17.6K Views
•
09:11 min
•
October 12th, 2018
DOI :
October 12th, 2018
•0:04
Title
0:35
Spectroelectrochemical Cell and Electrolyte Preparation
2:24
Infrared (IR) Reflectance Spectroelectrochemistry
4:23
Raman Spectroelectrochemistry
6:50
Results: Evaluation of Structural Changes Under Applied Potentials
8:20
Conclusion
Transcript
Ramen og IR spektroelektrokemi kan bruges til avanceret karakterisering af strukturelle ændringer i elektroledende komponenter erhverve under en elektrokemisk proces og for eksempel undersøgelse af reaktioner mekanisme. Den største fordel er muligheden for at observere signalet fra mellemprodukterne i den elektrokemiske proces, eller undersøge processen, hvor produkterne ikke kan adskilles. Før der udføres spektroelektrokemiske undersøgelser, bruge cyklisk voltammetri til at bestemme de potentielle intervaller af redox processer af interesse.
For at begynde proceduren, skyl en indium tinoxid belagt kvarts arbejder elektrode med deioniseret vand. Sonikere kvarts ito elektrode i actone, og isopropyl alkohol, i rækkefølge, i 15 minutter hver. Mens ito elektrode bliver sonikeret, brænde arbejdsområdet af en platin wire, eller spiral counter-elektrode, i flammen af en høj temperatur gas fakkel, lige indtil ledningen bliver rød.
Lad ledningen køle af til stuetemperatur i luften. Fjern referenceelektroden fra dens opbevaringselelektrolytopløsning, og skyl den tre gange med det opløsningsmiddel, der skal anvendes under målingerne. Den relevante spektroelektrokemiske beholder rengøres med ethanol, isopropylalkohol eller acetone, og den tørres.
Rengør de andre komponenter i cellen med acetone, og lad dem lufttørre i mindst et minut. Når sonikering af ito elektroden er færdig, lad det lufttørre. Derefter forberedes mindst 10 milliliter af en understøttende elektrolytopløsning med en koncentration, der er mindst 100 gange større end målantolytkoncentrationen.
Hvis det er relevant for forsøget, forberedes der to milliliter en anolytopløsning på 1 millimolar i elektrolytten. Boble inert gas gennem anolyt eller elektrolytopløsning i 5 minutter ved en moderat gasstrøm, således at der kun vises små bobler på opløsningens overflade. Derefter gå videre til den valgte spektroelektrokemi procedure.
Når du er klar til at begynde IR robust, samle den rene IR spektroelektroemiske celle. Sørg for, at elektroderne ikke er i kontakt med hinanden. Fyld den samlede celle med rent opløsningsmiddel og kontroller den for utætheder.
Juster samlingen efter behov for at sikre, at cellen er lækagefri. Når opløsningsmidlet er færdigt, fjernes det. Tænd derefter for IR-spektrometeret, og åbn instrumentsoftwaren.
Fyld cellen med anolytopløsningen, og sørg for, at de områder af elektroderne, der vil blive bestrålet af indsivningsstrålen, er nedsænket, eller at opløsningen blev tegnet af kapillærkræfterne mellem ATR-krystallen og den tilhørende elektrode. Læg derefter cellen ind i instrumentet. Tilslut elektroderne til en pontentiostat, og pas på ikke at lade elektroderne eller stikkene røre hinanden.
Udfyld i IR spektrum erhvervelse parametre, og registrere en baggrund spektrum af løsningen uden potentiale anvendes. Derefter anvende et potentiale på nul volt til den arbejdende elektrode. Erhverve og gemme en indledende IR spektrum.
Derefter øge det anvendte potentiale med 100 millivolt, vente i 15 sekunder, og erhverve en anden IR spektrum. Gentag denne proces, indtil spektre er erhvervet for hele potentielle vifte af interesse. For at vurdere reversibiliteten af redox-processen af interesse, returnere det anvendte potentiale på den oprindelige værdi i 100 millivolt trin, og erhverve et spektrum for hvert trin.
Ellers skal du vende tilbage til startværdien i et enkelt trin og kun erhverve ét spektrum. Træk derefter det oprindelige spektrum fra alle andre spektrum for at opnå differentialspektre. Derefter frakoble cellen, og overføre opløsningen til en elektrokemisk celle, pr CV.Før ramen spektroelektrokemiske undersøgelse, pels en ren ledning, eller plade elektrode, med anolyt, ved elektropolymerisering eller dip støbning.
