In de wereld van katalytische reacties, polymeren gemaakt door elektropolymerisatie trekken hernieuwde aandacht. Een groep Chinese onderzoekers leverde onlangs de eerste gedetailleerde karakterisering van de elektrochemische eigenschappen van dunne films van polyaniline en polyasparaginezuur (PASP). In AIP-vooruitgang , het team gebruikte een breed scala aan tests om de polymeren te karakteriseren, vooral hun vermogen om de oxidatie van algemeen gebruikte materialen te katalyseren, hydrochinon en catechol.

Dit nieuwe artikel markeert een van de eerste combinaties van standaard elektrochemische tests met nucleaire magnetische resonantie (NMR) analyse in een dergelijke toepassing. "Omdat deze materialen gemakkelijk in een elektrisch veld kunnen worden bereid en kosteneffectief en milieuvriendelijk zijn, we denken dat ze het potentieel hebben om op grote schaal te worden gebruikt, " zei Shuo-Hui Cao, een auteur op papier.

Hoewel PASP uitstekende elektrokatalytische reacties op biologische moleculen heeft laten zien, nieuwere onderzoeksgebieden hebben het vermogen van het materiaal onderzocht om het oxidatiepotentieel in oxidatie-reductiereacties te verlagen. Het verminderen van het oxidatiepotentieel is essentieel voor het vinden van verdere toepassingen voor twee materialen die op grote schaal worden gebruikt als grondstoffen en synthetische tussenproducten in farmaceutische producten, hydrochinon en catechol.

Geleidende polymeren, zoals polyaniline, hebben de aandacht getrokken vanwege hun hoge geleidbaarheid en lage kosten. Om deze materialen beter te begrijpen, Cao en zijn collega's testten hoe goed PASP en polyaniline hydrochinon en catechol konden oxideren met behulp van verschillende standaard elektrochemische technieken. inclusief verzwakte totale reflectie Fournier-transformatie infraroodspectrofotometrie, cyclische voltammetrie en elektrochemische impedantiespectroscopie.

Met behulp van op protonen gebaseerde NMR, ze volgden de voortgang van elke reactie door direct te meten hoe snel reactanten werden gebruikt en producten werden gemaakt. Cao zei dat hun werk met behulp van NMR-analyse op catechol een leemte lijkt te vullen die ze in de literatuur hebben gevonden.

"De NMR-techniek stelt ons in staat om meer te weten te komen over hun moleculaire structuur en om de kenmerken van de katalysatoren beter kwantitatief te vergelijken, ' zei Cao.

De groep ontdekte dat de met polymeer gemodificeerde elektroden beide de geleidbaarheid verbeterden. De katalytische activiteit van PASP van zowel hydrochinon als catechol bleek die van polyaniline met een factor twee te overtreffen. Latere NMR-onderzoeken bevestigden dat door elektrisch geïnduceerde moleculaire transformaties PASP als een betere katalysator kon dienen.

De bevindingen brachten de onderzoekers ertoe te postuleren dat met polyasparaginezuur geëlektropolymeriseerde dunne films in veel situaties meer geschikt zouden kunnen zijn voor gebruik als katalysator dan polyaniline.

Cao zei dat hij hoopt NMR-technieken verder te ontwikkelen die gepaard gaan met elektrochemische testen. Tot dusver, de groep heeft een type NMR gebruikt dat één dimensie van frequentieanalyse omvat. Naast het kunnen onderzoeken van nieuwe materiële kenmerken, door tweedimensionale technieken te gebruiken, kan de groep hun werk uitbreiden naar meer gecompliceerde moleculen.