Le tecniche spettroelettrochimiche combinano la registrazione simultanea di dati elettrochimici e spettroscopici, che consentono di ottenere informazioni sulle diverse proprietà delle specie elettroattive o sui processi basati sull'elettrochimica. La caratteristica ideale di queste tecniche è la capacità di ottenere informazioni spettroscopiche in-situ risolte nel tempo dai processi elettrochimici. Sebbene le configurazioni a strato sottile più utilizzate possano essere utili per alcune applicazioni, producono anche una risposta elettrochimica a strato sottile, che a volte non è desiderabile, e un regime a diffusione limitata può essere più appropriato per monitorare le reazioni elettrochimiche.
In questa Application Note si utilizza lo strumento Metrohm DropSens SPELEC con il FLUORESCENCE KIT per il monitoraggio con risoluzione temporale delle reazioni elettrochimiche in regime di diffusione semi-infinita mediante spettroelettrochimica a fluorescenza della coppia redox [Ru(bpy)3]2+/3+.
Lo strumento versatile, compatto e integrato SPELEC è stato utilizzato per eseguire l'esperimento spettroelettrochimico di luminescenza. Il resto del setup è composto da un LED da 395 nm (rif. LEDVIS395) in abbinamento al Kit Fluorescenza per Elettrodi Serigrafati (rif. FLKITSPE) – comprensivo di filtri ottici high-pass e low-pass, una sonda a riflessione (rif. RPROBE-VIS-UV) in posizione quasi normale rispetto alla superficie dell'elettrodo (modalità epiluminescenza) e una cella spettroelettrochimica a riflessione per REFLECELL serigrafato).
Per le reazioni elettrochimiche, sono stati utilizzati gli elettrodi di carbonio serigrafati (rif. 110).
Gli elettrodi serigrafati (ref.DRP-110) sono stati impiegati per gli esperimenti di spettroelettrochimica utilizzando 40 μL di un 2 mM [Ru(bpy)3]2+ soluzione in 0,1 M KNO3. La voltammetria ciclica è stata utilizzata per produrre i processi redox di [Ru(bpy)3]2+/3+ coppia.
Valutazione del comportamento di diffusione semiinfinita
Inizialmente sono stati eseguiti esperimenti di voltammetria ciclica per verificare che la risposta elettrochimica del [Ru(bpy)3]2+/3+ coppia redox segue il regime di diffusione semi-infinita. La figura mostra i voltammogrammi ciclici a diverse velocità di scansione e la relazione lineare tra la corrente di picco anodica e la radice quadrata della velocità di scansione. Poiché il sistema segue l'equazione di Randles-Sevcik (eq. 1) per un elettrodo planare e processi reversibili, conferma il regime di diffusione semiinfinita nelle condizioni sperimentali.
Dove IP è l'intensità della corrente di picco, n è il numero di elettroni, A è l'area dell'elettrodo elettroattivo, C è la concentrazione di massa della specie, D è il coefficiente di diffusione e v è la velocità di scansione.
Monitoraggio spettroelettrochimico di [Ru(bpy)3]2+/3+ reazione redox
La reazione elettrochimica del [Ru(bpy)3]2+/3+ coppia redox può essere monitorata mediante spettroelettrochimica di luminescenza perché la specie ridotta è luminescente e la specie ossidata non è luminescente (è una specie elettroluminocromica).
Come mostrato nella figura, l'emissione luminescente iniziale è diminuita dopo la reazione di ossidazione, per poi aumentare con la successiva reazione di riduzione. L'evoluzione dell'emissione si osserva più chiaramente rappresentando la variazione dell'emissione luminescente derivata con il potenziale. Questi risultati dimostrano la buona correlazione tra le reazioni elettrochimiche e la risposta luminescente durante gli esperimenti.
Condividi l'applicazione
Download PDF