Når du er klar til at være undersøgelsen, tænde ramen spektrometer, laser, og kontrol software. Saml den spektroelektrokemiske celle, og pas på at holde elektroderne adskilt. Anallytbelagt arbejdselektrode skal placeres så tæt som muligt på cellevæggen og vender mod den indkommende hændelsesstråle, mens der er plads til en løsning, der kan flyde mellem den og væggen.
Derefter tilsættes omkring to milliliter af elektrolyt- eller anolytopløsningen til cellen, så alle elektroder nedsænkes i opløsning. Placer cellen i spektrometeret og tilslut elektroderne til en potentiostat, og vær omhyggelig med at holde elektroderne fra at røre hinanden. Fokuser spektrometerkameraet på den film, der er deponeret på arbejdselektroden.
Luk derefter spektrometerdækslet. Vælg den lasertype og klassificering, der passer til prøven. Fokuser laserstrålen på arbejdselektrodens overflade, så den skarpeste mulige prik eller linje vises.
Indstil spektralområdet, belysningstidstiden, antallet af gentagelser og lasereffekt i spektrometersoftwaren, passende til prøven. Brug lav laser strøm for at undgå ødelæggelse af prøven. Erhverve en indledende ramen spektrum.
Juster dataindsamlingsparametrene, og gentag scanningen efter behov, indtil der er opnået et godt indledende spektrum. Derefter anvende en start potentiale på nul volt til den arbejdende elektrode. Indsaml et spektrum, og gem det med et beskrivende filnavn.
Derefter øge det anvendte potentiale med 100 millivolts, vente 15 sekunder, og indsamle et andet spektrum. Fortsætte med at erhverve og redde spektre på denne måde, i hele det ønskede udvalg af anvendt potentiale, derefter erhverve et andet spektrum på det oprindelige potentiale til at vurdere reversibilitet af redox proces af interesse. Derefter skal du korrigere de potentielle værdier ved hjælp af CV, som tidligere beskrevet.
Differential IR spektre, taget under elektropolymerisering af en triphenylamin-baseret hydrazone, derivat med reaktive vinyl grupper, viste øget transmission på omkring 16 hundrede inverse centimeter, hvilket indikerer tab af nogle af de monomerer konjugeret dobbelt-obligationer under elektropolymerisering. Ændringerne i transmissionen mellem 675 og 900 inverse centimeter indikerede tabet af IR-signal, fra monoudsubstitueret benzen, og et nyt IR-signal fra disubstituted benzen. Dette foreslog en elektropolymerisering mekanisme, der involverer en reaktion mellem vinyl grupper, og monosubstituted benzen ringe.
Ramen spektroskopi af en polyanilin film deponeret på en guldelektrode, elektrograferede det med anolyn, viste bands karakteristisk for leukoemerdæderne form ved udgangspunktet potentiale nul millivolts. Når det anvendte potentiale steg ud over det første redox par polyanilin, blev der observeret bånd, der indikerede en overgang til semiquinonpolyanilinstrukturen. Forøgelse af det anvendte potentiale ud over det andet redox par resulterede i øget intensitet af bandets karakteristiske karakter af den afprotenerede quinoid ring, og nedsat intensitet af et bånd karakteristisk for semi-quinon radikal.
Dette viste, at polyanilinen var gået over til pernigranilinformen. Denne teknik banede vejen for forskere inden for organisk elektronik til at udforske strukturelle ændringer erhverve under redox processer, vurdere kvaliteten af de enkelte lag, undersøge systemets holdbarhed under flere oxidation reduktion cykler, eller undersøgelse diffusion i flerlagsstrukturer. Under forsøg på denne procedure, skal du huske, at nogle molekylære vibrationer kun kan være aktive i IR eller ramen spektroskopi, hvilket gør dem supplerer hinanden.
De bedste resultater opnås, når ændringerne involverer grupper, der er aktive i den anvendte teknik. Glem ikke, at arbejde med organiske opløsningsmidler kan være yderst farligt. Der bør altid træffes passende forholdsregler under denne procedure.
En protokol af trinvise Raman og IR spectroelectrochemical analyse er præsenteret.
ABOUT JoVE
Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved