al. Unusual Electrochemical Properties of the Electropolymerized Thin Layer Based on a s-Tetrazine-Triphenylamine Monomer. Journal of Physical Chemistry C. 120, 4382-4391 (2016).
  26. 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. Vibrational Spectroscopy. 71, 30-36 (2014).
  27. Laba, K., et al. Diquinoline derivatives as materials for potential optoelectronic applications. Journal of Physical Chemistry C. 119, 13129-13137 (2015).
  28. Enengl, S., et al. Spectroscopic characterization of charge carriers of the organic semiconductor quinacridone compared with pentacene during redox reactions. Journal of Materials Chemistry C. 4, 10265-10278 (2016).
  29. Data, P., et al. Electrochemically Induced Synthesis of Triphenylamine-based Polyhydrazones. Electrochimica Acta. 230, 10-21 (2017).
  30. Brzeczek, A., et al. Synthesis and properties of 1,3,5-tricarbazolylbenzenes with star-shaped architecture. Dyes Pigments. 113, 640-648 (2015).
  31. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Electrochemistry and spectroelectrochemistry of a novel selenophene-based monomer. Electrochimica Acta. 59, 567-572 (2012).
  32. Data, P., et al. Electrochemical and spectroelectrochemical comparison of alternated monomers and their copolymers based on carbazole and thiophene derivatives. Electrochimica Acta. 122, 118-129 (2014).
  33. Data, P., et al. Evidence for Solid State Electrochemical Degradation Within a Small Molecule OLED. Electrochimica Acta. 184, 86-93 (2015).
  34. Data, P., et al. Unusual properties of electropolymerized 2,7- and 3,6- carbazole derivatives. Electrochimica Acta. 1282, 430-438 (2014).
  35. Etherington, M. K., et al. Regio- and conformational isomerization critical to design of efficient thermally-activated delayed fluorescence emitters. Nature Communications. 8, 14987 (2017).
  36. Trasatti, S. The absolute electrode potential: an explanatory note. Pure and Applied Chemistry. 58, 955-966 (1986).
  37. Cardona, C. M., et al. Electrochemical Considerations for Determining Absolute Frontier Orbital Energy Levels of Conjugated Polymers for Solar Cell Applications. Advanced Materials. 23, 2367-2371 (2011).
  38. Bredas, J. -L. Mind the gap! Mater Horiz. 1, 17-19 (2014).
  39. Gerson, F., Huber, W. Electron Spin Resonance Spectroscopy of Organic Radicals. , (2003).
  40. Brustolon, M., Giamello, E. Electron Paramagnetic Resonance. A Practitioner's Toolkit. , John Wiley & Sons Inc. New Jersey. (2009).
  41. Weil, J., Bolton, J. Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications. , John Wiley & Sons, Inc. (2007).
  42. Rieger, P. H. Electron Spin Resonance. Analysis and Interpretation. , The Royal Society of Chemistry. (2007).
  43. Roznyatovskiy, V. V., Gardner, D. M., Eaton, S. W., Wasielewski, M. R. Radical Anions of Trifluoromethylated Perylene and Naphthalene Imide and Diimide Electron Acceptors. Organic Letters. 16, 16-19 (2013).
  44. Pluczyk, S., Kuznik, W., Lapkowski, M., Reghu, R. R., Grazulevicius, J. V. The Effect of the Linking Topology on the Electrochemical and Spectroelectrochemical Properties of Carbazolyl Substituted Perylene Bisimides. Electrochimica Acta. 135, 487-494 (2014).
  45. Ledwon, P., et al. A Novel Donor-acceptor Carbazole and Benzothiadiazole Material for Deep Red and Infrared Emitting Applications. Journal of Materials Chemistry C. 4, 2219-2227 (2016).
  46. Heinze, J., Frontana-Uribe, B. A., Ludwigs, S. Electrochemistry of Conducting Polymers-Persistent Models and New Concepts. Chemical Reviews. 110, 4724-4771 (2010).
  47. Kurowska, A., Kostyuchenko, A. S., Zassowski, P., Skorka, L., Yurpalov, V. L., Fisyuk, A. S., Pron, A., Domagala, W. Symmetrically Disubstituted Bithiophene Derivatives of Properties. Journal of Physical Chemistry C. 118, 25176-25189 (2014).
  48. Zotti, G., Schiavon, G., Zecchin, S., Morin, J. F., Leclerc, M. Electrochemical, Conductive, and Magnetic Properties of 2,7-Carbazole-Based Conjugated Polymers. Macromolecules. 35, 2122-2128 (2002).
  49. Kaim, W., Fiedler, J. Spectroelectrochemistry: The Best of Two Worlds. Chemical Society Reviews. 38, 3373-3382 (2009).
  50. Duling, D. R. Simulation of Multiple Isotropic Spin-Trap EPR Spectra. Journal of Magnetic Resonance, Series B. 104, 105-110 (1994).
  51. Benson, C. R., et al. Multiplying the Electron Storage Capacity of a Bis-Tetrazine Pincer Ligand. Dalton Transactions. 43, 6513-6524 (2014).
  52. Nobuyasu, R. S., et al. Rational Design of TADF Polymers Using a Donor-Acceptor Monomer with Enhanced TADF Effi ciency Induced by the Energy Alignment of Charge Transfer and Local Triplet Excited States. Advanced Optical Materials. 4, 597-607 (2016).

Tags

Kemi spørgsmål 140 cyklisk Voltammetry elektron paramagnetisk resonans Ultraviolet-synlig og Infra-rød spektroskopi økologisk elektronik økologisk Light Emitting Diodes organiske solceller konjugeret polymerer elektron affinitet ionisering Potentiale Charge luftfartsselskaber Spectroelectrochemistry
Ved hjælp af cyklisk Voltammetry, UV-Vis-NIR og EPR Spectroelectrochemistry til at analysere organiske forbindelser
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pluczyk, S., Vasylieva, M., Data, P. … More

Pluczyk, S., Vasylieva, M., Data, P. Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds. J. Vis. Exp. (140), e56656, doi:10.3791/56656 (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