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

Yazarlar minnetle "Donör-alıcısı ışık yayan Exciplexes Easy-terzi ultra verimli OLED yıldırım için malzeme olarak" "Excilight" projesinin mali destek kabul eder (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) Marie Skłodowska-Curie tarafından finanse Çerçeve Programı araştırma ve yenilik "Horizon-2020" içindeki eylemleri.

Yazarlar ifşa gerek yok.

Elektrokimyasal ve spektroelektrokimyasal teknikleri herhangi bir sınırlama var; bir katı hal ve geniş bir sıcaklık ve diğer koşulları bu teknikleri ile sıvı çözümlerinde analiz edebilirsiniz. Tüm bu durumlarda, önemli olan bileşikler/Malzemeleri altında organik elektronik cihazlar çalışmak için gerçek dünya koşulları çoğaltılıyor uygulanan potansiyel analiz edilir var. Tek fark bu elektrokimya ücret taşıyıcılar, oluşumu gözlenen.
Burada sunulan yöntemleri şarj edilmiş gemileri organik elektronik onların uygulanabilirliği ile ilişkilendirmek organik bileşikler generated analizini kullanışlılığı göster. Ayrıca, elektrokimyasal ve spektroelektrokimyasal teknikleri daha ucuz ve daha az ücret taşıyıcı analizinde kullanılan tipik yöntemlerden daha zorlu, ama orada bazı önemli adımlar ve değişiklikleri bağlı olarak gerekli olan iletişim kuralı sonuçlar elde.
Elektrokimyasal karakterizasyon sırasında her zaman belirli bir konsantrasyon ile başlar. Eğer bileşikleri kümesi karşılaştırmak, tüm malzemeler aynı molar konsantrasyon olması gerekir. En iyi ile başlamak 1 mM konsantrasyon ve 50 mV/s hızı protokolü bu çalışmada gösterildiği gibi inceden inceye gözden geçirmek ama örnek toplama gözlenen elektrokimyasal davranışı üzerinde öğrendiğim iyi oldu. Her zaman en az üç taramaları ölçmek deneyin. Başlangıç koşulları (denge) farklı olduğu için ilk iki taramaları genellikle farklıdır. İkinci ve üçüncü taramalar aynı olması gerekir. İkinci ve üçüncü inceden inceye gözden geçirmek aynı ise, o zaman muhtemelen bu sistem (Şekil 2a) gözlenen hiçbir yan reaksiyonları vardır. Bir oksidasyon süreci daha düşük bir potansiyel yeni bir zirve iletken malzeme biz18,19,24,25tarihinde,29,30 yatırılması gösteren görünür , 31 , 32. düşük pik yüksekliği artar ardışık taramaları, o zaman muhtemelen konjuge polimer yatırılan18,19,oldu24,25,29 , 30 , 31 , 32. tüm akımları izleyen taramaları azaltmak, daha sonra nonconductive ürünün bozulması elektrot yatırılır. Çok küçük bir tepe ana oksidasyon veya azaltma tepe (özellikle için polimerler) önce görülmektedir, bu muhtemelen şarj yakalama işlemi19,23,31,34tek. Çok keskin bir dedoping en yüksek oksidasyon veya küçültme gözlem yapılırsa, o zaman bu muhtemelen ayrıştırma electrocrystallization işleminde oksidasyon35sırasında oluşan bir elektrot üzerinde kristal yapıları nedeniyle oluşur.
Her zaman bileşik önce sırasında ve sonrasında redoks zirveleri test davranışını kontrol edin. En az üç CV tarama kayıt gerektiğini anlamına gelir: (içinde durum oksidasyon) üst veya alt köşe potansiyeli daha düşük veya daha yüksek ile sırasıyla, sonra en yüksek maksimum, potansiyel üst veya alt köşe potansiyeli olan ayarla tam olarak en yüksek tepe ve ile tepe noktası potansiyelleri daha yüksek (oksidasyon) ve alt (azaltma) en yüksek maksimum potansiyelini daha. Gözlenen işlemi gösterebilir ve bazen iki işlem altında bir tepe teorik olarak gözlenen. Her zaman karşılaştırmak toplanan çevrimsel voltammograms elektrolit (adım 2.6), ferrocene (adım 2,9), bileşik (adım 2.13) ve ferrocene ile bileşik (adım 2.19); dikkate alınması gereken bazı sorunlar vardır.
Herhangi bir sinyal--dan elektrolit Eğer üzerinde ölçülen bahçedeki voltammogram döngüsel görünür elektrokimyasal penceresi çok düşük olduğundan elektrolit değiştirilmesi gerekir her zaman karşılaştırmak CV sinyalleri elektrolit ve bileşik, test veya elektrolit kirlenmiş durumda. Sinyal (redoks çift), ferrocene (adım 2,9) ve ferrocene bileşik (adım 2.19) ile aynı konumda iseniz, o zaman her şey düzgün yapılır. Doruklarına birbirleriyle kaydırılacağı, sonra yeniden kontrol ve ölçüm tekrarlayın. Eklenen ferrocene (adım 2.19) ile bileşik test sinyalinin (oksidasyon, redüksiyon veya redoks çift potansiyel) daha yüksek bir potansiyeli ise saf (adım 2.13) bileşik, sonra gelen değerler (oksidasyon, redüksiyon veya redoks çift potansiyel) düşünün saf bileşik çevrimsel voltammogram. Vardiya ferrocene çözüm içinde yüksek miktarda nedeniyle oluşur. İki oksidasyon süreçleri gözlendiğinde, her zaman biz üzerinde ilk işlemi (oksidasyon veya azaltma) aktif yüzey etkileyebilir; Bu ikinci işlem (Şekil 9) oksidasyon potansiyeli bir artışa neden.

Dünya çapında, araştırmacılar ile arzu performansını ve kararlılığını, Genişletilmiş kullanım nedeniyle çıkacak olan organik elektronik kullanılabilir yeni organik maddeler sürekli arıyor. Organik cihazlar söz konusu olduğunda, sürüş aygıt davranış kuralları tam olarak bilmek şarj taşıyıcı davranışını anlamak önemlidir. Analiz etkisinin bir moleküler yapısı şarj taşıyıcı ve dinamikleri nesil ve bakım enjekte şarj taşıyıcılar, her iki pozitif (delik) denge ve (elektronlar) negatif, verimlilik ve istikrarı geliştirmek çok önemlidir Organik cihazlar. Bu bireysel suçlamaları etkili rekombinasyon sağlar ve sonuç olarak önemli ölçüde organik ışık yayan diyot (OLED)1,2photoluminescence verimliliğini artırır. Organik fotovoltaik (OPVs)3,4 yanı sıra organik alan etkili transistörler (OFETs)5,6, yüksek ücret taşıyıcı hareketlilik malzemelerle sahibi olmak gereklidir. Şarj taşıyıcıları analiz yanı sıra, organik electroactive malzemelerin çeşitli önemli parametreler yardımcı malzeme kullanıldığı tahmin: iyonlaşma potansiyel (IP), elektron benzeşim (EA) enerji düzeyleri ve grup-gap aralarındaki7 ,8,9,10.
Bu çalışmada, biz electroactive malzemeler her türlü analizinde kullanılan çevrimsel voltammetry (CV) verimli ölçülmesi için bir yöntem mevcut. Bu teknik redoks özellikleri, doping/dedoping mekanizması, istikrar, dönüşüm ve depolama enerji, vbhakkında bilgi sağlar. O da diğer yüksek vakum yöntemlerine göre çok daha ucuz ve daha hızlı bir yol için elektron benzeşme ve iyonlaşma enerjisi test bileşiklerin tahmin sağlar. Yukarıda belirtilen parametreleri en yüksek işgal moleküler orbital (HOMO) ve en düşük boş moleküler orbital (LUMO) enerji düzeyleri ile aralarındaki ilişkileri belirlemektir.
Bu makalede sunulan Yöntem konjuge bileşikleri delocalized π-elektron kendi yapıları içinde olanlar gibi her türlü analiz etmek için kullanılabilir. Konjuge bileşikler küçük moleküller büyük polimer zincirleri ile olabilir. Küçük moleküller de monomerleri olabilir; ilk reaksiyonu sırasında (fotokimyasal, elektrokimyasal veya kimyasal) monomerleri polimerler oluşabilir. OLED uygulamada enerji seviyesi değerleri doğru host kullanım termik harekete geçirmek içinde emitör için etkinleştirmek için floresan (TADF) Konuk-ana bilgisayar sistemi veya bölünme ile exciplex donör-alıcısı katman bileşikler karar vermek olabilir gereklidir oluşmuş ve hangi ek katmanlar (elektron taşıma katmanı (ETL), katman (HTL), elektron engelleme katmanı (EBL) ve delik engelleme katmanı (HBL) taşıma delik) verimli bir şekilde tahsil istikrarlı sentezlemek için gerekli olacaktır OLED aygıt11 dengeli , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17. ek elektrokimyasal ölçümleri izin olası yüz tepkiler soruşturma sırasında etkin katmanın bozulma sürecinin ve düşük cep oluşumu şarj taşıyıcıları (bipolarons)18,19 ,20,21,22.
Kaplin elektrokimyasal ve spektroelektrokimyasal yöntemleri sağlar istikrar23 için çok önemli olan derecesi oksidasyon veya küçültme konjuge bileşikler ve onların yıkımı potansiyel, kolay, doğru ve güvenilir tespiti için , 24 , 25 , 26 , 27 , 28. elektrokimya ile birleştiğinde ultraviyole görünür ve yakın kızılötesi (UV-VIS-NIR) spektroskopisi tüm yeni konjuge bileşikleri, doping sırasında emme grubu değiştirme gibi temel renk özelliklerini karakterize 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30.
Doping mekanizması ile ilgili bir çalışmada, ücret taşıyıcıları türünü tanımlamak önemlidir. Bu süreçte, şarj edilmiş quasiparticles iki çeşit almak bölüm, bir ile uncompensated spin (polarons) ve ikinci olan diamagnetic (bipolarons); Elektron paramagnetic rezonans (EPR) spektroskopisi doğrudan bir gözlemlemek ve nüfus paramagnetic polarons29,30,31,32 değişiklikleri izlemek izin verir çok değerli yardım sağlar . Küçük moleküller, bu formu bipolarons için zordur, ancak bu moleküller oldukça Birleşik ve bipolaron-inducing özellikleri vardır; Eğer kontrol etmek önemlidir ve, yapısı içinde potansiyel polarons ve bipolarons oluşur. Bipolarons en az bir hareketlilik polarons daha düşük sıralanmıştır; bipolarons çalışma aygıt içinde oluşur ise, bu nedenle, o zaman bu yüksek akım ve OLED cihaz aşırı ısınma neden olur veya bozulma33merkezleri de olabilir ücret uçak gemileri dengesiz bir oranı için neden olabilir.
Bu çalışmada önerilen ölçüm yöntemi ucuz ve daha hızlı ve çok sayıda yeni sentezlenmiş temel alan özel aygıtları için gerek kalmadan electroactive malzemelerin en değerli operatif parametrelerini belirlenmesi için sağlar malzemeler performansını kontrol etmek için. Elektrokimya ve spectroelectrochemistry uygulayarak,--dan yüz-in yeni malzemeler gerçekten umut verici bir malzeme seçmek mümkündür. Buna ek olarak, doping süreçleri ile ilgili detaylı bilgi edinmek mümkündür ve elektrokimyasal kullanan sistemler ve daha fazlasını oluşturmak sağlar spektroelektrokimyasal yöntemleri test kimyasal yapısı üzerindeki etkileri Birleşik verimli organik elektronik cihazlar.

<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

Çevrimsel voltammetry (CV) organik bileşikler analizinde kullanılan bir tekniktir. Bu teknik elektron paramagnetic rezonans (EPR) veya ultraviyole görünür ve yakın kızılötesi (UV-VIS-NIR) spectroscopies ile birleştirildiğinde, elektron ilgisi, iyonlaşma potansiyeli, bant-gap enerjileri, türü gibi yararlı bilgiler elde etmek taşıyıcıları ve istikrarlı organik elektronik cihazlar sentezlemek için kullanılan bozulması bilgi şarj edin. Bu çalışmada, elektrokimyasal ve organik bir aygıt olarak oluşturulan şarj taşıyıcıları etkin katmanlarda meydana gelen işlemleri çözümlemek için spektroelektrokimyasal Yöntemler mevcut.

En yaygın CV analiz IP ve EA tahmini uygulamasıdır. CV veri almanın birkaç yolu olsa bile, onları redoks tepeler (Şekil 3) başlangıcı göre hesaplamak için önerilir. Bu yaklaşım birleştirici hesaplama yordamını sağlar. Tüm test edilmiş malzemelerin geçmesi tersinir yükseltgeme-indirgeme işlemleri (Şekil 3); Bu gibi durumlarda, ortalama göre hesaplamak mümkün değildir (ortalama potansiyelleri karşılık katodik azaltma ve eloksal zirvesinin en için) potansiyeller. Ancak, Şekil 3' te gösterilen bir zirveye teğet çalıştırmak hemen hemen her zaman mümkündür. Arka plan çizgi ve denklemler 1 ve 2kullanımı ile kavşak ile IP ve EA değerleri 5.35 eV ve −2.90 tahmin edilen eV, anılan sıraya göre. Ayrıca IP ve EA CV ölçümler dayalı değerlendirmek için kullanılan birkaç farklı ölçekler vardır. En sık kullanılan ölçekler için organik malzemeler −4.8 ve −5.1 0,00 V Normal hidrojen elektrot (NHE) karşı eşdeğer olarak eV. Ancak, tüm ölçekler sadece bir yaklaşım vardır; Bu farklı sonuçlar karşılaştırırken hatırlıyorum. Hangi parametreler hesaplamalar için kabul edildi devlet için çok önemli olan bu. Bu durumda, ferrocene redoks çiftin resmi potansiyeline karşılık gelmelidir gibi değer −5.1 eV seçildi; Fermi ölçeğinde, 0,40 V doymuş kalomel elektrot (SCE) karşı önceki ölçümü ile anlaşma Asetonitril içinde öyle.
Çok sayıda makale CV. analizi ile ilgili olarak burada yayınlanan vardır, ne zaman süreci bu beklendiği gibi olacak değil gösterir. Çözümleme tiyofen türev üzerinde dayanır: NtVTh ( Şekil 4' te gösterilen yapısı), hangi uğrar bozulması üzerine oksidasyon (Şekil 5).
NtVTh iki oksidasyon potansiyeli vardır: 0,70 V ve 0,84 V (Şekil 5) ikinci başta. İlk devresi sırasında azaltma tepe, geri dönüşü olmayan bir işlem gösteren görülmektedir değil. Elektrokimyasal özellikleri NtVTh polimerizasyon oluşmaz ve potansiyel ilk oksidasyon sonra reaksiyon ürünleri elektro-etkin olmayan bazı tabakası elektrot yüzeyi böylece polimerizasyon süreci engelleyen, mevduat göster. Ne görünür üzerinde nerede elektrot üzerinde onun fiil ve form dimer molekülü kaybediyor vinil bond radikal katyon ile tepkidir.
CV şarj taşıyıcıları hakkında bilgi ayıklamak zor olsa da, polarons ve ne zaman UV-VIS-NIR Spektrometre tarafından desteklenen bipolarons arasındaki farkı anlamak mümkündür. Tarafsız poli (OiPrThEE) iki geniş emme π tarafından karakterize edildi | π * geçişler doruklarına maxima, λmax1 şeritler 363 nm ve λmax2 = 488 = nm, undoped polythiophene türev aromatik forma ile ilgili. Oksidatif doping sırasında da, yeni polaronic ve bipolaronic gruplar oluşturulur. Poli (OiPrThEE) oksidasyonu sırasında elde edilen UV-Vis spektrum tarafsız polimer emme bant (300-550 nm) azalan saptandı (Şekil 6) radikal katyonlar, yeni bir emme grup (550-950 nm) oluşumu ile birlikte bithiophene ve p- phenylenevinylene maxima, 692 ile nm. Oksidasyon süreci isosbestic nokta 604 bulunduğu nm. Bipolaronic grup arasında 950 çıktı nm ve 1700 nm maksimum yer alan 1438 nm'de.
EPR spektroskopisi unpaired bir elektron malzemelerle algılar tekniği, bu organik radikaller39içerir. EPR spectra çıkarılan bazı parametreler bulunur, ama nerede radikallerin lokalize tahmin etmek için en ilginç biridir. Elektron, proton için benzer spin sahip. Bir elektron bir dış manyetik alanına koyarak, bu spin iki şekilde bölünebilir: paralel ve antiparalel manyetik alan, iki enerji düzeyleri vermek için. Bu fenomen Zeeman etkisi40,41bilinir. Organik radikaller durumunda unpaired elektron sadece dış manyetik alan ile aynı zamanda manyetik çekirdek (sıfırdan farklı bir spin; olan hücre çekirdeği ile etkileşim I≠0). Dejenere enerji düzeyleri ile42unpaired elektron etkileşim çekirdek spin kuantum sayısı nerede 2I + 1, eşit vardır. Manyetik çekirdek daha çok sayıda unpaired elektron etkileşim için daha fazla enerji düzeyleri bölme ve hyperfine yapısı EPR spectra kayıt43 (Şekil 7) yol açar.
Nerede unpaired elektron çekirdekleri daha büyük bir sayı ile etkileşim moleküller için tek tek tayf satır üst üste, hangi sonuçlar kayıt içinde bir tek, geniş sinyal44,45,46 (Şekil 8). Bu bir redoks işlemi sırasında oluşturulan radikal iyon delocalized47,48nerede Konjüge polimerler için normaldir.
Bu işlemler49,50 mekanizmasının belirlenmesi yanı sıra redoks işlemi sırasında oluşturulan şarj taşıyıcıları (radikal iyon) karakterizasyonu EPR spektroskopisi Elektrokimyasal yöntemle kombinasyonu sağlar . Eğer iyi çözümlenmiş (tepeler ayrılır; bir geniş tepe şeklinde değil) spectra, s -tetrazine türev (Şekil 7) gibi elektrokimyasal azalması durumunda, daha sonra spectra hyperfine yapısını analiz yol açar unpaired elektron lokalizasyonu hakkında sonuçlar. Spectra bu tür analiz için bir simülasyon özel yazılımı ile yapmak ve deneysel bir51ile simüle spectra sığdırmak için yoludur. Hyperfine yapısı nedeniyle çok sayıda proton unpaired elektron etkileşim karmaşık olduğunda bu özellikle yararlıdır. Şekil 7' de gösterilen s- tetrazine türevi durumunda EPR spectra (kırmızı çizgi) simülasyonu unpaired elektron s- tetrazine dört azot atomları ile etkileşimi gösterir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig1.jpg"> Şekil 1: elektrokimyasal ve ölçümleri için kullanılan Spektroelektrokimyasal Hücre. Rakam elektrokimyasal/spektroelektrokimyasal hücreleri döngüsel voltammetry, morötesi görünür ve yakın kızılötesi (UV-VIS-NIR) ve elektron paramagnetic rezonans (EPR) spektroelektrokimyasal ölçümleri kullanarak düzeni kurulumu sunar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig2.jpg"> Şekil 2: döngüsel voltammetry (CV) düzgün ölçülen bileşik COPO1 (a) ve CV ile kararsız bir başvuru potansiyel dibenzothiophene-S, S-dioksit ile ferrocene (b)52. Şekil iki çevrimsel voltammograms gösterir. (a) hediye doğru CV kayıtlı ve (b) ile hiçbir istikrarlı potansiyel bir referans elektrot kullanarak kayıtlı bir voltammogram gösterir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig3.jpg"> Şekil 3: döngüsel voltammetry (CV) potansiyelleri geniş bir alanda bileşik COPO1. Başlangıçlı potansiyelleri COPO1 EA ve IP hesaplamaları için tahmini52bileşikleri. EA −2.90 = eV ve IP 5.35 eV =. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig4.jpg"> Şekil 4. EPR altı tayf satır manganez standart. Sinyal shift kalibrasyonu için kullanılan manganez paramagnetic sinyal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig5.jpg"> Şekil 5: döngüsel Voltammetry (MF), bileşik NtVTh. Çevrimsel voltammograms 15 mm NtVTh 0.1 M Bu4NBF4/CH3CN ve ferrocene standart bozulma süreci dahil çalışma elektrot üzerinde sunulması göredir. Tarama hızı 0,05 V/s: (bir) aralığı −1.4 V 0.8 V için ve (b) aralığı −1.4 V ile götürüldü 0,9 V. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig6.jpg"> Şekil 6: ultraviyole görünür ve yakın kızılötesi (UV-VIS-NIR) spectroelectrochemistry poli (OiPrThEE) türev. UV-VIS-NIR spectra emme grubu aracılığıyla şarj taşıyıcıları nesil evrimi polimer yapısına sunulması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig7.jpg"> Şekil 7: EPR spektroelektrokimyasal analiz tetrazine türev. (a) s- tetrazine türev yapısını; (b) EPR spectra s- tetrazine türev (siyah çizgi deneysel ve kırmızı çizgi simüle spektrum) elektrokimyasal azaltma sırasında kayıtlı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig8.jpg"> Şekil 8: EPR spektroelektrokimyasal polaron sinyal konjuge polimer. Elektron paramagnetic rezonans (EPR) spectra oksidasyon konjuge polimer (EPR spectra polaron türlerin) ilk adımı sırasında kayıtlı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56656/56656fig9.jpg"> Şekil 9: döngüsel voltammetry (CV) ferrocene ve decamethylferrocene. İki elektrokimyasal standartları saf ve potansiyel kayma gösterilen karışımı olarak karşılaştırılması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/56656/56656fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</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

Bu makalede, elektrokimyasal, tarif elektron paramagnetic rezonans ve organik elektronik uygulamada için organik bileşikleri analiz etmek için yakın kızılötesi ve ultraviyole görünür spektroelektrokimyasal yöntemleri.

Çevrimsel Voltammetry, UV-VIS-NIR ve EPR Spectroelectrochemistry organik bileşikleri analiz kullanarak

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

Bu yöntemler, elektro-aktif organik moleküllerin moleküler yapısının yüklü taşıyıcı nesiller ve dinamikler, itemizasyon potansiyeli, elektron yakınlığı ve bağ grafiği değerleri üzerindeki etkisini belirlemeye yardımcı olabilir. Bu yöntemler, özel cihazlar inşa etmeye gerek kalmadan, birçok elektro-aktif malzeme için en değerli parametreleri belirlemek için ucuz ve hızlı bir yoldur. Sunulan yöntem, küçük moleküller ve büyük polimerik zincirler de dahil olmak üzere delokalize bi-elektronlar gibi elektron aktif bileşikler, her türlü analiz etmek için kullanılabilir.CV prosedürüne başlamak için temiz bir elektrokimyasal hücreyi 1,5 mililitre elektrolit çözeltisi ile doldurun ve hücreyi politetrafloroetilen elektrot tutucuile kaplayın. Çalışma ve referans elektrotları dokunmadan mümkün olduğunca birbirine yakın çalışma ve referans elektrotlarla kapağın içine yardımcı ve referans elektrotlar yerleştirin. Elektrotların elektrolite daldırıldığından emin olun.Daha sonra elektrotları bir potansiyostata bağlayın ve konektörlerin birbirine dokunmasına izin vermemeye dikkat edin. Bir azaltma analizi için, çözünmüş oksijen kaldırmak için en az beş dakika boyunca çözelti yoluyla kabarcık inert gaz. Daha sonra inert gaz hattını çözeltinin üzerine kaldırın ve gazın deney boyunca akmasını bırakın.Elektrokimyasal hücre hazır olduğunda potansiyostat yazılımını açın ve CV prosedürünü seçin. Sıfır volt başlangıç potansiyelini ayarlayın ve oksidasyon analizi için iki volt ve sıfır volt üst ve alt tepe noktası potansiyellerini ayarlayın, ya da sıfır volt ve negatif 2.5 volt azaltma analizi için. Dur potansiyelini sıfır volta ayarlayın.Ve geçişleri durdurun sayısı altıya. Ve tbmm hızı saniyede 0.05 volta kadar. Veri dosyasını adlandırın ve bir voltammogram edinin.Elektrotların temiz olup olmadığını ve varsa çözünmüş oksijenin çıkarılıp çıkarılmadığını kontrol edin. Daha sonra elektrolite 10 mikrolitre bir milimolar furasin çözeltisi ekleyin ve bir referans taradığı elde edin. Bundan sonra, hücreyi ve elektrotları boşaltın ve temizleyin.Elektrolit analiz edilecek bileşiğin bir milimolar çözeltisi 1.5 mililitre ile hücre doldurun. Hücreyi potansiyostat'a yeniden bağlayın ve gerekirse çözümü sparge edin. Sonra sıfır volt başlangıç potansiyelini ayarlayın.Üst ve alt vertex 0.5 volt ve oksidasyon için sıfır volt potansiyelleri. Ya da sıfır volt ve negatif 0.5 volt azaltma için. Sıfır volta durma potansiyeli.Ve geçişleri durdurma sayısı 10'a. Ve tbmm hızı saniyede 0.05 volta kadar. Veri dosyasını adlandırın ve bu ilk votammogramı edinin.Daha sonra bir oksidasyon analizi için üst tepe noktası potansiyelini 0,1 volt artırın veya bir azaltma analizi için alt tepe noktası potansiyelini 0,1 volt azaltın. Ve tarayıp tekrar at. İlginin tam zirvesi gözlenene kadar bu işlemi tekrarlayın.Ardışık taramalar potansiyelleri değiştirdiyse referans elektrotun temizlenmesini, elektrolit çözeltisine bir saat bekletin. Ve sonra ölçümü tekrarlayın. Oksidasyon ölçümlerini tamamladıktan sonra redüksiyon ölçümleri veya vis versa yapın.Daha sonra başlangıç potansiyelini sıfır volta, üst tepe yi bir volta, alt tepe yi negatif 2,7 volta ve dur potansiyelini sıfır volta ayarlayın. Tarayıp, tam tepe noktalarının görünür olduğundan emin olmak için olası pencereyi gerektiği gibi ayarlayın. Farklı tbmm hızlarında ve furasin varlığında işlemi tekrarlayın.IR prosedürüne yakın UV-Vis başlamak için bir elektrolit çözeltisi 0,5 mililitre ile temiz bir spektroelektrokimyasal hücre doldurun. Çalışan yardımcı ve referans elektrotları yerleştirin ve monte edilen hücreyi spektrometreye yerleştirin. Elektrotları potansiyostat'a bağlayın ve potansiyostat ve spektrometre yazılımını açın.Her dedektörde bir çözücü boş olarak emici ölçümler alın. Ardından bağlantıyı kesin, boşaltın ve hücreyi temizleyin. Elektrolitteki bir bileşiğin negatif beşinci azı çözeltisine bir kere 10 ile veya çalışan elektrot üzerinde biriken bir malzemeyi test ederseniz tek başına elektrolitle doldurun.Spektroelektrokimyasal hücreyi düzgün ve boş spektrumu kaydetmek için kullanılan spektroelektrokimyasal hücreye mümkün olduğunca benzer şekilde kurmak çok önemlidir, sadece bu iyi sonuçların kaydedilmesini sağlayacaktır. Hücreyi spektrometreye yerleştirin ve elektrotları potansiyostat'a yeniden bağlayın. Hücreye nötr bir potansiyel uygulayın ve bir başlangıç spektrumu edinin.0,1 volt potansiyelini artırın ve sürecin stabilize olması için yaklaşık 10 saniye bekleyin. Sonra başka bir spektrum edinin. Spektrumda ilk değişiklik gözlemlenene kadar bu işleme devam edin.Ve sonra bu spektrumu kaydedin. Sonra, 0.05 volt potansiyelartırmak. 10 saniye bekleyin.Ve bir spektrum elde edin. CV ölçümünden belirlenen birinci veya ikinci oksidasyon potansiyeline ulaşılıncaya kadar bu işlemi tekrarlayın. Sonra de nötr bir potansiyel uygulayarak film dope.Sonunda, oksidasyon öncesi ve de doping sonra filmin spektrumkarşılaştırın. Çalışan bir elektrot üzerinde biriken polimerik malzemeler için EPR spektroelektrokimya prosedürüne başlamak için, spektroelektrokimyasal hücreyi elektrolitle doldurun ve EPR spektrometresine yerleştirin. Manganez standardını ayarlayın ve alet parametrelerini yalnızca üçüncü ve dördüncü manganez hatlarını kapsayacak şekilde ayarlayın.Bir arka plan spektrumu edinin, kirletici maddeleri kontrol edin ve hücreyi çıkarıp temizleyin. Sonra, hücreyi elektrolitle doldurun. Elektrotları referans ve çalışan elektrotlarla birlikte yardımcı elektrot tel inemi içine yerleştirin ve polimerik tabakanın çalışan elektrot üzerindeki zarar görmesine dikkat edin.Çalışan elektrothücrenin dibine ve referans elektrotunu çalışan elektrotun aktif bölümünün üst kısmına yakın konumlandırın. Elektrotları bir potansiyostata bağlayın ve hücreyi aletin içinde yerleştirin. Spektroelektrokimyasal hücreyi düzgün bir şekilde kurmak ve çalışan elektrot yüzeyindeki kesin pozitifleri yok etmemek çok önemlidir.Çalışan elektrotların yanlış yerleştirilmesi, herhangi bir sonuç kaydetmeyi imkansız hale getirir. Nötr bir potansiyel uygulayın ve bir başlangıç spektrumu edinin. Daha sonra 0,1 volt potansiyelini artırın, numunenin dengede olması için 10 saniye bekleyin ve başka bir spektrum edinin.EPR sinyali görünene kadar bu işlemi tekrarlayın. Sonra 0.05 volt ile potansiyelini artırmak, 10 saniye bekleyin ve başka bir spektrum elde. Birinci veya ikinci oksidasyon potansiyeline ulaşılAna kadar bu işleme devam edin ve ardından olası adımları tersine çevirin ve aynı şekilde başlangıç potansiyeline dönün.Ardından, EPR sinyalinin ortaya çıktığı potansiyeli uygulayın. Manganez referansını etkinleştirin ve manganezin üçüncü ve dördüncü spektral çizgileri ile ölçüm elde etmek için bir spektrum kaydedin. Hem geri döndürülebilir hem de geri döndürülemez işlemlerin başlangıç potansiyelleri, referans malzeme için ayarlanmış arka plan ile cv tepelerine teğet çizgilerin kesiştiği dayalı hesaplamalardan tahmin edilebilir.Bu politiophen türevinin IR spektroskopisi yakın UV-Vis nötr polimer emilim bandı azalan ve oksidatif doping sırasında oluşan yeni polaronik ve bipolaronik emilim bantları göstermek, bir isosbestik noktası ile 604 nanometre. 550 ila 950 nanometre yeni polaronik bant biyotiopen ve parafenilen fenilen radikal katyonlar atfedildi. 950 ile 1700 nanometre arasında yeni bir bipolaronik bant gözlendi.Bu S-tetrazin türevinin azaltılması sırasında ePR spektroskopisi, s-tetrazinin dört azot atomu ile eşleşmeyen bir elektronun etkileşimi ile tutarlı bir simülasyon eşleşen bir hiper ince yarma deseni gösterdi. Tek bir geniş EPR sinyali genellikle konjuge polimerlerden gözlenir, bu da redux ilgi süreci tarafından üretilen radikal iyonun önemli ölçüde lokalizasyonunu gösterir. Bu işlem sırasında azaltma analizi yaparken, kendi kendine oksijen herhangi bir girişim önlemek için ölçüm önce düzgün de dope için emin olun.Bu prosedürütaki verilerden elektron afinite potansiyeli ve incelenen malzemenin bant kapağı tahmin edilebilir. Bu yordamı kullanarak bir grup malzeme için incelenen özellikleri kimyasal yapının etkisini belirleyebilirsiniz.

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

Soğuk Giriş Sistemi ve Electron Impact Kütle Spektrometresi kullanarak Uçucu ve Oksidasyon Hassas Bileşiklerin Analizi

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

Mikrodalga Radyasyon Kullanımı Potansiyel Antiparazitik Therapeutics gibi omurga Siklik Peptit Kütüphanesi Gelişimi

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

Tek Molekül Düzeyde Halkalı Polimerlerin Sentezi ve eritin Devlet Onların Pasif Hareket Karakterizasyonu

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

Bitki Doku Organik Asit belirlememize Kılcal Elektroforez kullanma: Bir Test Case incelenmesi<em&gt; Coffea arabica</em&gt; Tohumlar

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

Atmosferik Basınçlı Kimyasal İyonlaşma Kuvveti Kütle Spektrometresi ile Birleştirilen Uçucu Organik Bileşiklerin Özsu Çıkarma

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

Multiwalled karbon nanotüpler kendinden montajlı etkinleştirmek için polistiren ve Anizotropik seçimdeki aşılama

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

Zaman karar vermek Photophysical karakterizasyonu üçlüsü-hasat organik bileşikler bir oksijensiz ortamı kullanarak bir 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 ve IR spektroelektrokimyasal yöntemleri araçları olarak konjuge organik bileşikler çözümlemek için

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

Photoredox yüzük-açılış polimerizasyon O- Carboxyanhydrides Ni/Zn kompleksleri tarafından aracılı ile kontrol

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

Chiral Metal-Organik Çerçeveler (MOFs) kullanılarak Heterojen Enantioselatif Katalizörlerin Geliştirilmesi

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