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

Forfatterne parlamentsarbejdet økonomisk støtte fra "Excilight" projekt "Donor-Acceptor Light Emitting Exciplexes som materialer til Easy-til-skræddersy ultraeffektive OLED lyn" (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) finansieret af Marie Skłodowska-Curie Aktioner inden for rammeprogrammet for forskning og innovation "Horisont 2020".

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Elektrokemiske og spectroelectrochemical teknikker har ingen begrænsninger; man kan analysere både solid state og flydende løsninger i en bred vifte af temperatur og andre tilstande med disse teknikker. Det vigtige i alle disse tilfælde er, at forbindelser/materialer er analyseret under den anvendte potentiale, replikerende virkelige verden betingelser for arbejder økologisk elektronik hjælpemidler. Den eneste forskel er, at i elektrokemi, overholdes dannelsen af beregning transportvirksomheder.
De metoder, der præsenteres her Vis nytten af analysen af ladede luftfartsselskaber genereret i organiske forbindelser, der korrelerer med deres anvendelighed i økologisk elektronik. Desuden de elektrokemiske og spectroelectrochemical teknikker er billigere og mindre krævende end typiske metoder, der anvendes i afgift carrier analyse, men der er nogle kritiske trin og ændringer i protokollen, der er nødvendige for afhængig af den opnåede resultater.
Under elektrokemiske karakterisering, altid starte med en bestemt koncentration. Hvis et sæt af forbindelser, der sammenlignes, skal alle materialer har de samme molære koncentration. Bedst er at starte med 1 mM koncentration og 50 mV/s scan rate som anført i protokollen i denne undersøgelse, men det er godt at vide koncentration af stikprøven på den observerede elektrokemiske adfærd. Altid forsøge at måle mindst tre scanninger. De to første scanninger er normalt forskellige, fordi de starte betingelser (ligevægt) er forskellige. Andet og de tredje scanninger bør være den samme. Hvis de anden og tredje scanninger er de samme, er der sandsynligvis ingen side reaktioner observeret i dette system (figur 2a). I en oxidation proces vises et nyt højdepunkt på et lavere potentiale, viser, at den ledende materiale blev deponeret på WE18,19,24,25,29,30 , 31 , 32. Hvis højden af den lavere toppen øger i efterfølgende scanninger, så formentlig den konjugerede polymer var deponerede18,19,24,25,29 , 30 , 31 , 32. Hvis alle strømme mindske i efterfølgende scanninger, så den ledende produkt af nedbrydning blev deponeret på elektroden. Hvis en meget lille peak er observeret før vigtigste oxidation eller reduktion peak (især for polymerer), er det sandsynligvis charge-fældefangst proces19,23,31,34. Hvis en meget skarp dedoping peak af oxidation eller reduktion er observeret, er så dette sandsynligvis forårsaget af nedbrydning af krystallinske strukturer på en elektrode dannet gennem electrocrystallization under oxidation35.
Altid kontrollere funktionsmåden for den sammensatte før, under og efter redox toppe test. Det betyder, at mindst tre CV scanninger bør registreres: med øverste (i sagen oxidation) eller lavere vertex potentielt lavere eller højere, henholdsvis, derefter potentiale af peak maksimum, med øvre eller nedre vertex potentiale sat til præcis på den maksimale peak og med vertex potentialer højere (oxidation) og lavere (reduktion) end af peak maksimale potentiale. Den observerede proces kan variere og nogle gange to processer kan ses under ét peak teoretisk. Altid sammenligne de indsamlede cyklisk voltammograms af elektrolyt (trin 2.6), ferrocene (trin 2.9), sammensatte (trin 2.13) og ferrocene med sammensatte (trin 2.19); der er flere spørgsmål, der tages i betragtning.
Altid sammenligne CV signalerne af elektrolytten, og den sammensatte, test, hvis nogen signaler fra elektrolytten er synlig på den cykliske voltamogram af den målte sammensatte, derefter elektrolytten skal ændres, fordi dens elektrokemiske vindue er for lavt, eller elektrolyt er forurenet. Hvis signalet (redox par) af ferrocene (trin 2.9) og ferrocene med sammensatte (trin 2.19) er på den samme position, er så alt udført korrekt. Hvis toppene er flyttet mellem hinanden, så check RE og Gentag målingen. Hvis signalet (oxidation, reduktion eller redox par potentielle) af testen sammensatte med ekstra ferrocene (trin 2.19) er på et højere potentiale end de rene sammensatte (trin 2.13), derefter overveje værdier (oxidation, reduktion eller redox par potentielle) fra den cykliske voltamogram af det rene stof. Skiftet er forårsaget af den højere mængde af ferrocene i opløsningen. Når to oxidations processer overholdes, kan den første proces (oxidation eller reduktion), som er altid på vi påvirke den aktive overflade; Dette kan forårsage en stigning i oxidation potentialet i den anden proces (fig. 9).

På verdensplan, søger forskere hele tiden efter nye organiske materialer, der kan bruges i økologisk elektronik med ønskeligt ydeevne eller stabilitet, som falder på grund af længere tids brug. For økologiske enheder er det vigtigt at forstå adfærd afgift luftfartsselskabets fuldt kende reglerne kørsel enheden adfærd. Analyse af effekten af den molekylære struktur på generation af afgift luftfartsselskab og dynamik og vedligeholdelse af balance af injicerede beregning transportvirksomheder, både positive (huller) og negative (elektroner), er afgørende for at forbedre effektivitet og stabilitet af de økologiske enheder. Dette sikrer den effektive rekombination af disse individuelle afgifter og dermed væsentligt forbedrer fotoluminescens effektiviteten af organisk lysemitterende dioder (OLED)1,2. For organiske solceller (OPVs)3,4 samt økologiske felt effekt transistorer (OFETs)5,6er det nødvendigt at have materialer med høj afgift luftfartsselskabet mobilitet. Ud over analysen af afgift luftfartsselskaber, flere vigtige parametre i økologisk electroactive materialer hjælpe til at forudsige, hvor materialet kunne anvendes: ioniseringspotentiale (IP), elektron affinitet (EA) energiniveauer og band-kløften mellem dem7 ,8,9,10.
I dette arbejde præsenterer vi en metode til effektiv måling af cyklisk voltammetry (CV), der kan bruges i analysen af alle typer af electroactive materialer. Denne teknik giver oplysninger om redox egenskaber, doping/dedoping mekanisme, stabilitet, konvertering og opbevaring af energi, osv. Det giver også mulighed for vurdering af elektron affinitet og ionisering energi af test forbindelser i en meget billigere og hurtigere måde i forhold til andre højt vakuum metoder. De ovennævnte parametre korrelerer med energi-niveauer af højeste besatte molekylære orbital (HOMO) og lavest ubesatte molekylære orbital (LUMO).
Metoden fremlægges i denne artikel kan bruges til at analysere alle typer af konjugeret forbindelser som dem med delocalized π-elektroner i deres strukturer. Konjugeret forbindelser kan være små molekyler med store polymere kæder. Små molekyler kan også være monomerer; under den første reaktion kan (fotokemisk, elektrokemiske eller kemiske) monomerer danne polymerer. I OLED ansøgning er energi niveau værdier nødvendige for at muliggøre brug af den korrekte vært for emitter i en termisk aktiveret forsinket fluorescens (TADF) guest-hostsystem eller for at beslutte, som forbindelser exciplex donor-acceptor lag kunne være dannes og hvilke yderligere lag (elektron transport af lag (ETL), hul transport af lag (HTL), elektron blokering lag (kvægleukose) og hul blokering lag (HBL)) vil være nødvendigt at syntetisere stabil effektivt opkrævet afbalanceret OLED enheder11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. yderligere elektrokemiske målinger tillade undersøgelse mulig side reaktioner under processen med nedbrydning af det aktive lag og dannelsen af lav mobiltelefon opkræve luftfartsselskaber (bipolarons)18,19 ,20,21,22.
Kobling elektrokemiske og spectroelectrochemical metoder giver mulighed for let, præcis og pålidelig bestemmelse af graden af oxidation eller reduktion af konjugeret forbindelser og deres potentielle, nedbrydning, som er afgørende for stabiliteten23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28. ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (UV-Vis-NIR) spektroskopi kombineret med elektrokemi kan karakterisere de grundlæggende kromatiske karakteristika for alle nye konjugeret forbindelser, såsom ændring af absorption bandet under doping 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
I en undersøgelse, der er relateret til mekanismen for doping, er det vigtigt at definere typen beregning transportvirksomheder. I denne proces, to klasser af ladede quasiparticles deltage, ene med ukompenserede spin (polarons) og den anden er diamagnetic (bipolarons); elektron paramagnetisk resonans (EPR) spektroskopi giver uvurderlig bistand, der direkte gør det muligt at observere og registrere ændringer i populationer af Paramagnetiske polarons29,30,31,32 . I små molekyler, er det vanskeligt at form bipolarons, men disse molekyler kan være ganske konjugeret og har bipolaron-inducerende egenskaber; Det er vigtigt at kontrollere, om og hvor potentielle polarons og bipolarons er dannet i strukturen. Bipolarons er mindst én ordre lavere i mobilitet end for polarons; Derfor, hvis bipolarons er dannet i orden enheder, så det kunne føre til en ubalanceret forholdet mellem luftfartsselskaberne, afgift, som ville resultere i høj strøm og overophedning af OLED-enhed eller kan meget vel være centrene for nedbrydning33.
Målemetoden, der foreslås i denne undersøgelse er billige og hurtigere og giver mulighed for bestemmelse af de mest værdifulde udløsende parametre for et stort antal electroactive materialer uden behov for særlige enheder, der er baseret på nyligt syntetiserede materialer til at kontrollere dens ydeevne. Ved at anvende elektrokemi og spectroelectrochemistry, er det muligt at vælge et materiale, der er virkelig lovende fra hundredvis af nye materialer. Derudover er det muligt at få detaljerede oplysninger om processerne af doping og deres effekter på den kemiske struktur af testen konjugeret systemer ved hjælp af elektrokemiske og spectroelectrochemical metoder, som giver mulighed for opbygningen af mere effektiv økologisk elektronik hjælpemidler.

