Raman og IR Spectroelectrochemical metoder som redskaber til at analysere konjugeret organiske forbindelser

Chemistry
 

Summary

En protokol af trinvise Raman og IR spectroelectrochemical analyse er præsenteret.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Blacha-Grzechnik, A., Karon, K., Data, P. Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds. J. Vis. Exp. (140), e56653, doi:10.3791/56653 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

I præsenteres arbejdet drøftes to spectroelectrochemical teknikker som værktøjer til analyse af de strukturelle ændringer i molekyle på den vibrationelle niveau af energi. Raman og IR spectroelectrochemistry kan bruges til avancerede karakterisering af strukturændringer i de organiske electroactive forbindelser. Her, er den trinvise analyse ved hjælp af Raman og IR spectroelectrochemistry vist. Raman og IR spectroelectrochemical teknikker give supplerende oplysninger om strukturelle ændringer, der sker under en elektrokemisk proces, dvs. giver mulighed for undersøgelse af redox processer og deres produkter. Eksempler på IR og Raman spectroelectrochemical analyse præsenteres som produkter af redox reaktioner, både i løsning og solid state, identificeres.

Introduction

Kombinationen af elektrokemiske og spektroskopiske teknikker giver mulighed for at spore de strukturelle ændringer i molekyler stede ved elektrode overflade eller i den løsning, således at undersøge mekanismen af de elektrokemiske processer. Spectroelectrochemical metoder anvendes typisk til i situ -undersøgelse af mekanismen for reaktionen. Den utvivlsomme fordel i forhold til ex situ målinger er mulighed for at observere det signal, der opstår for mellemprodukter af processer eller undersøge de processer, som produkter ikke kan være adskilt1. Blandt alle spectroscopies er Raman og infrarød spectroscopies den mest magtfulde for analyse af elektrokemiske processer af udstyr tilgængelighed og den ofte ikke-destruktiv karakter af målingerne.

Infrarød og Raman spectroscopies give oplysninger om den vibrationelle struktur af arter og dermed de eksisterende kemiske bindinger. Da arten af de signaler, der er observeret i begge teknikker er forskellige, kan nogle vibrationer være aktive kun i IR eller Raman spektre, hvilket gør dem supplere hinanden2. Dette bør tages i betragtning, når du planlægger spectroelectrochemical analyse, og om muligt den vibrationelle struktur af en analysand undersøges ved hjælp af både IR og Raman spectroscopies. De bedste resultater opnås når ændringer i strukturen er resultatet af den elektrokemiske proces, der involverer grupper aktiv i en bestemt teknik. For eksempel, den infrarøde spektroskopi ville være ideelt for processer der involverer -CO, - CN-nr eller -NH gruppernes dannelse eller brud3. Det anbefales altid at registrere differential spektre af spectroelectrochemical undersøgelse. Også, sådan spectra afsløre ændringer i signalerne med lavere intensitet giver mulighed for sporing af ændringer i strukturen af de aromatiske systemer. Derudover differential spectra er altid mindre komplekse som kun ændringer er registreret, hvilket gør fortolkningen af spektrene meget lettere.

IR spectroelectrochemical eksperimenter er hovedsageligt bruges til overvågning af vandopløselige produkter, mellemprodukter og reaktanter af de elektrokemiske reaktioner; sådanne test kan udføres på forskellige systemer, herunder organisk, uorganisk, eller biokemiske systemer3,4,5,6,7,8. Man skal altid huske, at opløsningsmidler hvor brint limning opstår, som vand, ved IR-spektroskopi, bør undgås.

Der er flere måder at gå videre med IR og Raman målinger. Ved IR-spektroskopi, kan målinger gøres i transmissionsform, hvor konventionelle IR kuvetter for væsker kan bruges. Optisk gennemsigtig elektroder (fx boron-doped diamond elektrode) eller perforeret elektroder (metal gaze arbejder elektrode) lavet af fine metal (Pt eller Au) er normalt anvendes som arbejder elektroder i sådanne transmission celler4, 9. Et eksempel på transmission spectroelectrochemical celle er præsenteret i figur 1.

