Электрохимическая полимеризация. Аппаратура.

[Forn]

Здравствуйте уважаемые химики. Пожалуйста, помогите разрешить вопрос с оборудованием для электрохимической полимеризации.

Какой потенциостат-гальваностат используют?
Какую используют электрохимическую ячейку?
Какие электроды применяют для полимеризации гетероароматических соединений?

Буду благодарен если кто-то поделится личным опытом, ссылками на литературу или просто своими мыслями по этим вопросам.

[П. Вящий]

Литература, например, у вас должна быть а не у нас Если есть, берите любой потенциостат, он же и гальваностат (читайте инструкцию). Электроды лучше всего платиновые, золотые, потом стеклоуглерод, на худой конец нержавейка, свинец. Если среда водная, то одно дело, если не водная... Короче, напишите подробнее чего хотите. Органики обычно не заморачиваются потенциостатами. Берут блок питания вольт на 50 -100, два свинцовых электрода, да и вперёд- в непроводящей среде сработает.

[Forn]

Вскоре мне нужно будет покупать потенциостат-гальваностат, поэтому я хочу получить исчерпывающую информацию о ЭХП, т.е. не только из книг, но и от профессионалов.

Речь идёт о полимеризации би, три, тетра ....тиофенов в неводных средах (ТГФ, ацетонитрил...)

Литература, конечно, у меня есть (обзоры Сhem. Rev. и некоторые статьи), но у меня была надежда, что подскажут что-нибудь ещё не найденное мной.

Что касается прибора, он нужен как для синтеза так и для дальнешего снятия цикловольтамперограмм. Поэтому мне интересно марки каких приборов более часто используют.

А насчёт "блока питания вольт на 50 -100, два свинцовых электрода, в непроводящей среде". Спасибо, возьму на заметку.

[П. Вящий]

Как известно, бюджет определяет.Если хотите цва, то смотрите, как трёхэлектродую ячейку организовать (стабильный электрод сравнения сделать, иначе потенциалы пиков плавать будут). И насчёт компенсации I*R подумать. А выбор сейчас есть. Начиная от списанных пи-50 до всяких заграничных парстатов. А если электрода сравнения не будет, то никакой цанер электрик не поможет.

[Forn]

Как известно, бюджет определяет.

Согласен с вами! Поэтому что скажете насчёт того, какой из потенциостатов выбрать:

1) Технические характеристики:
Выходное напряжение ± 15 В
Диапазоны тока 5
± 4 мкА; ±40 мкА;
±400 мкА; ±4 мА; ±40 мА
Диапазон регулируемых потенциалов ±5 В
Скорость развертки от 0 до ±1 В/с
Макс. скорость регистрации IET 10 мс/триаду
IR компенсация Пассивная
Аналог.выходы нет
Внеш. задатчик нет
Дополнительные опции -
Питание Адаптер 9..18 В

2) Технические характеристики:
Выходное напряжение ± 5 В
Диапазоны тока 1
от ± 1нА до ±10 мА
по выбору заказчика
Диапазон регулируемых потенциалов ±5 В
Скорость развертки от 0 до ±1 В/с
Макс. скорость регистрации IET 10 мс/триаду
IR компенсация Пассивная
Аналог.выходы нет
Внеш. задатчик нет
Дополнительные опции -
Питание Адаптер 9..18 В

[Forn]

Если хотите цва, то смотрите, как трёхэлектродую ячейку организовать (стабильный электрод сравнения сделать, иначе потенциалы пиков плавать будут).

Насчёт трёхэлектродной ячейки тоже не всё понятно. Производители не пишут каким образом она скомпанована. Поэтому думаю у стеклодува заказывать. Как думаете подойдёт Н-образная ячейка с плоскопараллельными электродами или есть что-то лучше в моём случае?

[П. Вящий]

Параметры подбирайте исходя из задачи. Какую плотность тока задавать хотите, хватит ли 5 В? Например: сопротивление электролита 1 кОм, если пускать 10 мА, то по закону Ома в электролите падает 10 В, да ещё на поляризацию электродов надо бы. Либо уменьшать ячейку, чтобы токи меньше были и сопротивление, либо повышать напряжение.
Н-образная ячейка так-то для электропроводности применяется... Лучше бы вам посмотреть учебники и методички по электрохимии:)
Ещё раз повторюсь, если электрод сравнения не продумать, то проще лаб. блок питания взять, а ток по амперметру контролировать (о цва забыть в этом случае). Думается так: сделать пробирку с диафрагмой из пористого стекла, в ней ваш раствор с добавкой вещества типа гидрохинона, платиновая проволочка. На ней будет равновесие red/ox. Это электрод сравнения. Далее делается миниатюрный рабочий электрод, например стержень стеклоуглерода, вставленный во фторопластовую трубку - будет работать торец, с известной площадью. Обновлять шлифованием на шкурке. Ставится вплотную к диафрагме для уменьшения IR. Далее вспомогательный электрод большой площади - пластина стеклоуглерода (вырезается из тигля), фольга/сетка платины. Всё это помещается в стакан с крышкой, продувается азотом, термостатируется, проверяется воспроизводимость.
Поискать по фразам "капилляр Луггина", "компенсация IR", "электрод сравнения в неводных средах". Такие дела:) Поищите, нам расскажите.

[Forn]

Н-образная ячейка так-то для электропроводности применяется... Лучше бы вам посмотреть учебники и методички по электрохимии:)

В книге органическая электрохимия упомянуто, что в Н-образной ячейке были получены "живущие" полимеры, но безусловно я с вами полностью согласен, по мере сил своих буду изучать доступную мне литературу))

Ещё раз повторюсь, если электрод сравнения не продумать, то проще лаб. блок питания взять, а ток по амперметру контролировать (о цва забыть в этом случае). Думается так: сделать пробирку с диафрагмой из пористого стекла, в ней ваш раствор с добавкой вещества типа гидрохинона, платиновая проволочка. На ней будет равновесие red/ox. Это электрод сравнения. Далее делается миниатюрный рабочий электрод, например стержень стеклоуглерода, вставленный во фторопластовую трубку - будет работать торец, с известной площадью. Обновлять шлифованием на шкурке. Ставится вплотную к диафрагме для уменьшения IR. Далее вспомогательный электрод большой площади - пластина стеклоуглерода (вырезается из тигля), фольга/сетка платины. Всё это помещается в стакан с крышкой, продувается азотом, термостатируется, проверяется воспроизводимость.

Спасибо.

Поискать по фразам "капилляр Луггина", "компенсация IR", "электрод сравнения в неводных средах". Такие дела:) Поищите, нам расскажите.

Как всё найду и разберусь или не разберусь, обязательно отпишусь.)

[Forn]

Итак.

1) Думаю нужно покупать потенциостат-гальваностат с техническими характеристиками:
Выходное напряжение ± 15 В
Диапазоны тока 5
± 4 мкА; ±40 мкА;
±400 мкА; ±4 мА; ±40 мА
Диапазон регулируемых потенциалов ±5 В
Скорость развертки от 0 до ±1 В/с
Макс. скорость регистрации IET 10 мс/триаду
IR компенсация Пассивная
Аналог.выходы нет
Внеш. задатчик нет
Дополнительные опции -
Питание Адаптер 9..18 В

Чтобы при желании можно было увеличить объём реакционного пространства.

[Forn]

Далее

1) Электрод сравнения. Есть два варианта: а) При использовании PhNO2 или CH2Cl2 как растворителей. Электрод сравнения: водный насыщенный каломельный, электролит фона Bu4NClO4 и мостик водный КСl (капилляр Луггина-Габера очень близко к поверхности рабочего электрода)

б)При использовании MeCN как растворителя. Электрод сравнения: Ag/AgClO4 в MeCN, электролит фона LiClO4 и мостик AgClO4 в MeCN (капилляр Луггина-Габера очень близко к поверхности рабочего электрода). SCE исполльзовать боюсь, т.к. может поплыть потенциал.

2)ЭХП з-х электродная ячейка должна быть оснащена рубашкой (для термостатирования) и трубками для дегазирования реакционной смеси и для проведения процесса в атмосфере инертного газа. Планирую не разделять рабочий и противоэлектрод. Материал электродов Pt или Ag в виде пластинок не большой площади (0,1-1см(-2) в зависимости от того какие найду). И думается мне, что придётся заказывать ячейку у стеклодува.

3)ЦВА з-х электродная ячейка То же. Можно будет поэкспериментировать с электролитами и с растворителями.

[Forn]

Чем больше читаю, тем боьше вопросов)) Пожалуйста, помогите их разрешить.
Вот некоторые из них:
1) Т. к. я не буду разделять рабочий и противоэлектрод может проходить побочные реакции, в результате чего полимер будет менее допированным или изменяться структура, или проходить побочные реакции. Пишут, что можно добавлять воду (эквимольное колличеству мономера), выделяется водород, который слабо влияет на процесс. Что вы об этом думаете?

2) Как думаете, можно ли заменить анод из Pt или Ag на недорогой графитовый (в процессе будут использоваться потенциалы примерно от -0.5 до +2.5)?

[П. Вящий]

Интересно всё это:) Возникли вопросы:
1 У вас водорастворимая система, с водой смешивается?
2 Не понял, что значит растворять в MeCN?
3 Если добавить воду, которая разлагается на водород и кислород, то причём тут полимеризация?
4 Что значит не разделять рабочий и противоэлектрод? На одном плюс, на другом минус, совместить их нельзя.
5 По поводу материала электродов - вы начните, а там видно будет:)

[Forn]

Извините что написал не понятно, сейчас поясню, как смогу.

Интересно всё это:) Возникли вопросы:
1 У вас водорастворимая система, с водой смешивается?
2 Не понял, что значит растворять в MeCN?

1 Да водорастворимая система, планируется использовать MeCN как расворитель, а он смешивается с водой 2 МеСN это ацетонитрил.

3 Если добавить воду, которая разлагается на водород и кислород, то причём тут полимеризация?

Добавлять воду чтобы на катоде шло образование водорода, а на аноде образование полимера (не кислорода!).
Этот вопрос возник потому что есть методика в которой добавляют воду перед электролизом. См. вложения.

4 Что значит не разделять рабочий и противоэлектрод? На одном плюс, на другом минус, совместить их нельзя.

))) Имеется ввиду в пространстве ячейки, то есть отделять противоэлектрод от рабочего пористой перегородкой.

5 По поводу материала электродов - вы начните, а там видно будет:)

Наверно так и придётся делать, то есть выяснять всё экспериментально. Всё же с начала буду использовать платиновые (т.к. их используют во многих, описанных ранее, работах), а затем перейду на графитовые.

[Myrsten]

Советский ПИ-50-1 тянет 1 А, и выходное напряжение до 50 В. На таком можно было бы вести и препаративный электролиз, если понадобится. А на том что Вы предлагаете - только кривые снимать. Чувствительность у вашего гораздо выше. Для препаративного электролиза при необходимости тогда можно собрать отдельный стабилизатор тока на одном операционнике.
Оцените сначала электропроводность электролитов, с которыми предполагается работать.

[Forn]

А на том что Вы предлагаете - только кривые снимать. Чувствительность у вашего гораздо выше. Для препаративного электролиза при необходимости тогда можно собрать отдельный стабилизатор тока на одном операционнике.

Препаративный электролиз меня не интересует. Нужно ЦВА снимать.

Оцените сначала электропроводность электролитов, с которыми предполагается работать.

Удельное сопротивление электролитов примерно 10 МОм*см, хотя в литературе написано меньшие числа. Если использовать ток 4 мкА и расстояние между электродами будет 2 мм, то падение потенциала составляет 8 В.

Но вот вопрос, долго ли я с таким током (4 мкА), буду эксперимент проводить?