Name: using cyclic voltammetry, uv-vis-nir, and epr spectroelectrochemistry to analyze organic compounds
Uploaded: 2018-10-18T12:30:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds at JoVE.com

الكتاب نعترف مع الامتنان الدعم المالي لمشروع "اكسسيلايت" "اكسسيبليكسيس ينبعث الضوء يقبلون المانحين من كمواد سهلة لخياط البرق الد فائقة الكفاءة" (H2020-مسكاً-أي تي-2015/674990) بتمويل من ماري Skłodowska-كوري الإجراءات في الإطار برنامج للبحوث والابتكارات "أفق-2020".

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

تقنيات كهروكيميائية وسبيكترويليكتروكهيميكال على لا قيود؛ واحدة ويمكن تحليل الحالة الصلبة والسائلة الحلول في طائفة واسعة من درجات الحرارة وغيرها من الشروط مع هذه التقنيات. الشيء المهم في جميع هذه الحالات أن يتم تحليل المواد والمركبات ضمن الإمكانات التطبيقية، وتكرار ظروف العالم الحقيقي لعمل الأجهزة الإلكترونية العضوية. والفرق الوحيد أنه في الكيمياء الكهربائية، ويلاحظ تشكيل تهمة الناقلين،.
الأساليب المقدمة هنا تظهر فائدة تحليل حاملات المشحونة المتولدة في المركبات العضوية التي ترتبط بقابليتها للتطبيق في مجال الإلكترونيات العضوية. وعلاوة على ذلك، التقنيات الكهروكيميائية وسبيكترويليكتروكهيميكال أرخص وأقل تشدداً من تلك الأساليب النموذجية المستخدمة في تحليل الناقل المسؤول، ولكن هناك بعض الخطوات الحاسمة والتعديلات على البروتوكول المطلوبة اعتماداً على النتائج التي تم الحصول عليها.
خلال توصيف الكهروكيميائية، تبدأ دائماً بتركيز معين. عند مقارنة مجموعة من المركبات، ثم جميع المواد حاجة إلى تركيز المولى نفسه. الأفضل هو البدء بتركيز 1 ملم والمتوسط 50/s مسح معدل كما هو مبين في البروتوكول في هذه الدراسة، إلا أنه لأمر جيد معرفة تركيز العينة على السلوك الملاحظ الكهروكيميائية. دائماً في محاولة لقياس الأشعة ثلاثة على الأقل. المسح الأولى والثانية تختلف عادة لأن ظروف البدء (توازن) مختلفة. الثانية والثالثة عمليات التفحص ينبغي أن تكون هي نفسها. إذا كان بالأشعة الثانية والثالثة هي نفسها، ثم هناك ربما ردود فعل الجانب لا ملاحظة في هذا النظام (الشكل 2a). يظهر ذروة جديدة في احتمال انخفاض في عملية أكسدة، تبين أن المواد الموصلة التي أودعت في نحن18،،من1924،25،،من2930 , 31 , 32-إذا كان ارتفاع ذروة أقل الزيادات في الأشعة المتتابعة، فربما كان البوليمر مترافق19المودعة18،،24،،من2529 , 30 , 31 , 32-إذا كان إنقاص جميع التيارات في فحص المتعاقبة، ثم أودع المنتج نونكوندوكتيفي من تدهور في مسرى. إذا كان من الملاحظ ذروة صغيرة جداً قبل الأكسدة الرئيسي أو الحد الأقصى (خاصة بالنسبة للبوليمرات)، ثم وهذا هو الأرجح تهمة-اعتراض عملية19،23،،من3134. إذا لوحظ ذروة ديدوبينج حادة جداً للأكسدة أو الحد، ثم هذا ربما ناجم عن تحلل هياكل بلورية في قطب تشكيلها من خلال عملية اليكتروكريستاليزيشن أثناء أكسدة35.
تحقق دائماً من سلوك الاختبار المجمع من قبل، أثناء وبعد قمم الأكسدة والاختزال. وهذا يعني أنه يجب تسجيل ثلاثة على الأقل بمسح السيرة الذاتية: مع العلوي (في حالة الأكسدة) أو انخفاض ذروة إمكانات أقل أو أعلى، على التوالي، ثم إمكانات الذروة كحد أقصى، مع إمكانات الذروة العليا أو السفلي مجموعة للضبط في ذروة الحد الأقصى، ومع أعلى ذروة إمكانات (الأكسدة) والسفلي (الحد) من إمكانات لأقصى حد الذروة. قد تختلف عملية الملاحظة وأحيانا العمليتين يمكن ملاحظة الذروة تحت واحدة نظرياً. قارن دائماً فولتاموجرامس دوري المجمعة للكهرباء (الخطوة 2، 6)، فيرسين (الخطوة 2.9)، والمجمع (الخطوة 2، 13)، وفيرسين مع المجمع (الخطوة 2.19)؛ وهناك العديد من القضايا أن تؤخذ في الاعتبار.
دائماً مقارنة الإشارات السيرة الذاتية الكهرباء واختبار المركب، إذا كان أي إشارات من الكهرباء مرئياً على فولتاموجرام دوري في المجمع المقاسة، ثم يجب تغيير الكهرباء سبب إطاره الكهروكيميائية منخفض جداً، أو المنحل بالكهرباء هو ملوثة. إذا كانت إشارة (الأكسدة والاختزال الزوجين) فيرسين (الخطوة 2.9) وفيرسين مع المجمع (الخطوة 2.19) في نفس الموضع، ثم كل شيء يتم تنفيذها بشكل صحيح. إذا غيرت القمم بين بعضها البعض، ثم تحقق من إعادة وتكرار القياس. إذا كانت الإشارة (الأكسدة، والحد، أو زوجين الأكسدة المحتملة) لاختبار المركب مع إضافة فيرسين (الخطوة 2.19) لها قدرة أعلى من مثيلة محض مجمع (الخطوة 2، 13)، ثم النظر في القيم (زوجين الأكسدة، والحد، أو الأكسدة المحتملة) من فولتاموجرام دوري لمجمع نقية. بسبب التحول مبلغ أعلى من فيرسين في الحل. عند ملاحظة عمليتي الأكسدة، العملية الأولى (الأكسدة أو الحد) الذي دائماً على نحن قد تؤثر على السطح نشطة؛ وهذا قد يؤدي إلى زيادة في إمكانات أكسدة العملية الثانية (الشكل 9).

