Electropolimerização redutiva de um complexo poli-piridil-vinil no Glassy contendo carbono e flúor-dopado com óxido de estanho Eléctrodos
Summary
A procedure for performing reductive electropolymerization of vinyl-containing compounds onto glassy carbon and fluorine doped tin-oxide coated electrodes is presented. Recommendations on electrochemical cell configurations and troubleshooting procedures are included. Although not explicitly described here, oxidative electropolymerization of pyrrole-containing compounds follows similar procedures to vinyl-based reductive electropolymerization.
Abstract
Controlável modificação da superfície do eletrodo é importante em um número de campos, especialmente aqueles com aplicações de combustíveis solares. Electropolimerização é uma técnica de modificação de superfície que electrodepósitos um filme polimérico na superfície de um eléctrodo pela utilização de um potencial aplicado para iniciar a polimerização de substratos presentes na camada de Helmholtz. Esta técnica útil foi estabelecido pela primeira vez por uma colaboração Murray-Meyer da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill no início de 1980 e utilizado para estudar inúmeros fenômenos físicos de filmes contendo complexos inorgânicos como o substrato monomérica. Aqui, destacam-se um procedimento para eletrodos de revestimento com um complexo inorgânico realizando electropolimerização redutora do complexo poli-piridil contendo vinil em carbono vítreo e flúor óxido de estanho dopado eletrodos revestidos. Recomendações sobre configurações de células eletroquímicas e procedimentos de solução de problemas estão incluídos. Embora não explicitly descrito aqui, electropolimerização oxidativa de compostos contendo pirrolo segue procedimentos semelhantes à base de vinil electropolimerização redutora, mas são muito menos sensíveis ao oxigénio e à água.
Introduction
Electropolimerização é uma técnica de polimerização que utiliza um potencial aplicado para iniciar a polimerização de precursores monoméricos directamente na superfície de um eléctrodo e tem sido explorada para produzir electroactivo fina e / ou fotoquimicamente polypyridyl filmes activos em superfícies de eléctrodos e semicondutores. 1-4 Eletrocatálise, 5-10 de transferência de elétrons, 11, 12 fotoquímica, 13-16 eletrocromismo, 17 e 18 de coordenação química foram investigadas em filmes eletropolimerizado. Esta técnica foi desenvolvida pela primeira vez na Universidade da Carolina do Norte, em uma colaboração Meyer-Murray para a eletropolimerização do vinil 3, 5, 7, 8, 11-15, 19, 20 e pirrol 6, 9, 21-24 me derivadocomplexos TAL em uma variedade de condução substratos. A Figura 1 apresenta uma série de ligantes baseados piridil comum que, quando coordenou a complexos de metais, têm produzido electropolymers. Em electropolimerização redutiva, electropolimerização de compostos vinílicos contendo ocorre mediante a redução de piridilo ligandos conjugados com grupos vinilo, enquanto funcionalizado com ligandos-pirrole, electropolimerização é iniciada pela oxidação dos radicais pirrole, resultando em electropolimerização oxidativo (Figura 2). Electropolimerização tecnologia foi desenvolvida com o objectivo de proporcionar um método generalizado para unir directamente virtualmente qualquer complexo de metal de transição com qualquer eléctrodo. A versatilidade do método abre a porta para numerosas investigações de electropolymer eléctrodos modificados.
Em contraste com outras estratégias de fixação, que envolvem ligação directa para o eléctrodo, a electropolimerização oferece advantage de não necessitar de superfície do eletrodo pré-modificação. . Por isso, pode ser aplicada a qualquer número de substratos condutores, independentemente da sua composição ou morfologia de superfície 4, 10, 25, 26 Esta versatilidade é um resultado da mudança de propriedades físicas como o comprimento de polímero cresce; os monómeros são solúveis na solução electrolitica, mas como a polimerização ea reticulação rigidifies o filme, precipitação e adsorção física da superfície do eléctrodo ocorre (Figura 3). 27
Em comparação com o óxido de carboxilato ligado à superfície, que são instáveis em superfícies de óxido em água, ou complexos derivatizado-fosfonato, que são instáveis a pH elevados, utilizados em pesquisa de combustíveis solar, estas estruturas interfaciais película de eléctrodo de polímero de oferecer a vantagem adicional de estabilidade em uma variedade de materiais, incluindo solventes orgânicos e água sobre uma grande faixa de pH (0-14).28-30 electropolimerização também pode depositar filmes com grandes intervalos de coberturas visíveis da superfície, a partir de sub-monocamada para dezenas ou centenas de equivalentes de monocamada, enquanto estruturas de carboxilato ou derivado-fosfonato complexos de interface estão limitados a coberturas de superfície monocamada.
Embora qualquer número de compostos que contêm piridilo e polypyridyl vinil ou de pirrole são capazes de polimerização, [Ru II (PhTpy) (5,5'-dvbpy) (MeCN)] (PF6) 2, (1; PhTpy é 4'-fenil -2,2 ': 6', 2 '' – terpyridine; 5,5'-dvbpy é 5,5'-divinil-2,2'-bipiridina; Figura 4) irá ser utilizada como um complexo modelo demonstrar electropolimerização redutiva em carbono vítreo e óxido de estanho dopado com flúor, FTO, eletrodos neste relatório. 1 é um exemplo de um precursor electropolymer moderna que tem aplicações potenciais electrocatalíticas e, devido ao seu metal-ligand de transferência de carga, MLCT, espectro de absorção encontra-se na região visível do espectro de luz, pode ser investigada com UV-Vis. 18, 30 Por favor, note que alguns resultados apresentados aqui por 1 já foram publicados em uma forma ligeiramente modificada. 18
Protocol
Representative Results
Discussion
Electropolimerização oferece uma ampla gama de variáveis controláveis que não são comuns a outras técnicas. Além das variáveis de reacção padrão como reagente (monómero) de concentração, temperatura, solvente, etc, electropolimerização pode ser adicionalmente controlado por parâmetros da experiência electroquímicos comuns aos métodos electroquímicos. Taxas de CV de digitalização, potenciais de comutação, e número de ciclos afetam a deposição de electropolymers. Por…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Reconhecemos a Virginia Military Institute (VMI) Departamento de Química para o apoio de ensaios eletroquímicos e instrumentação (LSC e JTH). O Gabinete de VMI do Director da Faculdade suportado custos de produção associados com publicações JoVE. Reconhecemos a UNC EFRC: Centro de Combustíveis solares, um Centro de Pesquisa de Energia Frontier financiado pelo Departamento de Energia, Secretaria de Ciência, Instituto de ciências básicas da energia sob Award Número DE-SC0001011, dos Estados Unidos para o apoio da síntese de compostos e caracterização de materiais (DPH ).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number |
| Tetrabutylammonium hexafluorophosphate for electrochemical analysis, ≥99.0%, | Sigma-Aldrich | 86879-25G |
| Acetonitrile (Optima LC/MS), Fisher Chemical | Fisher Scientific | A955-4 |
| 3 mm dia. Glassy Carbon Working Electrode | CH Instruments | CH104 |
| Non-Aqueous Ag/Ag+ Reference Electrode w/ porous Teflon Tip | CH Instruments | CHI112 |
| Platinum gauze | Alfa Aesar | AA10282FF |
| Electrode Polishing Kit | CH Instruments | CHI120 |
| Cole-Parmer KAPTON TAPE 1/2IN X 36 YD | Fisher Scientific | NC0099200 |
| Fisherbrand Polypropylene Tubing 4-Way Connectors | Fisher Scientific | 15-315-32B |
| 500mL Bottle, Gas Washing, Tall Form, Coarse Frit | Chemglass | CG-1114-15 |
| 3 compartment H-Cell for electrochemistry | Custom made H-cell with 3 compartments | |
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