PINE光谱电化学系统

美国PINE集成的 UV/Vis 光谱电化学系统允许您从Pine的电化学工作站AfterMath软件控制电化学工作站和光谱仪，确保适当的时序集成，无缝操作，易于使用。 AfterMath 软件现在与基于 Avantes 光纤的 AvaSpec-ULS2048-EVO UV/Vis 紫外可见光光谱仪连接，使时间分辨光谱电化学实验成为可能。

产品特点：

该光谱电化学系统响应快速，测量高效，使用简单，适用于高水平科学研究。

应用方向：

瞬态化学形态或平衡光谱的测定

电活性物质还原电位的测定

电化学动力学测量

系统组成：

Honeycomb Cuvette Cell Kit
蜂窝电解池-带盖的石英试剂盒，一个Pt蜂窝电极，两个Gold蜂窝电极，通用定制线缆连接试剂盒和微型参比电极工作电极上有蜂窝状的孔洞，使得光线能够穿过电极。工作电极的活动表面包括沿孔内壁的金属涂层。当光线穿过孔洞时，光束擦过每个孔洞的墙壁。通常电化学生成物质的路径长度是电极表面附近的扩散层。我们的蜂窝设计的有效路径长度是蜂窝卡的长度(1.7毫米)。因此，具有低消光系数的分子更容易被检测到。我们的石英电解池开槽，以适应蜂窝电极卡。在光谱电化学实验期间，该槽还防止电生物质从电极扩散，从而进一步提高 UV/Vis 吸光度。

Spectroscopy Instrumentation光谱仪器 AvaSpec-ULS2048-EVO UV/Vis 紫外可见光谱仪、 AvaLight 氘卤光源、电解池架和Avantes
光纤

Electrochemical Instrumentation Pine公司电化学工作站-AfterMath软件-专用连接电缆

Pine-WaveNow vx系列	Pine-WaveNow wireless系列	Pine-WaveDrive 系列

实验示例

铁氰化钾和甲基紫精，这两个体系都表现出可逆的氧化还原行为，此处通过Pine电化学光谱法测量作为基础光谱电化学实验研究对象体系

铁氰化物体系	甲基紫晶体系

Pine电化学光谱法测量-铁氰化物/亚铁氰化物体系

铁氰化物(Fe（CN）6 3−)是一个黄色阴离子，在0.2V@SCE到左右可逆还原形成无色阴离子亚铁氰化物(Fe（CN)6 4−)

一种简单的铁氰化物光谱电化学研究可以通过应用含铁氰化物的电解质溶液(1.0mMFe（CN)₆ ³⁻ in 100mM KNO3)的两种不同电位来控制反应，一个足够负电位使阴离子还原为无色亚铁氰化物，而另一个足够正电位，才能将亚铁氰阴离子氧化成黄色的氰化铁。

当更正的电位(例如+0.8V)应用于蜂窝电极时，通过UV/Vis光谱获得蜂窝电极工作电极黄色光谱区域呈现两个明显的吸收峰 (见图黄色曲线)。两个吸收峰的原因是铁氰负离子的氧化形式(Fe（CN）)₆ ^{3 -}及铁氰化物呈黄色，然而如果一个大的负的过电位(例如-0.7V)应用于蜂窝工作电极上，亚铁氰化物被还原为无色的亚铁氰化物阴离子(Fe（CN)₆ ⁴⁻)和两个黄色光谱区峰的消失(图中光谱曲线为黑色曲线)。

软件使用测定：

使用Pine的电化学工作站AfterMath软件包用于获得这些光谱电化学结果的实验参数如下所示。

利用简单步骤的实验(如上面的氰化铁实验)提供了一个快速的测定氧化态和还原态的基本吸收光谱。

对于快速单步氧化还原反应的氧化还原过程，时间相对较短电解周期也足以将蜂窝工作电极附近的物质形式从一种形式氧化/还原到另一种形式。在上面的例子中只需要30秒(如图所示参数设定-Period：30s)

对于氧化还原动力学较慢的电化学系统可能需要更长的时间使与电极电位平衡。对于这些慢氧化还原反应过程，电解周期可能需要更长的时间(比如几分钟)，通常的做法是使用许多较小的电势步骤(如图参数振幅参数设定-Amplitude:1.5V)缓慢地将氧化还原物从一种形式转换为另一种形式。

为了说明在较小的电位增量下获得的一组光谱数据—如利用亚铁氰化物/亚铁氰化物体系在跨越标准的电位范围内进行检测潜在的氧化还原反应(见图从100mV到450mV，电势以50mV步进从100mV逐步步进到450mV@Ag/AgCl。

在初始电位为100 mV时，蜂窝工作电极附近的所有阴离子都被还原到无色亚铁氰化物形式(见:图，黑色曲线)。

在更正的电位下，一些阴离子开始被氧化成黄色的铁氰化物形式，并出现相应的吸收峰开始出现在光谱中。

在特别正的电位下，所有的阴离子都转化为形成铁氰化物，吸收峰达到最大，即使应用更多的正电位峰值也不再增大(见下图，在400mV和450mV处观察到的峰值为大小基本相同)

利用Beer-Lambert公式，可以从吸收峰的大小来得到了铁氰化物的摩尔消光系数。在420nm处观测到的吸收值为 0.78，比色皿的光程长度已知(0.17cm)。摩尔消光系数

计算420nM(1020M⁻¹ cm⁻¹ )的氰化铁系数与已知其他报道(1040M¹ cm⁻¹ ）值相当。

Pine电化学光谱法测量-电化学动力学参数

在电化学反应中，几个物理过程同时发生。这些过程包括电子在双层界面的转移，化学反应进行或之后电子转移步骤，以及向电极表面的质量传输(如扩散传输)。

为了评估这些过程的相对速率或电化学动力学，研究人员经常依赖于光谱电化学法。

在一个典型的光谱电化学实验中，被测量吸收峰(对应于一个特定的氧化还原物种)是测量时间的函数关系。在这个在实验类型中，研究者必须权衡-平衡信号强度(吸光度)和时间分辨率两个参数。

这种情况可以通过考虑可逆的亚铁氰化物/亚铁氰化物氧化还原偶来说明。在可见光范围内，铁氰化物有两个特征峰(302nm和418nm) ，而亚铁氰化物为无色，因此如果施加一个大且负的过电位应用于铁氰化溶液中，可以预期吸收峰的大小在光谱上会随着时间的推移而降低，因为铁氰化物会逐渐还原为亚铁氰化物。

在下面的例子中，正方形波形(见下图a)，将1nM Fe(CN)₆ ³⁻溶解于100nM KNO₃ 溶液中在蜂窝光谱电化学电池中，通过监测吸收的高度，通过在302 nm和418 nm处的峰随时间的变化，可以观察到还原过程的速率。在实验进行100秒时，电势从+0.8V变化到-0.7V，当黄色的氰化铁被还原为无色时，观察到吸收的还原的亚铁氰化物(见下图b)。在实验进行220秒时，施加的电位返回到它的初始值(+0.8V)，吸光度峰的高度又开始增加。

通过检查电解曲线，可以获得有关时间尺度的有价值的信息 需要完全电解。对于这种氧化还原动力学相对较快的氧化还原偶，完全电解所需要时间的主要是氧化还原物种扩散到蜂窝工作电极的时间。在电势改变后的前30秒内，阴离子靠近电极表面被迅速氧化(或还原)，引起观察到的相对较快的变化吸光度。但是光路中所有阴离子的完全转换(即完全电解)， 需要更多的时间(至少100秒)让这些阴离子最初远离电极最终扩散到电极表面。

Pine电化学光谱测量-甲基紫晶氧化还原反应

甲基紫晶(Methyl Viologen)性质无色结晶。熔点300℃(分解)，易溶于水，稍溶于低级醇类，不溶于丙酮、烃类。在50℃干燥时失去结晶水。能被苛性碱溶液水解。能被隋性黏土及阴离子表面活性剂所钝化。对大白鼠毒性经口LD₅₀125mg/kg。其水溶液中加入保险粉和氨水后呈深紫色，很稀时为纯蓝色，很浓时为紫色。在生物学上用作指示剂(蓝色至无色)。也可用作非选择性接触性除草剂。

甲基紫精(MV ²⁺)是经过两次可逆还原的无色化合物。第一次还原发生在-0.7V@SCE，形成甲基紫自由基阳离子(MV+- )，而第二次还原发生在-1.1V@SCE，形成中性甲基紫 (MV);这些化合物分别为蓝色和浅黄色(见图1)。

图1

对甲基紫精的简单研究可以通过施加足够的电压来进行 还原甲基紫精，同时获得紫外/可见吸收光谱。例如， -1.0V电压用于0.1mM²⁺溶解在100mM KNO₃ 溶液中 )，期望MV²⁺ (无色)将是还原为蓝色MV^+- (蓝色)。因为这两种化合物的吸光度曲线非常不同，本实验可通过光谱监测。获取光谱（图2），过程中参数设置-图3

图2

与铁/亚铁氰化物的例子一样，对甲基紫精可以用更小的电势步进测试。较小的潜在步骤允许准确确定摩尔消光系数MV^+-(604nm= 13900M⁻¹ cm⁻¹)和MV

（380nm≈42500M⁻¹ cm⁻¹ )。

图3

PINE光谱电化学系统信息由博卓生物科技（上海）有限公司为您提供，如您想了解更多关于PINE光谱电化学系统报价、型号、参数等信息，欢迎来电或留言咨询。

注：该产品未在中华人民共和国食品药品监督管理部门申请医疗器械注册和备案，不可用于临床诊断或治疗等相关用途