Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

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

Published: October 18, 2018 doi: 10.3791/56656
Automatic Translation
1, 1, 1,2,3
1Faculty of Chemistry, Department of Physical Chemistry and Technology of Polymers, Silesian University of Technology, 2Department of Physics, Durham University, 3Center of Polymer and Carbon Materials of the Polish Academy of Sciences

Summary

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

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

1. deneme hazırlanması

  1. 25 mL 0.1 M elektrolit çözeltisi hazırlamak.
    Not: soruşturma altında bileşenleri bağlı olarak, farklı elektrolit organik tuz ve solvent karışımı olarak kullanma: tetrabutylammonium hexafluorophosphate (Bu4NPF6 en ortak organik moleküllerin analizinde kullanılan tuzlar vardır ) veya tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4); analizinde kullanılan en yaygın solvent diklorometan, Asetonitril veya tetrahydrofuran vardır.
    1. Elektrolit solvent bazlı test bileşiklerin çözünürlük seçin. Bir çözüm soruşturma sırasında ama ne zaman yatırılır çalışma elektrot yüzeyinde ince bir film olarak cihazın yapımında kullanılan malzeme sağlam bir durumda olması olmalı.
  2. İçinde deneme29kullanılmak üzere elektrotlar temiz.
    1. Elektrokimyasal ölçümleri için çalışma elektrot (biz), bir platin bobin veya tel yardımcı elektrot (AE) olarak olarak 1 mm çap platin disk elektrot ve gümüş/gümüş klorür (Ag/AgCl) elektrot referans elektrot (RE) kullanın.
    2. EPR spektroelektrokimyasal ölçülerini platin tel WE, bir platin bobin veya tel AE ve Ag/AgCl RE kullanın.
    3. UV-VIS-NIR spektroelektrokimyasal ölçülerini bir kuvars indiyum kalay oksit (ITO) veya kalay oksit (FTO) Flor katkılı WE, platin tel AE olarak ve bir Ag/AgCl elektrot RE olarak kullanın.
    4. Platin disk elektrot elektrot (Platin elektrot çalışma alanı) olumsuz sürtünme 1 µm alümina Bulamaç 3 dk ile kaplı bir parlatma yastık üzerinde Lehçe.
      1. Elektrot tüm sprey elektrot kaldırmak ve 15 dakika deiyonize su ile bir ultrason banyosunda (320 W, 37 kHz) temiz deiyonize suyla durulayın.
      2. İsopropanol (3 x 1 mL) ve sonra aseton (3 x 1 mL) ile 1 mL şırınga kullanarak elektrot durulayın.
      3. Tüm katı artıkları kaldırıp havada 3 dk için kuru için kağıt havlu kullanın.
    5. ITO ve FTO elektrotlar deiyonize su ile temizleyin. Aseton 15 dakika ve sonra isopropanol sonraki 15 dakika için bir ultrason banyosu (320 W, 37 kHz) yer onları.
    6. Platin elektrotlar, teller ve yüksek sıcaklık gaz meşale kullanarak bobinler yanık (> 1000 ° C) için 1 dk. dikkatli olun! Elektrotlar tutmak için cımbız kullanın. İçin 5 min den sonra yakıcı ve elektrotlar kullanmadan önce bekleyin.
  3. Elektrokimyasal ve spektroelektrokimyasal hücreleri (Şekil 1) temiz su ile ve sonra aseton ile. Katı artıkları kaldırmak için kağıt havlu kullanın. Diğer tüm öğeleri (ca. PTFE parçalar) aseton ile temiz ve kullanımdan önce hava kuru.

2. CV Analizi

  1. Potansiyostat ve bilgisayarı açın.
  2. Elektrokimyasal hücre 1,5 mL analiz edilecek elektrolit çözeltisi ile doldurun.
  3. Üç elektrotlar koymak (Biz, AE ve RE) hücre (hücre kap ile donatılmıştır Yani bu tutucu deliklerden elektrotlar koymak PTFE Elektrot tutucu) ve bir potansiyostat için bağlayın. Biz tutmak ve RE olarak birbirlerine yakın zamanda (Şekil 1). Potansiyostat ile her tel bağlantı ilgili bilgi için ilgili onun elektrot izleyin.
  4. (Örneğin azaltma çözümleme sırasında) gerekirse, argon (veya azot) boru (delikten bir ek Elektrot tutucu) koyun ve en az 5 min için çözüm köpüren başlar. Bundan sonra çözümün seviyesinden argon (veya azot) boru taşımak ve ölçüm için çalışan gaz akışını korumak.
    Not: Hücre kapalı görünüyor ama tamamen sızıntı geçirmez olamaz; Bu nedenle, gaz gereksiz miktarda hücreden kaldırmak için bir yöntem kullanılabilir olması gerekir (Örn., Elektrot tutucu ek bir küçük bir delik tarafından). Basınç kullanılan boru bağlıdır; yavaş gaz akışını ayarlamak için gerekli gibi basınç yüksek olarak ayarlayın. Son derece uçucu solvent deneyde (Örneğin, diklorometan) kullanılır veya deneme uzun zaman (daha--dan 30 dk) alıyor, Drechsel şişe argon (veya azot) gaz ölçüm içinde kullanılan çözücü ile emdirmek için kullanın.
  5. Potansiyostat yazılımı çalıştırmak, CV yordamı seçin ve aşağıdaki ayarları kullanın: başlangıç 0,00 V potansiyelini, üst köşe potansiyel 2.0 V, alt köşe potansiyel 0.00 (küçültme işlemi sonra −2.5 V alt köşe potansiyelini araştıran varsa) V, potansiyel 0.00 V, sayı 6 durağı geçiş durdurmak ve 0,05 V/s oranı tarayın.
    1. İhracat ASCII veribölümünde, bir dosya adı tanımlamak ve veri kaydetmek için bir klasör seçin ve Başlat düğmesine basın (küçültme veya büyütme elektrokimyasal pencere veya örnek sığdırmak için alt ve üst köşe potansiyeli elektrokimyasal aktivite)
  6. Herhangi bir pik potansiyeli olumlu aralığında görünür durumdaysa, temizlik yordamı yineleyin. Varsa bir tepe negatif aralığında potansiyel, argon (veya azot) boru çözümde koymak ve bir ek 5 min için köpüren başlatın.
  7. 1 mM ferrocene (içinde elektrolit hazırlamak için kullanılan çözücü) bir damla elektrolit bir şırınga kullanarak ekleyin.
  8. Ayarla 0,00 V başlangıç potansiyeline, üst köşe 0,85 V potansiyel, alt köşe 0,00 V potansiyel, 0,00 V dur potansiyeline, 10 dur geçtikten ve 0,05 V/s tarama hızını sayısı. İhracat ASCII veribölümünde, dosya adı değiştirmek ve Başlat düğmesine basın.
  9. Ölçüm sonra 1.2 ve 1.3 adımlarda belirtildiği gibi temizlik işlemleri tekrar ederek bitirmek.
  10. 4 mL 1 mM test hazır elektrolit (adım 1.1) bileşik hazırlayın.
  11. Elektrokimyasal hücre doldurmak test bileşik çözümle (1,5 mL); Tüm üç elektrotlar hücrede geçirin ve potansiyostat (adım 2.4) bağlayın. Azaltma sürecini araştırmak için oksijen (adım 2.5) kaldırın.
  12. Başlangıç 0,00 V, üst köşe 0,50 V (veya 0,00 V azaltma işlemi incelenmesi durumunda), potansiyel için potansiyel ayarlamak alt köşe 0,00 V potansiyel (−0.50 V azaltma işlemi incelenmesi durumunda), 0,00 V dur potansiyeline , 10 dur geçtikten ve 0,05 V tarama hızını sayısı. İhracat ASCII veribölümünde, dosya adı değiştirmek ve Başlat düğmesine basın.
  13. 2.13 üst köşe potansiyelleri artan (veya alt köşe olasılığını azaltmak) 0.1 V en yüksek kayıt (Şekil 2a) kadar adımları yineleyin. Art arda gelen tarama potansiyel (Şekil 2b) değiştirdi Eğer RE temiz ve elektrolit çözümde bırakın. Daha sonra ölçüm yineleyin.
  14. Ölçmek IP ve EA belirlenmesi için aynı CV oksidasyon ve Redüksiyon süreçleri: 0.00 V başlangıç potansiyeline, üst köşe potansiyel 1,00 V, −2.70 V alt köşe potansiyeline ve stop potansiyel 0,00 Seç V. alt ve üst vert ayarlayın tam azaltma kaydeder potansiyel bir şekilde eski ve oksidasyon doruklarına ve (varsa) daha fazla redoks adımları önler (Şekil 2a).
    Not: Tahmin etmek IP ve potansiyel başlangıçlı ölçme tarafından EA. Birkaç yolu bu parametreler CV üzerinden hesaplamak için vardır ama potansiyel başlangıçlı kullanarak hesaplamak için en kullanışlı olandır. Bazen, özellikle n ve p doping için ters çevrilebilir redoks çift gözlemlemek mümkün değildir. Yanlış sonuçları ve sonuçlara sağlayabilir ile iki farklı teknikleri karıştırma da istenmeyen gibidir.
    1. Potansiyel başlangıçlı ölçmek için CV tepeye kadar (Şekil 3) teğet satırını işaretleyin. Azaltma veya denklemler (denklemler 1 ve 2)10,18,19,36,37 kullanarak oksidasyon süreci başlangıçlı potansiyelini istenen değerleri hesaplamak , 38.
      Equation 1(1)
      nerede Equation 2 ferrocene ile* kalibre oksidasyon potansiyel başlangıcı olduğunu
      Equation 3(2)
      nerede Equation 4 ferrocene ile* kalibre azaltma potansiyel başlangıcı olduğunu
      * Ferrocene ile kalibre potansiyel anlamına gelir potansiyeli ölçüm üzerinden değerini ferrocene oksidasyon potansiyeli tarafından azalır.
  15. Elektrotlar çekin ve test çözüm uygun atık konteyner içine dökmek.
  16. (Adım 1.2 ve 1.3) temizlik yordamı yineleyin.
  17. 0.25, 0,10 ve 0.20 V/s tarama oranları ile 2,9-2.12 adımları yineleyin.
  18. 1 mM ferrocene (içinde elektrolit çözüm hazırlamak için kullanılan çözücü) bir damla bir Ģırınga kullanarak testi ekleyin. Ayarla 0,00 V başlangıç potansiyeline, üst köşe 0,60 V potansiyel, 0,00 alt köşe potansiyeline, 0,00 V dur potansiyeline, 6 ve 0,05 tarama hızını durdurmak geçiş sayısı V. itmek belgili tanımlık başlamak düğme. Ölçüm tamamlandıktan sonra olası üst köşe ferrocene çift oksidasyon bileşik testinin ilk zirve ile kaydeder bir değere değiştirin.
  19. Elektrotlar çekin ve test çözüm uygun atık konteyner içine dökmek.
  20. Electropolymerization elektrokimyasal oksidasyon sırasında ortaya çıkarsa, biz dikkatle kullanarak elektrolit solüsyonu ile yıkayın (3 ´ 0.5 mL). RE, AE ve elektrokimyasal hücre standart prosedür (adım 1.2-1.3) kullanarak temiz.
  21. Elektrokimyasal ürünleri biz yatırılır araştırmak için 2,23 adıma geçin. Bir çözüm araştırın 1.2.1 adıma ve 2.3 adımından tekrar başlatmak için devam edin.
  22. Elektrokimyasal hücre elektrolit çözümünü ile doldurun. Sonra üç elektrotlar hücrede koymak ve onları bir potansiyostat (adım 2.4) bağlayın. Azaltma işlemi, deoxidate çözüm (adım 2.5) araştırmak için.
  23. 2.10-2.12 adımları yineleyin ve ardından 2,16 adım.

3. UV-VIS-NIR spektroelektrokimyasal Analizi

  1. Ölçüm hazırlık
    1. Spektrometre ve potansiyostat açın.
    2. Spektroelektrokimyasal Hücre 0.5 mL elektrolit çözeltisi (adım 1.1) ile doldurun.
    3. PTFE mühür hücre bir tarafında koymak; daha sonra ITO elektrot PTFE mühür dokunmadan elektrot iletken bir tarafında olması için bu şekilde hücreye koyun. PTFE parçaları kalan Şekil 1' de gösterildiği gibi koy. RE ve AE PTFE Elektrot tutucu koyup ITO elektrot daha iyi iletkenlik için Şekil 1 gösterildiği gibi bakır folyo ile üst yan kapağı.
      1. Birleştirilmiş hücre Spektrometre sahibi geçirin ve bir potansiyostat için tüm elektrotları bağlayın. Potansiyostat ile her tel bağlantı ilgili bilgi için ilgili onun elektrot izleyin.
    4. Potansiyostat ve Spektrometre yazılımını çalıştırın.
    5. Spektrometre yazılım, dosya seçmek | Yeni | Absorbans ölçüm.
    6. Listelenen dedektörleri birini seçin.
    7. Dedektörleri üstünde belgili tanımlık düğme "açık" konumda olduğundan emin olun. Parlayan ampul üzerinde'yi tıklatın; Dedektör (Taşı düğmesini kapalı konumda) kapatın ve karanlık ampul üzerinde'yi tıklatın.
    8. İkinci dedektörü seçin ve adımları yineleyin 3.1.7.
    9. Elektrotlar potansiyostat üzerinden yeniden bağlayın ve elektrotlar ve diğer unsurları Spektroelektrokimyasal Hücre çekin.
    10. Temizlik yordamları (adım 1.2 ve 1.3) yineleyin.
    11. Spektroelektrokimyasal Hücre ile seyreltilmiş doldurun (1´10−5 M) çözüm küçük molekül sınama olumlu sonuçlanırsa elektrolit çözümde bileşik testi. Spektroelektrokimyasal Hücre elektrolit ile ITO elektrot yatırılır polimer (oligomeric) katman sınıyorsanız doldurun.
    12. Spektroelektrokimyasal Hücre (adım 3.1.3) bir araya getirin.
    13. Kaydet' i tıklatın.
    14. Listelenen dedektörleri birini seçin.
    15. Kayıt tanımlamak konum ve dosya adı (seçili dedektörü de ekleyin).
    16. İkinci dedektörü seçin ve adımları yineleyin 3.1.15.
  2. Potentiostatic analiz18.
    1. Tarafsız bir potansiyel (Yani, 0,00 V) uygulanır. Bu yelpazenin başlangıç spectra olacak. 0.1 V potansiyel artırmak ve ca. 10 s işleminin stabilize ve soğurma spektrumları (adımları 3.1.13–3.1.16) kaydeder kadar bekleyin. İlk değişiklik için ölçüm UV-VIS-NIR spectra devam; 10 s ve sonra save bekleyin spectra (adımları 3.1.13–3.1.16).
    2. Potansiyelleri 0,05 V tarafından artırmak; 10 için bekleyin s ve (adımları 3.1.13–3.1.16) kaydedin.
    3. 3.2.2 (Bu potansiyeller CV ölçüm bilinir) birinci veya ikinci oksidasyon potansiyeli potansiyel ulaşmak kadar yineleyin; o zaman, potansiyel ters ve başlangıç potansiyeline dönün.
  3. Ölçümler tamamlandığında test çözüm CV ölçmek. 1 mM ferrocene (10 μL) ekleyin ve tekrar CV ölçmek. Ferrocene değeri işlemin potansiyel tahmin ve verileri birleştirmek yardımcı olacaktır.
  4. Bu analiz optik bant-gap, undoped ve katkılı devletlerin maksimum dalga boyunda ve elektrokimyasal işlem isosbestic noktaları ile ilgili bilgi sağlar. Optik bant boşluklar başlangıçlı değer UV-VIS spectra ve denklem 318,19,23,24kullanma π π düğmesine* gruplarından gelen hesaplayın.
    Equation 5(3)
    h Planck sabiti, nerede λbaşlangıçlı bileşik emme başlangıçlı ve c vakum ışık hızıdır.
  5. Potentistatic analiz zaman çözüldü19,32,33
    1. Ölçüm 3.1.1–3.1.16 içinde açıklanan yöntemi benzer hazırlamak ve argon (veya azot) boru (delikten bir ek Elektrot tutucu) koymak ve çözüm en az 5 dk önce ölçüm köpüren. Bundan sonra argon boru çözüm seviyesinin üzerinde taşımak ve ölçüm için çalışan gaz akışını korumak.
    2. Potansiyostat yazılımı çalıştırmak, aşağıdaki ayarlarla chronoamperometry yordamı seçin: potansiyel başlangıç 0,00 V potansiyeline, 1.0 V üst potansiyeli, daha düşük −1.00 V potansiyeline, süresi 5 s, aralığı zaman 0.010 olarak s, 10 ve gecikme için tekrar sayısı 10 zaman s. İhracat ASCII veribölümünde, bir dosya adı tanımlamak ve verileri kaydetmek için bir klasör seçin.
    3. Spektrometre yazılım, dosya seçmek | Yeni | Yüksek hızlı edinme. Yeni bir pencere görünür; Aşağıdaki parametreleri ayarlayın: entegrasyon zaman — 10 ms, ortalama taramalarla — 1, yük vagonu Wirth — 0, numarasını inceden inceye gözden geçirmek, — 10000. Git düğmesini tıklatmayın.
    4. Potansiyostat yazılım, Başlat düğmesine bas. Ne zaman geri sayım damla 1'e s, spektrometre yazılımında Git düğmesine basın.
    5. Not Bu işlem bitene kadar emme sonuçları görmek mümkün değildir.
    6. Parametrelerini sağlamak için veri analiz. Dosyasında kaydedilen bilgileri kullanın böyle geçirgenliği, akım, gerilim ve akım yoğunluğu çalışma parametrelerini sağlamak için:
      1. Optik yoğunluk (ΔOD), test doping ( denklem 4ile dedoping sırasında) bileşik absorbans Hesapla:
        Equation 6(4)
        Tb geçirgenliği katkılı formu, "çamaşır suyu" devlet [%] ve Tc içinde nerede geçirgenliği düşük undoped, "renkli" devlet [%] biçimindedir.
      2. Renklendirme verimliliği (CE, η), ücret ve elektrot alan (Qd) bir fonksiyonu olarak enjekte/atılır ücret ve optik yoğunluk (ΔOD) değişikliği arasında bağlantı olarak kullanılan miktar oluşturduğu Elektrokromik rengin miktarını hesaplamak belirli dalga Denklemi5 (λmax) değerinde. Ölçülen değeri λMaksimum optik emme grubu renkli devlet bu yüzden çalışma için seçilen dalga boyu değerini bağlıdır.
        Equation 7(5)
        Burada ΔOD optik yoğunluk [-], Qd şarj yoğunluğu [C/cm2].
      3. Kontrast oranı (CR), renk değişikliği elektrokimyasal doping sırasında ölçülen yoğunluğunu hesaplamak ve genellikle λmax ile renkli formunun ile karakterize denklem 6:
        Equation 8(6)
        Tb geçirgenliği katkılı formu, "çamaşır suyu" devlet [%] ve Tc nerede geçirgenliği düşük undoped, "renkli" devlet [%] biçimindedir.

4. EPR spektroelektrokimyasal Analizi

  1. Ölçüm hazırlık
    1. Spektrometre ve potansiyostat açın.
    2. Spektroelektrokimyasal Hücre elektrolit (adım 1.1) ile doldurun.
    3. Set Q-DIP (Heap'in seçeneği kullanın) keskin, ortalanmış sinyal elde etmek için 1 mW ve ayar rezonatör iktidara.
    4. Mn işaretleyici (mangan standart) 600 ayarlamak ve Q daldırma penceresini kapatın. Hiçbir Mn işaret varsa, bu adımı atlayın ve 4,8 adıma geçin.
    5. 2.5´ için ayarla "Süpürme genişliği ±" 10 mT, "mod genişliği ±" 1.0´0.1 için mT, 5´100 için "genlik", "zaman sabite" ve "orta sahaya" 0,03 s değer ca. 338 mT ve ölçüm başlayın.
    6. Altı çizgisinde Mn işaretleyicinin kayıt değil "orta sahaya" değeri değiştirin.
    7. Altı çizgisinde Mn işaretleyici (Şekil 4) kayıt sırasında üçüncü ve dördüncü satır arasında "orta sahaya" değerini ayarlayın ve sadece bu iki satırı kapsayan bir değer "Süpürme genişliği ±" değerini azaltın. Ölçümün tekrar başlatın.
    8. Q-Dip seçeneği Mn işaretçisi 0 olarak ayarlayın ve Q daldırma penceresini kapatın gidin.
    9. Saf elektrolit arka plan olarak ölçmek ve herhangi bir sinyal olup olmadığını kontrol edin. Sinyalleri görünür durumdaysa, sinyal kirlenme, düşük oksidasyon potansiyel bileşenleri, veya cam olabilir.
    10. Spektroelektrokimyasal Hücre (adım 1.3) temiz.
  2. Küçük moleküller (çözümleri) incelenmesi.
    1. Spektroelektrokimyasal Hücre ile seyreltilmiş doldurmak içinde elektrolit; bileşik testinin (1´10−5 M) çözüm Tüm üç elektrot Elektrot tutucu bu şekilde hücreye aracılığıyla koymak böylece biz ve RE sarmal AE (Şekil 1) içinde vardır.
      1. Etkin (PTFE tarafından kapsanmayan metal) üst tarafındaki WE hücrenin altına yakın ve RE koymak biz (Şekil 1) bir parçası. Spektrometre örnek boşluğuna içinde bir elektrot ile donatılmış yerleştirin ve bir potansiyostat (takip potansiyostat her tel bağlantı ile ilgili bilgi, ilgili elektrot için) ile elektrotları bağlayın.
    2. İlk redoks tepe (CV ölçüm bilinen değer) başlangıcı karşılık gelen potansiyel uygulanır. Bir sinyal görüntülenirse, sonra cihazın düzgün kuruldu.
    3. Q-Dip seçeneği Mn işaret 600 ayarlamak, Q-DIP penceresini kapatın ve ölçüm başlamak gidin. Hesaplama gsinyal Mn işaret sinyali ile kayıt sağlar-alınan sinyalin faktörü.
    4. Git Q daldırma seçeneği Mn işaretçisi 0 olarak ayarlayın, Q-DIP penceresini kapatın ve bekle ca. 5 dak.
    5. Sinyal ortasında "orta sahaya" değeri, sinyalin kapsar, ancak başlama ve bitiş sinyali ("Süpürme genişliği ±" değiştirildiğinde, onay tüm sinyal) ve azalma "m değeri kesmiyor bir değere"Süpürme genişliği ±"değerini azaltın od genişliği ± "iyi çözülmüş spectra almak için.
    6. Sinyal küçük ise, o zaman "genlik" değeri ve "zaman" (satın alma) ölçü artırın.
    7. Sinyal-gürültü oranı azaltmak için satın 4, 9 veya 16 ne kadar gürültülü sinyal olduğuna bağlı olarak ayarlayın. Sinyal çok gürültülü, 16 seçin.
  3. Araştırmalar polimer tabakanın WE yüzeyinde yatırılır.
    1. Spektroelektrokimyasal Hücre elektrolit çözümle (adım 1.1) doldurun.
    2. Elektrotlar hücreye koyun. Biz polimer katmanda yok dikkatli olun. Elektrot potansiyostat (adım 4.2.1) ile bağlayın.
    3. Tarafsız potansiyel (yani 0,00 V) bileşik bir nötr durumda olduğundan emin olmak için geçerlidir; Bu yelpazenin başlangıç EPR spectra olacak.
    4. İşlem stabilize kadar potansiyel 0.10 V. bekle ca. 10 s tarafından artırmak ve EPR spectra kaydedin.
    5. EPR sinyal göründüğünde 4.3.4 adımları yineleyin.
    6. İşlemi stabilize kadar 0,05 V. bekle ca. 10 s tarafından olasılığını artırmak ve EPR spectra kaydedin.
    7. Tekrar 4.3.6 kadar ilk adım veya ikinci oksidasyon potansiyeli ve benzeri elde edilir (Bu potansiyeller değerleri bilinen CV ölçüm); o zaman, potansiyel ters ve geri gitmek olası başlangıç.
    8. Hangi EPR önceki döngüsü (4.3.5), sinyal çıktı git Q daldırma seçeneği Mn işaret 600 ayarlamak, Q-DIP penceresini kapatın ve ölçüm başlamak potansiyel uygulanır. Sinyal üçüncü ve dördüncü tayf satırıyla Mn işaretleyici (4.1.7) kaydettirin.
  4. Ölçüm tamamlandığında, verileri analiz.
  5. Bazı gibi bir dizi spin yalnızca bileşikler için gerçekleştirilebilir analiz (çözünmez polimerler) üzerinde WE yatırılır. Spin sayısını hesaplamak için çift-kalibre edilmiş Mn dahili standart elde edilen değerle karşılaştırılması ardından EPR sinyal entegre. Sayıları polimer denklem 724,32,33kullanarak elektrot oluşturan birimler yinelenen:
    Equation 9(7)
    nerede lmer -sayı polimer birimlerinde yinelenen, Qpolym polimerizasyon ücret, F , Faraday sabiti ise NA Avogadro sayısı.
  6. Doping masrafı hesaplamak için denklem 8'ikullanarak CV yatırılan polimer EPR ölçümü önce spektroelektrokimyasal hücrede kaydedilen kullanın:
    Equation 11(8)
    Qd doping şarj nerede ben geçerli, E kümesi potansiyel, E0 başlangıç potansiyeli, v tarama ve e elemental şarj.
  7. Hesaplanan doping şarj denklem 9kullanarak doping düzeyini hesaplamak için kullanın:
    Equation 12(9)
    nerede ∆Ddüzey, Qd doping - doping ücret ve lmer -polimer birimlerinde yinelenen sayısı
  8. Bipolarons sayısını hesaplamak için bir ilk doping düzey eşittir sıfır varsayıyorum. Bipolarons sayısı kullanılarak hesaplanması bu yüzden polarons spin, konsantrasyon üzerinden birim sayısını kullanın denklem 10. Hesaplamalarda, bipolarons ilk miktarı sıfırdır ve faradaic akım çok faradaic akım daha yüksek olduğunu varsayalım.
    Equation 14(10)
    zben yetkili nakliyeci temel ücret, nerede niücret taşıyıcıları polimer birim numarasıdır, (p) polarons ise (b) bipolarons.
  9. Hulâsa belgili tanımlık g-faktör EPR spectra değeri. Bu dördüncü manganez satırda bir golduğunu bilerek bir iç standart olarak (adım 4.2.3 ve 4.3.8), MN kullanarak belirlemek-faktör 2.03324. EPR sinyal çizgi genişliğini mT en az ve en fazla EPR sinyal arasındaki mesafe olarak hesaplayın. Bu değer nerede (hangi atom) radikaller oluşur söyleyebilir miyim önemlidir.

Representative Results

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.

Figure 1
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. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
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. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
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 =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4. EPR altı tayf satır manganez standart. Sinyal shift kalibrasyonu için kullanılan manganez paramagnetic sinyal. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
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. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
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. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
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. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 8
Şekil 8: EPR spektroelektrokimyasal polaron sinyal konjuge polimer. Elektron paramagnetic rezonans (EPR) spectra oksidasyon konjuge polimer (EPR spectra polaron türlerin) ilk adımı sırasında kayıtlı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 9
Şekil 9: döngüsel voltammetry (CV) ferrocene ve decamethylferrocene. İki elektrokimyasal standartları saf ve potansiyel kayma gösterilen karışımı olarak karşılaştırılması. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Discussion

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.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

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.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Potentiostat Metrohm Autolab PGSTAT100
EPR JEOL JES-FA200
UV-Vis detector Oceanoptics QE6500
NIR detector Oceanoptics NIRQuest
Dichloromethane (DCM) Sigma-Aldrich 106048
Tetrabutylammonium tetrafluoroborate (Bu4NBF4) Sigma-Aldrich 86896
2-propanol, 99.9% Sigma-Aldrich 675431
Acetone, 99.9% Sigma-Aldrich 439126
Ultrasonic Bath Elma S30H
Tetrahydrofuran >99.9% Sigma-Aldrich 401757
ferrocene >98% Sigma-Aldrich F408
decamethylferrocene >97% Sigma-Aldrich 378542

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. O'Brien, D. F., Baldo, M. A., Thompson, M. E., Forrest, S. R. Improved energy transfer in electrophosphorescent devices. Applied Physics Letters. 74, 442-444 (1999).
  2. Chin, B. D., et al. Effects of interlayers on phosphorescent blue organic light-emitting diodes. Applied Physics Letters. 86, 133505-133507 (2005).
  3. Cardon, C. M., Li, W., Kaifer, A. E., Stockdale, D., Bazan, G. C. Electrochemical Considerations for Determining Absolute Frontier Orbital Energy Levels of Conjugated Polymers for Solar Cell Applications. Advanced Materials. 23, 2367-2371 (2011).
  4. Bang, A. -M., et al. A novel random terpolymer for high-efficiency bulk-heterojunction polymer solar cells. RSC Advances. 7, 1975-1980 (2017).
  5. Tybrandt, K., Kollipara, S. B., Berggren, M. Organic electrochemical transistors for signal amplification in fast scan cyclic voltammetry. Sensors and Actuators B: Chemical. 195, 651-656 (2014).
  6. Schaur, S., Stadler, P., Meana-Esteban, B., Neugebauer, H., Sariciftci, N. S. Electrochemical doping for lowering contact barriers in organic field effect transistors. Organic Electronics. 13, 1296-1301 (2012).
  7. Mullen, K., Scherf, U. Organic Light Emitting Devices: Synthesis, Properties and Applications. , Wiley-VCH. Weinheim. (2006).
  8. Monk, P. M. S., Mortimer, R. J., Rosseinsky, D. R. Electrochromism and Electrochromic Devices. , Cambridge University Press. Cambridge. (2007).
  9. Skotheim, T. A., Elsenbaumer, R. L., Reynolds, J. R. Handbook of Conducting Polymers. , Marcel Dekker. New York. (1998).
  10. Data, P., et al. Kesterite Inorganic-Organic Heterojunction for Solution Processable Solar Cells. Electrochimica Acta. 201, 78-85 (2016).
  11. Data, P., Pander, P., Okazaki, M., Takeda, Y., Minakata, S., Monkman, A. P. Dibenzo[a,j]phenazine-Cored Donor-Acceptor-Donor Compounds as Green-to-Red/NIR Thermally Activated Delayed Fluorescence Organic Light Emitters. Angewandte Chemie International Edition. 55 (19), 5739-5744 (2016).
  12. Jankus, V., et al. Highly Efficient TADF OLEDs: How the Emitter-Host Interaction Controls Both the Excited State Species and Electrical Properties of the Devices to Achieve Near 100% Triplet Harvesting and High Efficiency. Advanced Functional Materials. 24 (39), 6178-6186 (2014).
  13. Data, P., et al. Exciplex Enhancement as a Tool to Increase OLED Device Efficiency. Journal of Physical Chemistry C. 120 (4), 2070-2078 (2016).
  14. Dias, F. B., et al. The Role of Local Triplet Excited States and D-A Relative Orientation in Thermally Activated Delayed Fluorescence: Photophysics and Devices. Advanced Science. , (2016).
  15. Okazaki, M., et al. Thermally Activated Delayed Fluorescent Phenothiazine-Dibenzo[a,j]phenazine-Phenothiazine Triads Exhibiting Tricolor-Changing Mechanochromic Luminescence. Chemical Science. 8, 2677-2686 (2017).
  16. Data, P., et al. Efficient p-phenylene based OLEDs with mixed interfacial exciplex emission. Electrochimica Acta. 182, 524-528 (2015).
  17. Goushi, K., Yoshida, K., Sato, K., Adachi, C. Organic light-emitting diodes employing efficient reverse intersystem crossing for triplet-to-singlet state conversion. Nature Photonics. 6, 253-258 (2012).
  18. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Influence of heteroaryl group on electrochemical and spectroscopic properties of conjugated polymers. Electrochimica Acta. 83, 271-282 (2012).
  19. Data, P., Motyka, M., Lapkowski, M., Suwinski, J., Monkman, A. Spectroelectrochemical Analysis of Charge Carries as a Way of Improving Poly(p-phenylene) Based Electrochromic Windows. Journal of Physical Chemistry C. 119, 20188-20200 (2015).
  20. Enengl, C., et al. Explaining the Cyclic Voltammetry of a Poly(1,4-phenylene-ethynylene)-alt-poly(1,4-phenylene-vinylene) Copolymer upon Oxidation by using Spectroscopic Techniques. ChemPhysChem. 18, 93-100 (2017).
  21. Gudeika, D., et al. Hydrazone containing electron-accepting and electron-donaiting moieties. Dyes Pigments. 91, 13-19 (2011).
  22. Swist, A., Cabaj, J., Soloducho, J., Data, P., Lapkowski, M. Novel acridone-based branched blocks as highly fluorescent materials. Synthetic Metals. 180, 1-8 (2013).
  23. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Influence of alkyl chain on electrochemical and spectroscopic properties of polyselenophenes. Electrochimica Acta. 87, 438-449 (2013).
  24. Laba, K., et al. Electrochemically induced synthesis of poly(2,6-carbazole). Macromolecular Rapid Communications. 36, 1749-1755 (2015).
  25. Pluczyk, S., et al. Unusual Electrochemical Properties of the Electropolymerized Thin Layer Based on a s-Tetrazine-Triphenylamine Monomer. Journal of Physical Chemistry C. 120, 4382-4391 (2016).
  26. Blacha-Grzechnik, A., Turczyn, R., Burek, M., Zak, J. In situ Raman spectroscopic studies on potential-induced structural changes in polyaniline thin films synthesized via surface-initiated electropolymerization on covalently modified gold surface. Vibrational Spectroscopy. 71, 30-36 (2014).
  27. Laba, K., et al. Diquinoline derivatives as materials for potential optoelectronic applications. Journal of Physical Chemistry C. 119, 13129-13137 (2015).
  28. Enengl, S., et al. Spectroscopic characterization of charge carriers of the organic semiconductor quinacridone compared with pentacene during redox reactions. Journal of Materials Chemistry C. 4, 10265-10278 (2016).
  29. Data, P., et al. Electrochemically Induced Synthesis of Triphenylamine-based Polyhydrazones. Electrochimica Acta. 230, 10-21 (2017).
  30. Brzeczek, A., et al. Synthesis and properties of 1,3,5-tricarbazolylbenzenes with star-shaped architecture. Dyes Pigments. 113, 640-648 (2015).
  31. Data, P., Lapkowski, M., Motyka, M., Suwinski, J. Electrochemistry and spectroelectrochemistry of a novel selenophene-based monomer. Electrochimica Acta. 59, 567-572 (2012).
  32. Data, P., et al. Electrochemical and spectroelectrochemical comparison of alternated monomers and their copolymers based on carbazole and thiophene derivatives. Electrochimica Acta. 122, 118-129 (2014).
  33. Data, P., et al. Evidence for Solid State Electrochemical Degradation Within a Small Molecule OLED. Electrochimica Acta. 184, 86-93 (2015).
  34. Data, P., et al. Unusual properties of electropolymerized 2,7- and 3,6- carbazole derivatives. Electrochimica Acta. 1282, 430-438 (2014).
  35. Etherington, M. K., et al. Regio- and conformational isomerization critical to design of efficient thermally-activated delayed fluorescence emitters. Nature Communications. 8, 14987 (2017).
  36. Trasatti, S. The absolute electrode potential: an explanatory note. Pure and Applied Chemistry. 58, 955-966 (1986).
  37. Cardona, C. M., et al. Electrochemical Considerations for Determining Absolute Frontier Orbital Energy Levels of Conjugated Polymers for Solar Cell Applications. Advanced Materials. 23, 2367-2371 (2011).
  38. Bredas, J. -L. Mind the gap! Mater Horiz. 1, 17-19 (2014).
  39. Gerson, F., Huber, W. Electron Spin Resonance Spectroscopy of Organic Radicals. , (2003).
  40. Brustolon, M., Giamello, E. Electron Paramagnetic Resonance. A Practitioner's Toolkit. , John Wiley & Sons Inc. New Jersey. (2009).
  41. Weil, J., Bolton, J. Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications. , John Wiley & Sons, Inc. (2007).
  42. Rieger, P. H. Electron Spin Resonance. Analysis and Interpretation. , The Royal Society of Chemistry. (2007).
  43. Roznyatovskiy, V. V., Gardner, D. M., Eaton, S. W., Wasielewski, M. R. Radical Anions of Trifluoromethylated Perylene and Naphthalene Imide and Diimide Electron Acceptors. Organic Letters. 16, 16-19 (2013).
  44. Pluczyk, S., Kuznik, W., Lapkowski, M., Reghu, R. R., Grazulevicius, J. V. The Effect of the Linking Topology on the Electrochemical and Spectroelectrochemical Properties of Carbazolyl Substituted Perylene Bisimides. Electrochimica Acta. 135, 487-494 (2014).
  45. Ledwon, P., et al. A Novel Donor-acceptor Carbazole and Benzothiadiazole Material for Deep Red and Infrared Emitting Applications. Journal of Materials Chemistry C. 4, 2219-2227 (2016).
  46. Heinze, J., Frontana-Uribe, B. A., Ludwigs, S. Electrochemistry of Conducting Polymers-Persistent Models and New Concepts. Chemical Reviews. 110, 4724-4771 (2010).
  47. Kurowska, A., Kostyuchenko, A. S., Zassowski, P., Skorka, L., Yurpalov, V. L., Fisyuk, A. S., Pron, A., Domagala, W. Symmetrically Disubstituted Bithiophene Derivatives of Properties. Journal of Physical Chemistry C. 118, 25176-25189 (2014).
  48. Zotti, G., Schiavon, G., Zecchin, S., Morin, J. F., Leclerc, M. Electrochemical, Conductive, and Magnetic Properties of 2,7-Carbazole-Based Conjugated Polymers. Macromolecules. 35, 2122-2128 (2002).
  49. Kaim, W., Fiedler, J. Spectroelectrochemistry: The Best of Two Worlds. Chemical Society Reviews. 38, 3373-3382 (2009).
  50. Duling, D. R. Simulation of Multiple Isotropic Spin-Trap EPR Spectra. Journal of Magnetic Resonance, Series B. 104, 105-110 (1994).
  51. Benson, C. R., et al. Multiplying the Electron Storage Capacity of a Bis-Tetrazine Pincer Ligand. Dalton Transactions. 43, 6513-6524 (2014).
  52. Nobuyasu, R. S., et al. Rational Design of TADF Polymers Using a Donor-Acceptor Monomer with Enhanced TADF Effi ciency Induced by the Energy Alignment of Charge Transfer and Local Triplet Excited States. Advanced Optical Materials. 4, 597-607 (2016).

Tags

Kimya sayı: 140 çevrimsel Voltammetry elektron Paramagnetic rezonans ultraviyole görünür ve Kızıl-spektroskopi organik elektronik organik ışık yayan diyotlar organik fotovoltaik Birleşik polimerler elektron ilgisi iyonizasyon Potansiyel ücret taşıyıcılar Spectroelectrochemistry
Çevrimsel Voltammetry, UV-VIS-NIR ve EPR Spectroelectrochemistry organik bileşikleri analiz kullanarak
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pluczyk, S., Vasylieva, M., Data, P. … More

Pluczyk, S., Vasylieva, M., Data, P. Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds. J. Vis. Exp. (140), e56656, doi:10.3791/56656 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter