RU67266U1 - Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии - Google Patents
Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии Download PDFInfo
- Publication number
- RU67266U1 RU67266U1 RU2007118091/22U RU2007118091U RU67266U1 RU 67266 U1 RU67266 U1 RU 67266U1 RU 2007118091/22 U RU2007118091/22 U RU 2007118091/22U RU 2007118091 U RU2007118091 U RU 2007118091U RU 67266 U1 RU67266 U1 RU 67266U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- epr
- spectrometer
- cva
- potentiostat
- programmer
- Prior art date
Links
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 title abstract description 9
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- YLFIGGHWWPSIEG-UHFFFAOYSA-N aminoxyl Chemical compound [O]N YLFIGGHWWPSIEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 3
- ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N nitroxyl Chemical compound O=N ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004769 chrono-potentiometry Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001362 electron spin resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- -1 oxoammonium cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к экспериментальной физике, а именно к установкам, объединяющим два классических метода - ЦВА (циклическая вольтамперометрия) и ЭПР (электронный парамагнитный резонанс) путем генерирования парамагнитных частиц в электрохимической ячейке, помещенной в резонатор спектрометра ЭПР, и может быть использовано для исследования особенностей электрохимических реакций и приэлектродных процессов. Установка включает электрохимическую ячейку, помещенную в резонатор спектрометра ЭПР, и подключенную к потенциостату с программатором. Спектрометр и потенциостат с программатором соединены с многоканальным модулем ЦАП/АЦП, который подключен к компьютеру. Заявляемая установка позволяет получать кривые s'(Е), которые представляют собой чистый отклик деполяризатора в ходе ЦВА, свободный от составляющих откликов примесей и заряжения двойного электрического слоя. 1 Нез. п. фор-лы, 4 рис.
Description
Полезная модель относится к экспериментальной физике, а именно к установкам, объединяющим два классических метода - ЦВА (циклическая вольтамперометрия) и ЭПР (электронный парамагнитный резонанс) путем генерирования парамагнитных частиц в электрохимической ячейке, помещенной в резонатор спектрометра ЭПР. Техническое решение может быть использовано для исследования особенностей электрохимических реакций и приэлектродных процессов.
Известна установка для проведения одновременных экспериментов по электрохимии и ЭПР с использованием плоской электрохимической ячейки в резонаторе спектрометра ЭПР в ходе экспериментов в потенциостатическом режиме по хронопотенциометрии и циклической вольтамперометрии (Goldberg J.B., Bard A.J. J. Phys. Chem. - 1971. V.75. - P.3281). Недостатком данного устройства является, во-первых, неинформативность сопоставления кривых ЦВА и уровня сигнала ЭПР, так как ток является первой производной заряда, прошедшего через ячейку, а уровень сигнала ЭПР пропорционален самому заряду, связанному с исследуемым деполяризатором. Второй недостаток относится к конструктивным особенностям ячейки с плоским рабочим электродом. Это - небольшая поверхность рабочего электрода, ограничивающая чувствительность метода, и наложение на полезный сигнал ЭПР возможных откликов, произведенных на противоэлектроде.
Наиболее близкой по назначению и технической реализации является установка электрохимического генерирования парамагнитных частиц с одновременной регистрацией сигнала ЭПР и электрохимических характеристик, включающая трехэлектродную ячейку со спиралевидным рабочим
электродом и потенциостат с программатором (Авт. свид. СССР №1360372, МПК5 G01N 24/10, опубл. 30.01.94. БИ №2). Эффективная площадь поверхности рабочего электрода на порядок больше площади рабочего электрода ячейки Гольдберга и Барда. Электродный диффузионный слой эффективно располагается в зоне максимальной чувствительности ЭПР, тогда как большая часть раствора лежит вне этой зоны и не нагружает резонатор спектрометра. Также вне зоны чувствительности ЭПР оказывается вспомогательный электрод, что исключает наложение на исследуемый отклик ЭПР возможных сигналов от парамагнитных продуктов на поверхности или вблизи противоэлектрода. Использование установки-прототипа описано в ряде научных статей (Ильясов А.В., Кадиров М.К., Каргин Ю.М. Доклады АН СССР, 1987. - Т.294. - С.1155; Il'yasov A.V., Kadirov М.К., Kargin Yu.M. Bruker Report. - 1987. - V2. - P.20; Il'yasov A.V., Kadirov М.К., Kargin Yu.M., Yanilkin V.V., Eichhoff U. Applied Magnetic Resonance. - 1990. - V.1. - P.92; Il'yasov A.V., Kadirov М.К., Kargin Yu.M., Yanilkin V.V., Eichhoff U. Applied Magnetic Resonance. - 1991. - V.2. - P.143; В.В.Янилкин, М.К.Кадиров, Ю.М.Каргин, А.В.Ильясов, В.И.Морозов, С.В.Ларионов. Известия АН СССР, Сер. Хим. - 1991. - Т.1. - С.55). Однако и с использованием данной установки остается недостаток, связанный с регистрацией интенсивности сигнала ЭПР во время ЦВА, а именно неинформативность сравнения классических кривых ЦВА с откликом ЭПР.
Разработка новых устройств повышенной информативности для исследования парамагнитных частиц методом детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии (ДЭПР ЦВА) является актуальной задачей.
Технический результат - возможность одновременного регистрирования обычных кривых ЦВА и зависимости первой производной уровня сигнала ЭПР в ходе регистрации ЦВА, которая представляет собой чистый отклик деполяризатора, свободный от составляющих откликов примесей и заряжения двойного электрического слоя.
Технический результат достигается заявляемой полезной моделью, где многоканальный модуль ЦАП/АЦП (цифро-аналоговый преобразователь/аналогово-цифровой преобразователь) соединяет в единое целое ЭПР-спектрометр, потенциостат с электрохимической ячейкой, программатор и компьютер. Проводится эксперимент по ЦВА в ячейке электролиза в условиях ЭПР и компьютер выдает интересующие зависимости: первую производную интенсивности сигнала ЭПР s'(E) и циклическую вольтамперограмму i(E) в табличном и графическом видах в единой книге с параметрами замера. Заявляемая установка объединяет оригинальную электрохимическую ячейку для исследования короткоживущих парамагнитных частиц (Кадиров М.К., Нефедьев Е.С., Сафиуллин А.Г., Аюпов М.И. Патент РФ N2120621, опубл. 20.10.98. Бюл. №29) и компьютер с многоканальным модулем ЦАП/АЦП для подсоединения к потенциостату, программатору и спектрометру ЭПР.
На рис.1 представлена схема установки детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии.
Установка включает электрохимическую ячейку 1, помещенную в резонатор спектрометра ЭПР 2 и подключенную к потенциостату 3 с программатором 4. Спектрометр 2 и потенциостат 3 с программатором 4 соединены с многоканальным модулем ЦАП/АЦП 5, который подключен к компьютеру 6.
Установка работает следующим образом. Развертка потенциала задается программатором 4. В модуле 5 сигнал развертки преобразовывается в цифровую форму и подается на компьютер 6. Этот же сигнал после преобразования потенциостатом 3 подается на ячейку 1 с исследуемым деполяризатором, а спектрометр ЭПР 2 параллельно регистрирует отклик на изменение потенциала. Интенсивности откликов тока и ЭПР по времени поступают на модуль 5, преобразуются в цифровую форму и также подаются на компьютер 6, который программируется на выдачу зависимостей s'(E) и i(E) в табличном и графическом видах. Сигналы управления
запуском развертки от модуля 5 поступают на спектрометр 2 и программатор 4.
Рассмотрим работу заявляемой установки на конкретных примерах. С помощью установки ДЭПР ЦВА исследованы электрохимическое окисление (ЭХО) метил и фенил нитронил нитроксильных радикалов. Спектры ЭПР исследованных радикалов в ацетонитриле при комнатной температуре и значения констант сверхтонкой структуры приведены на рисунках 2 и 3, соответственно. В экспериментах ДЭПР ЦВА положение магнитного поля фиксировалось на пиках максимальных центральных линий, перемодулированных с целью получения максимальной амплитуды.
На рис.4а показаны кривые ЦВА и ДЭПР ЦВА. Потенциал полупика окисления равен 0.85 В. Волна обратимая как по ЦВА, так и по ДЭПР ЦВА. Анодный и катодный пики первой производной интенсивности сигнала ЭПР запаздывают примерно на 0.2 с по сравнению с пиками соответствующей электрохимической кривой, что объясняется временем диффузии парамагнитного продукта переноса электрона в регистрируемый методом ЭПР объем ячейки.
Дальнейшее окисление данной системы приводит к интересным результатам. По мере прохождения по второй необратимой электрохимической волне (рис.4б) кривая скорости изменения уровня сигнала ЭПР фенил нитронил нитроксильного радикала сначала растет по интенсивности, затем идет на спад, образуя второй минимум. Такое поведение исследуемой системы можно объяснить тем, что продукт двухэлектронного окисления нитроксильного радикала реагирует с исходным парамагнитным соединением. Уравнение 1 описывают редокс процессы на рис.4б.
Вторая волна окисления, приводящая к дикатиону нитроксильного радикала, является частично обратимой при данной скорости изменения потенциала. Рост скорости расхода нитроксильного радикала на второй волне можно объяснить компропорционированием оксоаммоний-катионов с участием исходного нитроксила и и его дикатиона (уравнение 2):
Характер ДЭПР ЦВА метил нитронил нитроксила похож на рассмотренные выше электрохимическое окисление фенил нитронил нитроксила. Значения полупиков окисления несколько ниже: 0.7 В для первой обратимой волны и 1.5 В - для второй необратимой.
Таким образом, заявляемая установка ДЭПР ЦВА является полезной моделью, позволяющей получать кривые s'(E), которые представляют собой чистый отклик деполяризатора в ходе ЦВА, свободный от составляющих откликов примесей и заряжения двойного электрического слоя, что характерно для традиционной ЦВА. Сравнение характера кривых ДЭПР ЦВА и ЦВА позволяет получать дополнительную информацию о редокс процессах в исследуемых системах, которая ранее была недоступна.
Claims (1)
- Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии, включающая ЭПР спектрометр, электрохимическую ячейку, находящуюся в резонаторе спектрометра и подключенную к потенциостату с программатором, отличающаяся тем, что дополнительно содержит подключенный к компьютеру многоканальный модуль ЦАП/АЦП, соединенный со спектрометром, потенциостатом и программатором.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007118091/22U RU67266U1 (ru) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007118091/22U RU67266U1 (ru) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU67266U1 true RU67266U1 (ru) | 2007-10-10 |
Family
ID=38953461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007118091/22U RU67266U1 (ru) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU67266U1 (ru) |
-
2007
- 2007-05-14 RU RU2007118091/22U patent/RU67266U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10775440B2 (en) | Methods, apparatuses, and systems for measuring impedance spectrum, power spectrum, or spectral density using frequency component analysis of power converter voltage and current ripples | |
| Prasad et al. | Electrochemical synthesis and characterization of nanostructured tin oxide for electrochemical redox supercapacitors | |
| JP6370581B2 (ja) | 電気化学解析装置および電気化学システム | |
| Grugeon et al. | Towards a better understanding of vinylene carbonate derived SEI-layers by synthesis of reduction compounds | |
| JP6226261B2 (ja) | 電気化学システム | |
| Yokoshima et al. | Application of electrochemical impedance spectroscopy to ferri/ferrocyanide redox couple and lithium ion battery systems using a square wave as signal input | |
| Littfinski et al. | A comparative study of different electrochemical methods to determine cell internal parameters of microbial fuel cells | |
| CN109459465B (zh) | 一种基于电流脉冲注入的快速电化学阻抗谱测量方法 | |
| Song et al. | CdS/Au/Ti/Pb (Mg1/3Nb2/3) 0.7 Ti0. 3O3 photocatalysts and biphotoelectrodes with ferroelectric polarization in single domain for efficient water splitting | |
| CN102817042A (zh) | 一种电活性聚吡咯膜的制备方法 | |
| Ferrero et al. | Low-cost battery monitoring by converter-based electrochemical impedance spectroscopy | |
| RU2013116899A (ru) | Детектор излучения с направляющими электродами | |
| Kallel et al. | Discrete interval binary sequence for stable and stationary impedance spectroscopy of li-ion batteries | |
| Kim et al. | Electrochemical deposition of Pd nanoparticles on indium-tin oxide electrodes and their catalytic properties for formic acid oxidation | |
| Sanna et al. | Layered transition metal selenophosphites for visible light photoelectrochemical production of hydrogen | |
| RU67266U1 (ru) | Установка детектируемой электронным парамагнитным резонансом циклической вольтамперометрии | |
| Ma et al. | Advancing polarity-transcendent design: Development of a photoelectrochemical sensor with extended detection range | |
| Xu et al. | Ti@ TiO2 nanowire electrode with polydisperse gold nanoparticles for electrogenerated chemiluminescence and surface enhanced raman spectroelectrochemistry | |
| CN119087261B (zh) | 一种用于锂电池eis检测的单电感多输入单输出dc-dc系统及其控制方法 | |
| CN115711931B (zh) | 一种测量光电催化反应动力学参数的装置及方法 | |
| Van Megen et al. | Differential cyclic voltammetry for selective and amplified detection | |
| Stević et al. | Modeling and sensing of electrochemical processes upon dirac potentiostatic excitation of capacitive charging/discharging | |
| Francàs et al. | Rate Law Analysis of Water Splitting Photoelectrodes | |
| Dunsch et al. | ESR spectroscopy of the C60 cation produced by photoinduced electron transfer | |
| Pachimatla et al. | Nonlinear impedance spectra analysis of CO poisoning on PEM fuel cell performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140515 |