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

Författarna tacksamt erkänna finansiellt stöd till ”Excilight” projekt ”givare-Acceptor Light Emitting Exciplexes som material för lätt-till-skräddare ultraeffektiv OLED Lightning” (H2020-behöriga myndigheters-ITN-2015/674990) finansieras av Marie Skłodowska-Curie Åtgärder inom ramprogrammet för forskning och innovationer ”Horisont 2020”.

Författarna har något att avslöja.

Elektrokemisk och spektroelektrokemisk tekniker har inga begränsningar. man kan analysera både SSD och flytande lösningar i ett brett spektrum av temperatur och andra tillstånd med dessa tekniker. Viktigaste i alla dessa fall är att föreningar/material analyseras enligt tillämpad potential, replikera verkliga förutsättningar för arbetar organisk elektronik enheter. Den enda skillnaden är att i elektrokemi, observeras bildandet av laddningsbärare.
De metoder som presenteras här visar nyttan av analysen av laddade bärare genereras i organiska föreningar som korrelerar med deras tillämplighet i organisk elektronik. Dessutom de elektrokemiska och spektroelektrokemisk teknikerna är billigare och mindre krävande än för typiska metoder som används i kostnad flygbolaget analys, men det finns några kritiska steg och ändringar av det protokoll som behövs beroende på den erhållna resultat.
Under elektrokemisk karaktärisering, börja alltid med en viss koncentration. Om en uppsättning av föreningarna som jämförs, sedan måste alla material ha samma molar koncentration. Bäst är att börja med 1 mM koncentration och 50 mV/s Skanna hastighet som anges i protokollet i denna studie, men det är bra att veta att koncentrationen i provet på observerade elektrokemiska beteendet. Alltid försöka mäta minst tre skanningar. De två första skanningar är oftast annorlunda eftersom de börja villkor (jämvikt) är olika. Andra och tredje skanningar bör vara samma. Om andra och tredje skanningar är samma, sedan finns det förmodligen ingen sida som observerats i detta system (figur 2a). I en oxidationsprocess visas en ny topp på en lägre potential visar att det ledande materialet deponerades på WE18,19,24,25,29,30 , 31 , 32. om höjden av den lägsta toppen ökar i på varandra följande skanningar, då förmodligen konjugerad polymer var insatta18,19,24,25,29 , 30 , 31 , 32. om alla strömmarna minskning av på varandra följande skanningar, då oledande produkten av nedbrytning deponerades på elektroden. Om en mycket liten topp observeras före huvudsakliga oxidation eller reduktion peak (särskilt för polymerer), är detta förmodligen avgift-svällning processen19,23,31,34. Om en mycket skarp dedoping topp av oxidation eller reduktion observeras, sedan orsakas detta förmodligen av nedbrytning av kristallina strukturer på en elektrod som bildas genom electrocrystallization processen vid oxidation35.
Kontrollera alltid uppförandet av sammansatta före, under och efter redox toppar testet. Det innebär att minst tre CV skanningar bör registreras: med övre (i fallet oxidation) eller lägre vertex potentialen lägre eller högre, respektive potential av peak maximala, med övre eller nedre vertex potential ange till exakt på maximalt toppvärde och med vertex potentialer högre (oxidation) och nedre (minskning) än potentialen hos peak maximalt. Observerade processen kan variera och ibland två processer kan observeras under en peak teoretiskt. Jämför alltid den insamlade cykliska voltamogrammen av elektrolyten (steg 2,6), Ferrocen (steg 2,9), föreningen (steg 2.13) och Ferrocen med förening (steg 2.19); i området i närheten finns det flera frågor att ta hänsyn till.
Jämför alltid CV signalerar av elektrolyten och testet förening, om några signaler från elektrolyten är synlig på den cykliska voltamogrammen av uppmätta föreningen, då elektrolyten måste ändras eftersom dess elektrokemiska fönster är för låg, eller elektrolyten är förorenad. Om signalen (redox par) av Ferrocen (steg 2,9) och Ferrocen med förening (steg 2.19) är i samma position, sedan utförs allt korrekt. Om topparna skiftas mellan varandra, sedan kontrollera RE och upprepa mätningen. Om signalen (oxidation, reduktion eller redox par potentiella) av testet förening med extra Ferrocen (steg 2.19) är på en högre potential än de rena förening (steg 2.13), sedan överväga värden (oxidation, reduktion eller redox par potentiella) från den cykliska voltamogrammen av ren föreningen. Shift orsakas av den högsta mängden Ferrocen i lösningen. När två oxidering processer observeras, kan den första processen (oxidation eller reduktion) som alltid är på vi påverka den aktiva ytan; Detta kan orsaka en ökning i oxidation potentialen hos den andra processen (figur 9).

Hela världen, söker forskare ständigt efter nya organiska material som kan användas i organisk elektronik med önskvärda prestanda eller stabilitet, som sjunker på grund av utökad användning. När det gäller ekologiska produkter är det viktigt att förstå beteendet hos de laddningsbärare fullt veta reglerna körning enhetens beteende. Analys av effekten av molekylära struktur på generering av laddningsbärare och den dynamik och underhåll av balansen av injicerade laddningsbärare, både positiva (hål) och negativa (elektroner), är avgörande för att förbättra effektivitet och stabilitet av organiska enheter. Detta säkerställer den effektiva rekombination av dessa enskilda avgifter och följaktligen betydligt förbättrar fotoluminescens effektiviteten i den organiska Tända-utsändande av dioder (OLED)1,2. För organiska solceller (OPVs)3,4 , samt ekologiska fält effekt transistorer (OFETs)5,6är det nödvändigt att ha material med hög avgift transportören rörlighet. Utöver analysen av laddningsbärare, flera viktiga parametrar av organiska elektroaktiva material hjälper förutsäga där materialet kan användas: jonisationspotential (IP), electron affinitet (EA) energinivåer och band-klyftan mellan dem7 ,8,9,10.
I detta arbete presenterar vi en metod för effektiv mätning av cyklisk voltametri (CV) som kan användas i analysen av alla typer av elektroaktiva material. Denna teknik ger information om redox boenden, mekanismen för dopning/dedoping, stabilitet, konvertering och lagring av energi, etc. Det gör också för skattning av elektron affinitet och jonisering energi av föreningarna som test på ett mycket billigare och snabbare sätt jämfört med andra höga vakuum metoder. De ovan nämnda parametrarna korrelerar med energinivåerna i högsta ockuperade molekylorbital (HOMO) och lägst obesatt molekylorbital (LUMO).
Metoden presenteras i denna artikel kan användas för att analysera alla typer av konjugerade föreningar såsom de med delokaliserade π-elektronerna i sina strukturer. Konjugerad föreningar kan vara små molekyler med stora polymera kedjor. Små molekyler kan också vara monomerer; under den första reaktionen kan (fotokemiska, elektrokemiska eller kemisk) monomerer bilda polymerer. I OLED ansökan är energinivån värdena nödvändiga för att möjliggöra användning av rätt värd för sändaren i en termiskt aktiverade försenas fluorescens (TADF) gäst-värd system eller för att bestämma med vilka föreningar exciplex givare-acceptor lagret kan vara bildas och vilka ytterligare lager (elektron transport layer (ETL), hål transport layer (HTL), electron blockerande skikt (EBL) och hål blockerande skikt (HBL)) kommer att vara nödvändiga för att synthesize stabil effektivt debiteras balanserad OLED enheter11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. ytterligare elektrokemiska mätningar tillåta utredning av eventuella reaktioner under nedbrytningen av det aktiva lagret och bildandet av låg mobil Ladda bärare (bipolarons)18,19 ,20,21,22.
Koppling elektrokemisk och spektroelektrokemisk metoder möjliggör enkel, exakt och tillförlitlig bestämning av graden av oxidation eller reduktion av konjugerade föreningar och deras nedbrytning potential, vilket är avgörande för stabiliteten23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28. Ultraviolett-synligt och infrarött (UV-Vis-NIR) spektroskopi tillsammans med elektrokemi kan karaktärisera grundläggande kromatisk egenskaperna för alla nya konjugerade föreningar, såsom byte av absorptionsbandet under dopning 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
I en studie som relaterade till mekanismen för dopning, är det viktigt att definiera vilken typ av laddningsbärare. I denna process, två klasser av laddade quasiparticles delta, en med okompenserad spin (polarons) och det andra är diamagnetic (bipolarons); paramagnetiska resonans (EPR) elektronspektroskopi ger ovärderlig hjälp, som direkt gör att man kan följa och spåra ändringar i populationer av paramagnetiska polarons29,30,31,32 . I små molekyler, är det svårt att bilda bipolarons, men dessa molekyler kan vara ganska konjugerat och har bipolaron-inducerande egenskaper. Det är viktigt att kontrollera om och där potentiella polarons och bipolarons bildas i strukturen. Bipolarons är minst en ordning lägre rörlighet än polarons; Därför, om bipolarons bildas i fungerande enheter, då det kan leda till en obalanserad förhållandet av laddningsbärarna, vilket skulle resultera i hög ström och överhettning av OLED enheten eller kanske centrerar av nedbrytning33.
Mätmetoden som föreslås i denna studie är billig och snabbare och möjliggör bestämning av de mest värdefulla operativa parametrarna för ett stort antal elektroaktiva material utan behov av speciella anordningar som baseras på nyligen syntetiseras material för att kontrollera dess prestanda. Genom att tillämpa elektrokemi och spectroelectrochemistry, är det möjligt att välja ett material som är riktigt lovande från hundratals nya material. Dessutom är det möjligt att erhålla detaljerad information om processerna av dopning och deras effekter på den kemiska strukturen av testet konjugerade system med elektrokemisk och spektroelektrokemisk metoder, som gör det möjligt att bygga mer effektiv organisk elektronik enheter.

<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 voltametri (CV) är en teknik som används i analysen av organiska föreningar. När denna teknik kombineras med electron paramagnetiska resonans (EPR) eller ultraviolett-synligt och infrarött (UV-Vis-NIR) spektroskopier, få vi användbar information såsom Elektronfrändskap, jonisationspotential, band-gap energier, typ av Laddningsbärare och nedbrytning information som kan användas för att syntetisera stabila organiska elektroniska enheter. I denna studie presenterar vi elektrokemisk och spektroelektrokemisk metoder för att analysera de processer som sker i aktiva skikten av en organisk enhet samt genererade laddningsbärarna.

Den vanligaste tillämpningen av CV analysen är uppskattningen av IP och EA. Även om det finns ett par sätt att få CV data, rekommenderas det starkt att beräkna dem baserat på uppkomsten av redox toppar (figur 3). Detta tillvägagångssätt gör att unifying beräkningsproceduren. Inte alla av de testa materialen genomgår reversibel oxidation/reduktion processer (figur 3). i sådana situationer är det inte möjligt att beräkna baserat i genomsnitt potentialer (genomsnitt från potentialer motsvarar högst katodiskt-minskning och anodisk-oxidation toppar). Dock är det nästan alltid möjligt att köra tangens till en topp som visas i figur 3. Med korsningen med bakgrundslinje och ekvationer 1och 2, beräknas värdena IP och EA som 5.35 eV och −2.90 eV, respektive. Det finns också flera olika skalor som används för att utvärdera IP och EA på CV mätningar. De vanligaste skalorna för organiska material är −4.8 och −5.1 eV som motsvarar 0,00 V kontra Normal väte elektrod (NHE). Alla skalor är dock bara en approximation; Kom ihåg detta när man jämför olika resultat. Avgörande är att ange vilka parametrar som ansågs för beräkningar. I det här fallet den värde −5.1 eV har valts som det bör motsvara den formella potentialen hos Ferrocen redox par; i Fermi skalan är det 0,40 V kontra mättad kalomel elektrod (SCE) i acetonitril, som är överens med den tidigare mätningen.
Det finns många artiklar publicerade angående analysen av CV. häri, vi visar när processen inte kommer att vara som det förväntas. Analysen är baserad på tiopen derivat: NtVTh (struktur visas i figur 4), som genomgår nedbrytning vid oxidation (figur 5).
NtVTh har två oxidation potential: först på 0,70 V och andra på 0,84 V (figur 5). Under den första cykeln beaktas minskning toppen inte, som anger en oåterkallelig process. Elektrokemiska egenskaper av NtVTh visar att polymerisation inträffar inte och efter den första oxideringspotential, vissa electro-inaktiva lager av reaktionsprodukter insättningar på elektrod ytan, därmed hindra den polymerisation processen. Vad är synliga är reaktionen med radikala cationen om vinyl bond, där molekylen förlorar dess konjugering och bildar dimerer på elektroden.
Det är svårt att extrahera information om laddningsbärarna från CV, är det möjligt att skilja mellan polarons och bipolarons stöds av en UV-Vis-NIR-spektrometer. Den neutrala poly (OjagPrThEE) präglades av två brett absorption π | π * övergångar band med toppar maxima på λmax1 = 363 nm och λmax2 = 488 nm, relaterade till aromatiska form av undoped polytiofen derivatan. Under den oxidativa dopning genereras nya polaronic och bipolaronic band. UV-Vis spektrumet erhållits under poly (OjagPrThEE) oxidation avslöjade minskande neutrala polymer absorptionsbandet (300-550 nm) (figur 6) tillsammans med bildandet av ett nytt absorption band (550-950 nm) av de radikala kationerna av bithiophene och p- phenylenevinylene med maxima på 692 nm. Oxidationsprocessen isosbestic var belägen vid 604 nm. Bipolaronic bandet verkade mellan 950 nm och 1700 nm med högst belägna vid 1438 nm.
EPR spektroskopi är den teknik som upptäcker material med en oparad elektron, Detta inkluderar organiska radikaler39. Det finns flera parametrar som kunde utvinnas från EPR spectra, men en av de mest intressanta är att uppskatta där radikalerna är lokaliserade. Elektroner, protoner, liknande besitter spin. Genom att placera en elektron i ett yttre magnetfält, detta spinn kan delas upp på två sätt: parallella och antiparallel till det magnetiska fältet, ger två energinivåer. Detta fenomen kallas de Zeeman verkställer40,41. Vid organiska radikaler interagerar oparade elektronen inte bara med externa magnetfält, men också med magnetiska kärnor (kärnor som har en noll spinn; I≠0). Ett antal degenererade energinivåer är lika 2I + 1, där jag är den snurrandequantumen numrerar av kärnan som interagerar oparade elektronen42. Samspelet mellan oparade elektronen med ett större antal magnetiska kärnor leder till ytterligare uppdelning av energin jämnar och hyperfine strukturera av EPR spectra registrering43 (figur 7).
För molekyler där oparade elektronen interagerar med ett ännu större antal kärnor, enskilda spectral linjen kunde överlappar varandra, vilket resulterar i registrering av en enda, bred signal44,45,46 (figur 8). Detta är typiskt för konjugerade polymerer, där den genererade radikala ion under en redox process är delokaliserade47,48.
Kombinationen av EPR-spektroskopi med elektrokemiska metoder tillåter karakterisering av Laddningsbärare (radikala Jon) genereras under processen redox samt bestämning av mekanismen av dessa processer49,50 . Om väl löst (toppar är åtskilda, inte i form av en bred topp) spektra registreras, som i fallet med elektrokemisk reduktion av s -tetrazine derivat (figur 7), sedan analysen av hyperfine strukturera av spectra leder till slutsatser om lokaliseringen av oparad elektron. Ett sätt att analysera denna typ av spectra är att genomföra simulering med speciell programvara och för att passa simulerade spectra med den experimentella en51. Detta är särskilt användbart när hyperfine strukturera är komplex på grund av samspelet mellan oparade elektronen med stort antal protoner. Vid s- tetrazine derivatan visas i figur 7, visar simulering av EPR spectra (röda linjen) samspelet mellan oparade elektronen med fyra kväveatomer av s- tetrazine.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig1.jpg"> Figur 1: elektrokemisk och spektroelektrokemisk celler som används för mätningar. Figuren visar systemet installationen av elektrokemisk/spektroelektrokemisk celler som använder cyklisk voltametri, ultraviolett-synligt och infrarött (UV-Vis-NIR) och elektron paramagnetiska resonans (EPR) spektroelektrokemisk mätningar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig2.jpg"> Figur 2: cyklisk voltametri (CV) av korrekt uppmätta förening COPO1 (a) och CV med en instabil referera potentiella dibenzothiophene-S, S-koldioxid med Ferrocen (b)52. Figuren visar två cykliska voltamogrammen. (a) presenterar korrekt registrerad CV och (b) visar en voltamogrammen registrerade använder en referenselektrod med ingen stabil potentiella. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig3.jpg"> Figur 3: cyklisk voltametri (CV) av sammansatta COPO1 i ett brett utbud av potentialer. Uppskattning av debut potentialen för EA och IP-beräkningar av COPO1 föreningar52. EA = −2.90 eV och IP = 5.35 eV. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig4.jpg"> Figur 4. EPR sex spectral linje mangan standard. Paramagnetiska signalen mangan som används för kalibrering av shift signal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig4large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig5.jpg"> Figur 5: cyklisk voltametri (CV) av sammansatta NtVTh. Cyklisk voltamogrammen 15 mm NtVTh i 0.1 M Bu4NBF4/CH3KN och i förhållande till Ferrocen standard presenterar nedbrytningsprocessen som är inblandade på arbetselektroden. Sökhastighet 0.05 V/s: (en) togs i intervallet −1, 4 V till 0,8 V och (b) i den intervall −1, 4 V till 0,9 V. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig5large.jpg" target="_blank">vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig6.jpg"> Figur 6: Ultraviolett-synligt och infrarött (UV-Vis-NIR) spectroelectrochemistry av poly (OjagPrThEE) derivat. UV-Vis-NIR spektra presentera utvecklingen av absorptionsbandet genom generering av laddningsbärare på polymer struktur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig6large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig7.jpg"> Figur 7: EPR spektroelektrokemisk analys av tetrazine derivat. (a) struktur av s- tetrazine derivat. (b) EPR spectra registrerade under elektrokemisk reduktion av s- tetrazine derivat (svart linje-experimentell och röd linje simulerade spektrum). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig7large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig8.jpg"> Figur 8: EPR spektroelektrokemisk polaron signal av konjugerad polymer. Electron paramagnetiska resonans (EPR) spektra registrerade under det första steget av oxidation av konjugerad polymer (EPR spectra polaron arter). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig8large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig9.jpg"> Figur 9: cyklisk voltametri (CV) av Ferrocen och decamethylferrocene. Jämförelse av två elektrokemiska standarder som ren och blandningen visar förskjutningen av potential. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig9large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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 den här artikeln beskriver vi elektrokemiska, electron paramagnetiska resonans och ultraviolett-synligt och infrarött spektroelektrokemisk metoder att analysera organiska föreningar för tillämpning i organisk elektronik.

Använda cyklisk voltametri, UV-Vis-NIR och EPR Spectroelectrochemistry att analysera organiska föreningar

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

Dessa metoder kan hjälpa till att identifiera effekten av den molekylära strukturen hos elektroaktiva organiska molekyler på laddade bärare generationer och dynamik, itemization potential, elektrontillhörighet, och bond grafvärden. Dessa metoder är ett billigt och snabbt sätt att bestämma de mest värdefulla parametrarna för många elektroaktiva material, utan att man behöver konstruera speciella enheter. Den presenterade metoden kan användas för att analysera alla typer av elektronaktiva föreningar, såsom de med delokaliserade bielektroner inklusive små molekyler och stora polymera kedjor.För att påbörja CV-proceduren fyller du en ren elektrokemisk cell med 1,5 milliliter elektrolytlösning och locket cellen med polytetrafluoretenelektrodhållare. Sätt in arbetshjälps- och referenselektroder i locket med arbets- och referenselektroderna så nära varandra som möjligt utan att vidröra. Se till att elektroderna är nedsänkta i elektrolyten.Anslut sedan elektroderna till en potentiostat, var noga med att inte låta kontakterna röra vid varandra. För en reduktionsanalys, bubbla inert gas genom lösningen i minst fem minuter för att avlägsna löst syre. Höj sedan inert gasledningen ovanför lösningen och låt gasen flöda under hela experimentet.När elektrokemiska cellen är redo öppna potentiostat programvara och välj CV-förfarandet. Ställ in startpotentialen till noll volt och ställ in den övre och nedre vertexpotentialen på två volt och noll volt för oxidationsanalys, eller till noll volt och negativ 2,5 volt för reduktionsanalys. Ställ in stopppotentialen på noll volt.Och antalet stoppkorsningar till sex. Och skanningshastigheten till 0,05 volt per sekund. Namnge datafilen och skaffa ett voltammogram.Kontrollera att elektroderna är rena och upplösta syre har avlägsnats om tillämpligt. Tillsätt sedan 10 mikroliter av en en millimolar furacinlösning till elektrolyten och skaffa en referensskanning. Efter det, tömma och rengöra cellen och elektroderna.Fyll cellen med 1,5 milliliter av en millimolarlösning av den förening som ska analyseras i elektrolyten. Återanslut cellen till potentiostaten och sparge lösningen om det behövs. Ställ sedan in startpotentialen på noll volt.Den övre och nedre vertex potentialer till 0,5 volt och noll volt för oxidation. Eller noll volt och negativ 0,5 volt för reduktion. Stopppotentialen till noll volt.Och antalet stoppkorsningar till 10. Och skanningshastigheten till 0,05 volt per sekund. Namnge datafilen och skaffa detta initiala votammogram.Öka sedan den övre vertexpotentialen med 0,1 volt för en oxidationsanalys eller minska den lägre vertexpotentialen med 0,1 volt för en reduktionsanalys. Och kör skanningen igen. Upprepa denna process tills den fulla toppen av intresse observeras.Om successiva skanningar har skiftat potentialer rengöra referenselektroden, låt den suga i elektrolytlösningen i en timme. Och sedan upprepa mätningen. Efter att ha slutfört oxidationsmätningar, utför reduktionsmätningar eller vis versa.Ställ sedan in startpotentialen på noll volt, det övre vertexet till ett volt, det nedre vertexet till negativa 2,7 volt och stopppotentialen till noll volt. Kör genomsökningen och justera potentialfönstret efter behov för att säkerställa att de fulla topparna syns. Upprepa processen vid olika skanningshastigheter och i närvaro av furacin.Till att börja UV-Vis nära IR förfarande fylla en ren spektroelektrokemisk cell med 0,5 milliliter av en elektrolyt lösning. Sätt i de arbetande hjälp- och referenselektroderna och placera den hopsatta cellen i spektrometern. Anslut elektroderna till potentiostaten och öppna programvaran potentiostat och spektrometer.Ta absorbansmätningar på varje detektor som lösningsmedelstomt. Koppla sedan från, tömma och rengör cellen. Fyll på den med antingen en en gång 10 till den negativa femte molarlösningen av en förening i elektrolyten, eller med elektrolyten ensam om man testar ett material som deponeras på den fungerande elektroden.Det är mycket viktigt att ställa in spektroelektrokemiska cellen ordentligt och på det sätt som liknar som möjligt till spekrtroelektrokemiska cellen används för att spela in det tomma spektrumet, bara detta kommer att säkerställa registrering av goda resultat. Placera cellen i spektrometern och återanslut elektroderna till potentiostaten. Applicera en neutral potential på cellen och skaffa ett startspektrum.Öka potentialen med 0,1 volt och vänta ca 10 sekunder för att processen ska stabiliseras. Skaffa sedan ett annat spektrum. Fortsätt denna process tills den första ändringen observeras i spektrumet.Och sedan spara det spektrumet. Därefter öka potentialen med 0,05 volt. Vänta i 10 sekunder.Och skaffa ett spektrum. Upprepa denna process tills den första eller andra oxidationspotentialen, bestämd från CV-mätningen, uppnås. Sedan de dope filmen genom att tillämpa en neutral potential.I slutet, jämför spektra av filmen före oxidation och efter de doping. För att påbörja EPR-spektroelektrokemiförfarandet för polymera material som deponerats på en fungerande elektrod fyller du spektroelektrokemiska cellen med elektrolyten och placerar den i EPR-spektrometern. Ställ in manganstandarden och justera instrumentparametrarna så att de endast täcker de tredje och fjärde manganlinjerna.Skaffa ett bakgrundsspektrum, kontrollera om det finns föroreningar och ta sedan bort och rensa cellen. Därefter fylla på cellen med elektrolyten. Placera elektroderna i cellen med referensen och arbetselektroderna inuti hjälpelektrodtrådspiralen, var noga med att inte skada det polymera lagret på den arbetande elektroden.Placera arbetselektroden nära cellens botten och referenselektroden nära den övre delen av den aktiva sektionen av arbetselektroden. Anslut elektroderna till en potentiostat och placera cellen i instrumentet. Det är viktigt att ställa in spektroelektrokemiska cellen ordentligt och inte förstöra definitiva positiva på den arbetande elektrodytan.Felaktigt placera de arbetande elektroderna gör det omöjligt att registrera några resultat. Applicera en neutral potential och skaffa ett inledande spektrum. Öka sedan potentialen med 0,1 volt, vänta 10 sekunder för att provet ska ekvillibrera och skaffa ett annat spektrum.Upprepa denna process tills EPR-signalen visas. Öka sedan potentialen med 0,05 volt, vänta 10 sekunder och skaffa ett annat spektrum. Fortsätt denna process tills den första eller andra oxidationspotentialen har uppnåtts och sedan vända de potentiella stegen och återgå till startpotentialen på samma sätt.Applicera sedan den potential vid vilken EPR-signalen dök upp. Möjliggöra mangan referens, och registrera ett spektrum för att få en mätning med den tredje och fjärde spektrallinjer mangan. De insväktenspotentialer som både reversibla och irreversibla processer har kan uppskattas från beräkningar som baseras på skärningspunkten mellan linjer som tangerar cv-topparna med bakgrunden, justerat för referensmaterialet.UV-Vis nära IR spektroskopi av denna polythiophene derivat visar den neutrala polymer absorption bandet minskar och nya polaronic och bipolaronisk absorption band bildas under oxidativ dopning, med en isosbestic punkt på 604 nanometer. Nya polaronic bandet från 550 till 950 nanometer tillskrevs de radikala katjoner av biothiophene och parafenylen fenenylene. Ett nytt bipolaroniskt band observerades mellan 950 och 1700 nanometer.EPR spektroskopi under minskning av denna S-tetrazine derivat visade en hyper fina uppdelning mönster som matchade en simulering överensstämmer med samspelet mellan en unpaired elektron med de fyra kväve atomer av S-tetrazine. En enda bred EPR-signal observeras ofta från konjugerade polymerer, vilket indikerar betydande de lokalisering av den radikala jon som genereras av redux processen av intresse. Medan du utför minskning analys under detta förfarande vara säker på att korrekt de dope lösningen före mätningen för att undvika eventuella störningar från den själv syre.Efter denna procedur kan elektrontillhörighetsjoniseringspotentialen och bandlocket för det undersökta materialet uppskattas från data. Genom att använda den här proceduren kan du bestämma effekten av kemisk struktur på de undersökta egenskaperna för en grupp av material.

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

Analys av flyktiga och Oxidation Känsliga Föreningar med kall Inlet System och Electron Impact masspektrometri

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

Utveckling av en Backbone cyklisk peptidbibliotek som Potential Antiparasitärt Therapeutics Använda mikrovågsstrålning

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

Syntes av cykliska polymerer och karakterisering av deras Diffusiv Motion i smält tillstånd vid enda molekyl nivå

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

Använda kapillärelektrofores att kvantifiera organiska syror från växtvävnad: ett pilotfall Undersöka<em&gt; Coffea arabica</em&gt; Frön

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 Extraction av flyktiga organiska föreningar kombinerat med atmosfärstryck Kemisk ionisering Quadrupole Mass Spectrometry

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

Ympning Multiwalled kolnanorör med polystyren för självmontering och Anisotrop flammighet

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

Tid-löst Photophysical karakterisering av triplett-skörd organiska föreningar i en syrefri miljö med 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 och IR spektroelektrokemisk metoder som verktyg för att analysera konjugerade organiska föreningar

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

Kontrollerade Photoredox ringa-öppning polymerisation av O- Carboxyanhydrides medieras av Ni/Zn komplex

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

Utveckling av heterogena Enantioselektiva katalysatorer som använder kirala metallorganiska ramverk (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 ...