עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה (EIS) של מינים עוברים חמצון הפיך או הפחתת בפתרון שימש לקביעת קבועי קצב של חמצון או הפחתה.
עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה (EIS) שימש אפיון מתקדמים של תרכובות אורגניות electroactive יחד עם וולטמטריה ציקלית (CV). במקרה של תהליכים הפיכים מהר אלקטרוכימי, זרם מושפע בעיקר הקצב של דיפוזיה, אשר הוא השלב האיטי ביותר ומגבילים. EIS היא טכניקה חזקה המאפשרת ניתוח נפרד של שלבי העברת תשלום שיש תגובת תדר AC שונה. היכולת של השיטה שימש כדי לחלץ את הערך של התנגדות העברת תשלום, המאפיינת את הקצב של exchange תשלום על הממשק אלקטרודה-פתרון. היישום של טכניקה זו היא רחבה, מתוך ביוכימיה עד אלקטרוניקה אורגני. בעבודה זו, אנו מציגים את שיטת הניתוח של תרכובות אורגניות ליישומים מעגל.
חמצון-חיזור שיעור של המתחם electroactive הוא פרמטר חשוב אפיון היכולת שלה עוברים תהליכי חמצון או הפחתת ולחזות את ההתנהגות שלה בנוכחות מחמצן חזק או צמצום סוכנים או תחת פוטנציאל יישומי. עם זאת, רוב השיטות אלקטרוכימי מסוגלים רק איכותית לתאר את קינטיקה של תהליך חמצון-חיזור. בין בטכניקות אלקטרוכימיות מגוונות מועסק חומרים פעילים חמצון-חיזור, אפיון וולטמטריה (CV) היא השיטה הרווחת ביותר עבור מספקת ומהירה אפיון אלקטרוכימי של מינים מסיסים שונים1, 2,3. הטכניקה CV יש יישומים רבים, למשל, רמות האנרגיה אומדנים4,5,6, הניתוח נושאות מטען נתמך על ידי7,spectroscopies8, 9 , 10, עד שינויים משטח11,12,13. כמו כל שיטה, CV אינו מושלם ועל כדי להגדיל את ישימות ואיכות התוצאות, חשוב הקשר עם טכניקה ספקטרוסקופיות נוספת. אנו כבר מציגים מספר חקירות איפה הייתה הטכניקה ספקטרוסקופיה (EIS) עכבה אלקטרוכימי מועסקים14,15,16 אך בעבודה זאת, שהתכוונו להראות צעד אחר צעד כיצד לחזק הטכניקה קורות חיים על ידי EIS.
אות הפלט EIS כוללת שני פרמטרים: חלקים כמקדמים אמיתי של עכבה כפונקציות של תדירות17,18,19,20. היא מאפשרת הערכה של מספר פרמטרים אחראי להעברת תשלום באמצעות ממשק אלקטרודה-פתרון: כפול קיבול שכבת, פתרון התנגדות, התנגדות העברת תשלום, דיפוזיה עכבה ופרמטרים אחרים בהתאם למערכת חקר. תשלום העברה ההתנגדות היה מושא תשומת לב גבוהה מאז פרמטר זה קשור ישירות קבוע קצב חמצון-חיזור. אף-על-פי קבועי קצב החמצון וצמצום מוערך ב פתרון, הם בדרך כלל עשוי לאפיין את היכולת של תרכובת לחילופי תשלום. EIS נחשב בטכניקה מתקדמת אלקטרוכימי הדורשים הבנה מתמטית עמוקה. עקרונותיה העיקריים מתוארים אלקטרוכימיה מודרני ספרות17,18,19,20,21,22,23.
חלק זה של העבודה יוקדש כדי הסבר על תנאי הניסוי שבחרת ודיון של היישומים האפשריים של השיטה המובאת.
ניתן לבצע ניתוח ספקטרום עכבה בתוכנות שונות. כאן עיקרי ההמלצות עבור שיטת ניתוח EEC נידונות. אחד צריך לדעת כי ישנם דרכים שונות של אומדן והאלגוריתמים התאמה רבים. אנו מציגים דוגמא של שימוש בתוכנה גישה פתוחה שפותחה על ידי בונדרנקו א ו ג Ragoisha24 (איור 4).
אומדן מדויק של ערךct Rהיה המטרה העיקרית של העבודה. אחת הסיבות לבחירה של תנאי הניסוי הייתה כוונה להסתיר את ההשפעה של דיפוזיה. לכן, ריכוז פתרון צריך להיות גבוה ככל האפשר. בעת רכישת התוצאות ניסיוני המוצג כאן, הריכוז היה מוגבל עקב סיבות כלכליות. טווח תדרים מ- 10 קילו-הרץ עד 100 הרץ נבחר כדי לחסל את השפעת דיפוזיה גם כן. דיפוזיה עכבה נמצאת ביחס הפוך על תדירות ההתנגדות אינה תלויה בתדר. האפקט של עמידות החלק בתדירות גבוהה של הספקטרום היה גבוה יותר מאשר בחלק בתדר נמוך. ספקטרה לא נרשמו בתדרים נמוכים יותר 100 הרץ כי נתונים אלה יהיה חסר תועלת עבור חישוב ההתנגדות. כל התוצאות אלקטרוכימי המתקבלות הממס מימית מוצגים לעומת מחומצן-ferrocene / ferrocene בשילוב פוטנציאל שיווי משקל. מסיבה זו, מבוצעות הפעולות 2.3-2.5.
שקלנו EIS ליישום אפיון מולקולות אורגניות. ניתוח של פרמטרים אחרים EEC והתלויות פוטנציאליים בפרספקטיבה עלול להוביל את ההתגלות של תופעות אחרות, אפיון אלקטרוכימי של תרכובות בפתרון. אומדן קבועי קצב חמצון-חיזור שימושית המתארת את קינטיקה של צמצום מתחם electroactive או חמצון, חיזוי התנהגות גשמי מחמצן או הפחתת בינוני.
The authors have nothing to disclose.
המחברים לאשר בתודה התמיכה הכלכלית של פרויקט “Excilight” “התורם-מקבל אור פולטות Exciplexes כמו חומרים עבור Easy-כדי-חייט ברק OLED יעילים במיוחד” (H2020-MSCA-ITN-2015/674990) הממומן על ידי מארי הספרותמוזאון פעולות במסגרת תוכנית עבור מחקר וחידושים “אופק-2020”.
Potentiostat | BioLogic | SP-150 | |
Platinum disc electrode | eDAQ | ET075 | 1 mm diameter |
Platinum wire | − | − | counter electrode |
Silver wire | − | − | silver electrode |
Electrochemical cell | eDAQ | ET080 | 3 mL volume |
Polishing cloth | eDAQ | ET030 | |
Alumina slurry | eDAQ | ET033 | 0.05 µm |
Butane torch | Portasol | Mini-Torch/Heat Gun | |
Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 106048 | |
Tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4) | Sigma-Aldrich | 86896 |