Reductiva electropolimerización de un poli-piridilo Complex contiene vinilo sobre carbón vítreo y dopado con flúor óxido de estaño Electrodos
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
Modificación de la superficie del electrodo controlable es importante en un número de campos, especialmente aquellos con aplicaciones de combustibles solares. Electropolimerización es una técnica de modificación de la superficie que electrodepósitos un película polimérica en la superficie de un electrodo utilizando un potencial aplicada para iniciar la polimerización de los sustratos en la capa de Helmholtz. Esta técnica útil se estableció por primera vez por una colaboración Murray-Meyer de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, en la década de 1980 y utilizado para estudiar numerosos fenómenos físicos de películas que contienen complejos inorgánicos como el sustrato monomérico. Aquí, seleccionamos a un procedimiento para electrodos de recubrimiento con un complejo inorgánico mediante la realización de electropolimerización reductiva del complejo poli-piridilo contiene vinilo en electrodos recubiertos de carbono vítreo y flúor óxido de estaño dopado. Se incluyen recomendaciones sobre las configuraciones de células electroquímicas y los procedimientos de solución de problemas. Aunque no explicitly describe aquí, electropolimerización oxidativa de compuestos que contienen pirrol sigue procedimientos similares a electropolimerización reductora a base de vinilo, pero son mucho menos sensibles a oxígeno y agua.
Introduction
Electropolimerización es una técnica de polimerización que utiliza un potencial aplicado para iniciar la polimerización de los precursores monoméricos directamente en la superficie de un electrodo y se ha explotado para producir electroactivo delgada y / o fotoquímicamente películas polypyridyl activos en el electrodo y semiconductores superficies. 1-4 Electrocatálisis, 5-10 de transferencia de electrones, 11, 12 fotoquímica, 13-16 electrochromism, 17 y coordinación química 18 han sido investigados en películas electroquímicamente. Esta técnica fue desarrollada por primera vez en la Universidad de Carolina del Norte en una colaboración Meyer-Murray por el electropolimerización de vinilo 3, 5, 7, 8, 11 a 15, 19, y 20 pirrol 6, 9, 21 a 24 me derivatizarsecomplejos am- sobre una variedad de sustratos realización. La figura 1 presenta una serie de ligandos basados piridilo común que, cuando se coordina a complejos metálicos, han producido electropolymers. En electropolimerización reductora, electropolimerización de compuestos de vinilo que contienen se produce tras la reducción de ligandos piridilo conjugados con grupos vinilo, mientras que con ligandos de pirrol-funcionalizado, electropolimerización se inicia por la oxidación de los restos de pirrol, resultando en electropolimerización oxidativo (Figura 2). Tecnología electropolimerización fue desarrollado con el objetivo de proporcionar una metodología generalizada para unir directamente prácticamente cualquier complejo de metal de transición a cualquier electrodo. La versatilidad del método abre la puerta a numerosas investigaciones de electropolymer electrodos modificados.
En contraste con otras estrategias de fijación, que implican contacto directo con el electrodo, electropolimerización ofrece la advantage de no requerir superficie del electrodo pre-modificación. . Por lo tanto, se puede aplicar a cualquier número de sustratos que llevan a cabo, independientemente de la composición superficial o la morfología 4, 10, 25, 26 Esta versatilidad es un resultado del cambio de las propiedades físicas como la duración de polímero crece; los monómeros son solubles en la solución electrolítica pero a medida que se produce la polimerización y la reticulación rigidiza la película, la precipitación y adsorción física se produce la superficie del electrodo (Figura 3). 27
En comparación con carboxilato unido a la superficie de óxido, que son inestables en las superficies de óxido en el agua, o complejos de fosfonato derivatizados, que son inestables a valores de pH elevados, comúnmente utilizados en la investigación de combustibles solar, estas estructuras de película de electrodo de polímero interfaciales ofrecen el beneficio añadido de la estabilidad en una variedad de medios, incluyendo disolventes orgánicos y agua en un intervalo de pH de gran tamaño (0-14).28-30 electropolimerización también puede depositar películas con grandes gamas de coberturas superficiales aparentes, a partir de sub-monocapa a decenas o cientos de equivalentes monocapa, mientras que las estructuras de carboxilato o fosfonato derivatizado complejos de interfaz se limitan a las coberturas de superficie monocapa.
Aunque cualquier número de compuestos que contienen piridilo y polypyridyl de vinilo o de pirrol son capaces de polimerización, [Ru II (PhTpy) (5,5'-dvbpy) (MeCN)] (PF 6) 2, (1; PhTpy es 4 'fenil- 2,2 ': 6', 2 '' – terpiridina; 5,5'-dvbpy es 5,5'-divinil-2,2'-bipiridina; Figura 4) se utilizará como complejo modelo para demostrar electropolimerización reductiva sobre carbón vítreo y óxido de estaño dopado con flúor, FTO, electrodos en este informe. 1 es un ejemplo de un precursor electropolymer moderna que tiene aplicaciones potenciales electrocatalíticas y, debido a su metal a li-transferencia de carga gand, MLCT, espectro de absorción de la mentira en la región visible del espectro de luz, se puede investigar con UV-Vis. 18, 30 Tenga en cuenta que algunos de los resultados presentados aquí por 1 ya han sido publicados en una forma ligeramente modificada. 18
Protocol
Representative Results
Discussion
Electropolimerización ofrece una amplia gama de variables controlables que no son comunes a otras técnicas. Además de las variables de reacción estándar como concentración de reactivo (monómero), temperatura, disolvente, etc., electropolimerización puede ser controlado adicionalmente por parámetros del experimento electroquímicos comunes a los métodos electroquímicos. Tasas CV escaneo, potenciales conmutación, y el número de ciclos afectan la deposición de electropolymers. Por ejemplo, a medida q…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Reconocemos el Instituto Militar de Virginia (VMI) Departamento de Química para el apoyo de experimentos electroquímicos e instrumentación (LSC y JTH). La Oficina VMI del Decano de la Facultad apoyado cuotas de producción asociados a las publicaciones JoVE. Reconocemos la UNC EFRC: Centro de Combustibles Solares, un centro de investigación de vanguardia de la Energía, financiado por el Departamento de Energía, Oficina de Ciencia, Oficina de Energía de Ciencias Básicas bajo Premio número DE-SC0001011, Estados Unidos para el apoyo de la síntesis y caracterización de materiales compuestos (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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