I den anden teknik, i stedet for transmission, anvendes tilstanden Reflektionsgraden takket være ATR (svækket Total refleksion) vedhæftet fil10. Denne metode giver mulighed for analyse af både løsninger og solid-state materialer. Typisk når metoden eksterne refleksion absorption spektroskopi, i princippet, enhver arbejder elektrode kan bruges, men kun opløst arter kan undersøges. Dog i nogle tilfælde tillader ATR teknikken også for undersøgelse af processer i fast tilstand, ved hjælp af interne overvejelser metode5,8. En særlig celle er påkrævet for denne teknik, hvor det fine metal spruttede på ATR krystal fungerer som en arbejdende elektrode (figur 2). I nogle tilfælde endda ATR Ge krystal, selv kan optræde som en elektrode (i det mindste for ikke alt for høje strømme)5.

Den anden teknik er Raman spectroelectrochemistry; en teknik, der kombinerer både elektrokemi og Raman spektroskopi, anvendt almindeligt i forbindelse med undersøgelsen af de potentielt inducerede strukturelle ændringer i det deponerede lag af konjugeret polymerer11, ligesom polyaniline12, polypyrroles 13, polycarbazole14 eller PEDOT15. Desuden til polymere film, kan encellelag også være testet19,20,21, men i dette tilfælde metallisk substrater, som guld eller platin, foretrækkes. Proceduren for Raman spectroelectrochemical undersøgelser er analogisk til andre spectroelectrochemical teknikker, dvs., et spektrometer skal være kombineret med en potentiostat og spektre af filmen er erhvervet på potentiostatic betingelser under forskellige potentialer anvendt18. Typisk, den tre-elektrode spectroelectrochemical celle kan konstrueres baseret på klassisk kvarts kuvette med elektroder monteret i en Teflon indehaveren (figur 3). Parametrene erhvervelse indkvartering type laser, rist, osv., afhænger af egenskaberne for det undersøgte lag. Udvalg af nogle parametre kan være ret vanskeligt, fx en har til at huske på, at forskellige excitation bølgelængder kan resultere i forskellige spektre. Normalt, den højere energi af indfaldende lys for flere detaljer kan ses på spektret, men også den højere risiko for fluorescens fænomener, som hindrer analysen. Generelt, er det meget nyttigt at få UV-Vis-NIR spektrene af analysand ved første, for at vælge Raman excitation laser. Afstemmelige lasere kan justeres, så excitation bølgelængden inducerer sammentræf med en elektronisk overgang molekyle, hvilket resulterer i resonans Raman spredning. I dette tilfælde er stigende Raman spredning intensiteten i valgte regioner af spektrene eller endda dannelsen af nye signaler observeret, der ikke ville være registreret typisk. Analysen af de strukturelle ændringer består i overdragelse af indspillede Raman bands, som kan gøres baseret på litteraturen data eller DFT simuleringer23.

Protocol

1. forberedelse af forsøget

  1. Rengøring procedure24
    Bemærk: Den typiske spectroelectrochemical celle består af en platin mesh(wire) eller ITO arbejder elektrode (vi), Ag/AgCl eller Ag elektrode som en referenceelektrode (RE) og platin spole eller wire som en hjælpeansatte elektrode (AE) (figur 1). Alle elektroder skal rengøres inden anvendelse.
    1. Skyl et quartz ITO elektrode med deioniseret vand fra vaskeflasken. Derefter placere den i et ultralydsbad i et bægerglas, fyldt med acetone i 15 minutter ved stuetemperatur og derefter i et bægerglas, fyldt med isopropanol i de næste 15 minutter. Højere ultralyd bad magt, der bruges, et bedre resultat af rengøring.
    2. Lad elektroden tørre i luften.
    3. Brænde platin mesh eller wire arbejde elektrode ved hjælp af en høj temperatur lommelygte (mindst 500 ° C) indtil det får røde (ca 1 min). Fjerne det fra ilden, når det bliver rødt og derefter afkøles det i luften til stuetemperatur (ca. 1 min). Pas på at ikke smelte trådnet elektroden.
    4. Polske gold arbejder elektrode med smergel papir (grus 2000) og derefter med 1 µm aluminiumoxid. Ultrasonicate i ionbyttet vand i 5 minutter. Bagefter skylles elektroden tre gange med opløsningsmidlet anvendes til målinger. Brug arbejder elektroder direkte efter rengøring.
    5. Brænde det aktive område af hjælpeansatte elektrode (platin tråd eller spiral) ved hjælp af en høj temperatur gas fakkel (mindst 500 ° C) indtil det bliver rød (ca 1 min) og derefter afkøles i luften til stuetemperatur.
    6. Tegne referenceelektrode fra opbevaring elektrolyt og vaske det tre gange med opløsningsmidlet anvendes til målinger.
    7. Rengør spectroelectrochemical fartøj med alkohol (ethanol eller isopropanol) eller acetone ved hjælp af en sprøjte og luft tørre. Rydde alle andre elementer (dvs., Teflon dele) med acetone og luft tør før brug (minimum 1 minut).
  2. Forbered mindst 10 mL af den understøttende elektrolyt opløsning. Elektrolytten løsning bør opfylde de samme krav som standard elektrokemiske eksperimenter, dvs., dets koncentration skal være mindst 100 gange højere end koncentrationen af analysanden. En eksempel elektrolyt kunne være 0,2 M opløsning af Bu4NPF6 i tørre acetonitril eller dichlormethan og en prøve koncentration af 1 mM. Vand løsninger, som 1 M H24(aq), kan også anvendes til Raman spektroskopi. Hvis det er muligt, brug opløsningsmiddel og elektrolyt af højeste renhed.
  3. I forbindelse med spectroelectrochemistry af en analysand i løsning, forberede mindst 1 mL af en analysand løsning på 1 mM koncentration i elektrolytten løsning.
  4. Sætte argon (eller nitrogen) Teflon røret i løsning og start bobler det i mindst 5 min. for at fjerne resterende ilt fra løsningen. Styre gasflowet, så der kun små bobler frem på løsning overflade. Brug ikke for høje gasflow; ellers vil opløsningsmidlet fordampe fra fartøjet. For at reducere opløsningsmiddel fordampning, kan gas mættet med opløsningsmidlet bruges. I dette tilfælde skal inaktiv gas flyde gennem en container med tørre opløsningsmiddel før flyder til din elektrolytten løsning.

2. IR Spectroelectrochemistry

  1. Kør test af elektrokemiske (cyklisk voltammetry) på analysanden før du starter spectroelectrochemical analyse7, således at det potentielle område, hvor redox processerne forekomme, eller reversibilitet af redox processer, kan bestemmes.
  2. Samle den eksperimentelle celle udstyret med tre elektroder (arbejdende mesh platinum, hjælpeansatte og reference), som præsenteret i figur 1. Sikre, at der er ingen lækage ved at udfylde det med den rent opløsningsmiddel. I tilfælde af lækage, korrekt montering af cellen. Når cellen er stram, fjerne opløsningsmidlet med sprøjten.
  3. Slå IR spektrometer og den tilsvarende software.
  4. Sætte kuvette i spektrometeret indehaveren. Fyld kuvette med 2 mL af analysand. Del af arbejdende elektrode, der vil blive bestrålet med det indfaldende strålebundt, og reference og hjælpeansatte elektroder skal være nedsænket i løsningen.
  5. Tilslut elektroderne med tilsvarende ledninger gå fra potentiostat ved hjælp af krokodille klemmer. Sikre at ikke kortslutning elektroderne (de ikke skal røre hinanden).
  6. Angive parametrene i spektre erhvervelse (spektrum rækkevidde og opløsning, antallet af spektre gentage for FTIR). Et eksempel på typisk parametre er som følger: spektrum vifte af 600-4000 cm-1, opløsning af 1 cm-1, antallet af spektre gentage – 16.
  7. Indsamle IR-spektrum ved at trykke på den tilsvarende knap på spektrometret eller i softwaren. Her, tryk på knappen baggrund til at registrere en baggrund og tryk Skan for at indsamle spektrum.
  8. Ved hjælp af den tilsluttede potentiostat anvende et potentiale af 0,0 V at arbejde elektrode og indsamle IR-spektrum (tryk på knappen Scan). Gem spektret giver det en passende filnavn.
  9. Ændre den anvendte potentiale, typisk stige med en 100 mV, vente på ca. 5 s, indsamle en anden IR frekvenser og gemme det under den passende filnavn. Gentag dette trin, indtil du når hele potentielle sortiment, som oxidation/reduktion processer kan forekomme.
  10. For at kontrollere, reversibilitet af de strukturelle ændringer i løbet af elektrokemisk oxidation eller reduktion, vende tilbage til en indledende potentiale (0,0 V) og indsamle IR-spektrum igen. Enten anvende en tilvækst på 100 mV eller gå direkte tilbage til den oprindelige potentiale.
  11. Trække det oprindelige spektrum fra alle andre spectra at opnå differentierede spektre. Derefter bestemme en lige linje som baseline ved at fratrække den neutrale spektrum fra sig i softwaren.
    1. Fra menuen processenvalgte aritmetik.
    2. I det nyåbnede vindue (aritmetisk indstillinger), valgte operatøren på rullelisten Subtraher (-).
    3. Vælg Operand og derefter vælge det spektrum registreret på 0,0 V på rullelisten.
    4. Tryk på OKfor at bekræfte handlingen.
    5. Hvis du vil eksportere data til et regneark, skal du vælge fil | Send til | Excel.
  12. Når efterbehandling spectroelectrochemical måling, registrere en CV af opløsningen (se punkt 2.1 i protokollen). Derefter tilføje den passende mængde ferrocene til at modtage sin koncentration af app 0,5 mM og registrere CV igen.
    Bemærk: Ferrocene anvendes som en standard, som dens potentielle oxidation sker på 4,8 eV. Genberegne oxidation/reduktion potentialer i eksemplet vs. ferrocene, vurdere den ordentlig potentiale af den registrerede proces og samle dine data.

3. IR Spectroelectrochemistry i en reflektionsgrad tilstand

  1. Udføre den samme målemetode med hensyn til transmissionsform. Den eneste forskel er i celle forsamlingen (2,4), som er forskellige for hver type af eksperimentelle celle.

4. Raman Spectroelectrochemistry

  1. Kør elektrokemiske (cyklisk voltammetry) test på analysanden før du starter spectroelectrochemical analyse7, således at det potentielle område, hvor redox processerne forekomme, eller reversibilitet af redox processer, kan bestemmes.
  2. Deponere lag af interesse på wire eller plade elektroden ved elektrokemiske polymerisation eller dip casting metoden12.
  3. Tænd Raman spektrometer, laser og den tilsvarende software.
  4. Sammensætte den eksperimentelle celle. Placer de tre elektroder (arbejde, referencenummer og medhjælper) i kuvette, så de ikke røre hinanden, som præsenteres i figur 2. Bedst er at bruge en Teflon indehaveren, velsiddende kuvette.
    1. Anbring arbejder elektrode (eller arbejder elektrode dækket med deponerede filmen) tæt på kuvette væg står over for den indgående indfaldende strålebundt som muligt, men Undlad at trykke det på væggen (forlade noget plads, så løsningen kan flyde let mellem kuvette væggen og den arbejdende elektrode).
  5. Fyld kuvette med elektrolyt eller analysand løsningen ved hjælp af en sprøjte (ca. 2 mL). Nedsænke alle elektroder i løsningen.
  6. Sætte kuvette ind i holderen i Raman spektrometer og forbinde elektroderne med tilsvarende ledninger gå fra potentiostat ved hjælp af krokodille klemmer. Sikre at elektroder eller stik ikke må røre hinanden.
  7. Hvis spektrometret er udstyret med et kamera, fokuser det på film deponeres på arbejde elektrode manuelt og/eller ved hjælp af softwaren. Et klart billede af arbejdende elektrode overflade skal være synlige.
  8. Luk den spektrometer dækslet.
  9. Vælg typen laser ønskes og tilsvarende risten baseret på litteraturen data eller selv opleve (for eksempel i nærheden af infra-røde 830 nm excitation laser og 1200 linjer risten kan bruges).
    Bemærk: Det indfaldende strålebundt lys mere præcise spektre kan opnås højere energi, men også den større risiko for fluorescens, som forhindrer spectrum analyse. Valg af typen rist vil ændre interval og/eller opløsning af erhvervede spektre. Typisk, den mest hensigtsmæssige laser og rist kan vælges ved at teste alle tilgængelige.
  10. Fokusere laserstrålen på den arbejdende elektrode overflade ved hjælp af softwaren. Hvis spektrometret er udstyret med et kamera, den holdning, hvormed de skarpeste dot eller linje af det indfaldende strålebundt lys på prøve er observeret.
  11. Angive parametrene i spektre erhvervelse: laser power, spektrale range, tidspunktet for belysning af prøven osv. Valget af parametrene, der afhænger af typen af filmen eller / og substrat og bør vælges individuelt. Brug ikke for høj laser power; ellers er prøven ødelagt. Eksempel parametre er som følger: laser power - 1%, spectra range - 400-3200 cm-1, tidspunktet for belysning - 1 s, måling gentages 3 gange.
  12. Indsamle Raman spektret ved at trykke på den tilsvarende knap på spektrometret eller i softwaren. Hvis intensiteten af toppene på de registrerede spectra er svag, øge tid, strøm eller erhvervelse. En bredbånd i spektrene angiver fluorescens fænomener. I dette tilfælde, ændre det indfaldende strålebundt lys til mindre energiske (højere bølgelængde) eller prøv at reducere laser power.
  13. Anvende et potentiale af 0,0 V at arbejde elektroden ved hjælp af den tilsluttede potentiostat og indsamle Raman spektret. Gem spektret giver det en passende filnavn.
  14. Ændre den anvendte potentiale, typisk stiger med 100 mV, vent ca 15 s, indsamle en anden spektrum og gemme det under den passende filnavn. Gentag dette trin indtil nå hele potentielle området hvor oxidation/reduktion processer forekomme.
  15. For at kontrollere, reversibilitet af de strukturelle ændringer i løbet af elektrokemisk oxidation eller reduktion, vende tilbage til den oprindelige potentiale (0 V) og indsamle Raman spektrum igen.
  16. Når spectroelectrochemical målinger er færdig, registrere en CV af en analysand (nuværende i løsning eller deponeret på elektroden). Derefter, når det gælder aprotisk løsninger, tilføje den passende mængde ferrocene at få sin koncentration af app 0,5 mM og registrere CV igen.
    Bemærk: Ferrocene der bruges som standard, da dens potentielle oxidation sker på 4,8 eV. Genberegne oxidation/reduktion potentialer i eksemplet vs. ferrocene, kan de korrekte potentialer af registrerede processer bestemmes.

Representative Results

De strukturelle ændringer af monomere og polymer opstår under doping er meget nyttige til at bestemme mekanismen af processen og for at IR spectroelectrochemical undersøgelsen kan være gennemført (figur 4). I eksempel eksperiment, IR spektre registreret i formen differential dvs IR spektre af det undersøgte stof blev taget som en reference. En sådan fremgangsmåde giver mulighed for eksponering af ændringer i spektrene opstår under polymerisation: forsvinden af obligationer er således ses som et positivt signal (stigende transmittans) mens dannelsen af de nye obligationer ses som negative toppe ( faldende transmittans) (figur 4).

IR-spektre registreres under analysand electropolymerization er vist i figur 4. Som det kan ses, sker nogle ændringer på omkring 1600 cm-1, tyder på forsvinden af nogle af det materiale dobbeltbindinger. De vigtigste er ændringer i regionen mellem 700-900 cm-1: stigning i transmittans på 750 og 675 cm-1 angiver forsvinden af monosubstituted ring, samtidig et nyt signal som følge af disubstituted ring vises omkring 830 cm-1. Baseret på præsenteres IR spectroelectrochemical eksperiment, er mekanismen af electropolymerization består i reaktionen fra gruppen vinyl med gratis benzen-ringen foreslået.

I eksemplet præsenteres af Raman spectroelectrochemical studier undersøges de potentielt inducerede strukturelle ændringer af polyaniline film deponeres på electrografted lag af anilin (figur 5). Raman spektre registreret under potentiostatic forhold i 1 M H24 løsning i området 800-1700 cm-1 ved hjælp af 830 nm excitation laser og 1200 linjer rist 25.

Raman spectroelectrochemistry resultater af polyaniline electropolymerized på electrografted guld substrat (PANi/amino/Au) er vist i figur 5. Signal tildelingen var baseret på litteraturen data11,26,27,28. På startpotentialet 0 mV, bands på 1178 cm-1, 1265 cm-1 og 1608 cm-1 fra den C-H i flyet bøjning, C-N stretching, og C-C stretching henholdsvis, er observeret og bekræfte, at polyaniline nedenfor de potentialet af A-redox par findes i formen leucoemeraldine. Stigningen i anvendes potentiale ovenstående potentialet i de første redox par (A) forårsager dannelsen af C-N strækker bands på 1239 cm-1 og 1264 cm-1, og semiquinone polyaniline struktur, der er angivet af to overlappende toppe inden for regionen 1300-1420 cm-1 . Yderligere stigning i den potentielle op til 500-700 mV, dvs over potentialet i den anden redox par (B), forårsager en korreleret vækst af tre bands: på 1235 cm-1- C-N strækker sig i 1483 cm-1- C = N strækøvelser og 1590 cm- 1- C = C stretching, som er karakteristiske for deprotonated quinoid ring. Dette er ledsaget af fald i den relative intensitet af frekvensbåndet 1335 cm-1 , der angiver overgangen af polyaniline i formen pernigraniline.

Figure 1
Figur 1 : Ordningen af transmission IR-spectroelectrochemistry celle (en) og dens side, se efter Forsamling (b). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Ordninger af Reflektionsgraden celler for IR-spectroelectrochemistry. Eksterne Reflektionsgraden celler, en) og b) anvendes til undersøgelse af opløste arter. Interne Reflektionsgraden celle c) bruges til undersøgelse af arter adsorberet på elektroden. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Ordninger af Raman spectroelectrochemical celle Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : IR spektre af monomere på forskellige potentialer anvendes Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5 : Raman spektre af polyaniline på en anden potentiel; indsætte: CV kurve indspillet til polyaniline film Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Både IR og Raman teknikker anbefales for undersøgelse af de strukturelle forandringer under anvendte potentiale og for undersøgelse af produkter fra redox-reaktion. Men fra et praktisk synspunkt Raman spektroskopi er mere handy som et analytisk redskab i sådanne eksperimenter. Raman spectroelectrochemistry giver flere muligheder, som det også kan anvendes til prøver med upolære obligationer. Det er derfor med succes brugt til undersøgelse af kulstof materialer, polymerer, batterier, osv. 29 , 30 , 31 , 32 , 33 da det spredte lys måles væsentligt i Raman spektroskopi, der er generelt ingen begrænsninger i orden elektrode materiale eller byggeri. Som anvendes heri, er indfaldende lys (UV-Vis-NIR) Derudover dårligt absorberet af glas, som giver mulighed for brug af en standard elektrokemiske celler. Den store fordel er også mulighed for at foretage målinger uden for spektrometer gennem fiberoptik. For at registrere et Raman spektrum, skal det indfaldende lys være ordentligt fokuseret på prøve. Ved at fokusere lysstrålen på forskellige steder af cellen måling, kan det besluttes, hvis ændringer i kemiske sammensætning forekommer i løsningen, fx. i nærheden af elektroden, eller i de arter, der er adsorberet på elektrode overflade er fulgt.

Brugen af Raman spektroskopi med en passende opløsning giver også mulighed for undersøgelse af profilen af solid prøverne, hverken på overfladen eller i sine dybder, også i flere lag strukturer. 34 , 35 , 36 , 37 en kan derfor få oplysninger om den overflade topografi, fordelingen af forskellige kemiske arter på overfladen eller i tværsnit. Raman spectroelectrochemistry tillader i situ sporingen af ændringer af alle disse funktioner under redox processer og dermed vurdere kvaliteten af de enkelte lag, holdbarheden af systemet under flere oxidation/reduktion cyklusser, eller at studere diffusion i flerlags strukturer. Alsidigheden af Raman spectroelectrochemistry ligger i det faktum, at det kan bruges til at undersøge både de elektrokemiske processer i en løsning eller gedigen påstå i en typisk eksperimentel celle eller endda teste multilayer solid strukturer som lysdioder, batterier, OPVs, mv.

Den ubestridelige ulempe af Raman spektroskopi og dermed også spectroelectrochemistry, er dens begrænsninger af observerede fluorescens, hvilket ofte gør det umuligt at analysere spektret. Dette fænomen kan være i nogle tilfælde fjernes ved at ændre excitation bølgelængde eller foreløbige belysning - foto-blegning.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Forskning fører til disse resultater har modtaget støtte fra EUs Horisont 2020 forskning og innovation program under aftalen om Marie Skłodowska-Curie tilskud nej 674990 (EXCILIGHT). Vi takker networking aktionen finansierede fra EUs Horisont 2020 forskning og innovation program under grant aftale nej 691684.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Potentiostat Metrohm Autolab PGSTAT100
Raman microscope Renishaw inVia
FT-IR Spectrometer  PerkinElmer  Spectrum Two 
Bu4NBF4 Sigma-Aldrich 86896
DCM Sigma-Aldrich 443484
Isopropanol Sigma-Aldrich 675431
Acetone Sigma-Aldrich 439126

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gale, R. J. Spectroelectrochemistry. Theory and practice. Springer. (1988).
  2. Smith, E., Dent, G. Modern Raman Spectroscopy - A Practical Approach. John Wiley & Sons, Ltd. (2005).
  3. Stuart, B. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. Wiley. (2004).
  4. Kaim, W., Klein, A. Spectroelectrochemistry. Royal Society of Chemistry. (2008).
  5. Nalwa, H. S. Advanced Functional Molecules and Polymers. 2, Overseas Publishers Association. (2001).
  6. Bullock, J. P., Boyd, D. C., Mann, K. R. In situ infrared spectroelectrochemistry studies of ferrocene, [Rh2(dimen)2(dppm)2](PF6)2 and (mes)Cr(CO)3 (dimen = 1,8-diisocyanomenthane; dppm = bis(diphenylphosphino)methane); mes = mesitylene). A useful technique for the characterization of electrochemically generated organometallic species. Inorg Chem. 26, 3084-3086 (1987).
  7. Lapkowski, M., Zak, J., Karon, K., Marciniec, B., Prukala, W. The mixed carbon-nitrogen conjugation in the carbazole based polymer; the electrochemical, UVVis, EPR, and IR studies on 1,4 bis[(E)2-(9H-carbazol-9-yl)vinyl]benzene. Electrochim Acta. 56, 4105-4111 (2011).
  8. Ashley, K., Pons, S. Infrared Spectroelectrochemistry. Chem Rev. 88, 673-695 (1988).
  9. Martin, H. B., Morrison, P. W. Application of a Diamond Thin Film as a Transparent Electrode for In Situ Infrared Spectroelectrochemistry. Electrochem Solid-State Lett. 4, 17-20 (2001).
  10. Kulesza, P. J., Malik, M. A., Denca, A., Strojek, J. In Situ FT-IR/ATR Spectroelectrochemistry of Prussian Blue in the Solid State. Anal. Chem. 68, 2442-2446 (1996).
  11. Visy, C. In situ Combined Electrochemical Techniques for Conducting Polymers. Springer. (2017).
  12. Lapkowski, M., Berrada, K., Quillard, S., Louarn, G., Lefrant, S., Pron, A. Electrochemical Oxidation of Polyaniline in Nonaqueous Electrolytes: "In Situ" Raman Spectroscopic Studies. Macromolecules. 28, 1233-1238 (1995).
  13. Santos, M. J. L., Brolo, A. G., Girotto, E. M. Study of polaron and bipolaron states in polypyrrole by in situ Raman spectroelectrochemistry. ElectrochimActa. 52, 6141-6145 (2007).
  14. Laba, K., et al. Electrochemically induced synthesis of poly(2,6-carbazole). Macromol Rapid Commun. 36, 1749-1755 (2015).
  15. Garreau, S., Louarn, G., Buisson, J. P., Froyer, G., Lefrant, S. In Situ Spectroelectrochemical Raman Studies of Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) (PEDT). Macromolecules. 32, 6807-6812 (1999).
  16. Mazeikiene, G., Niaura, G., Malinauskas, R. In situ Raman spectroelectrochemical study of redox processes at poly (Toluidine blue) modified electrode. ElectrochimActa. 53, 7736-7743 (2008).
  17. Lukkari, J., Kleemola, K., Meretoja, M., Ollonqvist, T., Kankare, J. Electrochemical post-self-assembly transformation of 4-aminothiophenol monolayers on gold electrodes. Langmuir. 14, 1705-1715 (1998).
  18. Ju, H., Xiao, Y., Lu, X., Chen, H. Electrooxidative coupling of a toluidine blue O terminated self-assembled monolayer studied by electrochemistry and surface enhanced Raman spectroscopy. J Electroanal Chem. 518, 123-130 (2002).
  19. Virdee, H. R., Hester, R. E. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy of Thionine-modfied Gold Electrodes. Laser Chem. 9, 401-416 (1988).
  20. Itoh, T., McCreery, R. L. In situ Raman spectroelectrochemistry of electron transfer between glassy carbon and a chemisorbed nitroazobenzene monolayer. J Am Chem Soc. 124, 10894-10902 (2002).
  21. Rosario-Castro, B. I., Fachini, E. R., Hernández, J., Pérez-Davis, M. E., Cabrera, C. R. Electrochemical and surface characterization of 4-aminothiophenol adsorption at polycrystalline platinum electrodes. Langmuir. 22, 6102-6108 (2006).
  22. Piwowar, K., Blacha-Grzechnik, A., Turczyn, R., Zak, J. Electropolymerized phenothiazines for the photochemical generation of singlet oxygen. Electrochim Acta. 141, 182-188 (2014).
  23. Mazeikiene, R., Niaura, G., Eicher-Lorka, O., Malinauskas, A. Raman spectroelectrochemical study of Toluidine Blue adsorbed and electropolymerized at a gold electrode. Vib Spectrosc. 47, 105-112 (2008).
  24. Data, P., et al. Electrochemically Induced Synthesis of Triphenylamine-based Polyhydrazones. Electrochim Acta. 230, 10-21 (2017).
  25. 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).
  26. Baibarac, M., et al. SERS spectra of polyaniline thin films deposited on rough Ag, Au and Cu . Polymer film thickness and roughness parameter dependence of SERS spectra. Synth Met. 96, 63-70 (1998).
  27. Mazeikiene, R., et al. Raman spectroelectrochemical study of polyaniline and sulfonated polyaniline in solutions of different pH. Vib Spectrosc. 44, 201-208 (2007).
  28. Jiao, L. S., et al. In situ electrochemical SERS studies on electrodeposition of aniline on 4-ATP/Au surface. J Solid State Electrochem. 10, 886-893 (2006).
  29. Sun, S. G., Christensen, P. A., Wieckowski, A. In-situ Spectroscopic Studies of Adsorption at the Electrode and Electrocatalysis. Elsevier. (2011).
  30. Trznadel, M., et al. UV-VIS-NIR and Raman spectroelectrochemistry of regioregular poly(3-octylthiophene): comparison with its non-regioregular analogue. J Chem Soc, Faraday Trans. 92, 1387-1393 (1996).
  31. Kalbac, M., et al. Raman Spectroscopy and in Situ Raman Spectroelectrochemistry of Bilayer 12C/13C Graphene. Nano Lett. 11, 1957-1963 (2011).
  32. Jeanmaire, D. L., Van Duyne, R. P. Surface Raman spectroelectrochemistry: Part I. Heterocyclic, aromatic, and aliphatic amines adsorbed on the anodized silver electrode. J Electroanal Chem Inter Electrochem. 84, 1-20 (1977).
  33. Panitz, J. C., Joho, F., Novák, P. In situ Characterization of a Graphite Electrode in a Secondary Lithium-Ion Battery Using Raman Microscopy. Appl Spectrosc. 53, 1188-1199 (1999).
  34. Bonhomme, F., Lassègues, J. C., Servant, L. Raman Spectroelectrochemistry of a Carbon Supercapacitor. J Electrochem Soc. 148, 450-458 (2001).
  35. Vyörykkä, J., et al. Analysis of depth profiling data obtained by confocal Raman microspectroscopy. Appl Spectrosc. 57, 1123-1238 (2003).
  36. Rey, I., Bruneel, J. L., Grondin, J., Servant, L., Lassègues, L. S. Raman Spectroelectrochemistry of a Lithium/Polymer Electrolyte Symmetric Cell. J Electrochem Soc. 145, 3034-3042 (1998).
  37. Adar, F. Depth Resolution of the Raman Microscope: Optical Limitations and Sample Characteristics. Spectroscopy. Spectroscopy. Available online: http://www.spectroscopyonline.com/depth-resolution-raman-microscope-optical-limitations-and-sample-characteristics (2018).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics