Chemistry
This content is Open Access.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Elektroimpedansspektroskopi som ett verktyg för elektrokemisk hastighet konstant uppskattning
Chapters
Summary October 10th, 2018
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Elektroimpedansspektroskopi (EIS) av arter som genomgår reversibel oxidation eller reduktion i lösning användes för bestämning av konstanter av oxidation eller reduktion.
Transcript
Denna teknik är användbar för att karakterisera kinetiken av oxidation och minskning av organiska föreningar, och förutsäga deras beteende som en aktiv förening av ljusavgivande dioder, solceller, eller batterier. Den största fördelen med impedansspektroskopi är att den möjliggör separation och individuell analys av olika polarprocesser, enligt deras A/C-svar. Till att börja med lös 0,4 millimol tetrabutylammonium tetrafluoroborate och fyra gånger 10 till de negativa tre millimol av den organiska föreningen av intresse i fyra milliliter av diklormetan.
Pipett två milliliter av denna arbetslösning i en tre milliliter elektrokemisk cell, såsom en glas V injektionsflaska och stänga cellen med en packningslock. Lagra den återstående arbetslösningen för senare mätningar. Därefter montera en polering trasa på en orörlig stöd och fukta duken med flera droppar av 0,05 mikrometer aluminiumoxid slurry.
Polera en en millimeter diameter platina disk arbetselektrod i 30 sekunder med hjälp av måttligt tryck. Därefter sköljer du den polerade arbetselektroden med DCM tre gånger för att avlägsna kvarvarande aluminiumoxidpartiklar. För sedan in den polerade elektroden i den elektrokemiska injektionsflaskan genom packlocket.
Nästa få en platina tråd motelektrod, och antända en butan fackla. Anneal elektroden genom att försiktigt hålla den i lågan, bara tills den börjar rodnad. Anneal en silvertråd referenselektrod på samma sätt, och låt båda elektroderna svalna.
Montera sedan trådelektroderna i den elektrokemiska cellen genom packningslocket, var noga med att hålla elektroderna från att röra vid varandra. Anslut de tre elektroderna till potentiostaten. Utrusta den elektrokemiska cellen med en argongasledning och bubbel argon genom arbetslösningen i 20 minuter.
Stäng flödet av argon innan du påbörjar mätningarna. För att börja den inledande karakteriseringen, öppna cykliska voltametri programmet i potentiostat programvara. Ställ in den initiala potentialen till noll volt, den minsta potentialen till negativa två volt, maximal skanningspotential till två volt, och skanningshastigheten till 100 millivolt per sekund.
Förvärva voltammogrammet av arbetslösningen. Notera de potentiella värdena vid de anodiska och katodiska topparna maxima. Beräkna medelvärdet av topppotentialerna hos de anodiska och katodiska topparna för att uppskatta redoxpotentialen.
Nästa använda en spatel för att lägga till ca 10 milligram ferrocene till arbetslösningen i den elektrokemiska cellen. Bubble argon genom lösningen i fem minuter för att säkerställa fullständig upplösning av ferrocene. Sedan i det cykliska voltametri programmet, ändra minimal och maximal scanning potentialer till negativa en volt och en volt respektive.
Förvärva en annan voltammogram som kommer att visa en liten reversibel ferrocene spår. Medelvärde för ferrocenens anodiska och katodiska topppotentialer för att uppskatta dess reversibla oxidationspotential i arbetslösningen. Sedan bestämma redox potential av den organiska föreningen med avseende på ferrocene.
Slutligen för att rengöra den elektrokemiska cellen, fyll den med DCM och tömma den fem gånger. Efter karakterisering genom cyklisk voltametri, placera ytterligare två milliliter av arbetslösningen i en ren tre milliliter elektrokemisk cell. Rengör elektroderna som tidigare beskrivits, sätt in dem i cellen och återanslut dem till potentiostaten.
Deaerate arbetslösningen genom att bubbla argon genom den i 20 minuter. Öppna sedan trappans EIS-program i programvaran potentiostat. Ställ in en potentiell räckvidd på 0,1 volt på vardera sidan av redox potentialen hos föreningen av intresse, för en total räckvidd på 0,2 volt.
Ställ in den potentiella inkrementet till 0,01 volt, frekvensområdet som 10 kilohertz till 100 hertz, antalet frekvenser i logaritmisk skala till 20, väntetiden till fem sekunder, A/C-spänningsamplituden till 10 millivolt och måtten per frekvens till två. Kör experimentet och vänta på att uppsättningen av spektra samlas in. När experimentet är klart, öppna EIS spektrumanalysator program.
Det demonstrerade programmet är universellt för impedans spektrumanalys. Men det är inte nödvändigt att använda denna exakta set-up, som många andra programalternativ kan användas. Importera ett automatiskt registrerat spektrum som genereras av EIS-experimentet.
Konstruera sedan en enkel motsvarande elektrisk krets för spektrumet. Ställ in de inledande övre och undre gränserna till en gång 10 till de negativa sju och en gånger 10 till de negativa åtta för kondensatorn, 2000 och 100 för motstånd ett, 1000 och 100 för motstånd två. Sedan, passa modellen.
Upprepa inpassningen tills de beräknade värdena slutar förändras. Om värdena för R-squared parametris- och amplitud överstiger en gång 10 till de två negativa, testa en annan EEG. För mer komplexa EECs, ange de inledande övre och nedre gränserna för Warburg elementet till 50, 000 och 10, 000 respektive.
Om någon parameter har felvärden som överstiger 100%efter montering, ta bort den parametern och prova en annan EEG. När spektrumet har monterats på en lämplig EEG, registrera laddningsöverföringsmotståndet och den potential vid vilken spektrumet registrerades. Upprepa denna process för alla registrerade spektra.
Cykliska voltametri av denna organiska förening visade en reversibel oxidation process på 0,7 volt kontra ferrocene. Impedansspektra av redox processerna på elektrodens yta registrerades därefter och analyserades. Impedansspektra var försedda med olika motsvarande elektriska kretsar för att identifiera den bästa analog för den elektrokemiska processen.
Laddningöverföringsmotståndet som här föreställdes, som R2 drogs ut från varje monterat spectrum. De omvända laddningsöverföringsresistensvärdena ritades med avseende på elektrodpotential kontra ferrocen, tillsammans med det inversa laddningsöverföringsmotståndets teoretiska beroende på elektrodpotential. Den standardelektrokemiska hastighetskonstanten uppskattades sedan genom att variera jämviktspotentialen och hastighetskonstanten tills en rimlig passform för försöksdatan uppnåddes.
Den påvisade tekniken kan användas gemensamt med andra metoder för att undersöka en elektrisk organisk förening när dess reduxegenskaper är avgörande. Efter detta förfarande, andra spektrokemiska metoder som ESR, UV-Vis-NIR kan utföras för att svara på ytterligare frågor om förändringar i molekylstruktur orsakad av elektrokemiska processer. Medan du försöker detta förfarande, kom ihåg att redogöra för andra processer som sker i verkliga system som kan komplicera de erhållna resultaten.
Vid irreversibla reaktioner som polymerisation kan denna teknik inte förväntas ge rimliga resultat. Efter dess utveckling banade denna teknik vägen för forskare inom området för laddningsöverföringskinetik i organisk elektronik för att bättre förutsäga redux-prestandan hos molekyler och material. När behärskar, denna teknik kan göras i två timmar om det utförs på rätt sätt.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
