この技術は、有機化合物の酸化および還元の動態を特徴付け、発光ダイオード、太陽電池、または電池の活性化合物としての挙動を予測するのに役立ちます。インピーダンス分光法の主な利点は、A/C応答に従って、異なる極性プロセスの分離と個別分析が可能である。まず、テトラブチラムモニウム四フッ化物の0.4ミリモルを、4ミリリットルのジクロロメタン中の対象となる有機化合物の負の3ミリモルに10回溶解する。
この作業溶液の2ミリリットルをガラスVバイアルなどの3ミリリットルの電気化学セルにピペットし、ガスケットキャップでセルを閉じます。残りの作業ソリューションを保存して、後で測定します。次に、不動のサポートに研磨布を取り付け、0.05マイクロメートルのアルミナスラリーの数滴で布を湿らせます。
適度な圧力で直径1ミリメートルの白金ディスク作動電極を30秒間研磨します。その後、研磨加工電極をDCMで3回リンスし、残留アルミナ粒子を除去します。次に、磨いた電極をガスケットキャップを通して電気化学バイアルに挿入します。
次に、白金線対極を得て、ブタントーチに点火します。電極を炎の中に慎重に保持して、赤み付きが始まるまでアニールします。同じ方法で銀線参照電極をアニールし、両方の電極を冷却させます。
次に、電極が互いに接触しないように気をつけて、ガスケットキャップを通して電気化学セルにワイヤー電極を取り付けます。3つの電極をポテンショスタットに接続します。20分間、アルゴンガスラインとバブルアルゴンを電気化学セルに装備します。
測定を開始する前にアルゴンの流れを閉じてください。初期特性評価を開始するには、ポテンショスタット・ソフトウェアでサイクリック・ボルタンメトリー・プログラムを開きます。初期電位をゼロボルトに、最小ポテンシャルを負の2ボルトに、最大スキャンポテンシャルを2ボルトに、スキャン速度を毎秒100ミリボルトに設定します。
働く溶液のボルタンモグラムを取得します。アノディックピークと陰極ピークの最大値での電位値に注意してください。アノディックピークと陰極ピークのピーク電位の平均を計算し、酸化還元電位を推定します。
次に、ヘラを使用して、電気化学セルの働く溶液に約10ミリグラムのフェロセンを加える。フェロセンの完全な溶解を確実にするために5分間溶液を通してアルゴンを泡。次に、サイクリックボルタンメトリープログラムで、最小および最大のスキャン電位をそれぞれ負の1ボルトと1ボルトに変更します。
小さな可逆フェロセンの痕跡を示す別のボルタンモグラムを取得します。フェロセンのアノディックおよび陰極ピーク電位を平均して、作業溶液中の可逆酸化電位を推定する。次に、フェロセンに対する有機化合物の酸化還元電位を決定する。
最後に電気化学セルをきれいにし、DCMで満たし、それを5回空にします。環状ボルタンメトリーによる特性評価に続いて、清潔な3ミリリットルの電気化学セルに別の2ミリリットルの作業溶液を入れる。前述のように電極をクリーニングし、セルに挿入し、ポテンショスタットに再接続します。
20分間アルゴンを泡立て、作業溶液を脱エレートします。次に、ポテンショスタットソフトウェアで階段EISプログラムを開きます。対象化合物の酸化還元電位の両側に0.1ボルトの電位範囲を設定し、合計範囲は0.2ボルトに設定します。
電位増分を 0.01 ボルト、周波数範囲を 10 キロヘルツから 100 ヘルツ、対数スケールの周波数数を 20、待機時間を 5 秒、A/C 電圧振幅を 10 ミリボルトに、周波数ごとのメジャーを 2 に設定します。実験を実行し、スペクトルのセットが収集されるのを待ちます。実験が完了したら、EIS スペクトラムアナライザプログラムを開きます。
実証されたプログラムはインピーダンススペクトル解析に共通です。しかし、他の多くのソフトウェアオプションを使用できるため、この正確なセットアップを使用する必要はありません。EIS 実験で生成された自動的に登録されたスペクトルをインポートします。
次に、スペクトルに対して単純な等価電気回路を構築します。最初の上限と下限を、1 回 10 を負の 7 に 10、10 倍にコンデンサの場合は負の 8 に、抵抗 1、1000、1000、抵抗 2 に 1000 を 100 に設定します。次に、モデルを適合させます。
計算値が変化しなくなるまで継ぎ手を繰り返します。R 二乗パラメトリックと振幅の値が負の 2 に 10 を超える場合は、別の EEC をテストします。より複雑な EECs の場合は、Warburg 要素の初期上限と下限をそれぞれ 50,000 および 10,000 に設定します。
フィッティング後にエラー値が 100% を超えるパラメータがある場合は、そのパラメータを削除して別の EEC を試してください。スペクトルが適切なEECに取り付けられると、電荷移動抵抗とスペクトルが登録された可能性を記録します。登録されているすべてのスペクトルに対してこのプロセスを繰り返します。
この有機化合物の環状ボルタンメトリーは、フェロセンに対して0.7ボルトで可逆酸化プロセスを明らかにした。電極表面上の酸化還元プロセスのインピーダンススペクトルを、その後登録して解析した。インピーダンススペクトルは、電気化学プロセスに最適なアナログを同定するために、さまざまな等価電気回路を取り付けました。
ここでR2として表される電荷移動抵抗を、各適合スペクトルから抽出した。逆電荷移動抵抗値は、電極電位対フェロセンに対してプロットし、電極電位に対する逆電荷伝達抵抗の理論的依存性を示した。標準電気化学速度定数は、次に、平衡電位と速度定数を、実験データに適した適合が達成されるまで変化させることによって推定した。
実証された技術は、そのredux特性が重要である場合、電気有機化合物を調査する他の方法と共同で使用することができます。この手順に従って、ESR、UV-Vis-NIRのような他の分光化学方法を実行して、電気化学的プロセスによって引き起こされる分子構造の変化に関する追加の質問に答えることができます。この手順を試みる際には、実際のシステムで発生する他のプロセスを考慮して、得られた結果を複雑にする可能性があります。
重合のような不可逆的な反応の場合、この技術は合理的な結果を与えることを期待できない。その開発後、この技術は、有機エレクトロニクスの電荷移動運動学の分野の研究者が分子や材料の再び性能をよりよく予測する道を開きました。一度習得すると、このテクニックは正しく実行されていれば2時間で行うことができます。