<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

Cyklisk voltammetry (CV) er en teknik, der anvendes i analysen af organiske forbindelser. Når denne teknik er kombineret med elektron paramagnetisk resonans (EPR) eller ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (UV-Vis-NIR) spectroscopies, får vi nyttige oplysninger som elektron affinitet, ioniseringspotentiale, band-gap energier, type af beregning transportvirksomheder, og forringelse af oplysninger, der kan bruges til at syntetisere stabilt organisk elektroniske enheder. I denne undersøgelse præsenterer vi elektrokemiske og spectroelectrochemical metoder til at analysere de processer, der forekommer i aktive lag af en organisk enhed samt luftfartsselskaberne, der genererede afgift.

Den mest almindelige anvendelse af CV analyse er vurdering af IP og EA. Selv om der er et par måder at opnå CV data, anbefales det kraftigt at beregne dem baseret på debut af redox toppe (figur 3). Denne tilgang gør det muligt for unifying beregningsmetoden. Ikke alle de testede materialer underkastes reversible oxidation/reduktion processer (figur 3); i sådanne situationer er det ikke muligt at beregne baseret i gennemsnit potentialer (gennemsnit fra potentialer svarer til et maksimum af katodisk-reduktion og anodisk oxidation toppe). Det er dog næsten altid muligt at køre tangens til et højdepunkt, som vist i figur 3. Med skæringspunktet med baggrunden linje og anvendelse af ligninger 1 og 2, IP og EA værdierne er anslået til 5,35 eV og −2.90 eV, henholdsvis. Der er også flere forskellige skalaer anvendes til at evaluere IP og EA baseret på CV målinger. De mest almindeligt anvendte skalaer for organiske materialer er −4.8 og −5.1 eV som svarende til 0,00 V versus Normal Hydrogen elektrode (NHE). Alle skalaer er dog kun en tilnærmelse; Husk dette når man sammenligner forskellige resultater. Det afgørende er at fastslå, hvilke parametre blev anset for beregninger. I dette tilfælde værdi −5.1 eV er blevet valgt som det bør svare til den formelle potentiale af ferrocene redox par; Fermi skala er det 0,40 V versus mættet kalomel elektrode (SCE) i acetonitril, som er enig i de foregående målinger.
Der er mange artikler publiceret om analyse af CV. heri, vi viser, når processen ikke vil være som det forventes. Analysen er baseret på thiophen derivat: NtVTh (struktur er vist i figur 4), som gennemgår nedbrydning ved iltning (figur 5).
NtVTh har to oxidation potentialer: for første gang på 0,70 V og andet på 0,84 V (figur 5). I løbet af den første cyklus, er reduktion peak ikke observeret, med angivelse af en irreversibel proces. Elektrokemiske Karakteristik af NtVTh viser, at polymerisering forekommer ikke og efter den første oxidation potentielle, nogle electro-inaktive lag af reaktionsprodukter indskud på elektrode overfladen, således hindrer polymerisering proces. Hvad er synlige er reaktionen med den radikale kation på vinyl bond, hvor molekylet er ved at miste sin konjugering og form dimerer på elektroden.
Mens det er vanskeligt at udtrække oplysninger om afgift luftfartsselskaber fra CV, er det muligt at skelne mellem polarons og bipolarons når understøttes af en UV-Vis-NIR spektrometer. Den neutrale poly (OiPrThEE) var præget af to brede absorption π | π * overgange bands med toppe maxima på λmax1 = 363 nm og λmax2 = 488 nm, relateret til de aromatiske form af undoped polythiophene afledt. Under oxidative doping genereres nye polaronic og bipolaronic bands. UV-Vis spektret opnået under poly (OiPrThEE) oxidation afslørede den aftagende neutral polymer absorption band (300-550 nm) (figur 6) sammen med dannelsen af et nyt absorption band (550-950 nm) af de radikale kationer af bithiophene og p- phenylenevinylene med maxima på 692 nm. Isosbestic punktet i oxidation proces var placeret på 604 nm. Bipolaronic bandet dukkede op mellem 950 nm og 1700 nm med højst beliggende på 1438 nm.
EPR spektroskopi er den teknik, der registrerer materialer med en uparret elektron, dette inkluderer organiske radikaler39. Der er flere parametre, der kan udvindes fra EPR spektre, men en af de mest interessante er at vurdere, hvor radikale er lokaliseret. Elektroner, svarende til protoner, besidder spin. Ved at placere en elektron i et ydre magnetfelt, dette spin kan opdeles på to måder: parallel og antiparallel til det magnetiske felt, giver to energi niveauer. Dette fænomen er kendt som Zeeman effekt40,41. I tilfælde af organiske radikaler interagerer den uparret elektron med den ydre magnetfelt, men også med magnetisk kerner (kerner, der har en nul spin; I≠0). En række degenererede energi niveauer er lig 2I + 1, hvor jeg er spin quantum antallet af kernen som den uparret elektron interagerer42. Samspillet mellem den uparret elektron og et større antal magnetiske kerner fører til yderligere opdeling af energi-niveauer og hyperfine struktur af EPR spectra registrering43 (figur 7).
For molekyler hvor den uparret elektron interagerer med et endnu større antal kerner, kunne de enkelte røde linje overlapper, hvilket resulterer i registrering af en enkelt, brede signal44,45,46 (figur 8). Dette er typisk for konjugeret polymerer, hvor den genererede radikale ion under en redox proces er delocalized47,48.
Kombinationen af EPR spektroskopi med elektrokemiske metoder giver karakterisering af afgift luftfartsselskaber (radikale ion) genereret under redox proces samt bestemmelse af mekanismen for disse processer49,50 . Hvis godt løst (toppe er adskilt fra hinanden ikke i form af en bred peak) spektre registreres som for elektrokemisk reduktion af s -tetrazine derivat (figur 7), så analysen af hyperfine struktur af spektre fører til konklusioner om lokalisering af uparret elektron. En måde at analysere denne slags spectra er til at udføre simuleringen med speciel software og passer simulerede spektre med den eksperimentelle én51. Dette er især nyttigt, når hyperfine struktur er kompleks på grund af samspillet mellem den uparret elektron og stort antal protoner. I tilfælde af s- tetrazine afledte vist i figur 7, angiver simulering af EPR spektre (rød linje) den uparret elektron interaktion med fire kvælstof atomer af s- tetrazine.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig1.jpg"> Figur 1: elektrokemiske og spectroelectrochemical celler til målinger. Tallet præsenterer ordningen installationsprogrammet i elektrokemiske/spectroelectrochemical celler ved hjælp af cyklisk voltammetry, ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (NIR-UV-Vis) og elektron paramagnetisk resonans (EPR) spectroelectrochemical målinger. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig2.jpg"> Figur 2: cyklisk voltammetry (CV) korrekt målte sammensatte COPO1 (a) og CV med en ustabil henvise potentielle dibenzothiophene-S, S-kuldioxid med ferrocene (b)52. Figuren viser to cyklisk voltammograms. (a) præsenterer korrekt registreret CV og b viser en voltamogram, der er registreret ved hjælp af en referenceelektrode med ingen stabil potentielle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig3.jpg"> Figur 3: cyklisk voltammetry (CV) af sammensatte COPO1 i en bred vifte af potentialer. Estimering af debut potentialer for EA og IP beregninger af COPO1 forbindelser52. EA = −2.90 eV og IP = 5,35 eV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig3large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig4.jpg"> Figur 4. EPR seks røde linje af mangan standard. Mangan anvendes til kalibrering af signal Skift Paramagnetiske signalet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig5.jpg"> Figur 5: cyklisk Voltammetry (CV) af sammensatte NtVTh. Cyklisk voltammograms 15 mm NtVTh i 0,1 M Bu4NBF4/CH3CN og i forhold til ferrocene standard præsenterer nedbrydning processen involveret på arbejde elektrode. Scan rate 0,05 V/s: (en) blev taget i området −1.4 V til 0,8 V, og (b) i område −1.4 V til 0,9 V. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig5large.jpg" target="_blank">venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig6.jpg"> Figur 6: Ultraviolet-synlige og nær-infrarødt (UV-Vis-NIR) spectroelectrochemistry af poly (OiPrThEE) derivat. UV-Vis-NIR spectra præsentere evolution af absorption band gennem generation af afgift luftfartsselskaber på polymer struktur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig6large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig7.jpg"> Figur 7: EPR spectroelectrochemical analyse af tetrazine derivat. a en struktur af s- tetrazine afledte; b EPR spektre registreret under elektrokemisk reduktion af s- tetrazine derivat (sort linje-eksperimentelle og rød linje simulerede spektrum). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig7large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig8.jpg"> Figur 8: EPR spectroelectrochemical polaron signal af konjugeret polymeren. Elektron paramagnetisk resonans (EPR) spektre registreret under det første trin i oxidation af konjugeret polymer (EPR spektre af polaron arter). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig8large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig9.jpg"> Figur 9: cyklisk voltammetry (CV) af ferrocene og decamethylferrocene. Sammenligning af to elektrokemiske standarder som ren og blanding viser skift potentiale. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig9large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</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

I denne artikel vil vi beskrive elektrokemiske, elektron paramagnetisk resonans og ultraviolet-synlige og nær-infrarødt spectroelectrochemical metoder til at analysere organiske forbindelser til anvendelse i økologisk elektronik.

Ved hjælp af cyklisk Voltammetry, UV-Vis-NIR og EPR Spectroelectrochemistry til at analysere organiske forbindelser

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

Disse metoder kan hjælpe med at identificere effekten af den molekylære struktur af elektroaktive organiske molekyler på ladede bæregenerationer og dynamikker, specificerelsespotentiale, elektronaffæritet og obligationsgrafværdier. Disse metoder er en billig og hurtig måde at bestemme de mest værdifulde parametre for mange elektro-aktive materialer, uden at det er nødvendigt at konstruere specielle enheder. Den præsenterede metode kan bruges til at analysere alle typer af elektron aktive forbindelser, såsom dem med delokaliserede bi-elektroner, herunder små molekyler og store polymere kæder.For at påbegynde CV-proceduren skal en ren elektrokemisk celle fyldes med 1,5 milliliter elektrolytopløsning og hætten til cellen med polytetrafluorethylenelektrodeholder. Sæt arbejdshjælpehjælpestoffer ind i hætten med arbejds- og referenceelektroderne så tæt på som muligt uden at røre ved. Sørg for, at elektroderne er nedsænket i elektrolytten.Tilslut derefter elektroderne til en potentiostat, og pas på ikke at lade stikkene røre hinanden. Til en reduktionsanalyse skal der bobles inaktiv gas gennem opløsningen i mindst fem minutter for at fjerne opløst ilt. Løft derefter den inerte gasledning over opløsningen og lad gassen flyde gennem hele forsøget.Når den elektrokemiske celle er klar åben potentiostat software og vælg CV procedure. Indstil startpotentialet til nul volt og indstille de øvre og nedre knudepunkt potentialer til to volt og nul volt for oxidation analyse, eller til nul volt og negative 2,5 volt til reduktion analyse. Indstil stoppotentialet til nul volt.Og antallet af stop overfarter til seks. Og scanningen sats til 0,05 volt per sekund. Navnd datafilen, og hent et voltammogram.Kontroller, at elektroderne er rene, og opløst ilt er fjernet, hvis det er relevant. Derefter tilsættes 10 mikroliter af en millimolar furacinopløsning til elektrolytten og anskaf en referencescanning. Derefter skal cellen og elektroderne tømmes og renses.Cellerne fyldes med 1,5 milliliter en millimolaropløsning af forbindelsen, der skal analyseres i elektrolytten. Tilslut cellen igen til potentiostaten, og sparge opløsningen, hvis det er nødvendigt. Derefter indstille startpotentiale til nul volt.Den øvre og nedre knudepunkt potentialer til 0,5 volt og nul volt for oxidation. Eller nul volt og negative 0,5 volt til reduktion. Stoppotentialet til nul volt.Og antallet af stop overfarter til 10. Og scanningen sats til 0,05 volt per sekund. Navngiv datafilen, og hent dette første votammogram.Derefter øge den øvre vertex potentiale med 0,1 volt for en oxidation analyse eller mindske den nedre vertex potentiale med 0,1 volt for en reduktion analyse. Og kør scanningen igen. Gentag denne proces, indtil den fulde top af interesse er observeret.Hvis flere scanninger har flyttet potentialer rense referenceelektroden, lad det suge i elektrolytopløsningen i en time. Og gentag derefter målingen. Når oxidationsmålingerne er udført, udføres reduktionsmålinger eller omvendt.Sæt derefter startpotentialet til nul volt, det øverste knudepunkt til en volt, det nederste knudepunkt til negative 2,7 volt og stoppotentialet til nul volt. Kør scanningen, og juster det potentielle vindue efter behov for at sikre, at de fulde toppe er synlige. Gentag processen ved forskellige scanningshastigheder og i nærvær af furacin.Til at begynde UV-Vis nær IR procedure fylde en ren spektroelektroemisk celle med 0,5 milliliter af en elektrolytopløsning. Sæt arbejdshjælpen og referenceelektroderne i, og anskær den samlede celle i spektrometeret. Tilslut elektroderne til potentiostaten, og åbn potentiostat- og spektrometersoftwaren.Tag absorbansmålinger på hver detektor som et opløsningsmiddel blank. Afbryd derefter forbindelsen, tøm og rengør cellen. Genopfyld den med enten en en gange 10 til den negative femte molære opløsning af en forbindelse i elektrolytten, eller med elektrolytten alene, hvis teste et materiale deponeret på den arbejdende elektrode.Det er meget vigtigt at oprette den spektroelektrokemiske celle ordentligt og på den måde, der svarer til den spektroelektrokemiske celle, der anvendes til registrering af det tomme spektrum, kun dette vil sikre registrering af gode resultater. Placer cellen i spektrometeret og tilslut elektroderne til potentiostaten igen. Påfør et neutralt potentiale på cellen og erhverve et startspektrum.Øge potentialet med 0,1 volt og vente omkring 10 sekunder for processen at stabilisere. Derefter erhverve et andet spektrum. Fortsæt denne proces, indtil den første ændring er observeret i spektret.Og gem så det spektrum. Dernæst øge potentialet med 0,05 volt. Vent i 10 sekunder.Og erhverve et spektrum. Gentag denne proces, indtil det første eller andet oxidationspotentiale, bestemt ud fra CV-målingen, er nået. Så de dope filmen ved at anvende et neutralt potentiale.I slutningen, sammenligne spektre af filmen før oxidation og efter de doping. For at begynde EPR spektroelektrokemi procedure for polymere materialer deponeret på en arbejdsgruppe elektrode, fylde spektroelektrokemiske celle med elektrolyt og placere den i EPR spektrometer. Sæt manganstandarden op, og juster instrumentparametrene, så de kun dækker den tredje og fjerde manganlinjer.Erhverve en baggrund spektrum, kontrollere for forurenende stoffer, og derefter fjerne og rense cellen. Dernæst genopfylde cellen med elektrolytten. Anbevis elektroderne i cellen med reference- og arbejdselektroderne inde i hjælpeelektrodetrådspiralen, og pas på ikke at beskadige det polymere lag på arbejdselektroden.Placer arbejdselektroden tæt på bunden af cellen og referenceelektroden nær den øverste del af den aktive del af arbejdselektroden. Tilslut elektroderne til en potentiostat, og placer cellen i instrumentet. Det er afgørende at opsætte spektroelektrokemiske celle ordentligt og ikke ødelægge endelige positiver på den arbejdende elektrodeoverflade.Forkert placering af arbejdselektroder gør det umuligt at registrere nogen resultater. Anvende et neutralt potentiale og erhverve et indledende spektrum. Derefter øge potentialet med 0,1 volt, vent 10 sekunder for prøven at ligevægt, og erhverve et andet spektrum.Gentag denne proces, indtil EPR-signalet vises. Derefter øge potentialet med 0,05 volt, vente 10 sekunder, og erhverve et andet spektrum. Fortsæt denne proces, indtil det første eller andet oxidationspotentiale er nået, og vend derefter de potentielle trin tilbage og vend tilbage til startpotentialet på samme måde.Anvend derefter det potentiale, som EPR-signalet viste sig på. Gør manganreferencen til at gøre det muligt, og optag et spektrum for at opnå en måling med de tredje og fjerde spektrale linjer af mangan. Debutpotentialerne for både reversible og irreversible processer kan estimeres ud fra beregninger baseret på skæringspunktet mellem linjer, der tangerer til CV-toppene med baggrunden, justeret for referencematerialet.UV-Vis nær IR spektroskopi af denne polythiophen derivat viser den neutrale polymer absorption band aftagende og nye polaroniske og bipolaroniske absorption bands danner under oxidativ doping, med en isosbestic punkt på 604 nanometer. Det nye polaroniske bånd fra 550 til 950 nanometer blev tilskrevet de radikale kationer af biothiophene og paraphenylenfenylen. Et nyt bipolart bånd blev observeret mellem 950 og 1700 nanometer.EPR-spektroskopi under reduktion af dette S-tetrazine-derivat viste et hyperfint opdelingsmønster, der matchede en simulering i overensstemmelse med samspillet mellem en ikke-umalet elektron med de fire nitrogenatomer af S-tetrazin. Et enkelt bredt EPR-signal observeres ofte fra konjugerede polymerer, hvilket indikerer en betydelig af lokalisering af den radikale ion, der genereres af redux-processen af interesse. Under udførelse af reduktionsanalyse under denne procedure skal du sørge for at udføre opløsningen korrekt før målingen for at undgå interferens fra selvetil ilt.Efter denne procedure kan elektronaffitetsionens potentiale og båndhætten af det undersøgte materiale estimeres ud fra dataene. Ved hjælp af denne procedure kan du bestemme virkningen af kemisk struktur på de undersøgte egenskaber for en gruppe af materialer.

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

Analyse af flygtige og oxidationsfølsomme Forbindelser med kold indsugningssystem og Electron Impact massespektrometri

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

Udvikling af en Backbone cyklisk peptid Bibliotek som potentielle Antiparasitære Therapeutics Brug mikrobølgebestråling

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

Syntese af cycliske polymere og karakterisering af deres diffusive Motion i Melt stat på det indre Molecule Level

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

Brug kapillarelektroforese at kvantificere organiske syrer fra Plant Tissue: En Test Case Undersøgelse<em&gt; Ægte kaffe</em&gt; Frø

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

Fizzy Ekstraktion af flygtige organiske forbindelser kombineret med atmosfærisk tryk kemisk ionisering Quadrupole massespektrometri

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

Podning Multiwalled kulstof-nanorør med polystyren aktivere samlesæt og anisotrope Patchiness

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

Tidsopløst Photophysical karakterisering af Triplet-høst organiske forbindelser på en ilt-frit miljø ved hjælp af en iCCD kamera

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

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

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

Kontrolleret Photoredox Ring-åbning polymerisering af O- Carboxyanhydrides medieret af Ni/Zn komplekser

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

Udvikling af heterogene Enantioselektive katalysatorer ved hjælp af chiral metal-organiske rammer (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 ...