Ny brug af NMR kaster lys over elektropolymeriserede katalysatorer, der er nemme at fremstille

I en verden af ​​katalytiske reaktioner, polymerer skabt gennem elektropolymerisation tiltrækker sig fornyet opmærksomhed. En gruppe kinesiske forskere leverede for nylig den første detaljerede karakterisering af de elektrokemiske egenskaber af tynde film af polyanilin og polyasparaginsyre (PASP). I AIP fremskridt , holdet brugte en lang række tests til at karakterisere polymererne, især deres evne til at katalysere oxidation af populært anvendte materialer, hydroquinon og catechol.

Dette nye papir markerer en af ​​de første parringer af standard elektrokemiske test med nuklear magnetisk resonans (NMR) analyse i en sådan applikation. "Fordi disse materialer let kan fremstilles i et elektrisk felt og er omkostningseffektive og miljøvenlige, vi mener, at de har potentialet til at blive brugt bredt, " sagde Shuo-Hui Cao, en forfatter på papiret.

Selvom PASP har vist fremragende elektrokatalytiske reaktioner på biologiske molekyler, nyere undersøgelsesområder har udforsket materialets evne til at sænke oxidationspotentialet i oxidations-reduktionsreaktioner. Reduktion af oxidationspotentialet er nøglen til at finde yderligere anvendelser for to materialer, der i vid udstrækning anvendes som råmaterialer og syntetiske mellemprodukter i lægemidler, hydroquinon og catechol.

Ledende polymerer, som polyanilin, har tiltrukket sig opmærksomhed for deres høje ledningsevne og lave omkostninger. For bedre at forstå disse materialer, Cao og hans kolleger testede, hvor godt PASP og polyanilin var i stand til at oxidere hydroquinon og catechol ved hjælp af flere standard elektrokemiske teknikker, inklusive svækket totalreflektion Fournier transform infrarød spektrofotometri, cyklisk voltammetri og elektrokemisk impedansspektroskopi.

Ved hjælp af protonbaseret NMR, de overvågede forløbet af hver reaktion ved direkte at måle, hvor hurtigt reaktanter blev brugt og produkter blev skabt. Cao sagde, at deres arbejde med NMR-analyse på katekol ser ud til at udfylde et hul, de fandt i litteraturen.

"NMR-teknikken giver os mulighed for at finde ud af mere om deres molekylære struktur og bedre sammenligne katalysatorernes egenskaber kvantitativt, " sagde Cao.

Gruppen opdagede, at de polymermodificerede elektroder begge forbedrede ledningsevnen. PASPs katalytiske aktivitet af både hydroquinon og catechol viste sig at overgå polyanilins aktivitet med en faktor to. Senere NMR-undersøgelser bekræftede, at elektrisk inducerede molekylære transformationer tillod PASP at tjene som en bedre katalysator.

Resultaterne fik forskerne til at postulere, at polyasparaginsyre-elektropolymeriserede tynde film kan være mere egnede til brug som katalysatorer over polyanilin i mange situationer.

Cao sagde, at han håber at videreudvikle NMR -teknikker, der parrer med elektrokemisk testning. Indtil nu, gruppen har brugt en type NMR, der inkorporerer én dimension af frekvensanalyse. Udover at kunne undersøge nye materielle træk, Brug af todimensionelle teknikker vil give gruppen mulighed for at udvide deres arbejde til mere komplicerede molekyler.