I en värld av katalytiska reaktioner, polymerer skapade genom elektropolymerisation väcker förnyad uppmärksamhet. En grupp kinesiska forskare gav nyligen den första detaljerade karakteriseringen av de elektrokemiska egenskaperna hos tunna filmer av polyanilin och polyasparaginsyra (PASP). I AIP avancerar , teamet använde ett brett utbud av tester för att karakterisera polymererna, särskilt deras förmåga att katalysera oxidation av populärt använda material, hydrokinon och katekol.

Detta nya papper markerar en av de första sammankopplingarna av standard elektrokemiska tester med kärnmagnetisk resonans (NMR) analys i en sådan applikation. "Eftersom dessa material lätt kan framställas i ett elektriskt fält och är kostnadseffektiva och miljövänliga, vi tror att de har potential att användas i stor utsträckning, sa Shuo-Hui Cao, en författare på tidningen.

Även om PASP har visat utmärkta elektrokatalytiska svar på biologiska molekyler, nyare forskningsområden har utforskat materialets förmåga att sänka oxidationspotentialen i oxidations-reduktionsreaktioner. Att minska oxidationspotentialen är nyckeln för att hitta ytterligare användningsområden för två material som används i stor utsträckning som råmaterial och syntetiska intermediärer i läkemedel, hydrokinon och katekol.

ledande polymerer, som polyanilin, har uppmärksammats för sin höga ledningsförmåga och låga kostnad. För att bättre förstå dessa material, Cao och hans kollegor testade hur väl PASP och polyanilin kunde oxidera hydrokinon och katekol med hjälp av flera vanliga elektrokemiska tekniker, inklusive dämpad totalreflektion Fournier transform infraröd spektrofotometri, cyklisk voltammetri och elektrokemisk impedansspektroskopi.

Med hjälp av protonbaserad NMR, de övervakade förloppet av varje reaktion genom att direkt mäta hur snabbt reaktanter användes och produkter skapades. Cao sa att deras arbete med NMR-analys på katekol ser ut att fylla en lucka som de hittade i litteraturen.

"NMR-tekniken tillåter oss att ta reda på mer om deras molekylära struktur och bättre jämföra katalysatorernas egenskaper kvantitativt, " sa Cao.

Gruppen upptäckte att de polymermodifierade elektroderna båda förbättrade konduktiviteten. PASP:s katalytiska aktivitet av både hydrokinon och katekol visade sig överträffa polyanilins med en faktor två. Senare NMR-studier bekräftade att elektriskt inducerade molekylära transformationer tillät PASP att fungera som en bättre katalysator.

Resultaten fick forskarna att postulera att elektropolymeriserade tunna filmer av polyasparaginsyra kan vara mer lämpliga att använda som katalysatorer över polyanilin i många situationer.

Cao sa att han hoppas kunna vidareutveckla NMR-tekniker som paras med elektrokemiska tester. Än så länge, gruppen har använt en typ av NMR som innehåller en dimension av frekvensanalys. Förutom att kunna undersöka nya materialegenskaper, genom att använda tvådimensionella tekniker kommer gruppen att kunna utöka sitt arbete till mer komplicerade molekyler.