グラッシーカーボンとフッ素ドープ酸化スズ電極上にビニル含有ポリピリジル錯体の還元電解重合
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
制御可能な電極表面の修飾は、フィールド、太陽燃料アプリケーションで特に数が重要である。電解重合は、ヘルムホルツ層における基質の重合を開始するために印加電位を利用することにより、電極の表面に高分子フィルムを電着物つの表面改質技術である。この有用な技術は、最初に1980年代初期にノースカロライナ大学チャペルヒル校で、マレー·マイヤーのコラボレーションによって確立され、単量体の基板などの無機複合体を含有するフィルムの多数の物理現象を研究するために利用された。ここでは、ガラス状炭素、フッ素ドープ酸化スズコーティングされた電極上にビニル含有ポリピリジル錯体の還元電解重合を行うことにより、無機複合体被覆電極のための手順を強調する。電気化学セル構成およびトラブルシューティングの手順上の勧告が含まれています。メールではないがxplicitlyここで説明し、ピロール含有化合物の酸化電解重合は、ビニル系還元電解と同様の手順に従うが、はるかに感度が低い酸素および水にある。
Introduction
電解重合を直接電極の表面でモノマー前駆体の重合を開始するために印加電位を利用して、薄い電気および/ または電極と半導体表面に光化学的に活性なポリピリフィルムを製造するために利用された重合法である。1-4電気触媒、 5-10電子移動、11、12光化学、13-16エレクトロ17と協調化学18は 、電解膜で研究されてきた。この技術は、第一ビニール3、5、7、8、11-15、19、20、およびピロール6,9の電解重合のためのマイヤー·マレーのコラボレーションでノースカロライナ大学で開発された、21〜24は私を誘導体化導電性基板の上に、様々タル複合体。 図1 electropolymersを生成した金属錯体に配位した場合に、共通のベースピリジル配位子の数を示す。ピロール官能化リガンドと、電解が（ 図2）、酸化電解重合で得られた、ピロール部分の酸化によって開始される一方、還元電解重合では、ビニル基含有化合物の電解重合は、ビニル基にコンジュゲートピリジル配位子の還元時に発生する。電解技術が直接電極に実質的に任意の遷移金属錯体を取り付けるための一般化された方法を提供することを目的として開発された。メソッドの汎用性はelectropolymer修正された電極の数々の調査への扉を開きます。
電極への直接結合を含む他の取り付けストラテジーとは対照的に、電解重合は前売りを提供電極表面の事前修正を必要としないアンテージ。したがって、それは関係なく、表面組成または形態の、導電性基板は任意の数に適用することができる4、10、25、26、この汎用性は、長さが成長するポリマーの物性を変化させることの結果である。モノマーは、電解液中に可溶性であるが、重合がrigidifiesを発生し、架橋フィルムとして、沈殿および物理吸着電極表面（ 図3）が発生する。27
一般に太陽燃料研究に使用される高められたpHは、で不安定であり、酸化物の水中での表面、又はホスホネート誘導体化錯体に不安定であり、酸化物表面に結合したカルボキシレートと比較して、これらの界面電極高分子フィルム構造体は、安定性の追加の利点を提供する大pH範囲（0〜14）を介して、有機溶媒と水を含む様々なメディアで。28-30カルボキシレートまたはホスホネート誘導体化複合体·インタフェース構造が単層表面被覆率に制限されているのに対し、電解重合はまた、サブモノレイヤーから同等物単層の数十または数百に、見かけの表面被覆率の大範囲が膜を堆積することができます。
、ピリジルおよびポリピリジル化合物を含有するビニルピロール、任意の数の重合が可能であるもののの[Ru II（PhTpy）（5,5'- dvbpy）（MeCN中）]（PF 6）2、（1; PhTpy 4'-フェニルである-2,2 '：6'、2 '' -ターピリジン; 5,5'- dvbpyは5,5'-ジビニル-2,2'-ビピリジンであり; 図4）は 、還元電解重合を実証するためのモデルの複合体として利用されるガラス状炭素とフッ素ドープ酸化スズで、FTO、本報告書内の電極1は 、その金属-李に、潜在的な電極触媒の用途を有する近代的electropolymer前駆体の例であり、GAND電荷移動、MLCT、光スペクトルの可視領域内にある吸収スペクトルは、紫外可視分光法を用いて調査することができます。18、30 1のためにここに提示され、いくつかの結果は、すでにわずかに変更された形で公開されていることに注意してください。18
Protocol
Representative Results
Discussion
電解重合は、他の技術に共通していない制御可能な変数の大規模な範囲を提供しています。試薬（モノマー）の濃度、温度、溶媒等のような標準的な反応変数に加えて、電解重合は、さらに、電気化学的方法に共通の電気化学実験パラメータによって制御することができる。 CVは、電位を切り替え、スキャン速度、およびサイクル数はelectropolymersの堆積に影響を与える。例えば、リガ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
当社は、電気化学的な実験や計測機器（LSCとJTH）のサポートのための化学のバージニア軍事研究所（VMI）部門を認める。学部長のVMI事務所はJoveの出版物に関連した制作費をサポートしていました。私たちは、UNC EFRCを認める：化合物合成や材料特性評価のサポートのためのソーラー燃料のためのセンター、エネルギーフロンティア研究センター、米国エネルギー省によって資金を供給、科学局、賞番号DE-SC0001011下の基礎エネルギー科学のオフィス、（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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