في جميع أنحاء العالم، تبحث باستمرار الباحثين عن المواد العضوية الجديدة التي يمكن استخدامها في مجال الإلكترونيات العضوية مع الأداء المرغوب فيه أو الاستقرار الذي يسقط بسبب التوسع في استخدام. في حالة الأجهزة العضوية، من المهم لفهم سلوك الناقل تهمة معرفة قواعد القيادة سلوك الجهاز تماما. تحليل أثر الجزيئية هيكل على توليد الناقل المسؤول وديناميات والمحافظة على التوازن مقابل حقن الناقلين، إيجابية (ثقوب) والسالبة (الإلكترونات)، أمر حاسم لتحسين الكفاءة والاستقرار الأجهزة العضوية. وهذا يضمن جزئ فعال من هذه التهم الفردية، ونتيجة لذلك تحسن كبير في كفاءة فوتولومينيسسينسي على ضوء العضوية التي تنبعث منها الثنائيات (OLEDs)1،2. 3،الضوئية العضوية (خفر السواحل)4 ، فضلا عن مجال العضوية تأثير الترانزستورات (أوفيتس)5،6، من الضروري أن لديها مواد مع ارتفاع رسوم التنقل الناقل. بالإضافة إلى تحليل تهمة الناقلين، العديد من المعلمات هامة من المواد العضوية اليكترواكتيفي تساعد في التنبؤ بحيث يمكن استخدام المواد: إمكانات التأين (IP) ومستويات الطاقة الإلكترون تقارب (EA) والفرقة-الفجوة بينهما7 ،،من89،10.
في هذا العمل، نحن نقدم وسيلة لقياس كفاءة فولتاميتري دوري (CV) التي يمكن استخدامها في تحليل جميع أنواع المواد اليكترواكتيفي. هذا الأسلوب يوفر معلومات حول خصائص الأكسدة والاختزال، إليه تعاطي المنشطات/ديدوبينج، والاستقرار، والتحويل وتخزين الطاقة، إلخ. كما أنه يسمح لتقدير الطاقة الإلكترون تقارب والتاين من المركبات الاختبار بكثير أرخص وأسرع طريقة مقارنة بالأساليب الأخرى فراغ عالية. ربط المعلمات المذكورة أعلاه مع مستويات الطاقة للمدار الجزيئي المحتلة (هومو) أعلى وأدنى المدار الجزيئي غير مأهولة (LUMO).
يمكن استخدام طريقة عرض في هذه المقالة لتحليل جميع أنواع المركبات مترافق مثل تلك مع الإلكترونات π الطابع في هياكلها. قد تكون مركبات مترافق الجزيئات الصغيرة مع سلاسل البوليمر كبيرة. يمكن أيضا أن الجزيئات الصغيرة مونومرات؛ وخلال رد الفعل الأولى يمكن أن تشكل مونومرات (الضوئية أو الكهروكيميائية أو الكيميائية) البوليمرات. في التطبيق الد، قيم مستوى الطاقة اللازمة لتمكين استخدام المضيف الصحيح للباعث في المنشط حرارياً تأخر النظام المضيف الضيف الفلورية (تادف) أو يمكن أن تقرر الذي يضاعف الطبقة المانحة يقبلون exciplex شكلت وما هي طبقات إضافية (إلكترون نقل طبقة (ETL)، ثقب نقل طبقة (هتل)، وطبقة حظر الإلكترون (أبل)، وثقب طبقة حظر (حبل)) سيكون ضروريا لتوليف مستقرة كفاءة اتهم متوازنة الأجهزة الد11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17-القياسات الكهروكيميائية إضافية تسمح لتحقيق التفاعلات الجانبية الممكنة أثناء عملية تدهور طبقة نشطة وتشكيل المحمول منخفضة تهمة الناقلين (بيبولارونس)18،19 20، ،،من2122.
اقتران الكهروكيميائية وسبيكترويليكتروكهيميكال أساليب تسمح لتحديد درجة أكسدة أو الحد من المركبات مترافق وعن التدهور المحتمل، هو أمر حاسم للاستقرار23 سهلة ودقيقة وموثوق بها , 24 , 25 , 26 , 27 , 28-التحليل الطيفي (الأشعة فوق البنفسجية-Vis-نير) الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء إلى جانب كهربية يمكن توصيف الخصائص لوني الأساسية لجميع مركبات مترافق جديدة، مثل تغيير الفرقة الاستيعاب أثناء تعاطي المنشطات 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
