Riduttiva elettropolimerizzazione di un Poly-piridil Complex-vinile contenente on Glassy carbonio e fluoro-drogato Tin Oxide Elettrodi
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
Controllabile modifica della superficie dell'elettrodo è importante in numerosi campi, in particolare quelli con applicazioni combustibili solari. Elettropolimerizzazione è una tecnica di modificazione superficiale che elettrodepositi un film polimerico sulla superficie di un elettrodo utilizzando un potenziale applicato di avviare la polimerizzazione di substrati nello strato Helmholtz. Questa tecnica utile è stata fondata da una collaborazione Murray-Meyer presso la University of North Carolina a Chapel Hill nei primi anni 1980 e utilizzato per studiare numerosi fenomeni fisici di film contenenti complessi inorganici come il substrato monomero. Qui, si evidenzia una procedura per gli elettrodi di rivestimento con un complesso inorganico eseguendo elettropolimerizzazione riduttiva del complesso poli-piridil vinile contenente sul carbonio vetroso e fluoro ossido di stagno drogato elettrodi rivestiti. Raccomandazioni su configurazioni cella elettrochimica e le procedure di risoluzione dei problemi sono inclusi. Anche se non equi xplicitly descritto, elettropolimerizzazione ossidativa di composti contenenti pirrolici segue procedure simili a base di vinile elettropolimerizzazione riduttivo, ma sono molto meno sensibili a ossigeno e acqua.
Introduction
Elettropolimerizzazione è una tecnica di polimerizzazione che utilizza un potenziale applicato di avviare la polimerizzazione dei precursori monomerici direttamente sulla superficie di un elettrodo ed è stato sfruttato per produrre elettroattivi sottile e / o fotochimicamente film polypyridyl attivi sulle superfici degli elettrodi e dei semiconduttori. 1-4 Elettrocatalisi, 5-10 trasferimento di elettroni, 11, 12 fotochimica, 13-16 electrochromism, 17 e chimica di coordinazione 18 sono state studiate in film electropolymerized. Questa tecnica è stata sviluppata presso la University of North Carolina in una collaborazione Meyer-Murray per il elettropolimerizzazione di vinile 3, 5, 7, 8, 11-15, 19, 20 e pirrolo 6, 9, 21-24 me derivatizzataTal complessi su una varietà di substrati conduzione. La Figura 1 presenta una serie di leganti a base piridile comune che, quando coordinato a complessi metallici, hanno prodotto electropolymers. In elettropolimerizzazione riduttiva, elettropolimerizzazione di composti vinilici contenenti verifica sulla riduzione leganti piridinici coniugati con gruppi vinilici, mentre con ligandi pirrolo-funzionalizzato, elettropolimerizzazione viene iniziata mediante ossidazione delle frazioni pirrolo, conseguente ossidativo elettropolimerizzazione (Figura 2). Elettropolimerizzazione tecnologia è stata sviluppata con l'obiettivo di fornire una metodologia generalizzata per collegare direttamente qualsiasi complesso di metallo di transizione per qualsiasi elettrodo. La versatilità del metodo apre la porta a numerose ricerche di electropolymer elettrodi modificati.
In contrasto con altre strategie di attaccamento, che comportano legame diretto dell'elettrodo, elettropolimerizzazione offre la advantage di non richiedere superficie dell'elettrodo pre-modifica. . Quindi può essere applicato a qualsiasi numero di substrati conduttivi, indipendentemente composizione superficiale o morfologia 4, 10, 25, 26 Questa versatilità è il risultato di modificare le proprietà fisiche come la lunghezza del polimero cresce; i monomeri sono solubili nella soluzione elettrolitica, ma come si verifica polimerizzazione e reticolazione irrigidisce il film, precipitazione e adsorbimento fisico si verifica la superficie dell'elettrodo (Figura 3). 27
Rispetto ai ossido carbossilato-bound superficie, che sono instabili sulle superfici di ossido in acqua, o complessi fosfonato-derivatizzato, instabili pH elevati di, comunemente utilizzati nella ricerca combustibili solare, queste strutture interfacciali pellicola elettrodo-polimero offrono il vantaggio di stabilità in una varietà di supporti, tra cui i solventi organici e acqua su un ampio intervallo di pH (0-14).28-30 elettropolimerizzazione può anche depositare film con grandi intervalli di coperture superficie apparente, dal sub-monostrato a decine o centinaia di equivalenti monostrato, mentre strutture carbossilato o fosfonato-derivatizzata complessi-interfaccia sono limitati a coperture superficiali monostrato.
Anche se un numero qualsiasi di vinile o pirrolici contenenti piridil e polypyridyl composti sono in grado di polimerizzazione, [Ru II (PhTpy) (5,5'-dvbpy) (MeCN)] (PF 6) 2, (1; PhTpy è 4'-fenil -2,2 ': 6', 2 '' – terpyridine; 5,5'-dvbpy è 5,5'-divinil-2,2'-bipiridina, Figura 4) sarà utilizzata come un complesso modello per dimostrare elettropolimerizzazione riduttiva su carbone vetroso e ossido di stagno drogato con fluoro, FTO, elettrodi in questa relazione. 1 è un esempio di un moderno precursore electropolymer che ha potenziali applicazioni elettrocatalitici e, grazie alla sua metallo-ligand trasferimento di carica, MLCT, spettro di assorbimento che giace nella regione visibile dello spettro di luce, può essere analizzata con la spettroscopia UV-Vis. 18, 30 Si prega di notare che alcuni risultati presentati qui per 1 sono già stati pubblicati in una forma leggermente modificata. 18
Protocol
Representative Results
Discussion
Elettropolimerizzazione offre una vasta gamma di variabili controllabili che non sono comuni ad altre tecniche. Oltre alle variabili di reazione standard come reagente (monomero) concentrazione, temperatura, solventi, ecc, elettropolimerizzazione può essere ulteriormente controllata da parametri dell'esperimento elettrochimici comuni metodi elettrochimici. Tassi CV scansione, potenzialità di commutazione, e il numero di cicli influenzano la deposizione di electropolymers. Ad esempio, il numero di cicli at…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Riconosciamo il Virginia Military Institute (VMI) Dipartimento di Chimica per il supporto di esperimenti elettrochimici e strumentazione (LSC e JTH). L'Ufficio VMI del Preside della Facoltà sostenuto canoni di produzione associati con le pubblicazioni JoVE. Riconosciamo l'UNC EFRC: Centro per Combustibili solari, un Frontier Centro di ricerca energetica finanziata dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Office of Science, Ufficio di Scienze di base dell'energia sotto Award Numero DE-SC0001011, per il supporto della sintesi composto e caratterizzazione dei materiali (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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