Cette technique est utile pour caractériser la cinétique de l’oxydation et la réduction des composés organiques, et de prédire leur comportement comme un composé actif de diodes électroluminescentes, cellules solaires, ou des batteries. Le principal avantage de la spectroscopie d’impedance est qu’elle permet la séparation et l’analyse individuelle des différents processus polaires, selon leurs réponses A/C. Pour commencer, dissoudre 0,4 millimoles de tétrabutylammonium tétrafluoroborate et quatre fois 10 à trois millimoles négatifs du composé organique d’intérêt dans quatre millilitres de dichloromethane.
Pipette deux millilitres de cette solution de travail dans une cellule électrochimique de trois millilitres, comme un flacon en verre V et fermer la cellule avec un bouchon de joint. Stockez le reste de la solution de travail pour des mesures ultérieures. Ensuite, montez un chiffon de polissage sur un support immobile et humidifiez le tissu avec plusieurs gouttes de boue d’alumine de 0,05 micromètre.
Polir un disque de platine d’un millimètre de diamètre en travaillant l’électrode pendant 30 secondes en utilisant une pression modérée. Ensuite, rincez l’électrode de travail polie avec du DCM trois fois pour éliminer les particules résiduelles d’alumine. Insérez ensuite l’électrode polie dans le flacon électrochimique à travers le bouchon du joint.
Ensuite, obtenir un câble de platine counterelectrode, et enflammer une torche butane. Anneal l’électrode en la tenant soigneusement dans la flamme, juste jusqu’à ce qu’elle commence à rougir. Anneal une électrode de référence en fil d’argent de la même manière, et permettre aux deux électrodes de refroidir.
Montez ensuite les électrodes métalliques dans la cellule électrochimique à travers le bouchon du joint, en prenant soin d’empêcher les électrodes de se toucher. Connectez les trois électrodes au potentiostat. Équiper la cellule électrochimique d’une conduite de gaz argon et d’argon bulle à travers la solution de travail pendant 20 minutes.
Fermez le flux d’argon avant de commencer les mesures. Pour commencer la caractérisation initiale, ouvrez le programme de voltammétrie cyclique dans le logiciel potentiostat. Réglez le potentiel initial à zéro volts, le potentiel minimum à deux volts négatifs, le potentiel de balayage maximal à deux volts, et le taux de balayage à 100 millivolts par seconde.
Acquérir le voltammogram de la solution de travail. Notez les valeurs potentielles à la maxima des pics anodiques et cathodiques. Calculer la moyenne des potentiels de pointe des pics anodiques et cathodiques pour estimer le potentiel redox.
Ensuite, utilisez une spatule pour ajouter environ 10 milligrammes de ferrocène à la solution de travail dans la cellule électrochimique. Bulle argon à travers la solution pendant cinq minutes pour assurer la dissolution complète du ferrocène. Ensuite, dans le programme de voltammétrie cyclique, changer les potentiels de balayage minimal et maximal en négatifs d’un volts et d’un volts respectivement.
Acquérir un autre voltammogramme qui montrera une petite trace réversible de ferrocène. Moyenne des potentiels de pointe anodiques et cathodiques du ferrocène pour estimer son potentiel d’oxydation réversible dans la solution de travail. Déterminez ensuite le potentiel redox du composé organique en ce qui concerne le ferrocène.
Enfin, pour nettoyer la cellule électrochimique, remplissez-la de DCM et videz-la cinq fois. Après caractérisation par voltammétrie cyclique, placez encore deux millilitres de la solution de travail dans une cellule électrochimique propre de trois millilitres. Nettoyez les électrodes comme décrit précédemment, insérez-les dans la cellule et reconnectez-les au potentiostat.
Désaérer la solution de travail en bouillonnant l’argon à travers elle pendant 20 minutes. Ensuite, ouvrez l’escalier EIS programme dans le logiciel potentiostat. Définissez une plage potentielle de 0,1 volts de chaque côté du potentiel redox du composé d’intérêt, pour une plage totale de 0,2 volts.
Réglez l’augmentation potentielle à 0,01 volts, la plage de fréquences de 10 kilohertz à 100 hertz, le nombre de fréquences dans l’échelle logarithmique à 20, le temps d’attente à cinq secondes, l’amplitude de tension A/C à 10 millivolts, et les mesures par fréquence à deux. Exécutez l’expérience et attendez que l’ensemble des spectres soit collecté. Une fois l’expérience terminée, ouvrez le programme d’analyseur de spectre EIS.
Le programme démontré est universel pour l’analyse du spectre d’entrave. Toutefois, il n’est pas nécessaire d’utiliser cette mise en place exacte, car de nombreuses autres options logicielles peuvent être utilisées. Importer un spectre automatiquement enregistré généré par l’expérience EIS.
Ensuite, construisez un circuit électrique équivalent simple pour le spectre. Réglez les limites supérieures et inférieures initiales à une fois 10 au négatif sept et une fois 10 au négatif huit pour le condensateur, 2000 et 100 pour la résistance un, 1000 et 100 pour la résistance deux. Ensuite, adaptez le modèle.
Répétez le raccord jusqu’à ce que les valeurs calculées cessent de changer. Si les valeurs paramétriques et amplitudes au carré R dépassent une fois 10 pour les deux négatives, testez un autre CEE. Pour les CEE plus complexes, fixez les limites supérieures et inférieures initiales de l’élément warburg à 50 000 et 10 000 respectivement.
Si un paramètre a des valeurs d’erreur supérieures à 100% après ajustement, supprimez ce paramètre et essayez un autre CEE. Une fois que le spectre a été monté sur une CEE appropriée, enregistrez la résistance au transfert de charge et le potentiel auquel le spectre a été enregistré. Répétez ce processus pour toutes les spectres enregistrées.
La voltammétrie cyclique de ce composé organique a indiqué un processus réversible d’oxydation à 0.7 volts contre ferrocène. Les spectres d’impédance des processus redox à la surface de l’électrode ont ensuite été enregistrés et analysés. Les spectres d’impédance ont été équipés de divers circuits électriques équivalents pour identifier le meilleur analogue pour le processus électrochimique.
La résistance au transfert de charge représentée ici comme R2 a été extraite de chaque spectre équipé. Les valeurs inverses de résistance au transfert de charge ont été tracées en ce qui concerne le potentiel d’électrode par rapport au ferrocène, ainsi que la dépendance théorique de la résistance inverse au transfert de charge sur le potentiel d’électrode. La constante de taux électrochimique standard a ensuite été estimée en variant le potentiel d’équilibre et la constante du taux jusqu’à ce qu’un ajustement raisonnable pour les données expérimentales ait été atteint.
La technique démontrée peut être utilisée conjointement avec d’autres méthodes d’étude d’un composé organique électrique lorsque ses propriétés redux sont cruciales. Suite à cette procédure, d’autres méthodes spectrochimiques comme ESR, UV-Vis-NIR peuvent être effectuées pour répondre à d’autres questions sur les changements dans la structure des molécules causées par les processus électrochimiques. Tout en essayant cette procédure, n’oubliez pas de rendre compte d’autres processus qui se produisent dans les systèmes réels qui peuvent compliquer les résultats obtenus.
En cas de réactions irréversibles comme la polymérisation, on ne peut pas s’attendre à ce que cette technique donne des résultats raisonnables. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine de la cinétique de transfert de charge dans l’électronique organique pour mieux prédire les performances redux des molécules et des matériaux. Une fois maîtrisée, cette technique peut être effectuée en deux heures si elle est effectuée correctement.