في دراسة تتعلق بالآلية المنشطات، من المهم تحديد نوع شركات الشحن. في هذه العملية، فئتين من كواسيبارتيكليس تهمة المشاركة، واحدة بدون تعويض زيادة ونقصان (بولارونس)، ويجري الثاني دياماجنيتيك (بيبولارونس)؛ مطيافية إلكترون الرنين باراماجنيتيك (EPR) يوفر مساعدة لا تقدر بثمن، والذي يسمح أحد لمراقبة وتتبع التغيرات في السكان من بولارونس باراماجنيتيك29،،من3031،32 مباشرة . في جزيئات صغيرة، من الصعب أن النموذج بيبولارونس، ولكن هذه الجزيئات يمكن أن يكون مترافق تماما ولها خصائص حمل بيبولارون؛ من المهم معرفة ما إذا كان، والتي تتشكل بولارونس وبيبولارونس المحتملة في الهيكل. بيبولارونس أمر واحد على الأقل أقل في التنقل من بولارونس؛ ولذلك، إذا تشكلت بيبولارونس في عمل الأجهزة، ثم فإنه يمكن أن يؤدي إلى النسبة غير متوازنة بين الناقلين المسؤول، الذي سيؤدي الحالية العالية وارتفاع درجة حرارة الجهاز الد أو قد تكون هذه المراكز من تدهور33.
طريقة القياس المقترحة في هذه الدراسة هي رخيصة وأسرع ويسمح لتحديد المعلمات المنطوق الأكثر قيمة لعدد كبير من المواد اليكترواكتيفي دون الحاجة للأجهزة الخاصة التي تستند إلى حديثا توليفها مواد للتحقق من أدائها. عن طريق تطبيق كهربية وسبيكترويليكتروكهيميستري، من الممكن اختيار إحدى المواد التي تبشر بالخير حقاً من مئات مواد الجديدة. وباﻹضافة إلى ذلك، فمن الممكن الحصول على معلومات مفصلة بشأن العمليات تعاطي المنشطات وآثارها على التركيبة الكيميائية للاختبار مترافق الكهروكيميائية باستخدام نظم وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال، الذي يسمح بناء أكثر أجهزة الإلكترونيات العضوية الفعالة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Potentiostat</td>
			<td>Metrohm</td>
			<td>Autolab PGSTAT100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPR</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JES-FA200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis detector</td>
			<td>Oceanoptics</td>
			<td>QE6500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIR detector</td>
			<td>Oceanoptics</td>
			<td>NIRQuest</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane (DCM)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>106048</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>86896</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol, 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>675431</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone, 99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>439126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Bath</td>
			<td>Elma</td>
			<td>S30H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran &#62;99.9%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>401757</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ferrocene &#62;98%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>decamethylferrocene &#62;97%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>378542</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using cyclic voltammetry, uv-vis-nir, and epr spectroelectrochemistry to analyze organic compounds

دوري فولتاميتري (CV) أسلوب يستخدم في تحليل المركبات العضوية. عند دمج هذه التقنية مع الإلكترون الرنين باراماجنيتيك (EPR) أو سبيكتروسكوبيس (الأشعة فوق البنفسجية-Vis-نير) الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء، نحصل على معلومات مفيدة مثل الإلكترون تقارب، إمكانية التأين، طاقات الفجوة في الفرقة، ونوع شركات الشحن، وتدهور من المعلومات التي يمكن استخدامها لتجميع الأجهزة الإلكترونية العضوية مستقرة. في هذه الدراسة، نقدم الكهروكيميائية وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال لتحليل العمليات التي تحدث في طبقات النشطة جهاز العضوي، فضلا عن شركات الشحن التي تم إنشاؤها.

تطبيق تحليل السيرة الذاتية الأكثر شيوعاً هو تقدير للملكية الفكرية وعصام. على الرغم من أن هناك عدة طرق للحصول على بيانات السيرة الذاتية، فإنه ينصح بشدة لحسابها استناداً إلى ظهور قمم الأكسدة والاختزال (الشكل 3). ويسمح هذا النهج توحيد الإجراء الحساب. ليس كل من المواد التي تم اختبارها الخضوع لعمليات الأكسدة/الحد عكسها (الشكل 3)؛ في مثل هذه الحالات، فإنه لا يمكن حساب استناداً إلى متوسط الإمكانات (متوسط من إمكانيات تتوافق مع أقصى قدر قمم الكاثودية الحد وأكسدة انوديك). ومع ذلك، من الممكن دائماً تقريبا لتشغيل المماس إلى ذروة كما هو مبين في الشكل 3. بالتقاطع مع خط الخلفية واستخدام المعادلات 1 و 2، وتقدر قيم الملكية الفكرية وعصام 5.35 eV و −2.90 eV، على التوالي. وهناك أيضا عدة جداول مختلفة تستخدم لتقييم الملكية الفكرية وعصام استناداً إلى قياسات السيرة الذاتية. الأكثر شيوعاً جداول للمواد العضوية هي −4.8 و −5.1 eV كمكافئ إلى 0.00 الخامس مقابل قطب الهيدروجين العادي (نة). ومع ذلك، كل من الجداول فقط تقريبي؛ تذكر هذا عند مقارنة نتائج مختلفة. الشيء الحاسم للدولة واعتبرت ما معلمات لإجراء العمليات الحسابية. وفي هذه الحالة، −5.1 قيمة eV قد تم اختياره كما أنه ينبغي أن تتوافق مع إمكانات رسمية للزوجين الأكسدة فيرسين؛ في مقياس فيرمي، من 0.40 الخامس مقابل القطب كالومل المشبعة (SCE) في الاسيتو الانيتريل، الذي يتفق مع القياس السابقة.
وهناك العديد من المقالات التي نشرت بشأن تحليل عام هنا، نعرض عند العملية لن تكون كما من المتوقع. ويستند التحليل مشتق ثيوفين: نتفث (الهيكل المبين في الشكل 4)، الذي يخضع للتدهور عند أكسدة (الشكل 5).
نتفث تمتلك إمكانات الأكسدة اثنين: الأول في 0.70 الخامس والثاني في 0.84 الخامس (الشكل 5). خلال الدورة الأولى، ذروة الحد لا يحترم، يشير إلى عملية لا رجعة فيها. إظهار الخصائص الكهروكيميائية نتفث أن البلمرة لا يحدث وبعد أكسدة الأولى المحتملة، ودائع بعض الطبقة الكهربائية الخاملة لنواتج التفاعل على سطح القطب، مما أعاق عملية البلمرة. ما هو واضح هو رد فعل مع الأيونات الموجبة جذرية على رباط الفينيل، حيث يفقد الجزيء، dimers الاقتران والنموذج على مسرى.
بينما من الصعب استخلاص معلومات عن شركات الشحن من السيرة الذاتية، فمن الممكن أن نميز بين بولارونس وبيبولارونس عندما تدعمها من مطياف الأشعة فوق البنفسجية-Vis-قوائم الجرد الوطنية. بولي محايدة (Oiبرتي) اتسم باثنين واسعة امتصاص π | π * انتقالات الفرق مع ماكسيما قمم في λmax1 = 363 نيوتن متر و λmax2 = 488 نانومتر، تتصل بشكل مشتقات بوليثيوفيني أوندوبيد العطرية. أثناء تعاطي المنشطات الأكسدة، يتم إنشاء نطاقات البولاروني وبيبولارونيك جديدة. وكشفت طيف الأشعة فوق البنفسجية بالنسبة التي حصل عليها خلال أكسدة بولي (Oiبرتي) تقليص الفرقة امتصاص البوليمر محايدة (300-550 نانومتر) (الشكل 6) جنبا إلى جنب مع تشكيل عصابة امتصاص الجديد (550-950 nm) من الكاتيونات جذرية من بيثيوفيني وف-فينيلينيفينيليني مع ماكسيما في 692 شمال البحر الأبيض المتوسط. نقطة إيسوسبيستيك لعملية الأكسدة كان يقع في 604 شمال البحر الأبيض المتوسط. ظهرت الفرقة بيبولارونيك بين 950 تقع شمال البحر الأبيض المتوسط، وشمال البحر الأبيض المتوسط 1700 بأقصى قدر في 1438 شمال البحر الأبيض المتوسط.
مطيافية الجيش الشعبي الثوري هو أسلوب يقوم بالكشف عن المواد مع إلكترون مزاوج، وهذا يشمل الجذور العضوية39. وهناك العديد من المعلمات التي يمكن أن تستخلص من الأطياف الجيش الثوري الشعبي، ولكن واحدة من الأكثر إثارة للاهتمام تقدير حيث يتم ترجمة الجذور. تمتلك الإلكترونات، مماثلة للبروتونات، تدور. عن طريق وضع إلكترون في حقل مغناطيسي خارجي، يمكن تقسيم تدور هذه طريقتين: موازية وأنتيباراليل للمجال المغناطيسي، إعطاء اثنين من مستويات الطاقة. ويعرف هذه الظاهرة ال40،تأثير زيمان41. في حالة الجذور العضوية، مزاوج الإلكترون يتفاعل ليس فقط مع المجال المغناطيسي الخارجي ولكن أيضا مع الأنوية المغنطيسية (الأنوية التي تدور غير صفرية؛ I≠0). عدد من مستويات الطاقة تتحول بالمساواة إلى 2 طاء + 1، حيث الأول هو عدد الكم تدور النواة التي يتفاعل الإلكترون مزاوج42. تفاعل الإلكترون مزاوج مع عدد أكبر من الأنوية المغنطيسية يؤدي إلى تقسيم آخر لمستويات الطاقة وهيكل هايبرفيني من الجيش الشعبي الثوري الأطياف تسجيل43 (الشكل 7).
للجزيئات حيث يتفاعل الإلكترون مزاوج مع عدد أكبر من النوى، السطر طيفية الفردية يمكن أن تتداخل، مما يؤدي إلى تسجيل إشارة واحدة، واسع44،45،46 (الشكل 8). وهذا نموذجي للبوليمرات مترافق، حيث أيون الجذري الذي تم إنشاؤه أثناء عملية الأكسدة والاختزال هو الطابع47،48.
المزيج من التحليل الطيفي الجيش الشعبي الثوري مع الطرق الكهروكيميائية يسمح توصيف تهمة الناقلين (أيون الراديكالية) التي تم إنشاؤها أثناء عملية الأكسدة، فضلا عن تحديد الآلية لهذه العمليات49،50 . إذا حل جيد (يتم فصل الذروة؛ لا في شكل ذروة واسعة واحدة) تسجل الأطياف، كما في حالة تخفيض الكهروكيميائية s-مشتقات تيترازيني (الشكل 7)، ثم تحليل هيكل هايبرفيني الأطياف ويؤدي إلى استنتاجات بشأن إضفاء الطابع المحلي على إلكترون مزاوج. طريقة واحدة لتحليل هذا النوع من الأطياف هو إجراء محاكاة مع البرامج الخاصة وتناسب محاكاة الأطياف مع واحدة تجريبية51. وهذا مفيد بشكل خاص عندما يكون هيكل هايبرفيني معقدة بسبب تفاعل الإلكترون مزاوج مع عدد كبير من البروتونات. ويشير إلى محاكاة الأطياف الجيش الشعبي الثوري (الخط الأحمر) في حالة المشتقة-تيترازيني sالموضح في الشكل 7، تفاعل الإلكترون مزاوج مع أربع ذرات النيتروجين من s-تيترازيني.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig1.jpg"> رقم 1: الكهروكيميائية والخلايا سبيكترويليكتروكهيميكال المستخدمة لقياس- ويعرض الشكل إعداد مخطط للخلايا الكهروكيميائية/سبيكترويليكتروكهيميكال باستخدام فولتاميتري دوري، الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء (الأشعة فوق البنفسجية-Vis-الجرد)، والالكترون الرنين باراماجنيتيك (EPR) سبيكترويليكتروكهيميكال القياسات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig2.jpg"> الشكل 2: مرجع فولتاميتري دوري (CV) COPO1 مركب المقاسة بشكل صحيح (أ) والسيرة الذاتية مع غير مستقرة المحتملة ديبينزوثيوفيني-S, S-ثاني أكسيد فيرسين (ب)52- ويوضح الشكل فولتاموجرامس دوري اثنين. (أ) يعرض بشكل صحيح تسجيل السيرة الذاتية و (ب) يدل فولتاموجرام المسجلة باستخدام قطب إشارة مع لا مستقر المحتملة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig3.jpg"> الشكل 3: فولتاميتري دوري (CV) من مجمع COPO1 في مجموعة واسعة من الإمكانيات. تقدير إمكانات ظهور الحسابات عصام والملكية الفكرية COPO1 المركبات52. EA = −2.90 eV والملكية الفكرية = 5.35 eV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig4.jpg"> الشكل 4. خط طيفية الجيش الشعبي الثوري ستة من المنغنيز القياسية. إشارة باراماجنيتيك من المنغنيز المستخدمة لمعايرة التحول إشارة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig5.jpg"> الرقم 5: دوري فولتاميتري (CV) من مجمع نتفث- دوري فولتاموجرامس من 15 ملم نتفث في م 0.1 بو4NBF4/CH3CN ومقارنة بالمعيار فيرسين تقديم عملية التدهور في القطب العامل. تفحص معدل 0.05 V/s: () اتخذ في نطاق −1.4 الخامس إلى 0.8 V، و (ب) في نطاق −1.4 الخامس إلى 0.9 ف <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig6.jpg"> رقم 6: الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء (الأشعة فوق البنفسجية-Vis-نير) سبيكترويليكتروكهيميستري مشتقات بولي (Oiبرتي). عرض تطور الفرقة الاستيعاب من خلال توليد تهمة الناقلين على هيكل البوليمر أطياف الأشعة فوق البنفسجية-Vis-قوائم الجرد الوطنية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig7.jpg"> رقم 7: تحليل سبيكترويليكتروكهيميكال الجيش الشعبي الثوري مشتقات تيترازيني- (أ) هيكل s-تيترازيني المشتقة؛ (ب) تسجيل الأطياف الجيش الشعبي الثوري خلال الحد الكهروكيميائية s-تيترازيني مشتقات (الطيف محاكاة خط أحمر وخط تجريبي أسود). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig8.jpg"> الشكل 8: الجيش الشعبي الثوري سبيكترويليكتروكهيميكال البولارون إشارة من البوليمر مترافق. أطياف الرنين باراماجنيتيك (EPR) إلكترون المسجلة خلال الخطوة الأولى من أكسدة البوليمر مترافق (أطياف الجيش الشعبي الثوري البولارون الأنواع). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig9.jpg"> الشكل 9: فولتاميتري دوري (CV) فيرسين وديكاميثيلفيروسيني- مقارنة بين اثنين من المعايير الكهروكيميائية نقية والخليط تحول الإمكانات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig9large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>

Watch this Scientific Journal Video about Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds at JoVE.com

Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds

في هذه المقالة، نحن تصف الكهروكيميائية، الإلكترون الرنين باراماجنيتيك، وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال الأشعة فوق البنفسجية-المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء لتحليل المركبات العضوية للتطبيق في مجال الإلكترونيات العضوية.

استخدام فولتاميتري دوري، والأشعة فوق البنفسجية-Vis-قوائم الجرد الوطنية، والجيش الشعبي الثوري سبيكترويليكتروكهيميستري لتحليل المركبات العضوية

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance ...

يمكن لهذه الطرق المساعدة في تحديد تأثير البنية الجزيئية للجزيئات العضوية النشطة الكهربائية على الأجيال الحاملة المشحونة والديناميات وإمكانات التحديد والتقارب الإلكتروني وقيم الرسم البياني للسندات. هذه الطرق هي وسيلة رخيصة وسريعة لتحديد المعلمات الأكثر قيمة للعديد من المواد الكهربائية النشطة، دون الحاجة إلى بناء أجهزة خاصة. ويمكن استخدام الطريقة المعروضة لتحليل جميع أنواع المركبات النشطة للإلكترونات، مثل تلك التي بها إلكترونات ثنائية ذات موقع بما في ذلك الجزيئات الصغيرة وسلاسل البوليمرية الكبيرة.لبدء إجراء السيرة الذاتية، ملء خلية كهروكيميائية نظيفة مع 1.5 ملليلتر من محلول المنحل بالكهرباء وغطاء الخلية مع حامل القطب متعددtetrafluoroethylene. إدراج أقطاب مساعدة ومرجعية عاملة في الغطاء مع أقطاب العمل والمراجع على مقربة من بعضها البعض قدر الإمكان دون لمس. تأكد من أن الأقطاب مغمورة في المنحل بالكهرباء.ثم قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية إلى قويوستات، مع الحرص على عدم السماح للموصلات بلمس بعضها البعض. لتحليل الحد، الغاز الخامل فقاعة من خلال الحل لمدة خمس دقائق على الأقل لإزالة الأكسجين المذاب. ثم رفع خط الغاز الخامل فوق الحل وترك الغاز المتدفقة طوال التجربة.مرة واحدة في الخلية الكهروكيميائية على استعداد فتح برنامج قوي أوستات وحدد إجراء السيرة الذاتية. تعيين إمكانية البدء إلى فولت صفر وتعيين إمكانات القمة العليا والسفلى إلى اثنين فولت و فولت صفر لتحليل الأكسدة، أو إلى فولت صفر و 2.5 فولت سالبة لتحليل التخفيض. تعيين إمكانية التوقف إلى فولت صفر.وعدد المعابر إلى ستة. ومعدل المسح الضوئي إلى 0.05 فولت في الثانية. اسم ملف البيانات والحصول على صورة فولتامموجرام.تأكد من أن الأقطاب الكهربائية نظيفة وأكسجين مذاب تمت إزالته إذا كان ذلك ممكنا. ثم إضافة 10 ميكرولترات من حل فرواسين ميليمولار واحد إلى المنحل بالكهرباء والحصول على مسح مرجعي. بعد ذلك، فارغة وتنظيف الخلية والأقطاب الكهربائية.ملء الخلية مع 1.5 ملليلتر من محلول ميليمولار واحد من المجمع لتحليلها في المنحل بالكهرباء. أعد توصيل الخلية إلى التقوية و اغ الحل إذا لزم الأمر. ثم تعيين إمكانية البدء إلى فولت صفر.ال [ا علويّةو وبوورإكسيد 0.5 فولتس و[ا فّتر صفر لأكسدة. أو صفر فولت و -0.5 فولت للحد. احتمالية التوقف إلى فولت صفر.وعدد المعابر التوقف إلى 10. ومعدل المسح الضوئي إلى 0.05 فولت في الثانية. اسم ملف البيانات والحصول على هذا votammogram الأولي.ثم قم بزيادة إمكانية القمة العليا بمقدار 0.1 فولت لتحليل الأكسدة أو تقليل إمكانات القمة السفلية بمقدار 0.1 فولت لإجراء تحليل للتخفيض. و افحص الفحص مرة أخرى كرر هذه العملية حتى يتم ملاحظة ذروة الفائدة الكاملة.إذا تحولت عمليات المسح المتتالية إمكانات تنظيف القطب المرجعي، والسماح لها نقع في حل المنحل بالكهرباء لمدة ساعة واحدة. ثم كرر القياس. بعد الانتهاء من قياسات الأكسدة، قم بإجراء قياسات الخفض أو العكس.ثم تعيين إمكانية البدء إلى فولت صفر، والرؤوس العليا إلى فولت واحد، والرؤوس السفلي إلى السلبية 2.7 فولت، ووقف المحتملة إلى الصفر فولت. قم بتشغيل المسح الضوئي وضبط النافذة المحتملة حسب الحاجة لضمان رؤية القمم الكاملة. كرر هذه العملية بمعدلات مسح مختلفة وفي وجود فوراسين.لبدء الأشعة فوق البنفسجية فيس بالقرب من إجراء الأشعة تحت الحمراء ملء خلية نظيفة الطيفيectrochemical مع 0.5 ملليلتر من محلول المنحل بالكهرباء. أدخل الأقطاب الكهربائية المساعدة والمرجعية ووضع الخلية المجمعة في مطياف. توصيل الأقطاب الكهربائية إلى قويوستات وفتح برنامج قويوسيوستات والمطياف.اتخاذ قياسات الامتصاص على كل كاشف كما فارغة المذيبات. ثم قطع الاتصال، وإفراغها، وتنظيفها. إعادة تعبئتها إما مرة واحدة 10 إلى محلول الضرس الخامس السلبية من مجمع في المنحل بالكهرباء، أو مع المنحل بالكهرباء وحده إذا اختبار المواد المودعة على القطب العامل.من المهم جداً إنشاء الخلية الطيفية الكهروكيميائية بشكل صحيح وفي الطريق مماثلة قدر الإمكان للخلية الطيفية الكهركروكيميائية المستخدمة لتسجيل الطيف الفارغ، وهذا فقط سيضمن تسجيل نتائج جيدة. ضع الخلية في المطياف وأعد توصيل الأقطاب الكهربائية إلى التقوية. تطبيق قدرة محايدة على الخلية والحصول على الطيف البداية.زيادة إمكانات 0.1 فولت والانتظار حوالي 10 ثانية لعملية لتحقيق الاستقرار. ثم الحصول على طيف آخر. مواصلة هذه العملية حتى يتم ملاحظة التغيير الأول في الطيف.ثم احفظ هذا الطيف. بعد ذلك، زيادة الإمكانات بمقدار 0.05 فولت. انتظر 10 ثوانٍ.والحصول على طيف. كرر هذه العملية حتى يتم التوصل إلى إمكانية الأكسدة الأولى أو الثانية، التي تحدد من قياس السيرة الذاتية. ثم de dope الفيلم من خلال تطبيق إمكانات محايدة.في النهاية، قارن أطياف الفيلم قبل الأكسدة وبعد تناول المنشطات. لبدء إجراء الطيف الكهربائي للمواد البوليمرية المودعة على قطب كهربائي عامل، تعبئة الخلية الكهروكيميائية الطيفية بالكهرباء ووضعها في مطياف EPR. إعداد معيار المنغنيز وضبط معايير الصك لتغطية خطوط المنغنيز الثالثة والرابعة فقط.الحصول على الطيف الخلفية، والتحقق من الملوثات، ومن ثم إزالة وتنظيف الخلية. بعد ذلك، أعد ملء الخلية بالكهرباء. وضع الأقطاب الكهربائية في الخلية مع المرجعية والأقطاب العاملة داخل دوامة سلك القطب المساعد، مع الحرص على عدم تلف طبقة البوليمر على القطب العامل.ضع قطباً كهربائياً عاملاً بالقرب من أسفل الخلية والالكترود المرجعي بالقرب من الجزء العلوي من القسم النشط من القطب العامل. قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية إلى قوي أوستات ووضع الخلية في الأداة. من المهم إنشاء خلية طيفية بشكل صحيح وعدم تدمير الإيجابيات النهائية على سطح القطب العامل.وضع الأقطاب الكهربائية تعمل بشكل غير صحيح يجعل من المستحيل تسجيل أي نتائج. تطبيق إمكانات محايدة والحصول على الطيف الأولي. ثم زيادة الإمكانات بمقدار 0.1 فولت، والانتظار 10 ثوان للعينة لتكسير، والحصول على طيف آخر.كرر هذه العملية حتى تظهر إشارة EPR. ثم زيادة الإمكانات بمقدار 0.05 فولت، والانتظار 10 ثوان، والحصول على طيف آخر. مواصلة هذه العملية حتى يتم التوصل إلى إمكانية الأكسدة الأولى أو الثانية ومن ثم عكس الخطوات المحتملة والعودة إلى إمكانية البدء بنفس الطريقة.ثم تطبيق الإمكانات التي ظهرت بها إشارة EPR. تمكين مرجع المنغنيز، وتسجيل طيف للحصول على قياس مع الخطين الطيفي الثالث والرابع من المنغنيز. يمكن تقدير الإمكانات الناشئة لكل من العمليات القابلة للعكس ولا رجعة فيها من الحسابات المستندة إلى تقاطع الخطوط المماسة مع ذروة السيرة الذاتية مع الخلفية، مع تعديل للمواد المرجعية.الأشعة فوق البنفسجية فيس بالقرب من الطيف الأشعة تحت الحمراء من هذا مشتق البوليthiophene تظهر الفرقة امتصاص البوليمر محايدة تتضاءل ونطاقات امتصاص القطبية القطبية وثنائي القطب تشكل أثناء المنشطات التأسد، مع نقطة متساوي البزاخ في 604 نانومتر. وعُزيت الفرقة القطبية الجديدة من 550 إلى 950 نانومتر إلى الكاتيونات الجذرية للبيوثيوفين والبارافينيين فينيلين. لوحظت ثنائية القطب جديدة بين 950 و 1700 نانومتر.أظهر التحليل الطيفي EPR أثناء الحد من مشتقة S-tetrazine نمط تقسيم فائقة الدقيقة التي تطابق محاكاة تتفق مع تفاعل إلكترون غير مُزوَّد مع ذرات النيتروجين الأربع من S-tetrazine. وغالبا ما لوحظ إشارة EPR واسعة واحدة من البوليمرات مترافق، مما يدل على دي توطين كبيرة من أيون جذرية ولدتها عملية redux من الفائدة. أثناء إجراء تحليل الحد خلال هذا الإجراء تأكد من أن صحيح دي مخدر الحل قبل القياس لتجنب أي تدخل من الأوكسجين الذاتي.وبعد هذا الإجراء، يمكن تقدير إمكانات التآين القرابة الإلكترونية وغطاء النطاق للمادة التي تم التحقيق فيها من البيانات. باستخدام هذا الإجراء يمكنك تحديد تأثير التركيب الكيميائي على الخصائص التي تم التحقيق فيها لمجموعة من المواد.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Molecules, Compounds, and Chemical Equations

SCIENTISTS IN ACTION

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

تحليل المركبات المتطايرة الحساسة والأكسدة عن طريق نظام الباردة مدخل والكترون تأثير الطيف الكتلي

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Development of a Backbone Cyclic Peptide Library as Potential Antiparasitic Therapeutics Using Microwave Irradiation

وضع العمود الفقري مكتبة الببتيد دوري كما المحتملة ضد الطفيليات التداوي عن طريق الميكروويف تشعيع

Protein-protein interactions (PPIs) are intimately involved in almost all biological processes and are linked to many human diseases. Therefore, there is ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

توليف دوري البوليمرات وتوصيف تلك الحركة ناشر في الدولة تذوب في واحدة جزيء مستوى

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

باستخدام شعري الكهربائي لقياس الأحماض العضوية من الأنسجة النباتية: حالة اختبار فحص<em&gt; كافيا ارابيكا</em&gt; بذور

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

فيزي استخراج المركبات العضوية المتطايرة جنبا إلى جنب مع الضغط الجوي التأين الكيميائي الأقطاب الكتلة الطيف الكتلي

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Grafting Multiwalled Carbon Nanotubes with Polystyrene to Enable Self-Assembly and Anisotropic Patchiness

تطعيم الأنابيب النانوية الكربونية مولتيواليد مع البوليستيرين لتمكين التجميع الذاتي والرقع متباين

We demonstrate a straightforward protocol to graft pristine multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with polystyrene (PS) chains at the sidewalls through a ...

Time-resolved Photophysical Characterization of Triplet-harvesting Organic Compounds at an Oxygen-free Environment Using an iCCD Camera

حل وقت الحصاد "التوصيف الثلاثي فوتوفيسيكال المركبات العضوية" في خالية من الأكسجين "البيئة باستخدام" الوثيقة iCCD الكاميرا

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables ...

Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds

رامان وأساليب سبيكترويليكتروكهيميكال الأشعة تحت الحمراء كأدوات لتحليل المركبات العضوية مترافق

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule ...

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

التحكم في فوتوريدوكس افتتاح الدائري البلمرة من س-كاربوكسيانهيدريديس توسط مجمعات ني/الزنك

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, ...

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs

تطوير المواد الحفازه غير المتجانسة الاختيارية التي تستخدم الأطر المعدنية العضوية (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of ...